半导体洁净室温湿度控制方案( 二 )


由于每种工艺制程设备的发热量大不相同 , 导致洁净室内的机台发热量分布不均匀 。 例如炉管机台的发热量相较于其他设备大得多(基本在3-5倍之间) , 因此必须在洁净室内用干盘管DCC 带走这些热量 。 通常要求同一制程的气流经过同一组DCC , 在建筑已经确定的情况下 , 制程的分布要与回风道垂直 。 如果条件允许 , 最好是将不同制程的区域隔开 , 这样既可避免金属粒子污染 , 又能提高温湿度控制的稳定性 。
通常情况下 ,洁净室的温湿度控制在22+/-0.5℃ , 45%+/-3%RH , MAU 的送风温度基本控制在21℃-21.5℃ , 在与循环风混合后 , FFU 出风口的温度控制在22℃ , 这样 , 经过工作层面后温度将会再上升 , 在机台满载的情况下上升温度会基本稳定 。
2.2 温湿度控制中的常见问题
在MAU 的温湿度处理过程中 , 为了解决除湿问题 , 通常采用湿度优先的方法 , 冷水阀主要用来除湿 , 同时也造成温度的下降 , 然后通过热水阀的再热 , 使温湿度均能达到所要求的值 。 这样的做法虽然可以满足设计要求 , 但在相当多的时候 , 冷热水阀使能量相互抵消 , 造成了能源的浪费 。 另外 , 如果进入洁净室的新风温度过高 , 将导致整个洁净室的热负荷加大 , DCC 开度增大以抵消新风带来的热负荷;如果进入洁净室的新风的温度过低 , 将使得在DCC 开度为零时都无法达到环境温度的要求 。 根据统计数据 , 空调系统的能耗占整个半导体厂的能耗的30%-35% ,因此对空调设备进行优化控制 , 选择合理温湿度设定值 , 对提高整个洁净室温湿度控制的稳定性及节能具有重要的意义 。
3 温湿度控制系统实现
基本上 ,现在洁净室温湿度要求为22+/-0.5℃ , 45%+/-3%RH , 当然根据生产工艺的需求 , 对温湿度的要求也不尽相同 。
3.1 新风空调箱的温湿度控制
3.1.1 新风空调箱基本结构
新风空调箱基本结构如图3 所示 , 其处理流程如下:空气过滤———包括初效、中效、高效三部分;温度处理———包括预热盘管、一次表冷盘管、再热盘管三部分; 湿度处理———包括一次表冷盘管、二次表冷盘管、蒸汽加湿三部分 。
半导体洁净室温湿度控制方案
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3.1.2 温度处理过程
预热盘管的作用是对外气进行预加热 。 在外界气温较低 , 接近零度时 , 为了避免盘管在气温低于零度时被冻坏 , 需对外气进行加热 , 通常是加热到12℃ 。
控制送风温度时 , 将送风温度与其设定值进行比较 , 通过PID 控制算法 , 得出一个计算值 , 根据该计算值来确定一次表冷盘管与再热盘管阀门开度的大小 , 其控制流程如图4 所示 。
半导体洁净室温湿度控制方案
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在整个PID 闭环控制环节中引入分程控制器模型 , 如图5 所示 , 将PID 控制算法得出的计算值分为两部分 , 0-48%及52(%)-100% , 它们分别对应一次表冷盘管及再热盘管 , 这样就避免了冷热水盘管同时打开而导致能源浪费 。 同时 , 在冷热水切换的交界处48%-52% , 设置了死区 , 即当外气的温度与送风温度设定值相当接近时 , 热水阀和冷水阀都处于关闭(阀开度都为0)的状态 , 以避免冷热水在临界状态时不停地切换 ,加速了执行机构的损坏 , 同时又能减少能源的消耗 。
半导体洁净室温湿度控制方案
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3.1.3 湿度处理过程

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