电子工厂设施的工程设计与控制.ppt

电子工厂设施的工程设计与控制 PF李正华 目录 一 电子工厂总体概况简介 一 工厂的净化工艺生产流程 二 配套设施及动力供给二 配套设施及动力供给的内容及要求 一 净化厂房 二 空调及净化 三 给水排水 四 电气 照明及通讯 五 气体供给及配管 六 安保及消防系统 七 三废处理三 电子工厂管理软件要素 一 操作运行 二 人综合素质提高 三 管理程序的科学性及条理性四 电子工厂部分设施项目的技术参数及控制方法 一 温 湿度及洁净度控制 二 净化室性能及技术指标的介绍 三 纯水生产工艺流程图 四 氢氟酸废水处理工艺流程图 五 生活污水处理工艺流程图 六 高标准循环 冷却水系统介绍 七 气体配输 八 废气的处理及排放 九 化学品的存放及配输 十 电气系统的配置及控制 十一 消防系统 十二 安全监控及防盗系统 一 电子工厂总体概况简介 一 二 二 配套设施及动力供给的内容及要求 前道工序 三层式 上夹层 风管 配管 电缆 自循环AH 高效过滤器及静压箱 中间工作层 工艺设备及生产线 下夹层 回风静压箱 配管 配线 二 空调及净化 1 温度控制 根据不同的工艺要求 22 1 23 1 25 2 23 3 23 6 2 湿度控制 根据不同的工艺要求 45 50 40 70 30 70 3 净化级别要求 根据不同的工艺等极分为 0 1u1级10级 0 3u100级 0 5u100级1000级10K级100K级主要靠厂房设施 空调过滤器和换气次数来实现 4 新风 OA 4 1 满足排风要求4 2 不小于总风量的10 4 3 每人每小时不少于30M34 4 满足正压要求 必须同时满足所有要求 5 排气及排烟 常规及灾害有毒气体 需专用设备处理后排放 二 配套设施及动力供给的内容及要求 1 防火报警系统 烟感 温感探头及消防控制系统2 门禁及监控系统3 防通道及防火门4 室内外消防灭火设施 消防栓 自动喷淋系统 化学灭火器5 有毒有害气体及化学器的储存和传输 配管材料及洁净要求均有各自的标准 二 配套设施及动力供给的内容及要求 三 电子工厂管理软件要素 四 电子工厂部分设施项目的技术参数及控制方法 温湿度及洁净度控制 温度控制附图 1 冷媒源 冷水机组 制冷机组 热泵机组 冷却塔2 热源 锅炉 热泵机组 电加热 厂外供热 集中供热或蒸气 3 AHU及FCU 空调箱 过滤器 表冷器 风机 盘管风机 风机 换热盘管 4 配管设施 风管 水管 泵 阀件 5 控制系统 传感器 控制器 执行器 电动阀 气动阀 湿度控制附图 1 控制系统 传感器 控制器2 加湿 蒸汽加湿器 电加热喷雾加湿器 喷淋加湿器 混合加湿器3 去湿 喷淋去湿 喷冷冻水 表冷去湿 吸附去湿4 配套设施 配管 配电 阀件 洁净控制 1 厂房结构保证附图一般为三层 壁板 耐腐 耐磨 发尘量少地板 耐腐 耐磨 发尘量少 防静电密封 硅胶 油槽 闭水无法橡胶气流平衡 正压及控制过滤器的布置及测试 2 空调系统保证 1 换气量及换气次数及循五方式附图 1级 10级 100级为350 400次 1000级 70次 H 10K给 100K级为20 35次 环 2 过滤器的保证 初效 中效 亚高效 高效 0 1U 3 测试保证 根据给别要求分别取值 距地面1M 4 正压 负压控制 洁净室一般要求为10 30pa 3 人员及设备材料进出及5S管理 1 洁净衣 帽 鞋 风淋及分级更衣2 及时吸尘清洗3 进入的器材需在隔断间除尘处理 一 空调自控系统原理图 净化室结构示图 二 净化室性能及技术指标的介绍 1 净化级别技术指标随着半导体器件尺寸越来越微型化 芯片的集成度大幅度提高 如超LSI 64Kbit 电路线宽为3u 即头发丝的1 30 而集成度为256M的电路的线宽为0 25u 成度为4G的电路的线宽为仅为0 13u 所以灰尘粒子的数量及直径要求也越来越高 也就是净化度的要求对完善产品质量的影响也越来越大关于净化室有灰尘 下称为粒子 即净分度 美国国家标准NO 209 净化室和净化工作台的环境控制规格 同样还有NASA NHB5340 2 196 02 NASA标准为用于净化室和净化工作台的Microfially环境控制 德国有VDI 西德工程师协会 2083第1号 1976 12 高纯真空技术基础定义和纯度等级规定 日本有JISB9922标准目前 人们通常采用是NASA 美国航空和宇航局 标准 它的最高级别为100级即在1ft3 相当于30cm立方体的的体积中要求直径0 5u的微粒个数在100个以下 而我们的办公室同样的粒子则有100万个之多净化室的构造 周围的墙壁和天棚上均有超高性能的过滤器 HighEfficiencyParticulateAirFilter HEPA 由此过滤器净化的空气以20 400次 H的速度循环流动随着半导体器件制造工艺技术的发展 对净化度的要求也越来越高 0 3u 0 2u 0 1u 100级 10级 1级均已广泛得到采用 典型的芯片制造厂房实例 平面布置 净化及温湿度 正压控制参数 三 电子工厂部分设施项目的技术参数及控制方法 DIwater可以达到的标准 比电阻 18 2M欧 cm微粒子 粒 ml 0 05um 1生菌 个 ml 0 001TOC mgc L 1SiO2 mg L 0 1溶解氧 mg L 5氯化物 L 0 01 钠 mg L 0 01铁 mg L 0 01锌 铜 mg L 0 01 三 电子工厂部分设施项目的技术参数及控制方法 六 高标准循环冷却水系统介绍1 使用对象 芯片制造的精密设备 冷却水管口径小 均精密铜合金或不锈钢管 微小的堵塞均带来无法弥补的损失 2 冷却水质 低度DIwater 20K 100K比阻值的纯净水 注意事项 调节水箱尽可能大 材质为不锈钢循环管道 热交换器均为不锈钢材料 防止锈浊和污染供水水温控制在16 24度为最佳补给水要求为D waterstation的第1级RO之过滤水 七 各类气体配送 1 压缩空气配送 压缩空气配送流程图 2 高纯N2 H2 O2 等气体配送 气源 再生用H2 注 气体净化器入口条件H2O 10PPmO2 5PPmCO2 2PPmD P 600C杂质纯度 99 99 出口参数H2O 0 5PPmO2 0 1PPmCO2 0 4PPmD P 800C杂质纯度 99 99999 0 3U以上尘粒100 除去 3 掺杂气体配送及处理流程图 八 废气的处理排放 九 化学品材料的存放及配输 2 化学品材料的配制与传输现代化的超净电子厂房内 工艺中需要许多品种的化学品材料 如象以前一样从化学品领取通过各层净化通道送至工作点 非常麻烦且不安全 下面介绍一种输送装置A 工艺间外化学品库配制标准液 在设备内洁净条件下配制 B 用N2薄膜泵 洁净双层管压送使用点C 配制设备和使用点均有计算机联机控制D 沿线均有防漏测试报警 化学品配制及传输示图 十 电子厂房电气系统配置及控制 1 电力线路的配制 1 主供线路和双向配置 主供 外供的可靠的主要电源副供 特殊情况下 主供电源停供时 另一备用电源 2 自备发电机组 根据厂房内最主要的不可断供电的设备扩设施 重要生产线 冷库 网络主机及不可少的动力设备 来配制3 UPS系统 主供最重要的网络系统 通讯系统及其它影响特大的重要设施4 接地保护系统 防雷 防静电 防漏电5 特殊部分部分的防爆措施 3 介绍安全用电方面的知识1 电气接地简介1 1 电气接地的概念 电气接 地 简介 1 电气 地 的概念大地是一个电阻非常低 电容非常大的物体 拥有吸收无限电荷的能力 而且在吸收大量电荷时仍能保持电位不变 因此挞合作为电气系统中的参照电位2 地电位与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地级 通常采用圆钢或角钢 也可用铜片或铜板如图所示为接地极示意图 流散区 指电流通过接地极流向大地时 产生的有电位变化梯度的土壤范围地电位 指流散区以处的土壤范围试验证明 当对地电流流入大地时 在距单根接地檄或碰地处20米以外的地方 已不再有任何电压降 即此处的电位已近于零 3 接地将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极 称为接地4 接地的作用A 防止人身遭到电击B 防止设备和线路遭到损坏C 防止火灾和雷击D 防止静电损害E 保障电力系统正常运行 电气接 地 简介 5 接地的种类A防电击接地 即保护接地 通过保护开关动作达到保护目的B 防雷击接地 把雷电流引入大地C 防静电接地 将静电荷引入大地D 防电蚀接地 地下埋设金属体作为牺牲的阳极 保护电缆 管道E 工作接地 交流系统一般为中性点接地 使系统输出稳定电压F 逻辑接地 确保电子设备信号具有稳定的参数电位G 电磁屏敝接地 将电气干挠源引入大地6 低压系统的接地制式按IEC 国际电工委员会 规定 分为TN S TN C TN C S TT IT五种 国际上 德 英 法完全采用IEC标准 我国等效采用字母含义 L 相线N 中性线PE 保护线PEN 保护中性线 A TN C系统的组成和特点 图2 1 中性线N与保护线PE合二为一成PEN线 与配电系统的接地点相连 所有的电气设备的外露导电部分接到PEN线 2 简单 经济 3 PEN线中有电流 对敏感的电子设备不利B TN S系统组成和特点 图3 1 保护线与中性线N分开 并都与配电系统的接地点相连 所有的电气设备的外露导电部分接到PE线 2 造价较高 3 PE线无电流 安全性好 干挠小 4 适用于精密电子设备的供电 5 我公司采用此制式 电气接 地 简介 电气接 地 简介 7 接地电阻的阻值的一般要求 1 工频交流接地 4欧姆 2 防雷接地 10欧姆 3 防静电接地 100欧姆在易燃烧区域 30欧姆 4 电子设备接地 4欧姆 5 若工频交流接地 防雷接地 电子信号接地采用同一根接地极 且要求 1欧姆 6 专用接地的要求应根据设备要求 但不应大于以上数值 电气接 地 简介 注 安装漏电保护器 RCD 一定要在零线和保护线分开的条件下才能装I1供1漏电保护器的工作原理是测定供电线路的I2回若I1 I2即在该系统中有漏电 则触发器指挥供电开关跳掉断电2四线制的供电系统不能装漏电保护器 RCD 因为除了相线外 地线与保护线为同一根线 所以在测定回路电流时 搞不清有多少是外壳接地走掉的 所以就不能装RCD3五线制为零线与保护线分开家庭的用电仅是两相 相线 火线 与零线相线零线五线制的情况是 L1L2L3 N RCD RCD PE 电缆 电线及配电装置安装接线标准事项 一 三相电 L1黄L2绿线标准色一般来说 末端只要分清火线 地线亦可 线颜色L3红标准色最好 不是标准色 地线是蓝色即可N蓝PE黄绿二 单相电 L黄 绿 红 棕 白任意N蓝PE黄绿三 大配电柜 L1L2L3 变压器 ABCN 中心线 一般在电气柜的母排上均是这样要求的黄绿红黑色 电器设施及安装技术经验实践小结 四 电动机的接法123PE相线接接线端子接地外壳用PE线联接L1L2L3而N线不联接1接好通电后发觉反转 即任意两根相线调换一下即可2有些重要设备 如压缩机等机器不可反转 所以要在通电前用测量仪表把相序 相位搞正确后 才能通电试运转 有些重要设备内部有设置相序相位保护 所以通电后开不起来 不一定是其他毛病 而可能是由于相位不对所引起3有些外国进口的电柜及大的用电设备 标有ABC三相接线前特别注意相线RYB和地线不能错红黄蓝 字母意 不是地线 4母线排直观 abcN黄绿红黑 电器设施及安装技术经验实践小结 漏电保护器的接法及特性1 漏电保护器 RCD 本就是一个受电流控制的开关a 单相接二根线路L 相线 黄 绿 红 棕 白 任意 N 蓝色或蓝色套管 小容量RCD 100A 受电流开关大容量RCD 100A 用漏电继电器控制主开关一般工厂的电柜 较大的 除了漏电保护 还有过流继电器保护 特别是柜后接大功率马达 设备的控制柜 电柜中一般普通的空气开关 有二种功能 短路保护 一般要超过受控电流10倍 受控的额定电流 才会跳闸过流保护 根据过流的程度 发热 来确定的 如1 1倍额定电流 则要几十分钟才跳 电器设施及安装技术经验实践小结 配电中常用导线的型号 特性及用途BVR型 铜芯 聚氯乙稀 PVC 绝缘软电线 一般为19根綑为多 总线经在6mm2以下 用于工厂配电一般用于2 BV型 铜芯 聚氯乙稀 PVC 绝缘硬电线 工厂大截面用的较多 低压动力一般为10mm2以上设备的固BVV型 双护套绝缘 单芯PVC护套圆型电线两层绝缘 用在特种地方定敷设BVVB型 平形电线 也有 家庭配线用的较多RV型 特软电线 用于耳机等联线RVS型 双绞线型 可用作讯号线 能起一定屏蔽作用用于低压家电 小型7 RVV型 PVC PVC软圆电线移动电器 仪器仪表线8 RVVB型 软线 电器设施及安装技术经验实践小结 电缆 均为多股线 只有小于6mm2时 才有单股线 YZ型 中型橡皮电缆 适用于移动设备或临时线 一般为10mm2左右 VV型 经 16mm2 用于固定设备及电器安装 使用相当广泛YJV型 经 16mm2 大截面配线电缆 一般用于 交联型绝缘 复合型材料绝缘 广泛的大功率配线导线截面S于 设计 电流的对应关系 1 5mm210A 2 5mm220A 4mm225A 6mm232A 10mm245A 16mm263A 25mm280A 35mm2100A 50mm2120A 70mm2160A 95mm2200A 120mm2230A 150mm2270A 185mm2350A 240mm2400A 300mm2470A 400mm2560A 500mm2670A 630mm21000A 630 2mm22000A 线经较小一般为电线 线经较大用电缆了一般电线后配置相应容量的开关或其他继电保护装置电缆一般为单芯多股绞联而成 绝缘及保护等级根据用途及场所而定为最常用的规格 电器设施及安装技术经验实践小结 八 配置设备额定电流估算及安装技术要求 1电动机额定电流估算 电动机功率 2 估算的额定电流如 10KW 电动机 2其额定电流I 20A2电缆及电线在电缆槽及穿线管内所占断面的要求应小于断面的40 即 总断面S断面应 40 S3 常用导线估算价格 3mm2 M一般为1元钱 如 2 5mm2导线出厂价一般为0 7 0 8元 M4 线槽一般用1 5mm厚铁板制作 壁上无孔 内敷多束电线宽 200mm5 桥架宽 200mm 用2mm厚铁皮制成 加盖 侧边有散热孔内敷相对较粗的电缆 电器设施及安装技术经验实践小结 6 梯架 电缆及电线7 托盘 铁皮制作 镀锌喷漆 无盖 敞开8 货柜式电控柜价格估算 以电柜外壳体表面面积估算300元 M2 内部配置根据内容另算9 线槽及桥架安装要求 a 所有线槽外壳联结接地b 线槽内导线不准有接头 防止接触不良和发热 c 排线断面 40 电器设施及安装技术经验实践小结 九 配电时线路的RCD保护时应考虑的 1 配置的RCD应满足线路的泄露电流 否则会无休止地乱跳或不跳 2 配置的RCD应满足设备的泄露电流 否则会无休止地乱跳或不跳 说明 日本有个原则 系统泄露电流 最大电流的1 2000而中国规定一般的RCD为500mA3 一般设计时的泄露电流估算 a 泄露电流 荧光灯 1支 0 1mA导线3 8mA 100M电动机0 3 2mA 只 注 电动机启动时要增加5倍 可调最大漏电电流b RCD 本身是可调的可调泄露时间 电器设施及安装技术经验实践小结 c 设计安装RCD注意事项 设计时为了不影响其他设备 往往一台设备设计为一个回路 设置一个RCD 即泄露电跳掉后不会影响其他一般漏电保护的时间设定为0 1秒 1秒 大部分为0 4秒 0 8秒 若保护电流相同 则后级时间应大于前级 电器设施及安装技术经验实践小结 十 常用电器产品配置 永磁式 如家用剃须刀 收录机等他励式 另一组通电系统激励线圈来激励电动机启停直流并励式 用于电瓶车等电动机串励式 用于过载能力特强的系统1 电动机复励式 用于较复杂的控制电机三相 三相异步电动机 目前最常用的电动机 交流串励电动机 用于电动工具 吸尘器等电动机单相内有一定的阻尼减速器 如齿轮组等 电阻分相式电感电容 如电扇 洗衣机等 电器设施及安装技术经验实践小结 2 配电开关 油开关一般用于高压上真空开关万能开关 如常用的型号 ME型 上海人民电器厂生产 可以接各类继电器塑壳开关 CME型 常熟开关厂 华通 靠空气来灭弧断电空气开关 微型断路器 进口较多 西门子 ABB 梅兰日兰等 电器设施及安装技术经验实践小结 微型断路器一排排工厂常用的 很紧凑引起发热主要原因 a 质量不好b 容量考虑不足D型 电动机型