學習資料收集于網絡，僅供參考電子工廠高級別潔凈室的建造文件2017年版本電子工廠高級別潔凈室的建造特點1、 高級別潔凈室在電子工廠中的應用本文所指的高級別潔凈室是指潔凈室的潔凈度高（ISO-2、3、4、5級），生產環(huán)境溫濕度的精確度高，其他一些環(huán)境參數(shù)，例如：靜壓差、靜電、微振、電磁、噪聲、照度等參數(shù)都必須按生產工藝的要求進行嚴格控制的潔凈室。這類面積大、環(huán)境參數(shù)要求高的潔凈室廣泛地應用在電子工業(yè)廠房中，如：大規(guī)模集成電路（LE1）、超大規(guī)模集成電路（VLS1）等微電子產業(yè)的電子工廠以及彩色薄膜液晶顯示器（TFT-LCD);發(fā)光二極管（LED）以及等離子技術（PDP）等光電子產業(yè)的電子工廠之中。當今世界，微電子和光電子產業(yè)已成為一個國家、一個地區(qū)國民經濟和科學技術發(fā)展的基礎和平臺，也是衡量一個國家和地區(qū)經濟發(fā)展和科學技術水平的重要標志。發(fā)達國家(美國、日本、以及歐洲各國）都極為重視，紛紛投入大量的人力、物力、財力進行開發(fā)、研究和生產。我國在“十五”規(guī)劃中夜明確指出“重點發(fā)展集成電路、新型元件、器件、計算機和通信設備?！睜幦∮?015年的時間，把我國建設成為世界電子信息產業(yè)的強國。以超大規(guī)模集成電路為代表的微電子產業(yè)，在今后的十年中全世界年平均增長率高達15%。到2010年全世界微電子產品的銷售額將高達60008000億美元。到那時我國將成為全球第二大半導體市場。而光電子是繼微電子技術之后近十年內迅速崛起的新興高科技產業(yè)，它是集固體物理、導體光學、材料力學、微細加工和微電子技術為一體，是微電子技術和光電子技術的結合和擴展。光電子產業(yè)以液晶顯示器（LCD）、等離子技術（PDP）和發(fā)光二極管（LED）為代表，尤其是彩色薄膜液晶顯示器（TFT-LCD）它是微電子技術與透射式彩色液晶顯示器技術的完美結合。它對生產環(huán)境的參數(shù)，原材料的純度以及生產設備和技術都等同甚至超過大規(guī)模集成電路的生產要求。到2010年以光電子產業(yè)為代表的信息產品的總產值將突破50000億美元。我國在微電子產業(yè)方面，“八五”、“九五”、“十五”期間發(fā)展很快，繼“華越”和“華虹”之后又有“中芯”、“宏力”、“貝嶺”、“先進”等超大規(guī)模集成電路生產線相繼建成投產。在光電子產業(yè)方面“LCD”、“PDP”、“LED”、“TFT-LCD”已成為我國光電子產業(yè)的新的增長點，隨著“吉林通海高科”TFT-LCD生產線建成投產后又有更大規(guī)模的“上廣電”、“京東方”等TFT-LCD生產線相繼建成投產。深圳的“深超”和具有第六代TFT-LCD生產線的“京東方”也在建設之中。2、 電子工廠高級別潔凈室的建造特點（1） 電子工廠生產工藝對潔凈室生產環(huán)境的要求非常嚴格電子工廠尤其是微電子和光電子產業(yè)的電子工廠，工藝生產對大面積高潔凈度潔凈室所要求的生產環(huán)境不僅僅有：建筑圍護、結構、空氣、水以及氣體、溶劑等原材料，而且還有聲、光、電、磁、振等各種環(huán)境。例如：建筑形式、層高承重、圍護的裝修材料；空氣的潔凈度、溫濕度、靜壓力；水和氣體的純度和重金屬等含量以及噪聲、照度、電磁波、微振動等等?？偟膩碚f，微電子和光電子對生產環(huán)境的要求可用“精”、“純”、“大”來描寫。建造電子工廠的高級別潔凈室最重要的是要使建造的潔凈室能滿足生產工藝對生產環(huán)境的嚴格要求，使之能高效率、高成品率地生產出高質量的電子產品。這是建造高級別潔凈室最根本的目的。下表給出了微電子、光電子生產工藝對生產環(huán)境所要求的條件和參數(shù)：超大規(guī)模集成電路對生產環(huán)境污染控制的要求控制參數(shù)集成度4M16M64M256M1G4G特征尺寸（m)0.80.550.350.250.180.150.13控制粒徑（m)0.10.10.080.080.060.04控制溫度（21C25C）0.10.050.050.050.050.05控制相對濕度（35%45%）211111潔凈度級別ISO-14644工作區(qū)（級）312121211通道區(qū)（級）444444維護區(qū)（級）5655555下夾層（級）787867676767防微振建筑物0.10.10.10.10.10.1設備0.010.010.010.010.010.1純水、純氣中的雜質5x10-95x10-91x10-90.1x10-90.01x10-9噪聲dB（A）606060606060環(huán)境控制要求超大規(guī)模集成電路對生產環(huán)境污染控制的要求項目名稱控制粒徑（m)潔凈度（級）溫度（C）相對濕度（%）某IC前工序生產線0.13220.1453某TFT-LCD生產線0.34231555某TFT-LCD基極生產線0.33；4230.3505某高密度磁帶生產線0.55231505某彩色顯示器生產線0.57（局部5）221505某磁頭生產線0.35212555某光導纖維生產線0.37（局部5）2427電子、光電子產品生產對生產環(huán)境的要求產品工序空氣潔凈度等級（級）溫度（C）相對濕度（%）相對低級別潔凈室的正壓（Pa） 半導體材料拉單晶45（0.3m）2324555切、磨、拋57（0.3m）2324555清洗47（0.3m）2324555外定35（0.3m）2324555前工序（芯片制造）氧化、擴散、清洗、刻蝕、薄膜、離子注入25（0.10.3m）2314555光刻14（0.10.3m）2314555檢測36（0.10.3m）2324555設備區(qū)68（0.10.3m）23545105封裝（后工序）劃片、鍵合57（0.3m）2115055封裝68（0.3m）2315055TFT-LCD薄膜光刻、刻蝕、剝離23（0.1m）2314555涂復13（0.1m）2314555模塊45（0.3m）23245105組裝67（0.3m）2324555STN-LCD67（0.3m）(局部5級）2324555HDD制造區(qū)34（0.1m）2314555其他區(qū)67（0.3m）23145105PDP核心區(qū)5（0.3m） 2314555支持區(qū)67（0.3m）23245605鋰電池干工藝區(qū)67（0.5m）23225其他區(qū)78（0.5m）232155彩色顯像管涂屏電子槍裝配熒光粉7（0.5m）2324555錐子墨涂復防罩8（0.5m）2324555電子儀器微型計算機裝配8（0.5m）202325印制線路板照像、制版、干膜78（0.5m）22240605光導纖維預制棒67（0.3m）2425055拉絲57（0.3m）2215055光盤制造68（0.3m）23150105高密度磁帶制造68（0.5m）(局部5級）23150105磁頭生產核心區(qū)5（0.3m） 2326055清洗區(qū)6（0.3m）212705（2） 電子工廠高級別潔凈室的建造投資費用非常高高級別潔凈室建造投資的費用很高。一般來說，4級（10級）、5級（100級）垂直單向流潔凈室，其室內建筑圍護裝修（包括墻、頂、地、門窗等）和凈化空調系統(tǒng)（包括制冷和空調、凈化設備、管道和配件）其建設初投資大約為1000015000元/m；如果再加上純水制備設備和系統(tǒng)管線配件，純氣的發(fā)生設備和系統(tǒng)管線配件、廢水廢氣排放設備和系統(tǒng)管線配件；消防系統(tǒng)設備管線配件；供配電和自動控制系統(tǒng)的設備管線配件以及集中式真空清掃系統(tǒng)設備配件管線等等，其單位面積的初投資可高達2500030000元/m?，F(xiàn)以1998年已建成投資的上海某超大規(guī)模集成電路前工序生產線舉例來說，其月投片（8”硅片）30000片，有潔凈室面積約10000m，其中400m3級（1級）、4級（10級）高潔凈度垂直單向流潔凈室 ，另外6000m為6級（1000級）、7級（10000級）非單向流潔凈室。總凈化送風量約6400000m/h。該項目總投資約100億人民幣，其中動力設備和土建部分投資約為20億人民幣。占總投資的20%。其核心部分10000m高級別潔凈室建造投資費高達6000萬美元（不含土建結構部分）折合單位面積投資為600美元/m,大約折合人民幣50000元/m。再舉目前正在建造即將竣工的深圳某精密光電有限公司建造的TFT-LCD基板生產線，其總面積約為800m,其中3級（1級）、4級（10級）垂直單向流潔凈室的面積約200m；其余5級（100級）垂直單向流潔凈室。除了土建結構以外潔凈室的建筑圍護裝修、冷凍和凈化空調系統(tǒng)、廢水廢氣的排放系統(tǒng)、純水存錢的制備和輸送系統(tǒng)、供配電和自動控制系統(tǒng)等的總投資約3200萬元人民幣，折合單位面積約40000元/m人民幣。由上述兩個實例說明建造這樣的微電子、光電子工廠高級別潔凈室的建造投資費用是非常高的。這是另一個特點。（3） 電子工廠高級別潔凈室的運行管理費用非常貴因為電子工廠高級別潔凈室的凈化送風量大，工藝設備局部排風量大，新風量大，濕、溫度要求嚴格，所以送風的空氣熱濕度處理的冷量、熱量、加濕量也大，空氣輸配的能量消耗量大，運行費用很貴。還拿上述兩個項目為例來說明：上海某超大規(guī)模集成電路前工序生產線10000m潔凈室總送風量為6400000m/h,空氣輸配的風機總耗電量為3840kw/h，全年電費為1659萬元（每度電按0.6元/度計），空氣熱濕處理耗電量約8000kw/h，全年電費為3456萬元。全年凈化空調系統(tǒng)本身的運行費用高達5115萬元人民幣。折合單位面積凈化空調系統(tǒng)運行費用為5115元/m。而深圳某精密光電的基板生產線高級別潔凈室面積約800m,凈化送風量1200000m/h，新風量90000m/h，空調冷量約為300kw/h，全年電費約130萬元人民幣（每度電按0.6元/度計），而空氣熱濕處理的耗電量760kw/h，（其中：冷凍機電量為400kw,冷凍水泵電量為130kw,冷卻水泵電量為160kw，干冷水泵電量為44kw，冷卻塔電量為22kw)全年電費約為330萬元人民幣。全年凈化空調系統(tǒng)運行總費用高達約460萬元，折合單位面積年運行費用約為5750元/m。由上述兩個例子來看，電子工廠高級別潔凈室僅僅保持室內的潔凈度、溫濕度每平方米所花的運行費用就要高達50006000元/m人民幣。由此可見它的運行管理費用相當貴。這是第三個特點。（4） 電子工廠高級別潔凈室的適應性、靈活性要非常強微電子集成電路的發(fā)展規(guī)律告訴我們，每隔23年就上一個臺階，其芯片的集成度就要增加4倍，特征尺寸（線寬）就要縮小30%，年銷售價格就要下降30%。因為，集成電路又是發(fā)展速度十分迅速的產業(yè)，隨之而來的為其服務的生產環(huán)境技術和高級別潔凈室技術也必須隨之發(fā)展而發(fā)展，才能適應微電子產業(yè)的飛速發(fā)展。繼微電子之后發(fā)展起來的光電子產業(yè)的發(fā)展速度比微電子產業(yè)還要快。如TFT-LCD技術每12年就更新一代，去年前年還是第五代TFT-LCD；今年就發(fā)展到第六代產品了。因此，為其服務的生產環(huán)境技術、高級別潔凈室技術必須具有極大適應性、靈活性以滿足微電子、光電子技術不斷發(fā)展的要求。因為，建一個廠房，建造一個高級別潔凈室是百年大計，不是一年二年就能拆掉重建。因此，在設計和建造這樣高級別潔凈室時，就應考慮到生產工藝的發(fā)展、變更，使?jié)崈羰揖哂泻芎玫倪m應性和靈活性。多年建造經驗告訴我們，從潔凈室等等都必須百分之百的滿足生產工藝的要求。保證環(huán)境參數(shù)可靠，穩(wěn)定不出差錯。另外，從安全角度上講，即建筑結構承重的安全和防火防爆防毒的安全更是十分重要的，要遵照“以人為本”的方針，保證人員的生命安全和保護工廠財產的安全更是設計、建造和使用潔凈室時應注意的頭等大事。因此，努力降低高級別潔凈室的建造投資和運行費用；努力提高潔凈室的靈活性和適應性以滿足生產工藝不斷發(fā)展的要求和保證高級別潔凈室的安全、可靠是給潔凈室的設計和建造者提出的重要課題。3、 電子工廠高級別潔凈室的空調負荷特點和節(jié)能（1） 潔凈室的空調負荷潔凈室的凈化空調負荷由下面幾個部分組成：1、 室內負荷主要包括：室內作業(yè)人員的散熱、散濕負荷。室內照明燈具的散熱負荷。潔凈室圍護結構（墻、頂、地、門、窗）的傳熱、傳濕負荷。生產設備和生產過程的散熱、散濕負荷。2、 潔凈室新風處理的熱、濕負荷。夏季是降溫、去濕；冬季是加熱、加濕。3、 空氣輸配時風機（或FFU）的溫升和水泵的溫升負荷。（2） 高級潔凈室的空調負荷特點1、 高級別潔凈室（100級，10級，1級）是垂直單向流潔凈室，其送風機的風量非常大，高達400500次/h換氣，而且風機的壓頭也很高，一般多在10001500Pa，因此風機溫升的負荷大。按理論計算：在集中送風方式的系統(tǒng)中，風機的溫升為1.5C，僅此一項的負荷就是500700W/m；如果采用FFU送風方式，風機溫升的負荷也要250350W/m。因此，風機溫升的負荷大是起一個負荷特點。2、 服務于微電子和光電子的高級別潔凈室因工藝排風量大，所以新風量也很大，新風量一般在1020次/h換氣；因此，處理如此多新風的負荷大約是400800W/m；個別工藝的排風量更大，固新風負荷也還會更大。因此新風負荷大師其第二個負荷特點。3、 生產設備和生產過程的散熱、散濕負荷大，是高級別潔凈室的第三個負荷特點。生產負荷的大小是與工藝生產本身的性質、生產設備的密閉、保溫、通風以及水冷卻的情況有關。4、 圍護結構的傳熱、照明燈具的散熱以及作業(yè)人員的發(fā)熱這三項負荷相對比較小，三項負荷之和還不足總空調負荷的10%（其中：照明負荷大約2530W/m；圍護結構負荷大約2030W/m；作業(yè)人員負荷大約1015W/m），這是高級別潔凈室的第四個負荷特點。（3） 電子工廠高級別潔凈室空調凈化系統(tǒng)的節(jié)能研究高級別潔凈室的空調凈化系統(tǒng)節(jié)能，應首先從分析其空調負荷特點入手，抓住空調負荷中的主要矛盾，才能事半功倍。從前面可知，高級別潔凈室空調負荷中占90%以上的負荷是：新風負荷、風機溫升負荷和工藝設備和工藝過程負荷三項。這是它的主要矛盾。1、降低新風空調負荷的節(jié)能措施減少排風量。改進工藝和工藝設備，盡可能不排風，少排風。采取密閉式防風罩在同等的排風效果下盡量減少排風量。減少正壓漏風量。加強潔凈室圍護結構的密閉性，既能保持潔凈室必要地正壓值，又可以減少所需要的正壓漏風量。提高新風空氣處理設備的效率。2、降低風機溫升負荷節(jié)能措施在確保潔凈室凈度的前提下，盡量減少送風量，盡量用局部高凈化來替代全面高凈化。加強空調設備和空調系統(tǒng)的密閉性，減少漏風量。采取凈化送風與空調送風分離的送分方案，使90%的凈化送風量就近循環(huán)以減少風機溫升負荷。采用FFU加新風機組加干盤管的送風方式以減少風機溫升負荷。提高風機效率，采取變頻措施。3、工藝設備和工藝過程的發(fā)熱是工藝生產本身的問題，只能依靠工藝自己來解決。4、除上述措施之外，還可以采取如下措施。加強水管和風管的保溫。減少冷熱源的跑、冒、滴、漏。采取熱回收，充分利用廢熱。盡量利用天然能源做空調系統(tǒng)的遇冷和預熱。如：太陽能、地下水、土壤能等。利用蓄冰和蓄熱等優(yōu)惠政策。四、電子工廠高級別潔凈室的消防和排煙（一）高級別潔凈室消防的重要性1、潔凈室尤其是高級別潔凈室，多居于建筑的中心部位，是無外墻、無外窗、無外門又極為密閉的無窗廠房或密閉廠房。這樣的建筑一旦發(fā)生火災給人員的疏散帶來極大地困難，處理不好會給人員和財產帶來極大的損失。2、微電子和光電子用的高級別潔凈室在生產過程中使用和產生大量的有毒有害、易燃、易爆的特氣、烷類、有機物質和酸堿氣體（如上節(jié)所訴），這些物質不僅是助燃、爆炸的物質而且還會傷及人員的生命。一旦產生火災，后果不堪設想。3、如前所述，高級別潔凈室的初投資十分昂貴，單就其基建本身單位造價就要2500050000元/；其中的生產設備價格貴的更加驚人，有的設備一臺就數(shù)百萬美元，因此，消防對保護這樣的建筑的財產損失就更加重要了。4、潔凈室內的靜電也是誘發(fā)火災的隱患，因此要重視靜電的消除。（二）潔凈室的消防措施按“潔凈產房設計規(guī)范GB50073-2001”規(guī)定：1、在潔凈室的建筑和裝修上面規(guī)定：“潔凈產房的耐火等級不應低于二級?！睗崈羰业捻斉锖捅诎澹ò▕A心材料）應為不燃燒體，且不得采用有機復合材料?！薄绊斉锏哪突饦O限不應低于0.4h，疏散走道的頂棚的耐火極限不應低于1.0h，在同一個防火區(qū)分區(qū)內潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間應設置不燃燒體隔斷，其墻和頂棚的耐火極限不應低于1h，其墻上門、窗的耐火極限不應低于0.6h?！?、在消防條文中還規(guī)定，“在潔凈室的生產層、上技術夾層和下技術夾層均應設室內消火栓滅火系統(tǒng)。消火栓用水量10L/S，潔凈廠房內各場所必須設置滅火器”。并且還規(guī)定，“潔凈廠房宜設置預作用式制動噴水滅火系統(tǒng)”。“潔凈廠房的疏散走廊，應設置機械防排煙設施。”“潔凈室機械防排煙系統(tǒng)宜與通風和凈化空調系統(tǒng)合用，但必須采取可靠的防火安全措施?！?、還規(guī)定，“潔凈室使用可燃氣體處于應設可燃氣體的報警裝置和事故排風裝置，報警裝置應與相應的事故排風機聯(lián)鎖，”“潔凈室的地面應具有導靜電性，地面表層應采用靜電耗散性材料制作，其表面電阻率應為105-1012歐姆，并且設置有導電泄放和接地措施。對地的泄放電阻值應為105-109歐姆。”“潔凈室的凈化空調系統(tǒng)應采取防靜電接地措施等?！保ㄈ└呒墑e潔凈室的防排煙前面已敘述過，在“潔凈產房設計規(guī)范”GB50073-2001中明確規(guī)定：“潔凈廠房的疏散走廊應設置機械防排煙設施?！薄皾崈羰覚C械防排煙系統(tǒng)宜與通風、凈化空調系統(tǒng)合用，但必須采取可靠的防火安全措施，并應符合現(xiàn)行的國家標準“建筑設計防火規(guī)范（GBJ-16）”。而在兩規(guī)范中均沒有明確要求潔凈室一定要設置機械排煙系統(tǒng)。而且，這樣的潔凈室凈化級別高，頂棚滿布高效過濾器（HEPA），面積很大（大多在4000-10000），又因生產工藝的原因，不可能劃分成若干個防煙分區(qū)，因此排煙量極大，設置排煙系統(tǒng)的難度很大。而且各地方的消防部門對這一要求的掌握也不盡一致。但這一類型的潔凈室往往都投保于國外的保險公司，這些保險公司為了自身的的利益都要求對潔凈室設置排煙系統(tǒng)，否則就要提高投保費用。一般對這一的潔凈室設置排煙系統(tǒng)，目前常用的有下排煙和上排煙的兩種方式：1、 下排煙方式：下排煙一般是在潔凈室的回風技術夾層（下技術夾層）或回風豎井內設置排煙口，當潔凈室發(fā)生火災時，開啟排煙口，聯(lián)鎖啟動排煙風機進行排煙。此時新風機組繼續(xù)進行補充新風，新風由FFU送入潔凈室。但是，采用下排煙方式時應特別注意，F(xiàn)FU向下送風的風速應大于煙氣上升的速度排煙效果好，否則煙氣就會在潔凈室的頂部集聚，影響煙氣的排除。一般情況下，F(xiàn)FU的送風速度為0.250.5m/s，而火災的熱釋放只要大于3kw時煙氣的上升速度就會大于0.5m/s。故一般下排煙的方式只有在火災剛剛發(fā)生時排煙效果才好。下排煙方式在國外的集成電路參數(shù)廠采用的較多，但國內的消防部門一般不容易接受。2、 上排煙方式：上排煙一般是潔凈室吊頂上設置排煙口，當潔凈室發(fā)生火災時，開啟排煙口，聯(lián)鎖啟動排煙機，此時新風機組照常運行，補充新風。因排煙氣流方向與煙氣上升方向一致，因此排煙效果好。但最大的問題是排煙口的設置問題，對于非單向流潔凈室高效過濾器在吊頂上不是滿布的，這一問題還容易解決，但對于高級別垂直單向流潔凈室而言，吊頂上滿布了高效過濾器或FFU，排煙口的設置就成了一個大問題。還好，目前已有一些凈化設備公司已經開發(fā)了FFU和排煙口相結合的產品，這就很巧妙地解決了這一難題。還有一個由于工藝的要求不能將整個大面積的潔凈室劃分為若干個防煙分區(qū)的問題，目前還只能將400010000m的潔凈室看作一個防煙分區(qū)。因此排煙量非常大，為了減少排煙量，通常把工藝設備的局部排風系統(tǒng)也兼作排煙系統(tǒng)來滿足偌大的排煙量的要求。（4） 我國某TFT