axial fan与ffu系统洁净室性能之分析比较

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1、AxialFan与FFU系统洁净室性能之分析比较洁净室的主要目的为维持室内空气中的粉尘粒子、粒径、室内的温湿度、压力、流场、震动、噪音、照明及有害气体等等。因此，洁净室的空调系统对IC的设计、制程、产品的良率及可靠性有很大的影响。另外，由于台湾工业迅速的发展，洁净室已经随着许多的GMP药厂、高精密的电子厂及医院的手术室增加而日益殷切。近几年来，由于科技技术的创新和发展，对于产品的高精度化、细微化的需求更加迫切，如超大集成电路（VLSI）及极大型集成电路（ULSI）的制造，已经成为世界各国在科技上发展的重要项目。南部科学园区的兴建及国内产业结构的

2、大幅的改变，导致国内对于洁净室的需求可说是日益的增加。然而洁净室与通用空调最大的不同有以下几点：1、温湿度的要求比一般空调低。2、恒温恒湿的控制。3、对空气质量的要求较严格。4、全外气量与换气次数大。5、洁净室空调系统24小时全天运转。6、气流分布需均匀。7、运转的成本相当的高。8、需与邻近的区域维持压差。当前洁净室之送风系统可以分为轴流风扇型(AxialFanType)、风扇-风机滤网机组(FanFilterUnit)及空调风管型(AirConditionerType)三种，图一为此三种系统图。空调风管型系统因为对要求全面层流的无尘室须较高的

3、费用，因此对全面层流C/R当前几乎不被采用，故不在本研究讨论范围中。图一：不同形式洁净室之系统图(a)轴流风扇型系统(AxialFanType)。(b)循环空调型系统(re-circulationair-conditionerType)。(c)风扇风机滤网型系统(FFUType)。轴流风扇(AxialFan)因为构造简单、安装容易、初设费用低并且可藉由vanepitch调整送风量之大小。然而在设计这类型的洁净室须相当的注意洁净室之几何形状及风扇的系统效率，虽然AxialFan类型洁净室有高的风扇效率(超过80%)及马达效率(超过80%)，可是必

4、须克服消音器(Silencer)、过滤网(ULPAFilter)、高架地板(Perforatedfloor)及冷却管排(CoilingCoil)所生成的压降，因此所消耗的能量将是非常得大。FFU(FanFilterUnit)为风机加上过滤器(ULPA)所构成的一个送风组件，图二为FFU之尺寸图及结构图。FFU系统在1980年已经使用在洁净室上，一般而言，研究FFU考虑的要素有机械性能及过滤性能两种。机械性能通常指送风量、风压、电功率及效率等，过滤性能指的是滤网过滤的效果，风机生成的压力通常消耗在滤网上。图二：FFU尺寸图及结构图因此高效率、低压

5、损的滤网的选择也是非常重要的。空气藉由离心式风扇吸入后，在风道中将其动压转换为静压，目的就是使空气经过ULPAFilter后能够均匀的吹出，并使得噪音降低。近年来FFU已经替换轴流风扇(AxialFan)应用在洁净室中，其具有的优点如下：1、模块化施工，机动性高，容易作FFU日后的增减。2、FFU风量循环系统压损小，单位循环风量的耗电量较轴流式风扇(AxialFan)低。3、FFU耗电量少，相对的噪音也低，不像轴流式风机进出口需加装消音器，所以成本相对的降低。4、洁净室内压力高于天花板内供气压力，不会有尘埃泄漏至洁净室之虞。洁净室空气循环系统之

6、电力消耗通常为MAU（Make-upAirUnits）及循环空气系统，空气循环系统之电力消耗通常占整厂电力之15％左右。电力之消耗一般为1.5kW/m2，为常规产业空调之数十倍，尤其当前在晶圆的尺寸及精密度的要求越趋严格下，能源的消耗也将遽增，如何在节约能源方面进行适当的规划设计，将是一个很重要课题。除了考虑能源效率之外，气流的流场特性将影响洁净室等级与气态污染物的控制，因此两个重要的参数将被考虑当中：(a)ULPAFilter出风速度之不均一性(NU)。(b)工作区域之平行度或偏移角(α)。ULPAFilter平均出风速度之气流不均一性通常定

7、义如式(1)：公式(1)其中NU为测量各点之标准差（STD）与平均速度(Vface)之比，Vface为在ULPAfilter下之平均出风速度，〝n〞ULPAfilter下之测量点数。IES【1】、FS-209D【2】及JIS【3】定义气流不均一性(NU)及偏移角(α)通常小于20％及14度。研究主题一般而言，在垂直层流洁净室中，气流可接受之速度变动范围通常为平均风速之±20％以内为最佳，而在Maeda【4】利用二维实验模型及数值方式分析高架地板开孔率对气流均一性的影响，Nishioka【5】中提出影响流场之均一性有出风速度、出风chamber的

8、高度与宽度比及HEPAFilter之压降，Tanaka【6】利用数值及实验的方法分析不同长度之洁净室及不同高架地板之开孔率，对室内气流偏移角的影响，T