控制柜冷却装置技术信息
3-2.恒温恒湿精密空调机和洁净室
本节介绍精密空调中的温湿度控制和洁净室的洁净度等级。
(1) 工业空调及工艺条件
顾名思义，工业空调就是用于工业应用的空调。在工厂的制造过程中，工业空调的目的是维护和改善工人的工作环境和产品的质量控制。在研发领域，其目的是稳定产品评价和分析精度。因此，工业空调所需的空调条件因应用而异。近来，产品的质量控制是制造业的一个重要问题。高质量的空气调节作为实现提高产品质量的最有效措施之一，引起了人们的关注。工业空调的应用范围正在进一步扩大。工业空调已成为当今工厂制造过程中不可或缺的一部分。
（2）洁净度等级和洁净室
表1 工业空调工艺温湿度条件
| 行业 | 过程 | 温度条件 | 湿度条件 |
|---|---|---|---|
| 半导体 | 光刻 | 22～24℃±0.2℃以下 | 45～50％±2～5％ |
| 干法蚀刻 | 22～24℃±2℃以下 | 45～50％±5％以下 | |
| 溅射 | 22～24℃±2℃以下 | 45～50％±5％以下 | |
| 制药 | 粉状化学品储存 | 24℃±3℃以下 | 30～50% |
| 压片 | 24℃±2℃以下 | 20～40% | |
| 微量分析/血清 | 24℃±2℃以下 | 50% | |
| 光学镜头 | 研磨 | 25℃±2℃以下 | 50±5% |
| 印刷 | 印刷 | 24～27℃±5℃以下 | 50±2% |
| 切割、干燥、粘贴等 | 21～27℃ | 45～50％ | |
| 食品 | 新鲜的面包 | 24～26.5℃ | 40～50％ |
| 原料储存 | 26.5～29.5℃ | 80～85％ |
*以上列表仅作为一般指南。温度和湿度条件因环境而异。
清洁度
提高产品产量和质量的有效措施之一是提高环境控制精度。环境控制的重要因素之一是清洁度水平的管理。清洁度是指基于特定标准的空间内空气污染程度。该标准最初是为了量化洁净室的空气清洁度水平而制定的，但随着环境分离技术的进步，其用途已扩展到需要控制清洁度的洁净室以外的空间。
洁净室
洁净室是一个特殊的房间，用来实现和保持空间的清洁。洁净室根据使用目的可分为两种类型。一种类型是工业洁净室ICR，旨在控制工业应用中空气中的漂浮颗粒。另一种类型是生物洁净室（BCR），用于生物技术、医疗和食品部门，主要控制空气中的漂浮微生物。洁净室也按气流法分类，如“下流法”、“湍流法”等。洁净室通过使用清洁空气排放或稀释空气中的漂浮颗粒物来达到高水平的清洁度，而漂浮颗粒物是清洁度的一个环境因素。此外，在必要的情况下，可能需要控制环境因素，如温度、湿度和压力等。
表 3 洁净室类型
| 工业洁净室（ICR） | 液晶、半导体、LSI、电子元件、精密仪器、印刷、蚀刻、沉积、印刷电路板、透镜、光盘、粉末制造、原材料制造等。 |
|---|---|
| 生物洁净室（BCR） | 化学品、手术室、新生儿室、肉类加工、蘑菇栽培、植物栽培、酿造和烹饪室、生物技术、基因检测设施等。 |
(3) 清洁度标准和等级
等级（清洁度等级）根据标准规定空间中的颗粒物数量。
虽然现在标准已经统一为国际 ISO 标准，但过去经常使用的美国联邦标准“FED-STD-209D”今天仍然被广泛使用。
ISO14644-1
每立方米空气中粒径为 0.1 μm 或更大的粒子数用于将清洁度等级分为class 1 到 9 的 9 个等级。位数决定了等级，即，如果每 m3 空气中的粒子数为 10，则位数确定等级即 class 1 ，如果是 100 或更少，则为class 2，依此类推。
FED-STD-209D
取决于目标空间内 1 立方英尺（1 英尺 = 约 30 厘米）空气中存在的 0.5 微米大小的颗粒物数量。如果一立方英尺空气中的漂浮颗粒数量少于 100 个，则为“class 100 ”，如果少于 1,000 个，则为“class 1,000 ”。
表 5 空气洁净度等级测定粒径及上限浓度
| 清洁等级 | 上限浓度（pcs/m 上限浓度（pcs/m3）） | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 国际统一标准 ISO 14644-1 |
美国联邦标准 FED-STD-209D |
测量粒度 | |||||
| 0.1微米 | 0.2μm | 0.3微米 | 0.5μm | 1.0微米 | 5.0微米 | ||
| class 1 | 10 | 2 | |||||
| class 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | |||
| class 3 | 1 | 1,000 | 237 | 102 | 35 | 8 | |
| class 4 | 10 | 10,000 | 2,370 | 1,020 | 352 | 83 | |
| class 5 | 100 | 100,000 | 23.700 | 10,200 | 3.520 | 832 | 29 |
| class 6 | 1,000 | 1,000,000 | 237,000 | 102.000 | 35,200 | 8,320 | 293 |
| class 7 | 10,000 | 352,000 | 83,200 | 2,930 | |||
| class 8 | 100,000 | 3,520,000 | 832,000 | 29,300 | |||
| class 9 | 35,200,000 | 8,320,000 | 293,000 | ||||
（四）与清洁度水平相关的其他项目
空气过滤网
表 6过滤网类型
| 粗尘过滤网 | 高性能过滤网 | 高效过滤网 | ULPA过滤网 | 超ULPA过滤网 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 使用中清洁 | 没有特别的 | class 10,0000～class 200,000 | class100～1,000 | class10～100 | class 1～10 | |||||
| 使用举例 | 一般办公室等 | 一般办公室等 | 半导体制造 后处理等 |
半导体前处理 生产线等 |
超大规模集成电路制造工艺 | |||||
| 捕捉能力 | 异物、污垢捕捉能力 | 比粗尘过滤网更高 | 具备99.97%的0.3μm粒子捕捉能力 | 具备99.95%的0.15μm粒子捕捉能力 | 具备99.99%的0.15μm粒子捕捉能力 | |||||
| 吹气法 | 湍流通风 | 下流式通风 | ||||||||
表 7 其他过滤器
| 活性炭过滤网 | 化学过滤网 | |
|---|---|---|
| 描述 | 吸收氨气、醋酸、醛气等VOC | 化学污染物 去除分子污染物 |
| 应用 | 除臭 | 半导体/液晶制造工艺 |
换气次数
推荐换气频率表
| 洁净室等级 | 一般价值 | USA209E标准 | 平均空气流量 |
|---|---|---|---|
| class 100,000 | 20～ 30次/小时 | 20 | .005-.041m/sec |
| class 10,000 | 30～ 70次/小时 | 75 | .051-.076m/sec |
| class 1,000 | 100～200次/h | 150 | .127-.203m/sec |
| class 100 | 200～600次/h | 250～400 | .203-.408m/sec |
气流系统
表 9 典型警报系统
| 下流系统 | 湍流系统 | 其他典型系统 | |
|---|---|---|---|
|
|
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| 清洁度 | class 10～1,000 | class 1,000～ | class 10,000～ |
| 特点 | 易于均匀分布温度、湿度和清洁度水平。由于天花板和地板上需要管道，因此安装受到限制。 | 管理简单。 在空间的四个角落出现一个不均匀的区域。 |
不均匀区域往往与出口的距离成正比。 |
| 初始投资成本 | 高的 | 略高 | 低的 |
| 运行成本 | 高的 | 略高 | 相对较低 |
| 非控制区 | 很少 | 在 4 个角落生成 | 在最远的通风区域产生 |
上一项：3-1。保持控制柜内的适当环境
下一项：3-3。物质的膨胀和收缩
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