光学镀膜洁净车间设计方案

光学薄膜是指利用光学干涉原理在光学玻璃基底上镀制的一层或多层介质或金属薄膜，以改变光线传递特性，包括光的反射、透射、吸收、偏振等。光学薄膜器件是各种光学仪器、图像显示产品、光学存储设备的核心部件。目前，光学镀膜及胶合工序通常在千级洁净等级环境下完成。

1、光学薄膜器件制造工艺流程

精密光学薄膜器件的面型精度通常要求0.001~0.100μm，角精度秒级，表面粗糙度达到0.0125μm，甚至更高。若精密光学薄膜器件出现表面缺陷，势必会增加光学表面的散射和对入射光的吸收，继而直接影响整个光学系统的性能，而表面颗粒物是导致器件表面出现缺陷的重要原因之一。光学薄膜器件制造工艺流程见图1。

首先利用超声波清洗机的超声波空化作用和清洗剂的清洁脱水作用，实现玻璃表面的高度洁净，然后将清洁好的基片装到镀膜卡具上，利用光的干涉原理在光学零件表面上沉积一层（或多层）金属（或介质）薄膜，最后根据光学薄膜器件结构，使用环氧树脂胶对多片光学薄膜镜片半成品黏合，并将组合的滤光片装配在金属外壳中。

精密光学薄膜器件的镀膜及胶合过程对生产环境的空气洁净度要求非常高。其中，基片组装、光学镀膜、胶合装配工序均需要在洁净环境下完成，以避免光学薄膜器件出现表面缺陷，继而影响器件乃至整个光学系统的性能，同时在超声清洗工艺环节用到的洗剂及脱水剂、镀膜过程用到的硫（氟）化物等镀膜材料以及在装配胶合工序用到的酒精乙醚均会对生产环境造成污染，需要进行局部排风收集处理后排放。

2、光学薄膜器件生产线功能区划分

根据光学薄膜器件工艺流程对新建生产线进行功能区划分，见图2。

镀膜设备放置在机组区，不会对光学薄膜器件质量产生任何影响，净化等级设定为十万级。产品流方面，基片在超声清洗区洗净后，通过传递窗传送至基片装卡区进行装片，然后运送至光学镀膜区装机并对基片实施镀膜作业，镀制后的半成品转入胶合装配区进行多片镀膜器件胶合组装作业。

为降低空调能耗，节约日常运行成本，超声清洗区洁净度等级设计为万级，在清洗区终端装配风机过滤机组（Fan Filter Unit，FFU）局部净化单元，确保清洁后的基片处于千级净化等级环境下；基片装卡区及光学镀膜区洁净度等级为千级；胶合装配区洁净度等级设计为万级，并在胶合装配工序上方装配FFU局部净化单元，使装配胶合作业区达到千级净化等级，以满足整个作业过程洁净度的需求。

图3、图4分别为超声清洗区及胶合装配区局部净化单元示意图。

3、各功能区环境参数设计

光学薄膜器件在制造、生产过程中对室内环境空气品质的要求严格，生产线各功能区洁净度等级、风量、温度、湿度、压差、设备排风均应满足光学薄膜器件的生产工艺需求。在这一生产线洁净方案设计中，主要以控制微粒和浮尘为主要对象，同时还对其环境的温湿度、新鲜空气量、噪声等作出了严格的规定。各功能区温湿度、排气及照度需求见表1。

需要说明的是，各功能区对温湿度、排气、照度、气体排放等环境需求依据GB50073-2013《洁净厂房设计规范》以及产品特性、生产工艺要求等因素来进行设计，同时给出了排气功能区需要局部排气的气体类型。

4、洁净室HVAC系统及其实现形式

4.1洁净室HVAC系统流程

万级、十万级净化空调采用一次、二次回风系统（见图5），一次回风与新风混合并经过表冷器处理后达到机器露点状态后再与室内回风混合一次，控制混合比即可达到室内送风状态，该系统可以减去一次加热，避免冷热抵消的情况发生，适合超声清洗及胶合装配作业室内环境控制。

千级洁净室供热通风与空气调节（Heating,Ventilation and AirConditioning，HVAC）采用组合式新风机组+风机过滤机组+干盘管（MAU+FFU+DC）系统方式实现（见图6），即新风通过新风机组集中处理送至静压箱与干盘管处理后的回风混合，再通过FFU送入室内。其中MAU承担除湿功能，FFU的风量承担净化风量和空调（降温）风量角色，DC主要负责温度的控制。该系统具有净化等级高、温湿度精度高、风量大、节能、FFU过滤器更换方便等特点，更适合面积大、净化级别高、风量需求大的光学镀膜生产线。

结合整个生产线的运行特点，并且充分考虑整个空调系统能耗，按照各功能区的洁净等级及温湿度需求，整个光学镀膜生产线核心功能区共设计了3套HVAC系统。其中，超声清洗区和机组区共用一套系统，基片装卡区和光学镀膜区共用一套机组，胶合装配区设计一套机组。

4.2换气次数及新风量

洁净空调系统气流组织为乱流型，空气处理机组采用双层金属保温壁板组装式空调机组，外壁板为彩钢板。采用上送下回方式，在离地200mm处设置回风口（带过滤网）。根据净化要求，各功能区换气次数确定为：十万级换气次数15次/h，万级30次/h，千级60次/h。洁净房间风量根据空调热平衡计算风量和净化换气次数所需风量，两者取最大值。

新风量为补偿室内排风和保持室内正压值之和，并且保证室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m³。恒温恒湿空调系统送风量根据人员所需新风量、补偿排风和保持室内正压所需新风量之和以及新风除湿所需新风量中的最大值确定。

4.3空调通风系统测量及控制

空调通风系统的风量控制：净化空调系统送风机配有变频控制器，送风总管上设有风量传感器。风量传感器的输出信号控制变频器，调节风机转数，使系统风量保持设计要求。

空调系统的温湿度控制及监测：净化空调系统温湿度自控方式采用回风温度的控制方式。回风总管上设有温度传感器；表冷器、加热器的回水管上设有电动二通阀。在夏季时，回风温度控制表冷器冷量，达到控制室内温度要求；在冬季时，回风温度控制加热器的加热量，达到控制室内温度要求。

5、结束语

本文依据GB50073-2013《洁净厂房设计规范》，并结合光学薄膜滤光器件生产工艺需求对生产环境的洁净技术进行设计，并综合考虑了一次性投资及运行成本。在后续详细设计中，可以结合具体情况进行进一步改进，以确保洁净厂房满足光学薄膜器件生产需求。