亂流潔凈室
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(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。
這比用紊流來描述亂流潔凈室更確切、更全面。主要決定于,也就是主要受流速的影響,但是如果采用一個(gè)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€(gè)突變流和。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(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)的均速流過整個(gè)空間。圖1是典型的垂直流潔凈室的剖面圖。從圖中可以看出,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(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(gè)操作間,機(jī)器以及機(jī)器周圍走動(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,從而在障礙物周圍形成氣流團(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(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)。
潔凈室中的溫濕度控制
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(duì)溫濕度的要求也越來越嚴(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,由于加工精度越來越精細(xì),所以對(duì)溫度波動(dòng)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(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)體車間,這種車間不宜超過25度。濕度過高產(chǎn)生的問題更多。相對(duì)濕度超過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)吸附在表面耐難以清除。相對(duì)濕度越高,粘附的難去掉,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。對(duì)于硅片生產(chǎn)最佳溫度范圍為35—45%。