在电子行业晶圆厂与半导体厂对生产环境要求最为严格,生产环境的温度、湿度、洁净度直接影响产品的质量和寿命,都要求控制在特定的范围内。在LCD液晶显示器的制程中要求生产环境洁净度达到1000级,温度控制在23℃±2℃,湿度控制在55%±5%,根据这个要求对某LCD液晶面板制程车间进行完工调试。
1 洁净室简介
可以将环境因素控制在规定数值内的空间,称之为洁净室。室内环境因素包括空气中的微生物、微尘粒、气体分子、温度、湿度、气流流型、风速、压差、照度、噪音、微振动、静电、风量、电磁波等。按用途可分为两大类:(1)工业洁净室以无生命微粒的控制位对象,(2)生物洁净室以有生命微粒的控制为对象。
1999年国际标准化技术协会公告发行ISO/TC209国际通用标准,将洁净室分为9个等级,级别分类见表1.采用SI制单位,室内环境中1 ft3 、0.5μm的微尘颗粒不超过1000颗。
2 洁净空调系统的组成及作用
洁净空调系统由MAU+DCC+FFU三个单元有机的组成。
(1)MAU即外气空调箱,其作用有:调节洁净室正压量,控制洁净室之湿度,提供洁净空气和新风。系统流程见图1。
(2)DCC即干盘管,在正常状态下工作不产生冷凝水的换热器。其作用是控制洁净室内显热,调节各区域温度。这只是干盘管在正常运行时的作用,而在调试阶段干盘管还负责室内的潜热部分。
(3)FFU即风机和过滤器单元,其作用是循环过滤室内空气,使洁净室能达到要求的洁净度等级。
(4)MAU+DCC+FFU形成的气流组织:为1000级工业洁净室,采用全新风系统,室内气流形式选择乱流式,但要尽量限制和减少二次气流和涡流。MAU+DCC+FFU的组合在洁净室形成的气流组织如图2所示。
3 洁净室空调系统调试策略
液晶面板生产LCD制程中要求生产环境洁净度达到1000级,具体见表2。根据以上数据对洁净室进行调试,调试于9月份进行。
首先开启MAU对室内送正压。这里开启MAU只是运行风机,利用MAU的过滤器给洁净室送入符合洁净度要求的新风,由于MAU风管没做保温暂不提供冷冻水以防风管结露。在室内达到静压要求的同时利用漏的空气向室外排出室内不符合洁净要求的脏空气,这样是保护洁净室的FFU,如果室内空气过脏就启动FFU,FFU里的高效过滤器就容易造成堵塞,减少其使用寿命。MAU设计是三用一备,在更换高效过滤网时可实现不间断供洁净新风。由于洁净室面积达11455㎡为了让洁净空气完全置换室内脏空气,MAU风机需连续运行两周,在这两周内我们需要按照设计要求核酸洁净室的漏风率及对MAU高效段进行测漏。在PLC图控上设定洁净室内平均静压为15pa,当室内平均静压达到要求,PLC输出信号级MAU风机,使风机在此时的频率上运行。
接着MAU、DCC冷冻水与FFU开启。当MAU风机运行两周后室内已达到一定洁净度,FFU开启时洁净室内空气形成一个DCC+FAN+FILTER的冷却过滤循环系统,FFU不断过滤室内空气,保持室内的洁净度同时给室内供冷。DCC送14.5℃冷冻水,此时DCC的作用不只是负责室内的显热部分还负责潜热部分,因为开始时室内温湿度状态接近,14.5℃仍低于室内露点。当时室外状态请参照表3。
由于MAU送风管没做过保温当MAU送冷冻水时要注意空气其送风温度,根据室外状态MAU的送风温度不应低于22.6℃。在初始送冰水时我们把送风温度设定为25℃,露点设为18℃,保证送风管不会结露。每隔两天将送风温度下调2℃,最后使送风状态达到温度18℃,露点12℃,并注意检查送风管是否结露。见表4。
MAU、DCC送冷冻水、FFU开启一周后洁净室内状态逐渐稳定在23℃±1℃,55%±3%,达到LCD车间环境要求参数,如洁净室内整体状态无较大波动后则洁净空调系统调试完成,PLC图控参数保持最后设定值,以后的运行根据洁净室内的装机与人数对设定值进行调整。
最后,空调调试完成轴要对各系统的感应器进行校准,防止感应器提供错误信息。正常运行中,中控电脑PLC对各区域的阀门进行自动控制,让室内处于稳定状态。
4 调试中遇到的问题及解决方法
洁净空调的调试中总是会出现这样或那样的问题,以下是本次调试中遇到的问题及洁净方法:
(1)排气风管局部漏水,经检查确定与风管内结露有关。洁净室设有排气系统,在调试阶段排气系统并未完善,排气风管内充满的是外气且屋顶排气风机还没开始运行,逆止阀并不完全密封,洁净室内排气口位于天花板上方,相对大气是负压状态。相关压力参数见表5。
所以外气向天花板上方泄漏,外气露点在22℃左右,而DCC送出18℃的风直接吹到排气风管表面,致使风管内结露并漏到洁净室内。其解决方法是加强排气风管的气密性,同时给屋顶排气风机拉临时电,让风机运行,设定排气风管末端排气静压为﹣10pa,这样外气就不能进入洁净室内,风管内结露水也随排气排出室外。排气系统见图3。
(2)局部温湿度无法控制,本厂的LCD制程车间为11455㎡,且室内中间只有一堵防火墙把车间分为两部分,但仍相通,见图4。
大空间的平均温度都很稳定,但总是会出现有些小地方温湿度超出要求。在三层洁净室X11,Y5的地方出现温湿度超出要求范围,温度为26℃,湿度为62%,见图5。
出现这样的问题,原因有:1.新风量不足、FFU送风不足,造成局部相对温度和湿度较高;2.DDC干盘管的比例积分电动阀开度不够,Y型过滤器堵塞,回风不通畅;3.天花板上方有外气漏进;4.感应器故障或靠近热源与人群密集的地方。根据以上原因首先在中控室远程控制检查该区域的FFU是否全开,DDC冻水温度及比例积分电动阀是否全开。确认FFU已全开。在中控室检查各数据无误后到现场检查,首选检查现场感应器位置是否靠近热源与人群密集的地方,确认正常。则检查回风口是否有杂物挡住,天花板上方有MAU新风口是否开度过小,确认正常。因该区域存在伸缩缝,且靠外墙,有外气漏进的可能。检查外墙侧与伸缩缝,发现缝盖板脱落,外气从伸缩缝漏进天花板上方,由于FFU送进洁净室,致使室内出现高温高湿现象。修补脱落盖板重新做好密封后该区域恢复正常。
(3)局部微尘无法控制,在测试中出现5μm粉尘多余7颗或者0.5μm超过10颗就不合格,在测试中也经常会出现有些地方洁净度不合格。此时解决的方法是用酒精对周围进行擦拭清洁,检查该区域FFU的高效过滤器有否泄漏,检查周围的气密,检查周围是否存在污染源,检查周围是否有人施工不使用吸尘器。洁净室正常运行后每周都会对洁净室进行洁净度测试。
5 总结
洁净空调系统是维持洁净室温度、湿度、洁净度与正压的主要系统,其技术要求、施工质量要求高,投资大,一旦失败,无论从财力、物力、人力上讲都会造成浪费,因此要搞好洁净空调系统,除完美的设计图纸以外,高质量高水平的施工,还要求认证有序试车,确保洁净空调系统调试成功。洁净空调的调试要注意控制MAU的送风温度,注意保护室内FFU的高效滤网,但在洁净空调的调试中出现问题不只是空调系统本身存在问题,要结合土建及内装等各方面的因素。
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