摘要：架空通风地板是高等级电子厂房洁净间的基本构造单元，当前的三大架空通风地板形式在实际应用中各有利弊，本文主要针对三种主流的地板形式，从经济、建造、使用效果等方面做优劣势分析，并尝试对应用前景进行展望。
关键词：架空通风地板；电子系统工程；洁净室
Abstract：Ventilated raised floor is the basic composition unit of high-grade electronic workshop clean room，the three major forms of ventilated raised floor all have advantages and disadvantages in practical application.This article analyzes the three kinds from the aspects such as economy，construction，use effect，and tries to imagines the application prospect of ventilated raised floor.
Keyword：Ventilated raised floor Electronic system engineering Clean room
一 引言
伴随电子科技的超高速发展，目前国内的高科技电子系统工程厂房，特别是大型半导体及TFT厂建设高潮一浪高过一浪。而高科技电子厂房核心区的FAB层超大面积洁净间的环境品质水平，是建设工程的核心内容。其中，洁净架空地板通风支撑结构是确立和维持洁净区垂直送风的基本构造单元，虽然它仅占整个系统造价的3%左右，但对厂房建设影响差别较大，且气流组织、防微振等实际使用效果也显著影响生产的良品率。
架空地板支撑系统主要在洁净级别要求较高的厂房使用，气流通过开孔架空地板，形成顶送底回的层流送风形式。架空地板以上为生产作业FAB层，为洁净室提供生产设备承重地面，架空地板以下部分（即下夹层）为工艺设备及动力管线提供了安装空间。
二、三种架空通风地板的定义与渊源
与电子工业在全球的产业成长和布局有关，亚洲的工业发达国家和地区对电子工业厂房的设计和建造思路的影响起到了决定性作用，也代表了主流的建造理念和风格。在架空地板的设计思路上，最近二十年来，韩系和日系大多采用井格梁结构（或称格构梁），井格梁上布置高架地板；台湾系大多采用华夫筒结构形式。传统的华夫筒形式也要满铺高架地板，而在华夫筒结构进入大陆以后，本土建设单位又在此基础上开发出仅仅在华夫筒空洞口上安装圆形开孔地板的模式，并因此形成了当前的三大架空通风地板形式。
2.1架空地板组配井格梁
井格梁架空地板系统包括架空地板H钢、立柱、连杆、架空地板及防静电接地系统等，韩系TFT大厂普遍使用此模式，国内大多电子厂房也采用井格梁形式，其中TFT龙头企业京东方是典型代表。井格梁的格构间距较大，铺设架空地板前先要在井格梁上再铺设一套H钢基础，以用于固定架空地板的立柱系统。
2.2架空地板组配华夫筒
华夫筒结构是另一种传统的洁净室地板结构，在晶圆厂应用比较普遍。华夫筒模板在土建混凝土浇筑时由土建单位整体施工，安装公司在华夫筒混凝土地面上固定立腿并满铺安装架空地板，华夫筒地面做防静电环氧涂装，架空地板单元主要包括立柱、连杆、架空地板、斜撑结构及防静电接地系统等。
2.3华夫筒盖板配对华夫筒
华夫筒上直接安装盖板的模式，是部分国内液晶面板公司目前主推的洁净室地板结构，由华夫筒、转换环、华夫筒盖板及防静电接地系统等构成。这个模式的国内大规模应用大致是2010年由深圳华星光电首推，业界也将其称为“洞洞板”或“华星孔”。此后，包括南京熊猫在内的其他TFT厂家（或其设计单位）也吸取经验教训进行了一些自主研发或改良，对此模式进行了一些深化。
三、三种架空通风地板的差异分析
3.1结构特点差异
三种形式的结构特点及基本差异可归纳如下表：
3.2建造成本差异
从实测效果评估，华夫筒+盖板结构建造成本比井格梁+架空地板总体大约低500元/m2，井格梁+架空地板比华夫筒结构+架空地板成本低约300元/m2。对于洁净面积动辄20万平米以上的TFT厂房来说，三者成本差异近2亿元，而对于洁净面积一般在2万平米的晶圆厂来说，成本差异在1500万左右。限于篇幅，本文不对细节一一做计算展示，定性归纳如下：
3.3功效细节和运维差异
洁净环境的建立和维护是洁净设计的基本目的。从使用情况来看，架空地板的开孔率等布置在后期易调整，华夫筒盖板调整难度大，所以气流组织效果架空地板好。进一步通过CFD气流模拟技术，我们对三种形式进行模拟可知，三种形式均能满足常规TFT面板生产的洁净要求，但是在洁净要求更高的12寸以上高等级晶圆生产中，华夫筒盖板形式受到通风效率的限制，由于FAB内单位面积的通风开孔率受限，为了满足足够的洁净通风量，在盖板段的通风风速需要大幅提高，这将一定程度的影响部分区域的气流形态。
而从承重能力来看，华夫筒结构作为混凝土主体结构直接受力，承受荷载远大于架空地板，所以在洁净度可以预期的条件下，有利于机台的二次布局调整。
再从运维角度来看，架空地板或华夫筒盖板提供了生产活动作业平台。在生产过程中，尤其设备搬入时，地面容易损坏，华夫筒结构承重比架空地板好，所以维护成本较架空地板低。
3.4建设过程差异
华夫筒结构施工难度低，建设周期比井格梁短。华夫筒结构设置临时钢盖板，工程一开工即可形成施工平台，便于上方机械作业；井格梁结构需要架空地板安装后才能形成施工平台对上方的吊顶等安装进行作业，制约了项目总工期。
但从实际建造来看，华夫筒+盖板模式的前期平整度控制必须到位，否则将在后期安装时特别是高端机台就位阶段造成影响，影响整体工期。
四 不同架空通风地板的应用选择与趋势
目前，架空通风地板形式的大规模应用，主要集中在TFT面板厂和半导体晶圆厂。从工艺特点来看，TFT面板厂比半导体晶圆厂洁净标准低、单位面积的设备投资强度低，但FAB厂区的Cleamroom面积明显大。基于前述差异分析，从投资角度来看，华夫筒+盖板模式在洁净度等级较高的大面积TFT厂房中有较强的实践意义和成本控制的价值。而在半导体晶圆厂中，相比与动辄上百亿的设备投资相比，施工难度和建造成本不能算是主要矛盾，为了保证洁净效果、控制晶圆的良率，仍是以满铺高架地板的模式为宜。
参考文献：
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[4]许钟麟.空气洁净技术原理（第三版）[M].北京：科学出版社，2003
论文作者:夏风,娄可文
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/13
标签：地板论文; 洁净论文; 盖板论文; 结构论文; 形式论文; 厂房论文; 三种论文; 《基层建设》2017年第7期论文;