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(lái)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(xiàn)彼此有很大或者越來(lái)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(dòng)，將會(huì)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(lái)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(gè)高效過(guò)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€(gè)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(dòng)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(lèi)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(duì)要求潔凈室的懸浮粒子濃度或微生物濃度更低的場(chǎng)合，就使用單向氣流。以前稱(chēng)這類(lèi)潔凈室為“層流”潔凈室。單向流和層流的名稱(chēng)均說(shuō)明了其氣流的狀況：氣流以一個(gè)方向流動(dòng)（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(guò)整個(gè)空間。由滿(mǎn)布潔凈室吊頂?shù)母咝н^(guò)濾器向室內(nèi)送風(fēng)。氣流有如一個(gè)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(guò)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(méi)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(gè)操作間，機(jī)器以及機(jī)器周?chē)邉?dòng)的人員，會(huì)對(duì)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?chē)纬蓺饬鲌F(tuán)。人員的活動(dòng)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?chē)闪鲄^(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(shí)換氣次數(shù)與房間的體積有關(guān)，如吊頂?shù)母叩?，因此不適合用來(lái)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(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造。此空間的設(shè)計(jì)施工過(guò)程即可稱(chēng)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(lái)確定，但在滿(mǎn)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(duì)溫濕度的要求也越來(lái)越嚴(yán)的趨勢(shì)。具體工藝對(duì)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(lái)越精細(xì)，所以對(duì)溫度波動(dòng)范圍的要求越來(lái)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(lái)越小。直徑100 um的硅片，溫度上升1度，就引起了0.24um線(xiàn)性膨脹，所以必須有±0.1度的恒溫，同時(shí)要求濕度值一般較低，因?yàn)槿顺龊挂院?，?duì)產(chǎn)品將有污染，特別是怕鈉的半導(dǎo)體車(chē)間，這種車(chē)間溫度不宜超過(guò)25度，濕度過(guò)高產(chǎn)生的問(wèn)題更多。相對(duì)濕度超過(guò)55%時(shí)，冷卻水管壁上會(huì)結(jié)露，如果發(fā)生在精密裝置或電路中，就會(huì)引起各種事故。相對(duì)濕度在50%時(shí)易生銹。此外，濕度太高時(shí)將通過(guò)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(duì)濕度越高,粘附的越難去掉，但當(dāng)相對(duì)濕度低于30%時(shí)，又由于靜電力的作用使粒子也容易吸附于表面，同時(shí)大量半導(dǎo)體器件容易發(fā)生擊穿。