4 總體設(shè)計(jì)
4．1 位置選擇和總平面布置

4．1．1 電子產(chǎn)品生產(chǎn)用潔凈廠房與其他工業(yè)潔凈廠房的重要區(qū)別之一是一些電子產(chǎn)品生產(chǎn)對化學(xué)污染物有嚴(yán)格的要求，如微電子產(chǎn)品中需嚴(yán)格控制生產(chǎn)環(huán)境中的重金屬、有機(jī)物的含量，在表2中列出集成度從64M發(fā)展到64G時(shí)，重金屬要求從5×1010(原子·cm-2)嚴(yán)格至小于2．5×109(原子·cm-2)；有機(jī)物從1×1014(原子·cm-2)嚴(yán)格至3×1012(原子·cm-2)。據(jù)了解，一些微電子潔凈廠房的產(chǎn)品生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)極微量的Na+、等化學(xué)物質(zhì)對產(chǎn)品生產(chǎn)影響極大，應(yīng)予嚴(yán)格控制。
近年來，國內(nèi)外研究表明，由于全球環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)峻形勢和各類工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、人民生活水平提高都使大氣中污染物種類、濃度發(fā)生了變化，尤其是城市中的工業(yè)燃燒排放物和汽車燃燒排放物的增加，大氣中的微粒濃度、化學(xué)污染物也呈增加趨勢。大氣中化學(xué)污染物與所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、固定燃燒源和移動(dòng)燃燒源(汽車等)的組成、類型和數(shù)量關(guān)系密切，據(jù)大氣檢測表明，大氣中的化學(xué)物質(zhì)主要有陽離子Ca2+、Na+、Mg2+、K+、，陰離子、Cl-、F-等，還有一些濃度較低的Hg等。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活質(zhì)量的提高，這些物質(zhì)總的趨勢是逐年增加，一些城市或一些具體場所還會(huì)由于工業(yè)生產(chǎn)或汽車數(shù)量的增加或氣象條件的變化，有時(shí)或某一時(shí)間段這些化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量、濃度都會(huì)增加，所以在進(jìn)行電子工廠特別在一些產(chǎn)品生產(chǎn)過程對化學(xué)污染物要求嚴(yán)格的潔凈廠房的選址應(yīng)予充分重視。為此，本條作出了三款的推薦性規(guī)定。

4．1．2 本條規(guī)定電子工業(yè)潔凈廠房的新風(fēng)口與城市交通干道之間的距離。由于城市交通干道上運(yùn)輸車輛運(yùn)行中所產(chǎn)生的污染物主要通過新風(fēng)的吸入對潔凈廠房產(chǎn)生影響，根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50073的相關(guān)規(guī)定，此距離宜大于50m。
近年來，我國各地區(qū)的城市交通于道兩側(cè)或城市交通于道與工廠之間都建設(shè)了綠化帶，這些綠化帶有以草坪為主或樹、草間種或以樹為主等多種形式。測試數(shù)據(jù)表明，各種形式的綠化帶都具有一定吸塵、降低空氣中微粒濃度的作用，所以本條規(guī)定，當(dāng)電子工業(yè)潔凈廠房與交通干道之間設(shè)有城市綠化帶時(shí)，可視具體條件適當(dāng)減少距離。

4．1．3 對于有微振控制要求的電子工業(yè)潔凈廠房的位置選擇時(shí)，應(yīng)實(shí)際測定擬建工廠廠址或已有工廠內(nèi)擬選擇潔凈廠房的場地周圍，現(xiàn)有振源和預(yù)測可能的振源的振動(dòng)影響。此項(xiàng)測定正逐漸被相關(guān)科技人員和工程項(xiàng)目承建者關(guān)注和重視，但是由于微振控制要求和各類振源對微振控制的影響評價(jià)的技術(shù)復(fù)雜性，所以本條規(guī)定中強(qiáng)調(diào)“實(shí)際測定”和“模擬振源”的影響。

4．1．4 近年來，電子工業(yè)潔凈廠房的總平面布置時(shí)，在充分考慮電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和具體工程項(xiàng)目中潔凈廠房內(nèi)各功能區(qū)(包括潔凈生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、非潔凈生產(chǎn)區(qū)、公用動(dòng)力系統(tǒng)和辦公等功能區(qū))合理布置的情況下，在合理進(jìn)行人流、物流組織，方便運(yùn)行維護(hù)管理、合理布置公用動(dòng)力管線、降低能量消耗、確保安全生產(chǎn)的條件下，常常將電子工業(yè)潔凈廠房按組合式、大體量的綜合性廠房布置，這些電子工廠投入使用后得到了各方面的認(rèn)同。

4．1．5、4．1．6 為減少電子工業(yè)潔凈廠房周圍的塵源或散發(fā)微粒的數(shù)量，在規(guī)范中規(guī)定，在潔凈廠房周圍及其周邊或?qū)τ谠O(shè)有潔凈廠房的電子工廠內(nèi)相關(guān)道路的路面選擇時(shí)，應(yīng)選擇整體性能好、不易產(chǎn)生裂縫的材料，不得選用容易發(fā)塵材料鋪砌，通常推薦采用瀝青路面。
目前，電子工業(yè)潔凈廠房周圍進(jìn)行綠化時(shí)，一般可以采用鋪草坪的方式或草坪間種灌木等樹種的方式。由于電子產(chǎn)品的品種較多，不可能推薦一種綠化方式，考慮到種植各類樹種、花草等可能產(chǎn)生花粉等塵粒，并且微粒的化學(xué)組成十分復(fù)雜，為確保產(chǎn)品質(zhì)量，本規(guī)范中規(guī)定：不宜種植對生產(chǎn)環(huán)境和產(chǎn)品質(zhì)量有影響的植物。

4．1．7 本條編寫的依據(jù)是現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016—2006中相關(guān)的規(guī)定。電子工業(yè)潔凈廠房內(nèi)均設(shè)有人凈設(shè)施、物凈設(shè)施等技術(shù)措施，潔凈廠房內(nèi)的疏散走道常常是曲折、多變，一旦出現(xiàn)火情后，為了方便消防人員能夠及時(shí)到達(dá)出事地點(diǎn)，為此，本條對潔凈廠房消防車道的設(shè)置不規(guī)定廠房占地面積下限值。

4．2 潔凈室型式

4．2．1 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，近年來，電子產(chǎn)品生產(chǎn)用潔凈室有多種形式，下面根據(jù)在電子工廠中已實(shí)際應(yīng)用的各種類型的潔凈室形式進(jìn)行簡要描述。
1 根據(jù)電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求，空氣潔凈度等級和平面或空間布置要求，微電子廠房潔凈室布置形式一般有隧道式或港灣式、開放式、島形布置等，見圖1。據(jù)調(diào)查表明，集成電路芯片制造用潔凈室一般采用隧道式和開放式，其中隧道式潔凈室主要用于5″、6″芯片制造廠，生產(chǎn)工藝設(shè)備跨潔凈生產(chǎn)區(qū)和設(shè)備維護(hù)區(qū)，潔凈生產(chǎn)區(qū)對潔凈度要求嚴(yán)格，而維護(hù)區(qū)的空氣潔凈度等級較低。目前8″、12″芯片制造工廠普遍采用開放式潔凈室加微環(huán)境(minienvironment)的方式，將芯片制造過程對空氣潔凈度要求十分嚴(yán)格的硅片加工過程(1～4級)布置在微環(huán)境裝置內(nèi)，而開放式潔凈室的潔凈度等級只需5～6級，這種潔凈室形式既可做到工藝布置的靈活性，又可做到減少建設(shè)投資和降低能量消耗、降低運(yùn)行費(fèi)用等。

2 按氣流流型劃分潔凈室時(shí)，可劃分為單向流潔凈室、非單向流潔凈室和混合流潔凈室。
1)單層潔凈室，在單向流潔凈生產(chǎn)區(qū)的上部、下部設(shè)有上下技術(shù)夾層，上技術(shù)夾層內(nèi)設(shè)置空氣過濾裝置、風(fēng)管和公用動(dòng)力管線；下技術(shù)夾層為回風(fēng)道。這種形式適用于規(guī)模較小的潔凈室。
2)多層潔凈室，在單向流潔凈生產(chǎn)區(qū)吊頂格柵以上設(shè)有送風(fēng)靜壓箱或循環(huán)空氣處理設(shè)備或空氣過濾單元機(jī)組等的上技術(shù)層；在單向流潔凈生產(chǎn)區(qū)的活動(dòng)地板以下設(shè)有回風(fēng)靜壓箱或輔助生產(chǎn)設(shè)備或公用動(dòng)力設(shè)備、管線等的下技術(shù)層。有的電子工業(yè)潔凈廠房的下技術(shù)層根據(jù)需要可為一層或二層。
非單向流潔凈室是采用非單向流氣流流型的潔凈室，主要用于空氣潔凈度等級為6～9級的潔凈室，此類潔凈室當(dāng)單側(cè)回風(fēng)時(shí)其寬度一般不大于6m。混合流潔凈室是在同一潔凈室內(nèi)，同時(shí)存在單向流和非單向流兩種氣流流型的潔凈室(區(qū))。

4．2．2 制定本條的主要依據(jù)是：
1 近年來，在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)(前工序)用潔凈廠房、TFT-LCD生產(chǎn)用潔凈廠房的建造、設(shè)計(jì)中，基本上采用多層的布置方式，在潔凈生產(chǎn)層吊頂格柵以上的上技術(shù)夾層常常作為送風(fēng)靜壓箱，潔凈空氣通過FFU向潔凈生產(chǎn)層送風(fēng)，實(shí)際上，潔凈生產(chǎn)層與上技術(shù)夾層是相通的；而潔凈生產(chǎn)層的下部是活動(dòng)地板及其支撐件和鋼筋混凝土多孔板，在活動(dòng)地板等以下是作為回風(fēng)靜壓箱的下技術(shù)夾層，在下技術(shù)夾層常常還設(shè)置一些公用動(dòng)力設(shè)備、輔助生產(chǎn)設(shè)備和公用動(dòng)力管線等，潔凈生產(chǎn)層的回風(fēng)通過活動(dòng)地板、多孔板回至下技術(shù)夾層，實(shí)際上，下技術(shù)夾層與潔凈生產(chǎn)層是相通的，所以可以認(rèn)為：電子工廠潔凈廠房垂直單向流潔凈室的空間包括活動(dòng)地板以下的下技術(shù)夾層，潔凈生產(chǎn)層和吊頂以上的上技術(shù)夾層。
2 在美國國家消防協(xié)會(huì)(NFPA)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范NFPA 318((潔凈廠房消防標(biāo)準(zhǔn)》(Standard for the procection of cleanroom)(2000年版)的第1．5．5條中規(guī)定：“潔凈室的范圍包括活動(dòng)地板下的下技術(shù)夾層和吊頂上面的上技術(shù)夾層。”同時(shí)在NFPA 318的總則中明確，該標(biāo)準(zhǔn)適用于半導(dǎo)體工廠的潔凈室。

4．2．3 電子工廠潔凈廠房是能源消耗量大、建設(shè)投資大的廠房，為了使?jié)崈魪S房的建設(shè)獲得較好的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益，從潔凈室型式的選擇開始就應(yīng)該認(rèn)真地分析比較，選擇既滿足電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求，又能做到降低能耗、減少建設(shè)投資和降低運(yùn)行費(fèi)用等需求。目前在超大規(guī)模集成電路工廠采用微環(huán)境類型的潔凈室，是一種能滿足以上要求的混合流潔凈室。圖2是Ballroom+微環(huán)境潔凈室與港灣式潔凈室的對比圖示，圖中(a)將要求大面積的單向流平均風(fēng)速為0．45m／s變化為只有微環(huán)境范圍內(nèi)小面積，而大部分空間均采用5～6級、平均風(fēng)速約為0．1m／s。兩種方式的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的比較見表17，從表中數(shù)據(jù)可見：Ballroom+微環(huán)境潔凈室能量消耗少，也可做到總體建設(shè)投資少，所以當(dāng)空氣潔凈度等級要求十分嚴(yán)格時(shí)，宜采用此種類型。

4．3 潔凈室布置和綜合協(xié)調(diào)

4．3．2 潔凈室(區(qū))的空間布置，主要應(yīng)做到：滿足產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求，合理布置產(chǎn)品生產(chǎn)工藝設(shè)備，特別是高、大設(shè)備的安排，合理布置物料運(yùn)輸系統(tǒng)，使電子產(chǎn)品生產(chǎn)做到有效、靈活和操作方便。與此同時(shí)，由于電子工業(yè)潔凈廠房中各種公用動(dòng)力設(shè)施和管線、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝所需管線、凈化空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管和末端裝置、電氣照明設(shè)施等種類繁多，在進(jìn)行潔凈室(區(qū))的空間布置時(shí)應(yīng)充分兼顧以上各項(xiàng)內(nèi)容，并做妥善安排。根據(jù)已有或正在建設(shè)中的電子工業(yè)潔凈廠房的空間布置狀況表明：單層垂直單向流潔凈室的上技術(shù)夾層的空間尺寸一般為2．0～2．5m；當(dāng)采用活動(dòng)地板時(shí)，下技術(shù)夾層為1．0～1．5m，有的面積較小的潔凈室只有0．6～0．8m。所謂“多層”垂直單向流潔凈室，上技術(shù)夾層空間尺寸是根據(jù)其使用功能和建筑結(jié)構(gòu)確定，如在此空間是否安裝循環(huán)風(fēng)處理裝置以及風(fēng)管及過濾器或FFU的外形尺寸等確定，一般上技術(shù)夾層空間尺寸3．0m左右，有的可達(dá)4．0m；下技術(shù)夾層一般不僅是凈化空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)靜壓箱，常常還設(shè)置有公用動(dòng)力設(shè)施、生產(chǎn)輔助設(shè)施等，為了運(yùn)行管理方便和必須的安全保護(hù)距離，一般下技術(shù)夾層空間尺寸為4．0m。
非單向流潔凈室只設(shè)有上技術(shù)夾層或技術(shù)夾道，目前各種用途的非單向流潔凈室的上技術(shù)夾層的空間尺寸一般為1．5～2．0m，視具體工程項(xiàng)目安排的使用功能和布置在此空間的公用動(dòng)力設(shè)施、管線的多少和外形尺寸確定。

4．3．3 現(xiàn)今電子工業(yè)潔凈廠房，一般推薦使用大開間的開放式生產(chǎn)設(shè)備布置，所以本條規(guī)定在潔凈室(區(qū))內(nèi)應(yīng)少設(shè)隔間、少分隔，只有本條規(guī)定的三種情況，才予以分隔。其中第1款是安全生產(chǎn)和消防的需要，必須進(jìn)行分隔。列為強(qiáng)制性條文。第2款，是從方便管理和節(jié)約能源出發(fā)，對經(jīng)常不同時(shí)使用的生產(chǎn)區(qū)域或房間之間進(jìn)行分隔。第3款，是從排放有害氣體或化學(xué)污染物會(huì)發(fā)生交叉污染或影響電子產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，應(yīng)將此類工序、設(shè)備進(jìn)行分隔設(shè)獨(dú)立房間，但若采取可靠的排風(fēng)處理措施，能夠確保不發(fā)生交叉污染或影響產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，也可不予分隔。