防微振技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)的各個領(lǐng)域,從而保證精密設(shè)備能在各種復(fù)雜的振動環(huán)境下正常工作。
電子工廠設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)是微污染控制。電子工業(yè)是精密制造業(yè),由于科技進步的日新月異,制造精度已達到了納米級。以集成電路為例,制版、光刻等工序需將環(huán)境微振動控制在VC-E或VC-F級,即振動速度應(yīng)小于3μm/s或1.5μm/s。對于TFT-LCD、LED(發(fā)光二極管)及OLED(有機發(fā)光二極管)來說,也有較嚴格的微振動控制要求,如曝光機、涂布機等在自身會產(chǎn)生振動的情況下,要保證設(shè)備基臺的振動值滿足VC-C的要求。其他如激光試驗、納米材料試驗及產(chǎn)品測試、單晶硅熔煉、光纖制造、光學(xué)測試及雷達性能測試等,都有微振動控制的問題。因此可以認為,防微振技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)的各個領(lǐng)域,從而保證精密設(shè)備能在各種復(fù)雜的振動環(huán)境下正常工作。
在IC和TFT工廠的生產(chǎn)過程中,精密設(shè)備會受到各種振動的干擾。這些振動大致可分為兩類:一類是外部振動,包括工廠內(nèi)外道路上的交通振動、周邊其他工業(yè)生產(chǎn)振動、廠區(qū)內(nèi)動力站房動力設(shè)備產(chǎn)生的振動等,這類振動是通過土壤直接傳遞的,到達電子工廠的地基基礎(chǔ),再經(jīng)廠房的主體結(jié)構(gòu)傳至精密設(shè)備,一般情況下它以隨機振動的形式呈現(xiàn)出來;另一類是內(nèi)部振動,包含廠房內(nèi)的空調(diào)潔凈系統(tǒng)、氣體液體輸送系統(tǒng)等動力設(shè)備以及生產(chǎn)工藝設(shè)備和其附屬設(shè)備等產(chǎn)生的振動,這類振動的傳播途徑有兩種,即放置在下夾層的通過地基基礎(chǔ)傳至主體結(jié)構(gòu),以及放置在工藝層和上夾層的直接通過主體結(jié)構(gòu)傳遞至精密設(shè)備。
IC生產(chǎn)廠房有前工序和后工序之分。前工序廠房內(nèi)的光刻和檢測區(qū)有很高的防微振要求,其他工藝設(shè)備自身產(chǎn)生的振動較小,主要是其附屬設(shè)備像FFU和真空泵、管道泵等會產(chǎn)生振動。但后工序與前工序不同,工藝設(shè)備自身會產(chǎn)生振動,如封裝設(shè)備、焊絲機等這樣有防微振要求的工藝設(shè)備本身也會產(chǎn)生較大振動。再者,TFT-LCD廠房一般由四部分組成,即ARRAY、C/F、CELL和MODULE,其中ARRAY、C/F和CELL區(qū)內(nèi)有大量的發(fā)振和怕振設(shè)備,也有兩者合一的設(shè)備,而且振動量值較IC廠房要大得多,曾經(jīng)測得在Robert基礎(chǔ)上的振動達到了60μm/s的量級,超過了VC-A曲線。電子廠房內(nèi)的精密設(shè)備基本都有防微振要求,盡管好多精密設(shè)備已經(jīng)安裝有空氣隔振系統(tǒng),但不能完全隔絕所有類型的振動,不同類型的生產(chǎn)廠房,其設(shè)備的工作方式和振動產(chǎn)生原因又各有特點,因此工程設(shè)計和施工過程中所采取的防微振措施也有所區(qū)別。
電子工廠防微振工程設(shè)計與一般工程設(shè)計有明顯的不同,這是由其本身的特點決定的。精密設(shè)備的防微振設(shè)計有如下特點:其一,防微振工程是分階段進行的,它包括各階段的微振動測試、總平面布置設(shè)計、潔凈廠房建筑結(jié)構(gòu)防微振設(shè)計、動力設(shè)備隔振設(shè)計及精密設(shè)備隔振設(shè)計等,只有分階段進行,才能使工程既能滿足精密設(shè)備容許振動值的要求,又能使工程盡可能達到經(jīng)濟合理的目標,避免過度浪費;其二,微振動是物體的微觀運動,量值微小,影響因素多,傳遞途徑復(fù)雜,難以用理論公式來描述不同場地、不同環(huán)境的振動,精確的建模計算分析方法還不成熟,因此,特別要注重在工程每一階段振動實測取得的真實數(shù)據(jù),據(jù)此進行下一階段的防微振工程設(shè)計。
電子工廠的防微振設(shè)計是一項系統(tǒng)設(shè)計工程,包括區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境振動測試與評估、廠區(qū)規(guī)劃設(shè)計、潔凈廠房建筑結(jié)構(gòu)防微振設(shè)計、精密設(shè)備防微振措施等等。IC工程的防微振技術(shù)特點是:建筑物主體結(jié)構(gòu)的防微振措施、動力設(shè)備振動治理及精密設(shè)備如光刻機等的防微振措施。主體結(jié)構(gòu)防微振措施一般采用復(fù)合地基、高剛性地面、工藝層防微振結(jié)構(gòu)體系;動力設(shè)備采用主動高效隔振裝置;光刻機等精密設(shè)備采用高剛性底座、高性能隔振裝置等被動隔振措施等。TFT廠房與IC廠房有所不同,即除了對建筑物主體結(jié)構(gòu)的防微振措施和對動力設(shè)備的振動源頭進行治理外,更主要的是解決生產(chǎn)線上眾多發(fā)振和怕振精密設(shè)備的隔振問題。方法是在發(fā)振和怕振設(shè)備下加設(shè)主動和被動隔振基臺,根據(jù)精密設(shè)備的不同類別和工作方式,使其滿足生產(chǎn)工藝的防微振技術(shù)要求。
電子廠房的防微振設(shè)計技術(shù)屬于多學(xué)科交叉領(lǐng)域,是結(jié)構(gòu)工程、機械制造、儀器儀表、測試技術(shù)、控制技術(shù)及數(shù)據(jù)處理等多學(xué)科的綜合。中國電子工程設(shè)計院從上世紀60年代開始,就有專業(yè)人員從事振動研究,40多年來,科研成果涵蓋精密設(shè)備容許振動標準研究、動力設(shè)備隔振技術(shù)研究、精密設(shè)備防微振隔振系統(tǒng)研究等等,發(fā)表了眾多論文,撰寫了防微振專著《振動計算與隔振設(shè)計》,主編了國標《電子工業(yè)防微振工程設(shè)計規(guī)范》等,成功解決了近200余項工程設(shè)計中的防微振問題,涉及電子、精密機械等行業(yè),積累了豐富的經(jīng)驗。特別是IC和TFT類的電子工廠,已經(jīng)總結(jié)了一套成熟的防微振工程設(shè)計程序,成功應(yīng)用于華越、京東方等的工程項目中。
中國電子工程設(shè)計院防微振工程設(shè)計研究所是目前國內(nèi)唯一專門從事防微振設(shè)計研究及施工的單位,在防微振領(lǐng)域擁有諸多自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù),能夠為用戶提供工程場地微振動測試評估、建筑結(jié)構(gòu)防微振設(shè)計、精密設(shè)備隔振基臺的仿真計算、設(shè)計、施工、安裝、調(diào)試等全過程和全方位服務(wù)。