半导体制造环境控制系统（ECS）系列：洁净度控制系统_（11）.洁净室设备与材料.docx

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洁净室设备与材料

在半导体制造过程中，洁净室的环境控制至关重要。洁净室设备与材料的选择和使用直接影响到产品的质量和生产效率。本节将详细介绍洁净室中常用的设备和材料，包括空气过滤系统、通风系统、洁净室墙壁和天花板材料、地板材料、洁净室服装等。我们将探讨每种设备和材料的特性和作用，以及它们在实际应用中的注意事项。

空气过滤系统

空气过滤系统是洁净室中最关键的设备之一，用于去除空气中的颗粒物、微生物和其他污染物，确保洁净室的空气质量达到规定的标准。常见的空气过滤系统包括初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器（HEPA）和超高效过滤器（ULPA）。

初效过滤器

初效过滤器主要用于去除空气中的大颗粒物，如灰尘、纤维等。它们通常安装在空气处理系统的前端，以减轻后续过滤器的负担。初效过滤器的效率较低，但成本相对较低，适用于初滤阶段。

工作原理

初效过滤器通过物理拦截、惯性碰撞和重力沉降等机制去除空气中的大颗粒物。这些过滤器通常使用多层网状材料，如金属丝网或无纺布，以增加过滤面积和效率。

设计与安装

初效过滤器的设计应考虑以下因素：

过滤效率：通常在50%到80%之间。

压降：初效过滤器的压降较低，通常在50Pa以下。

更换周期：根据使用环境和过滤效率，通常每3到6个月更换一次。

中效过滤器

中效过滤器主要用于去除空气中的中等大小颗粒物，如花粉、细菌等。它们通常安装在初效过滤器和高效过滤器之间，以进一步提高空气净化效率。

工作原理

中效过滤器通过物理拦截、惯性碰撞和扩散等机制去除空气中的中等大小颗粒物。这些过滤器通常使用多层无纺布或纸张材料，以增加过滤面积和效率。

设计与安装

中效过滤器的设计应考虑以下因素：

过滤效率：通常在80%到95%之间。

压降：中效过滤器的压降适中，通常在100Pa到200Pa之间。

更换周期：根据使用环境和过滤效率，通常每6到12个月更换一次。

高效过滤器（HEPA）

高效过滤器（HEPA）主要用于去除空气中的细小颗粒物，如病毒、烟雾等。HEPA过滤器的效率高达99.97%，适用于对空气质量要求较高的洁净室。

工作原理

HEPA过滤器通过物理拦截、惯性碰撞、扩散和静电吸附等机制去除空气中的细小颗粒物。这些过滤器通常使用多层玻璃纤维或合成纤维材料，以提供高效的过滤性能。

设计与安装

HEPA过滤器的设计应考虑以下因素：

过滤效率：通常在99.97%以上。

压降：HEPA过滤器的压降较高，通常在200Pa到300Pa之间。

更换周期：根据使用环境和过滤效率，通常每1到2年更换一次。

超高效过滤器（ULPA）

超高效过滤器（ULPA）主要用于去除空气中的超细小颗粒物，如纳米颗粒等。ULPA过滤器的效率高达99.999%，适用于对空气质量要求极高的洁净室。

工作原理

ULPA过滤器通过物理拦截、惯性碰撞、扩散和静电吸附等机制去除空气中的超细小颗粒物。这些过滤器通常使用多层玻璃纤维或合成纤维材料，以提供极高的过滤性能。

设计与安装

ULPA过滤器的设计应考虑以下因素：

过滤效率：通常在99.999%以上。

压降：ULPA过滤器的压降较高，通常在300Pa到500Pa之间。

更换周期：根据使用环境和过滤效率，通常每2到3年更换一次。

通风系统

通风系统是洁净室中另一个重要的设备，用于维持洁净室内的压力、温度和湿度，确保空气的流通和循环。常见的通风系统包括层流系统、湍流系统和混合流系统。

层流系统

层流系统通过一个或多个高效过滤器产生单向流动的空气，确保空气在整个洁净室内均匀分布。层流系统适用于对空气流动方向和速度有严格要求的洁净室。

工作原理

层流系统通过顶部或侧面的高效过滤器产生单向流动的空气，空气以恒定的速度从顶部或侧面流向底部或对面，将污染物带出洁净室。这种方式可以确保洁净室内的空气始终处于低污染状态。

设计与安装

层流系统的设计应考虑以下因素：

空气流量：通常每小时换气次数在100到200次之间。

压差：层流系统需要维持正压，通常在10Pa到50Pa之间。

过滤器类型：使用高效过滤器（HEPA）或超高效过滤器（ULPA）。

湍流系统

湍流系统通过多个高效过滤器产生多向流动的空气，确保空气在整个洁净室内充分混合和循环。湍流系统适用于对空气流动方向和速度要求不高的洁净室。

工作原理

湍流系统通过多个高效过滤器产生多向流动的空气，空气在洁净室内形成复杂的流动路径，通过空气混合和循环将污染物稀释并带出洁净室。这种方式可以确保洁净室内的空气始终保持较低的污染水平。

设计与安装

湍流系统的设计应考虑以下因素：

空气流量：通常每小时换气次数在20到100次之间。

压差：湍流系统需要维持正压，通常在10Pa到30Pa之间。

过滤器类型：使用高效过滤器（HEPA）或中效过滤器。

混合流系统

混合流系统