潔凈工程系統(tǒng)原理

亂流潔凈室

亂流潔凈室的主要特點(diǎn)是從來流到出流（從送風(fēng)口到回風(fēng)口）之間氣流的流通截面是變化的，潔凈室截面比送風(fēng)口截面大得多，因而不能在全室截面或者在全室工作區(qū)截面形成勻速氣流。所以，送風(fēng)口以后的流線彼此有很大或者越來越大的夾角，曲率半徑很小，氣流在室內(nèi)不可能以單一方向流動，將會彼此撞擊，將有回流、旋渦產(chǎn)生。這就決定亂流潔凈室的流態(tài)實(shí)質(zhì)是：突變流；非均勻流。

這比用紊流來描述亂流潔凈室更確切、更全面。紊流主要決定于雷諾數(shù)，也就是主要受流速的影響，但是如果采用一個高效過濾器頂送的送風(fēng)形式，則即使流速極低，也要產(chǎn)生上述各種結(jié)果，這就因?yàn)樗且粋€突變流和非均勻流。因此這種情況下不僅有流層之間因紊流流動而發(fā)生的摻混，而且還有全室范圍內(nèi)的大的回流、旋渦所發(fā)生的摻混。

單向流潔凈室

單向流潔凈室一般有兩種類型，即水平流和垂直流。在水平流系統(tǒng)中，氣流是從一面墻流向另一面墻。在垂直流系統(tǒng)中，氣流是從吊頂流向地面。對要求潔凈室的懸浮粒子濃度或微生物濃度更低的場合，就使用單向氣流。以前稱這類潔凈室為“層流”潔凈室。單向流和層流的名稱均說明了其氣流的狀況：氣流以一個方向流動（或是垂直的或是水平的），并以一般是0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分鐘至100英尺/分鐘）的均速流過整個空間。由滿布潔凈室吊頂?shù)母咝н^濾器向室內(nèi)送風(fēng)。氣流有如一個空氣活塞，向下流經(jīng)室內(nèi)，帶走污染物，然后從地面排出。又在與外部的一些新鮮空氣混合后，再循環(huán)至高效過濾器。人員和工藝所產(chǎn)生的懸浮污染可立即被這種空氣清除掉，而紊流通風(fēng)系統(tǒng)采用的是混合與稀釋原理。在一間沒有任何障礙物的空房間，單向流用比前面提到的低得多的風(fēng)速，就可以很快將污染物清除。但在一個操作間，機(jī)器以及機(jī)器周圍走動的人員，會對氣流形成障礙。障礙物可以使單向流變成紊流，從而在障礙物周圍形成氣流團(tuán)。人員的活動也可以使單向流變成紊流。在這些紊流中，由于風(fēng)速較低，空氣稀釋程度較小，從而使得污染濃度較高。因此，必須將風(fēng)速保持在0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分鐘至100英尺/分鐘）的范圍里，以便使中斷的單向流能快速恢復(fù)，充分稀釋障礙物周圍紊流區(qū)的污染。用風(fēng)速可以正確地表示出單向流，因?yàn)轱L(fēng)速越高室內(nèi)就越潔凈。而每小時換氣次數(shù)與房間的體積有關(guān)，如吊頂?shù)母叩停虼瞬贿m合用來表示單向流。單向流室內(nèi)的送風(fēng)量是紊流室的很多倍（10到100倍）。

潔凈工程系統(tǒng) 作用

控制產(chǎn)品 (如硅芯片等) 所接觸之大氣的潔凈度及溫濕度，使產(chǎn)品能在一個良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造。此空間的設(shè)計施工過程即可稱為凈化工程。

溫濕度控制

潔凈空間的溫濕度主要是根據(jù)工藝要求來確定，但在滿足工藝要求的條件下，應(yīng)考慮到人的舒適度感。隨著空氣潔凈度要求的提高，出現(xiàn)了工藝對溫濕度的要求也越來越嚴(yán)的趨勢。具體工藝對溫度的要求以后還要列舉，但作為總的原則看，由于加工精度越來越精細(xì)，所以對溫度波動范圍的要求越來越小。例如在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的光刻曝光工藝中，作為掩膜板材料的玻璃與硅片的熱膨脹系數(shù)的差要求越來越小。直徑100 um的硅片，溫度上升1度，就引起了0.24um線性膨脹，所以必須有±0.1度的恒溫，同時要求濕度值一般較低，因?yàn)槿顺龊挂院?，對產(chǎn)品將有污染，特別是怕鈉的半導(dǎo)體車間，這種車間溫度不宜超過25度，濕度過高產(chǎn)生的問題更多。相對濕度超過55%時，冷卻水管壁上會結(jié)露，如果發(fā)生在精密裝置或電路中，就會引起各種事故。相對濕度在50%時易生銹。此外，濕度太高時將通過空氣中的水分子把硅片表面粘著的灰塵化學(xué)吸附在表面難以清除。相對濕度越高,粘附的越難去掉，但當(dāng)相對濕度低于30%時，又由于靜電力的作用使粒子也容易吸附于表面，同時大量半導(dǎo)體器件容易發(fā)生擊穿。