精密电子产品的生产往往涉及复杂的微型组件和敏感的电子电路,任何微小的尘埃粒子、化学污染物或静电都可能对其性能造成致命影响。
洁净厂房的建造正是为了创造一个符合特定受控环境要求的封闭空间,其内部空气中的微粒、微生物、化学污染物、温度、湿度、压力和空气流动等参数应被严格控制在特定标准范围内"。这种受控环境为高精密度和高纯度要求的工业产品(如半导体、电子产品、医药、生物技术产品等)提供了一个理想的生产条件。洁净厂房的设计和建造通常包括合理的规划布局、生产线的优化配置、工作流和物流的合理规划。此外,洁净厂房还需要配置特定的辅助设施,如更衣室、风淋室、物料传递窗等。通过以上各项要素的组合和相互作用,共同构建高效、稳定且可靠的生产环境。
1、南阳市某光电产业园洁净厂房项目概况
南阳市某光电产业园位于高新区光电产业园区,旨在打造光电产业的新“硅谷”。本项目作为南阳市某光电产业园的一期工程,涉及装修的面积为 4万㎡,建成后将专注于光显面板生产,预计年产 2000万件中大尺寸光显面板。项目的建设不仅能有效提升产能,还将促进技术创新和产业升级,并对当地光显面板产业的高质量发展起到重要的推动作用。光显面板生产的工艺流程包括清洗、镀膜、曝光、显影、蚀刻、丝印、固化、检测与检验、切割与封装和测试等工序,其中多道工序对环境要求极为严格,需要在严格控制尘埃粒子、化学污染物以及静电等的洁净环境中进行,以确保产品的品质和性能稳定性。
2、洁净厂房室内装修设计
2.1 平面布局设计
洁净厂房的平面布局设计涉及生产空间的合理规划和分配。在设计时,需要根据生产工艺流程确定生产线的布局,包括生产线的走向、设备的位置和工作站的设置。同时,考虑物流通道和人流通道的设计,流线需顺畅且分明,以减少交叉污染风险。
本项目的平面布局设计,主要围绕光显面板的生产流程展开,确保从原材料到最终产品输出均能满足产品的生产要求。具体功能分区上,按洁净等级要求分为静态万级洁净区、静态十万级洁净区和非洁净区:第1,静态万级洁净区是项目的重点区域该区域主要涉及的生产工艺有清洗、镀膜、喷涂、检验、丝印、封装等这些工艺对环境的洁净度要求极高。
任何微小的污染都可能影响产品的质量和性能。因此,在平面布局时,将该区域布置在项目的中心区域,并与外围护结构保持一定的距离。第 2,静态十万级洁净区是洁净区与非洁净区的过渡区域,包括更衣室、货梯缓冲区等。该区域主要布置在洁净区入口处或入口附近,用于工作人员和物料的初步净化,防止外界污染物进入高洁净等级区域。第3,其他区域为非洁净区域,主要包括换鞋区、来料检验(Incoming Quality Control, IOC)区、钢化室、检验区、连续式镀膜机灰区,PASS2200 镀膜灰区,以及配电间、备品间等。这些区域用来进行辅助工艺和产品来料质量检验,或用作设备间等。该区域对环境的要求不高,主要布置在洁净区与外围护墙之间的区域。
2.2 通风设计
在通风设计过程中,根据各个区域的生产工艺、设备特性及室内空气质量的具体要求,采取灵活的通风换气策略,以有效排除影响室内舒适度的各种因素。
在钢化后清洗区、连续镀膜灰区、溅射镀膜灰区、丝印区以及烘烤区等区域,由于工艺设备在运行过程中会产生大量废热,因此在该区域设置局部排风系统,以减少热气在室内空间的散发。同时,为了进一步提升室内空气的舒适性,以上区域还设置了全室换气系统,换气次数设定为每小时3~5次。对于镀膜清洗区和精雕区等由于工艺设备的运行会产生水蒸气,同样需要采用局部排风系统使水蒸气快速排出室外。
丝印区域的自动丝印机在生产过程中除产生废热,还会挥发出较多的油墨,油墨直接排放会对周边环境造成污染。设计时,可在自动丝印机上设置排风罩和排风系统,将油墨进行统一收集,然后利用 UV 光氧和活性炭吸附装置进行处理,达到排放标准后在高于室外地坪 15 m的高空排放。
调油间等存放易燃易爆物质的区域,专门设置了事故通风系统,换气次数为每小时 12 次。在紧急情况时,事故通风系统能迅速有效地排除危险气体、烟雾、热量或其他有害物质,以保护人员安全和减少财产损失。连续镀膜的上下料区和喷涂区等区域,设置局部排风系统和防爆风机,防止在该潜在危险环境中产生火花、电弧,以降低火灾或爆炸的风险。
2.3 空调设计
洁净区域采用集中式净化空调系统,并选用洁净式恒温恒湿组合空调器,以保证洁净区域的温湿度及洁净度符合要求。净化空调系统冷热源设置在动力站房内,在夏季工况下,由动力站提供供水温度不得高于7℃回水 12 ℃的冷冻水,空调冷负荷为12900 kW,再热供热量为 1800 kW。在冬季工况下,空调热媒由动力站提供供水温度不高于 45 ℃,回水 40 ℃的热水,空调热负荷为 2800 kW。
洁净区域送风时,需要对新风进行过滤。室外新风与室内回风混合经过空调机的粗效过滤、冷却降温或加热、二次回风、中效过滤、亚高效过滤、消声处理后,再经高效过滤器风口,以顶部送风方式,送入洁净房间。本项目回风设计时,调油室以外的洁净房间均采用带过滤网的百叶风口贴柱下回风方式,设置的送风量大于回风量,以保持室内正压。在洁净房间与走廊或过渡区之间设置余压间,使洁净室内与室外的压差乡5 Pa。调油室不设回风口,由全室换气排风系统维持房间内的负压。
除以上洁净区域之外的生产用房和其他辅助性非洁净房间,则采用变频多联式空调系统,空调室内机采用四面出风嵌入式,在吊顶内安装。室外机置于屋面,以避免室外机对厂房内部环境造成影响。
2.4 水系统设计
光显面板的生产属于高耗水行业,因此要采取有效的节水措施,以降低运营成本,减少废水排放,减轻对环境的负担"。洁净厂房的水系统设计包括工艺用水、生活用水、消防用水和节水设计,其中工艺用水设计是水系统设计的重点。
在光显面板生产过程中,镀膜清洗、投料清洗、钢化后清洗、喷涂前清洗和丝印区平板清洗等工序需要使用大量纯水,因此,本项目的工艺用水设计主要指纯水系统的设计。纯水设计最大用水量为 77.50 m'/h,供水压力不小于 0.4 MPa。纯水给水管网就近从室外纯水给水管网接入,确保引入管的供水压力符合要求。同时,为维持系统内的水质,纯水站内纯水回水管在进入水箱前通过设置循环流量控制阀,以保持纯水的流动,从而减少细菌的滋生和杂质的沉积。布置纯水系统管道时,对穿楼板和屋面管道采取有效的防水封堵等措施。排水管道按照标准坡度 0.026 设置。管道支、吊架或管卡固定在楼板和承重结构上并选用抗震组件或构件,以承受任意軔䝭询苨的供水压力符合要求同时为维卡采用电镀防腐或进行浸镀锌。在有绝缘要求的洁净室内,采用喷塑工艺进行处理。管道穿墙、楼板和顶棚时,设置套管,并在管道和套管之间采取密封措施。立管明设且直径大于等于100 mm 时,在立管穿楼层处及防火分区时,应在穿越管并处采取防止火灾贯穿的措施。
节水设计采取多项措施,以实现水资源的高效利用:第1,对水处理单元的排水实施了严格的水质控制,确保了优质排水得到回收再利用。本项目的优质排水主要包括清洗工序用水和循环浓水。第 2,水质监测设备的排水(如溶解氧分析仪、颗粒计数仪和总有机碳分析仪)直接进入回收流程,实现资源的循环利用。第3,设备冷却水和换热设备的蒸汽凝结水也可实现循环使用。通过以上措施的共同作用,达到节水,减少废水排放的目的。
2.5 电气设计
主要包括:第1,照明系统的设计不仅满足了操作所需的充足照度还通过采用节能灯具和先进的智能照明控制系统,实现了按需照明,有效降低了能源消耗。第 2,在智能化设计方面,通过集成高精度传感器、自动化控制系统以及物联网技术,加强了对生产过程的监控,提升了管理效率。技术的集成不仅实现了对生产过程的远程监控,还具备故障预警功能,提高了系统的稳定性和响应速度。第3,利用变频驱动器控制电机速度可根据实际工作需求调节能源消耗并优化电力系统的负荷分布。同时,利用智能能源管理系统对整个厂房的电力消耗进行实时监控和调节,进一步提高能源使用的经济性和可持续性。
3、洁净厂房室内装修选材及施工工艺
洁净厂房的装修选材和施工工艺直接影响室内环境,进而影响生产效率和质量。因此,对洁净厂房在顶面、墙面、地面和细部装修方面的选材标准和施工技术进行深入研究,可以确保每一环节都能满足洁净厂房建设高标准的生产环境要求。
3.1顶面装修选材及施工
洁净区域吊顶板用 50 mm 厚的双面玻镁岩棉夹芯彩钢板吊顶,面板厚度0476 mm,模数 1200 mm x2400 mm而夹芯的岩棉容重为 100 kgm。该吊顶具有良好的隔热、隔音和防火性能。安装时,吊顶板通过固定在墙体上的槽型铝合金连接件与墙体连接,槽型铝合金连接件与墙面接缝处下侧采用硅胶密封。吊顶板下方与墙体连接处采用圆弧为 R45 的铝合金阴角过渡。吊顶板的中部采用 T形铝合金吊件与固定在楼板上的吊杆连接固定。此外,为了提高结构的稳定性并减少灰尘积聚,吊顶的中间部分应起拱起拱高度为房间短向跨度的 11200。在非洁净区域顶面装修时,采用环氧喷涂,以满足不同区域的功能需求。
3.2 墙面装修选材施工及门窗安装
洁净区的墙面采用与吊顶板相同的材料。安装时,预先在楼地面和顶面安装槽型铝合金连接件,墙面板通过槽型铝合金连接件进行固定。为了保证洁净厂房的密封性能,槽型铝合金连接件与楼地面、顶面接缝处均采用硅胶进行密封,并在墙板与楼地面、顶面交界处安装圆弧为 R45 的铝合金阴角进行过渡。当墙板之间成直角相交时,直角的内外侧均应采用 R45 的铝合金阴角进行过渡,避免出现死角,造成灰尘积累。
本项目的门窗均采用成品门窗,玻璃单片面积大于1.5 ㎡,或玻璃底边距离地面饰面层小于 50 cm 处,均采用安全玻璃。各门窗框与墙体周边的缝隙采用高性能聚氨酯发泡填缝剂或聚合物水泥砂浆严密填塞,外门窗框与墙体周边的缝隙采用高性能聚氨酯发泡填缝剂或聚合物水泥砂浆严密填塞,缝隙两侧外表留5~8mm 深的槽口及门窗框接缝,以便于嵌水密性密封胶。
3.3 地面装修选材及施工
根据各功能区的室内环境要求采用不同的地面材料。在洁净区域采用3 mm 厚防静电环氧自流平地坪。该材料具有良好的防静电性能,并且能保证地面的平整度和无缝性,减少灰尘的积聚,便于日常的清洁和维护。非洁净区采用金刚砂地板,满足该区域耐磨、耐压、易清洁以及承受较重的交通负荷和频繁的清洁作业要求。门厅、入口及辅助用房等区域选用大理石进行铺设。大理石地面不仅质感高雅,而且耐磨性较好,适用于人流量多的地方。针对底层地面与柱、墙之间可能产生的不均匀沉降问题,在地面与柱、墙的交接处设置施工缝,施工缝中填充沥青麻丝或嵌入密封材料进行封堵,使柱、墙与地面形成软连接,避免因结构位移引起地面裂缝,同时有效防止水分渗透和灰尘积聚,保障洁净厂房的整体洁净度。
3.4 细部装修选材及施工
细部装修选材及施工对实现洁净厂房的高标准生产环境至关重要。由于项目厂房的边长达 172 m,宽度为102 m,属于超大面积的装修项目。为了避免不均匀沉降造成地面裂缝,每间隔 50 m 设置一处伸缩缝。伸缩缝盖板采用耐腐蚀、高强度的 304 不锈钢材质,宽300 mm,厚3mm,盖板与地面接缝处采用硅胶密封,确保了结构的稳定性和密封性。
缓冲室作为保障洁净区洁净环境的重要组成部分,配备了双门互锁系统,并设置了指示灯,有效降低了人员及货物进出对洁净区的污染。此外,门窗框扇型材的连接全部采用不锈钢紧固件,保证连接强度的同时,也避免连接件被氧化,污染洁净厂房环境。在 RAS2200 镀膜上下料区之间设置了防静电帘隔断,以防止2个工作区之间的静电的相互作用,保证生产工序正常进行。通过以上对细部的处理确保了洁净室的密封性、耐用性和洁净度,满足了洁净厂房的生产需求。
4、结语
本文通过对南阳市某光电产业园洁净厂房项目建造过程中室内装修设计、选材及施工技术的深入探讨,全面分析了电子洁净厂房室内装修的关键要素,并提出了一系列设计方案和施工措施。通过本项目的实践,证明了在洁净厂房设计和建设中,综合考虑生产工艺、环境控制、材料选择和施工细节的重要性。在未来的洁净厂房设计和建设中,不仅要确保厂房处于相对安静、无污染的环境中,还要保证厂房内部空间布局科学合理,既要满足生产流程的需求,又要确保空气流通、光照充足,为员工创造舒适的工作环境。
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