某后道封装测试洁净厂房的净化空调设计

上海电子工程设计研究院 　周　亮

摘要　介绍某后道封装洁净厂房的净化空调设计,阐明了新风机组、干冷盘管及风机过滤器单元( FFU) 组合使用的技术特点,并指出风机过滤器单元在国内应用的广阔前景。

关键词　干冷盘管　风机过滤器单元(FFU) 　新风机组

1 　概况

    本工程是一个集成电路封装测试厂房,位于上海张江高科技园区内。原材料晶圆片经切割、塑封,引脚切筋、打弯、测试等工序之后成品出厂。综合厂房共2 层, 建筑面积22000m2 。一层前道车间( EOL) 、后道车间( FOL) 、测试车间( TEST) 设置在建筑物中间,四周由环形密闭走廊包围。其他辅助车间、仓库、办公区及动力站房等设于车间四周,二层为二期发展部分,空调机房设在二层。一层前道车间( EOL) 洁净区面积2250m2 ,后道车间( FOL) 洁净区面积1125m2 ,测试车间( TEST) 洁净区面积1058m2 ,洁净区面积合计4433m2 。洁净室层高3m。

各车间温湿度及净化要求见表1 。

2 　净化空调设计

    净化车间空调方式采用新风机组、干冷盘管及风机过滤器单元(FFU) 组合形式。如图1 所示。

　其中新风机组功能段如下:新风段- 初中效过滤段( G4 、F7) - 加热段- 一级表冷段- 二级表冷挡水段- 送风机段- 气水混合加湿段- 微穿孔消声段- 高效过滤器段(H13) 。

2.1 　风机过滤器单元(FFU) 的运用

    风机过滤器单元在国际上已得到广泛应用。FFU 主要由风机、电机、高效过滤器(或超高效过滤器) 构成,安装于净化厂房吊顶之上,具有耗电量低,且通过增加FFU 数量便于洁净室升级等特点,在国内净化工程中的应用也越来越广泛。从表2 中可知其节能特点。

    正如表2 所示,采用FFU 的能耗仅为采用循环风空调器能耗的50 %。因为循环风空调器尚要克服净化厂房及空调机组之间风管阻力及空调器本身的阻力。另外,循环风空调器的送回风管还要占用的建筑高度(送回风管占用建筑高度一般在2 米以上) 。

2.2 　空气洁净处理及房间压力控制

    前道1 万级设计换气次数30 次, 送风量216000m3/ h 。后道及测试车间10 万级设计换气次数20 次,送风量分别为72000m3/ h 及78200m3/ h 。新风经新风机组冷热湿及初、中、高效处理后,送入洁净厂房吊顶以上静压箱与经干冷盘管冷却后的回风混合,经FFU 的高效过滤器过滤后,送入洁净区。

    回风经设在吊顶上的回风口回至静压箱。新风机组三级过滤效率分别为:初效G4 ,中效F7 ,高效H13 、MPPS 效率99195 %。FFU 高效过滤器效率为H14 、MPPS 效率991995 %。各车间风量详见表3 。

    因洁净室排风量随工艺排风量变化而变化,故洁净室采用变新风量作为正压控制手段。洁净区正压控制方法如下:在新风管上设置变风量控制器,根据室内外压差值通过变风量控制器改变送入房间新风量以保持室内设定正压值。同时,在新风总管上设置静压传感器,新风机组送风机设置变频器,当新风量改变时,新风管内静压改变,静压传感器将信号送至变频风机,使风机转速改变,以维持风管内静压值不变。

2.3 　洁净室温湿度调节

    因净化厂房四周由环形密闭走廊包围,其他辅助房间设于车间四周,且辅助房间均设置空调,因此围护结构对室内负荷影响很小。该厂房内自动化程度较高,人员较少,人员散热及散湿量很少,室内冷负荷的主要由工艺设备发热及照明散热构成。且该厂为24 小时运转,散热量比较稳定。经计算,前道车间工艺设备散热及照明散热形成的冷负荷合计为QN = 568kW ,可认为该厂房全年需供冷。由于人员较少、室内无散湿,热湿比近似无穷大,为等湿冷却过程。对室内温湿度干扰最大的因素为新风,因此只要稳定新风送风状态,即可确保室内温湿度。在本工程中,将新风全年处理至含湿量817g/ kg 的状态点。室内全部回风经过设在洁净厂房柱子四周、吊顶以上的干冷盘管,由回风温度控制干冷盘管的冷却量,即可确保洁净厂房温湿度满足要求。对于干冷盘管水系统的控制有2 种方案,见图2 和图3 。

    由I - d 图,室内温度23 ℃、含湿量817g/ kg、其对应的露点温度为12 ℃,因此干冷盘管供水温度必须大于12 ℃,才能确保处理的空气不结露,现按供水温度为13 ℃考虑。如图2 、3 所示,在水泵之前设置旁通管,并在冷冻水供水管上设置电动二通调节阀,通过调节冷冻水供回水比例,以保持13 ℃的供水温度。图2 和图3 的区别在于干冷盘管侧的回风温度调节方式。按图2 在回水管上设置电动二通调同时将明胶执行机构关至零,将药液方向阀转向回流状态。保护脉动泵免于损坏。

    (2) 反馈计算:因系统中y0 本身是脉动量,故需对反馈量进行滤波处理,滤波函数见公式:

3 　调试阶段

    调试过程中遇到的主要问题见表4 。表4 调试过程对策措施表

4 　效益效果

    (1) 此次技术改造从改进设计到最后整机系统制造、安装、调试成功,历经半年时间,于2001 年年底完成。改进后的新机设计先进合理,完全符合GMP 要求。作为此次软胶囊生产线GMP 改造的关键设备,顺利通过了国家GMP 认证。

    (2) 减少设备购置费用(见表5) :  表5 减少设备购置费用一览表

    (3) 技术效益与经济效益:新机操作方便、可靠性高、故障率低、适用性强,自动化程度高,达到国内国际先进水平。为下一实现整条生产线的上位机监控系统及全厂的自动化控制局域网奠定了基础。集中操作监控直观明了,正常情况下,一人可操作整机四个滴头,减轻劳动强度,提高了劳动效率,具有很好的经济效益。


    (4) 社会效益和其它效益:新型机的研制成功,对于促进我厂技术进步,提升我厂的总体技术水平管和管理水平,提高员工素质,树立更好的企业形象,是一个有益的尝试。


收稿日期:2002 - 06 - 04