微电子工业洁净厂房的设计探讨

微电子工业洁净厂房的设计探讨

黄平

信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司合肥分公司，安徽合肥 230601

摘要：本文以微电子工业洁净厂房的设计为研究内容，对微电子工业洁净厂房的设计特点和总体设计方法进行了介绍，以某合资电子企业工业厂房设计项目为例，重点探讨了该项目的净化空调系统设计、暖通专业其他系统的设计、给排水设计、气体动力设计，希望和广大同行共同探讨。

关键词：微电子工业；洁净厂房；设计

1引言

随着计算机、信息技术的发展，微电子工业的发展已成为世界技术进步的主要支柱。微电子工业的发展，推动了洁净室设计技术的发展，同时对洁净室的设计也提出了更高的要求，微电子工业洁净厂房的设计是一项综合技术，只有充分了解到微电子工业洁净厂房的设计特点，做到设计合理，才能做出优秀的项目。

2微电子工业洁净厂房的设计特点

微电子产业的主要特点为超精细加工，生产环境要求高，动力消耗大，投资巨大，工程复杂。随着生产工艺的不断发展，微电子工业对环境极其配套工程的要求越来越严格，其产品的成品率和可靠性主要取决于材料的纯度和制造环境的洁净度，对洁净技术的要求越来越高。

洁净厂房的设计是一项相关专业综合完成的设计技术，近年来，随着我国微电子产业的发展，洁净厂房的设计也得到的极大的发展，逐渐形成一些行之有效的设计手段，建设部也编写出国家标准《洁净厂房设计规范》GB50073—2001指导洁净厂房的设计工作。

微电子工业洁净厂房的设计是一项综合技术，它与其他工业厂房设计有类似之处，但也有一些特殊之处。其主要特点如下：

（1）要根据生产产品的特点，确定技术要求。如空气洁净等级、防微振、高纯物质等要求是不同的，应按具体情况确定。

（2）为确保洁净室内所必须的洁净度，各个专业均要求不引入或少引入污染物，不产生和少产生污染物，不滞留或少滞留污染物。

（3）洁净厂房的设计是各专业设计技术的综合，要求各专业密切协同，相互渗透和合理安排。

（4）洁净厂房的设计应确保安全生产和环保要求。各专业设计必须满足消防防火要求。同时由于微电子工业的生产特点，生产过程中产生出一些废水、废气，必须经过特殊处理达到国家排放标准后才能排放。

（5）微电子工业发展日新月异，洁净厂房本身是一个技术密集、资金密集的产物，投资非常巨大，这就要求洁净厂房的设计要考虑一定的灵活性，以便产品换代时方便地进行技术改造。

3微电子工业洁净厂房总体设计的方法

洁净室总体设计首先要了解所设计的洁净室的用途、使用情况、生产工艺特点等：之后，确定洁净厂房各功能区的区划，确定各类生产工序(房间)的空气洁净度等级和各中控制参数——温度、湿度、压差、微振动、高纯物质的纯度和杂质含量；进行洁净厂房的平面布置、空间布置，安排好生产区、生产辅助区、动力设施区的合理布局，设计时应充分考虑人流、物流的安排，同时必须符合现行国家规范中有关安全、消防、环保、职业卫生等各方面的要求。最后对洁净室设计的各个专业提出设计内容、技术要求等。

（1）位置选择

洁净厂房与其他工业厂的区别之一是生产环境要求一定的洁净度等级，因此，为了有效地控制洁净厂房净化空调系统中新风的含尘量等，对设有洁净厂房的厂址应选择在大气含尘浓、有害物质较少的区域，周围无严重污染源如郊区、水域之滨等、要远离铁路、码头、交通要道。

（2）总平面布置

厂址确定后，在总平面布置时合理、妥善安排洁净与非洁净厂房的位置，洁净厂房应布置在厂区内环境清洁，人流、物流不穿越或少穿越的区域：合理、妥善安排与各种可能的污染源的位置；合理安排辅助用房(公用动力、环保用房)；在产品生产工艺允许时尽量组合为大体量厂房。

（3）平面布置

洁净厂房平面布置要求为：1）满足生产工艺要求，顺应流程；2）人流、物流、短捷、通畅；3）符合消防、安全、卫生规范；4）尽量减少洁净面积；5）要求级别严格的靠机房、上风侧或局部净化；6）主要工序与辅助工序安排，要求在上风侧。

3实例分析

3.1工程背景

某合资电子企业生产厂位于合肥市经济技术开发区，主要由主厂房、综合楼、综合动力站等组成。主厂房生产区有净化要求，净化级别为IS07级和8级，综合楼为一般的空调降温要求。以下列举本项目的净化空调系统设计、暖通专业其他系统的设计、给排水设计、气体动力设计进行简要说明。

3.2净化空调系统设计

本项目的空调系统设计按空调精度选定送风温差，再根据余热余湿计算送风量，而在洁净空调系统中风量是根据压差控制来确定的。《洁净厂房设计规范》（GB 50073—2013）中规定“洁净室（区）与周围的空间必须维持一定的压差，并按工艺要求决定维持正压差或负压差。不同等级的洁净室之间的压差不宜小于5Pa，洁净区与非洁净区之间的压差不应小于5Pa，洁净区与室外的压差不应小于10Pa。洁净室维持不同的压差值所需的压差风量，根据洁净室特点，宜采用缝隙法或换气次数法确定”。

3.3暖通专业其他系统的设计

本项目的暖通设计主要包含净化空调系统和其他系统的设计，净化系统主要有三种送风方式：集中送风方式，主要包括组合式空调箱、风管、末端高效风口，利用大量净化后的空气稀释、置换工艺区的空气而达到工艺净化要求，适用于不同的净化级别，特别是风量的确定与普通空调系统不同；FFU送风方式，主要由新风机组、洁净室吊顶上安装的风机过滤单元机组(简称FFU)、处理洁净室内负荷的干式表冷器盘管、送、回风静压箱、回风夹道等构成；微环境控制，在局部超高净化要求的环境中应用，多与上述两种方式联合使用，可以以小面积的超高净化区域代替大范围的超高净化区域，从而既做到满足工艺要求，又节约投资。针对不同的要求和工艺布局，这三种方式在本项目中同时应用。

3.4给排水设计

本项目的给排水设计主要包括生活给排水系统、生产给排水系统、消防给水系统、工艺冷却水系统。考虑到本项目对水源的保证和水温等要求较高，消防系统较复杂，需要设置消火栓系统、自动喷淋系统、水喷雾系统、气体灭火系统等。而且生产工艺对水质要求较高，废水需经处理才能排放。因此，纯水的制备和输送是本项目给排水设计的重点，纯水的制备主要根据水质要求采用离子交换技术、反渗透(RO)技术、EDI电去离子技术等。EDI装置的优点是可模块化配置，出水水质高且稳定，不须化学试剂等，但它对入口水质要求高，需接在RO装置后。

3.5气体动力设计

本项目的气体动力设计主要包括两部分内容：机械动力供应和气体供应。机械动力供应主要包括冷冻水系统、蒸汽热水系统、燃料气系统、燃油系统。气体供应部分包括净化干燥压缩空气(CDA)、高纯氮气(GN2)、超纯氮气(PN2)、超纯氢气(PH2)、超纯氩气(PAr)、超纯氦气(PHe)，超纯氧气(P02)和特种气体供应。微电子工业洁净厂房中大量使用压缩空气作为动力用气、仪表用气。其对空气品质通常有很高的要求，对空气中的固体颗粒和水份含量有相应的要求，设计时要根据工艺要求选配合适的过滤器和干燥装置，储气罐设置位置与普通的空气系统不同，储气罐一般设于压缩机后，干燥器前的位置上。

4结束语

微电子工业的飞速发展，推动了洁净室设计技术的发展，同时对洁净室的设计提出了更高的要求。微电子工业洁净厂房的设计是一项综合技术，需要相关专业共同配合完成，它与其他工业厂房设计有类似之处，但也有一些特殊之处。只有充分了解微电子工业洁净厂房的设计特点，做到设计合理，才能做出优秀的项目。

参考文献：

[1] GB 50073—2013,洁净厂房设计规范[S].北京:中国计划出版社,2013.

[2] GB 50073—2008,电子工业洁净厂房设计规范[S].北京:中国计划出版社,2009.

[3]马海龙.洁净厂房空调系统的设计及特点[J].建筑工程技术与设计,2017,4(3).

[4]林喜云.微电子洁净厂房的设计分析[J]. 制冷与空调,2019（2）,25-29.