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CN116657966B - 一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室 - Google Patents

一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室 Download PDF

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CN116657966B
CN116657966B CN202310725482.6A CN202310725482A CN116657966B CN 116657966 B CN116657966 B CN 116657966B CN 202310725482 A CN202310725482 A CN 202310725482A CN 116657966 B CN116657966 B CN 116657966B
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Guangzhou Aoqi Laboratory Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供了一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，包括：实验室外墙组合体；安装在实验室外墙组合体内的实验室内墙组合体，所述实验室外墙组合体与实验室内墙组合体之间形成风道；安装在实验室外墙组合体上方的顶板；安装在顶板外侧的全新风洁净空调控制系统；安装在实验室外墙组合体顶部外侧的室外风布风装置；以及安装在验室外墙组合体内的FFU风量及地板回风风量控制系统。本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室设计合理，可以实现对微电子实验室内恒温恒湿、风速均匀环境的精密控制，确保微电子实验室内空气百级洁净度和低浓度化学污染气体，降低了微电子芯片元件实验样品制程中的干扰因数，提高芯片生产质量。

Description

一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室
技术领域
本发明涉及实验室设备技术领域，具体涉及一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室。
背景技术
微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子芯片制造工艺流程中会不断产生各种有毒性、腐蚀性和刺激性的化学气态污染物，比如硅烷、二氯二氢硅、乙硅烷、三氯化硼、三氟化硼、磷烷、砷烷、氯气、HCL、HF、H2NO3、溴化氢、氨气、氧化亚氮、二氧化碳等，对室内、室外空气环境都会造成一定的污染，微电子实验室需要充分考虑废气废水处理。
微电子实验室对环境的温湿度、空气洁净度、震动性、噪音和电磁干扰等都有极高的要求，高精度芯片的光刻机需尽量减小环境和空气中细小颗粒物对光刻工艺的干扰，在实验室建立的位置、设计时要充分考虑各种各种环境影响因素，比如电子束光刻机，温度、湿度以及风速的波动性对芯片样品制作影响很大，需要在高精密稳定的恒温恒湿百级洁净的环境中（温度22℃±0.1℃、湿度±2%）才能降低芯片制成中对芯片样品质量的影响。
目前市面上已经建造的微电子实验室的百级实验室，大多数对空气层流的过程采用超高效FFU过滤模块，实现了对室内空气中颗粒污染物的百级要求，但同样对工艺产生质量影响的化学气态污染物没能采取充分的处理措施，恒温恒湿环境的控制也处于比较粗犷的水平，达不到波动度和稳定度的精密控制的要求。在更换安装超高效过滤的FFU模块时，必须爬到顶部（高度空间足够时）或在下面高空倾斜取放FFU模块，增加工作人员的维护难度及安全的风险。此外，现有微电子实验室内的内循环风从实验室内墙组合体底部的防静电地板小孔回风到实验室内外墙形成的风道再回流到FFU风机滤网机组与实验室外墙组合体的顶板之间的空间时，由于风道结构造成风压递减，导致整个实验室内带孔的防静电地板上的回风风速以及整个FFU送风面风速不均匀，越靠近内墙周边的地方风量和风速会越大，从而导致微电子实验室内风速不均匀，风速不均匀会造成同批次或者不同批次芯片产品的质量不稳定。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，可以实现对微电子实验室内恒温恒湿、风速均匀环境的精密控制，并确保微电子实验室内空气百级洁净度和低浓度化学污染气体，降低了微电子芯片元件实验样品制程中的干扰因数，提高微电子芯片的生产质量。
为实现上述技术方案，本发明提供了一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，包括：
实验室外墙组合体，所述实验室外墙组合体由多块防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙围蔽而成，每块防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙均包括防凝露铝蜂窝冷热辐射板、安装压条和彩钢板外墙，防凝露铝蜂窝冷热辐射板通过安装压条贴合安装在彩钢板外墙的内侧面；安装在实验室外墙组合体内的实验室内墙组合体，所述实验室外墙组合体与实验室内墙组合体之间形成风道，所述实验室内墙组合体由多块防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙围蔽而成，每块防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙均包括防凝露铝蜂窝冷热辐射板、凹型龙骨和龙骨连接件，其中，两块防凝露铝蜂窝冷热辐射板对称嵌入安装在凹型龙骨内，并通过龙骨连接件锁紧；安装在实验室外墙组合体上方的顶板，所述顶板内侧安装有防凝露铝蜂窝冷热辐射板；安装在顶板外侧的全新风洁净空调控制系统，所述全新风洁净空调控制系统用于实时获取百级洁净室内的温度和相对湿度值，并绘制焓湿图，根据室内温湿度参数需求在焓湿图上按照等焓线和等含湿量线划分成不同的气象分区，然后以室内需求的温度、相对湿度计算得出的露点温度为目标值，然后根据空调工况对应不同外接环境，对室外新风参数进行控制，从而达到洁净室要求的室内温湿度指标；安装在实验室外墙组合体顶部外侧的室外风布风装置，所述室外风布风装置用于将全新风洁净空调控制系统处理的恒温恒湿新风均匀分布至实验室内墙组合体的顶部；安装在验室外墙组合体内的FFU风量及地板回风风量控制系统，所述FFU风量及地板回风风量控制系统用于根据现场情况分组系统进行风量微调控制，通过在吹风面的FFU过滤机组内安装风速传感器，在回风的防静电地板底下安装电动风量调节阀，在触摸屏系统设置好适合的面风速，实时检测系统层流的面风速，两组FFU过滤机组实时根据面风速传感器反馈的面风速，增大或减少风机风量，以到达FFU风量微调控制，回风的电动风量调节阀开度再适当进行微调，使得实验室内FFU送风层面和地板回风层面的风速均匀一致。
优选的，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室还包括冷热辐射板流量控制系统，所述冷热辐射板流量控制系统设置成四组，分别安装在实验室的防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙内侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙外侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙内侧及顶板内侧的防凝露铝蜂窝冷热辐射板上，冷热辐射板流量控制系统分别与安装在防凝露铝蜂窝冷热辐射板上的冷回路管顶部的出水口和进水口的电动调节水阀和温度传感器电性连接，冷热辐射板流量控制系统根据回水温度实时控制电动调节水阀开度，控制冷热辐射板流量，实现回水温度的调节，获得最佳的水流量。
优选的，所述防凝露铝蜂窝冷热辐射板包括静电喷涂铝板、铝蜂窝辐射板和水冷回路管，所述水冷回路管嵌入安装在铝蜂窝辐射板内，水冷回路管的顶部出水口和进水口延伸至铝蜂窝辐射板的外侧，且水冷回路管与铝蜂窝辐射板对接处的孔隙内填满导热密封胶，铝蜂窝辐射板的蜂窝孔内填充有干燥剂，前后两块静电喷涂铝板分别贴合安装在铝蜂窝辐射板的前后两侧，所述水冷回路管顶部出水口和进水口均安装有水管接头，所述水冷回路管顶部的出水口和进水口均通过水管接头与外部循环水管路连接，所述冷回路管顶部的出水口和进水口均安装有电动调节水阀和温度传感器。
优选的，所述全新风洁净空调控制系统包括室外新风温湿度处理装置，所述室外新风温湿度处理装置由第一外壳体、第二外壳体和第三外壳体拼接而成壳体，其中，所述第一外壳体内沿气体流动方向依次设置有进风室、第一过滤室、预热室和第一表冷室，所述第一过滤室内安装有过滤器组件，所述预热室内安装有电热管，所述第一表冷室内安装有蒸发盘管，所述第二外壳体内沿气体流动方向依次设置有加湿室、第二表冷室和再热室，所述加湿室内安装有加湿器，所述第二表冷室内安装有蒸发盘管，所述再热室内安装有电热管，所述第三外壳体内沿气体流动方向依次设置有风机室、高效过滤室和出风室，所述风机室内安装有EC风机，所述高效过滤室内安装有高效过滤器；所述第一外壳体上位于进风室和第一过滤室之间安装有第一压差开关，所述风机室的进风口处安装有第二压差开关，所述风机室的出风口处与高效过滤室之间安装有第三压差开关；所述第一外壳体上位于第一表冷室处安装有与第一表冷室内蒸发盘管相连通的进水管和出水管，所述进水管和出水管上分别安装有第一电动调节水阀和第二电动调节水阀；所述第二外壳体上位于加湿室处安装有第一温湿度传感器和焓值传感器，所述第三外壳体上位于出风室处安装有第二温湿度传感器。
优选的，所述FFU风量及地板回风风量控制系统包括安装在实验室内墙组合体顶部的FFU送风控制系统，所述FFU送风控制系统由多个安装在实验室内墙组合体顶部且成方形矩阵分布的FFU过滤机组组成，所述FFU送风控制系统中呈方形矩阵分布的FFU过滤机组按照送风区域的不同划分为三个可独立控制的FFU送风风速调控组合Ⅰ、FFU送风风速调控组合Ⅱ和FFU送风风速调控组合Ⅲ，每个FFU过滤机组的出风口都安装有风速传感器；安装在实验室内墙组合体底部的地板回风控制系统，所述地板回风控制系统由多块安装在实验室内墙组合体底部且成方形矩阵分布的防静电地板组成，每块防静电地板表面都均匀开设有风孔，所述地板回风控制系统中呈方形矩阵分布的防静电地板按照回风区域的不同划分为三个可独立控制的地面回风风速调控组合Ⅰ、地面回风风速调控组合Ⅱ和地面回风风速调控组合Ⅲ，每块防静电地板的下方均安装有电动风量调节阀；中央控制器，所述中央控制器分别与每个FFU过滤机组、风速传感器、电动风量调节阀电性连接，中央控制器根据风速传感器收集的风速数据设定相应防静电地板下方电动风量调节阀的回风量，使得FFU送风层面和地板回风层面的风速均匀一致。
优选的，所述FFU过滤机组包括FFU过滤机组本体、化学净化模块、高效过滤器和铝型材龙骨组件，所述铝型材龙骨组件由四条铝型材龙骨首尾相接拼接而成，铝型材龙骨首尾拼接处通过龙骨连接件固定连接，每个铝型材龙骨的左右两侧均设置有插片对接钩片，铝型材插片通过钩位与插片对接钩片契合后固定在铝型材龙骨上且向外凸出，每个铝型材龙骨的顶部均设置有顶部钩槽，吊杆组件的底部通过T型螺杆嵌入铝型材龙骨的顶部钩槽内，吊杆组件的顶部悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，高效过滤器贴合安装在化学净化模块的底部，化学净化模块贴合安装在FFU过滤机组本体的底部，高效过滤器的四个端边分别搭放在插入至四条铝型材龙骨的四个铝型材插片上，风速传感器安装在高效过滤器底部的出风口，所述FFU过滤机组本体的前后两个侧面各对应安装有两个不锈钢安全插销，每个不锈钢安全插销内均安装有向外凸出的插针。
优选的，所述吊杆组件包括吊杆、吊杆安装框和T型螺杆，所述T型螺杆的顶部锁紧安装在吊杆安装框的底部，且T型螺杆的T型端头嵌入安装在铝型材龙骨的顶部钩槽内，所述吊杆的底部锁紧固定在吊杆安装框的顶部，吊杆的顶部悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，每条铝型材龙骨均通过两个吊杆组件悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，所述FFU过滤机组本体包括外壳，风机安装在外壳内，所述外壳顶部与风机正对处设置有入风口，风机的出风口处安装有导流片。
优选的，所述化学净化模块内填充有高比表面积、多微孔的精细三氧化二铝过滤基材，所述三氧化二铝过滤基材表面浸润有强氧化的高锰酸钾和氢氧化钾。
优选的，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室还包括CO2舒适度排补风室内正压控制系统、空调水循环控制系统、照明系统和中央控制系统，所述CO2舒适度排补风室内正压控制系统通过实验室内安装的CO2传感器、压差传感器，实时检测实验室内的CO2浓度，当CO2浓度过大时，实时增大系统的新风量，当CO2浓度处于舒适范围时，回调新风量，在调节补风新风量的同时，通过压差传感器实时检测实验室内的压力，并根据压力参数实时调节排风阀开度，控制实验室的舒适度及系统的正压稳定；所述空调水循环控制系统通过三位浮点控制方法调节安装在实验室循环水供水主管和回水主管上的旁通电动蝶阀开度，使实验室循环水供水主管和回水主管之间的压差始终保持在设定值允许误差范围内；所述照明系统通过触摸屏控制或面板开关控制实验室的照明；所述中央控制系统分别与全新风洁净空调控制系统、FFU风量及地板回风风量控制系统、CO2舒适度排补风室内正压控制系统、空调水循环控制系统和照明系统连接，用于实现全新风洁净空调控制系统、FFU风量及地板回风风量控制系统、CO2舒适度排补风室内正压控制系统、空调水循环控制系统和照明系统的自动调节。
优选的，所述实验室内墙组合体内的防静电地板上安装有光刻机、通风柜和实验桌，所述光刻机的顶部安装有风速传感器和烟雾传感器，所述实验室内墙组合体的顶部安装有TVOC传感器、温湿度传感器和CO2传感器，水路管道安装在实验室内墙组合体与实验室外墙组合体的间隙之间，所述实验室内墙组合体的内壁上安装有气路阀、摄像头、粒子计数器、对讲机和照明开关，所述实验室外墙组合体的侧壁上设置有安全密闭门和缓冲间密闭门，所述顶板外侧安装有冷冻进水管和冷冻水出水管，所述冷冻进水管有电动流量水阀，所述冷冻水出水管上安装有水温传感器。
本发明提供的一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室的有益效果在于：
（1）本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室通过对实验室整体结构，及实验室外墙组合体结构、实验室内墙组合体结构、全新风洁净空调控制系统、FFU风量及地板回风风量控制系统、CO2舒适度排补风室内正压控制系统和冷热辐射板流量控制系统等关键结构的创新性设计，可以实现对微电子实验室内恒温恒湿、风速均匀环境的精密控制，确保微电子实验室内空气百级洁净度和低浓度化学污染气体，降低了微电子芯片元件实验样品制程中的干扰因数，提高微电子芯片的生产质量。
（2）本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室通过对FFU风量及地板回风风量控制系统的创新性设计，可以确保微电子实验室内空气百级洁净度和低浓度化学污染气体，降低了微电子芯片元件实验样品制程中的干扰因数和提高科研人员的实验室内工作环境；独特的FFU上送风下回风风量自动控制微调系统，保证了自上而下的风量风速的均匀一致性。实际工作时，外部经过处理的空气首先经由室外风布风装置通过实验室外墙组合体与实验室内墙组合体顶部之间的风道向安装在实验室内墙组合体顶部的FFU送风控制系统进行布风，FFU送风控制系统可根据安装在各个FFU过滤机组中的风速传感器获得风速数据，中央控制器根据风速传感器收集的风速数据设定相应防静电地板下方电动风量调节阀的回风量，从而使得FFU送风层面和地板回风层面的风速均匀一致，克服了现有技术中实验室内的内循环风从实验室内墙组合体底部的防静电地板小孔回风到实验室内外墙形成的风道再回流到FFU风机滤网机组与实验室外墙组合体的顶板之间的空间时，由于风道结构造成风压递减，导致整个实验室内带孔的防静电地板上的回风风速以及整个FFU送风面风速不均匀，越靠近内墙周边的地方风量和风速会越大的缺陷，提高了芯片产品的质量稳定性。
（3）本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室通过对FFU过滤机组的结构设计，极大的方便了FFU风机滤网机组的安装和拆卸。实际安装时，首先利用龙骨连接件将四条铝型材龙骨首尾相接拼接成铝型材龙骨组件，然后使用吊杆组件将组装好的铝型材龙骨组件吊装在实验室的顶板上，然后将高效过滤器、化学净化模块和FFU过滤机组本体安装成一体的FFU组件，再放置在升降机平台上，利用升降机平台将上述FFU组件经由铝型材龙骨组件中心的框孔顶升至铝型材龙骨组件的上方，然后将铝型材插片以斜位插入铝型材龙骨的插片对接钩片的槽内，旋转铝型材插片水平推入，上移后外拉，下移往里推，使得插片对接钩片与铝型材插片的钩位紧密勾连，铝型材插片紧固连接在铝型材龙骨上，铝型材插片作为FFU组件的支撑件，然后控制升降机平台下降，升降机平台在下降的过程中FFU组件搭放在铝型材插片上，实现FFU组件的承托。当需要拆卸FFU组件时，只需使用升降机平台上顶，将FFU组件顶起后，对铝型材插片进行反向操作，将铝型材插片从铝型材龙骨上分离，然后通过升降机平台将FFU组件从铝型材龙骨组件中心的框孔下降至地面即可，极大的方便了FFU风机滤网机组的安装和拆卸。
（4）本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室通过对全新风洁净空调控制系统的结构设计，可以对进入实验室的室外新风进行处理，便于对微电子实验室内恒温恒湿环境的精密控制。实际工作时，首先通过风机室内安装的EC风机产生抽吸力，使得室外空气依次经过第一外壳体内的进风室、第一过滤室、预热室、第一表冷室，第二外壳体内的加湿室、第二表冷室、再热室，第三外壳体内的风机室、高效过滤室、出风室，最后进入微电子实验室的室内。当室外空气经过第一过滤室时，通过安装在第一过滤室内的过滤器组件对室外空气中可能含有的大颗粒杂质、灰尘以及有污染的化学气体进行过滤，然后进入预热室，通过安装在预热室内的电热管对空气进行预热至设定的温度，然后再进入第一表冷室，通过安装在第一表冷室内的蒸发盘管对空气进行湿度的控制，然后进入加湿室对空气的湿度再次进行调控，加湿后的空气进入第二表冷室，通过安装在第二表冷室内的蒸发盘管再次进行精确的湿度控制，经过湿度精确控制的空气被输送至再热室进行温度的精确调节，然后通过风机室内的EC风机的引风，经过高效过滤室内高效过滤器的高效过滤后，经由出风室进入微电子实验室的室内，为微电子实验室提供温度和湿度稳定的新风，减少了新风的湿度和温度波动，便于对微电子实验室内恒温恒湿环境的精密控制。
（5）本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室通过对冷热辐射板流量控制系统的创新性结构设计，可以实现水冷热循环系统保持不间断的温度动态微调控制，通过安装在实验室的防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙内侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙外侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙内侧及顶板内侧的防凝露铝蜂窝冷热辐射板持续实现室内空气的热量不断通过对流、辐射或吸收、传导与冷热循环系统里的水媒介质实现热量交换，实现对室内空气温度调节，具有节能、不凝水、不集尘、少维护的特点，内外墙间隔形成的空气循环通道不需要维修维护；当降温过程，防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙内侧比室内空气温度低，空气中的热量不断被吸收、传导到冷媒循环系统的冷却水中，通过水路循环外机排出热量；当升温过程，冷媒循环系统的水温度升高，循环水的热量通过铝蜂窝辐射板的传导、辐射、对流到室内高频率内循环空气中，均匀调升空气温度，从而可以确保室内恒温恒湿环境的精确控制。
（6）本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室通过对防凝露铝蜂窝冷热辐射板的结构设计，可以保持持续的冷热量传导、辐射或吸收、对流，防止板的表面出现凝露、反潮现象。实际工作时，水冷回路管内可以走与空调控制温度相近的冷却水，冷热量通过铝蜂窝辐射板传导、辐射或吸收，使得静电喷涂铝板表面的温度可以始终保持与空调控制的温度相近，并且通过在铝蜂窝辐射板的蜂窝孔里填充干燥剂，使被两面静电喷涂铝板封住的铝蜂窝辐射板内蜂窝孔里的空气与外面隔绝，并始终处于干燥状态，进而可以防止静电喷涂铝板的表面出现凝露、反潮现象，有利于对对微电子实验室内恒温恒湿环境的精确控制。
附图说明
图1为本发明的内部立体结构安装示意图Ⅰ。
图2为本发明的立体结构安装示意图。
图3为本发明的内部立体结构安装示意图Ⅱ。
图4为本发明的系统控制示意图。
图5为本发明的安装结构示意图。
图6为本发明中室外新风温湿度处理装置的安装结构示意图。
图7为本发明中FFU送风控制系统的布局图。
图8为本发明中地板回风控制系统的布局图。
图9为本发明中FFU过滤机组的立体结构装配示意图。
图10为本发明中FFU过滤机组的立体结构爆炸示意图。
图11为本发明中FFU过滤机组的装配结构剖视图。
图12为本发明中FFU过滤机组的吊杆组件与铝型材龙骨的立体装配结构示意图。
图13为本发明中FFU过滤机组的吊杆组件与铝型材龙骨、铝型材插片的装配结构示意图。
图14为本发明中FFU过滤机组的铝型材插片与铝型材龙骨的安装步骤结构示意图。
图15为发明中防凝露铝蜂窝冷热辐射板的立体结构示意图。
图16为发明中防凝露铝蜂窝冷热辐射板的内部结构安装示意图。
图17为发明中防凝露铝蜂窝冷热辐射板的横向截面剖视图。
图18为发明中防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙的立体结构爆炸示意图。
图19为发明中防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙的横向截面剖视图。
图20为发明中防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙的内部结构安装示意图。
图21为发明中防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙的立体结构爆炸示意图。
图22为发明中防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙的横向截面剖视图。
图中：1、实验室内墙组合体；2、FFU送风控制系统；3、地板回风控制系统；4、实验室外墙组合体；5、室外风布风装置；6、电动风量调节阀；7、室外新风温湿度处理装置；8、防凝露铝蜂窝冷热辐射板；9、水路管道；10、TVOC传感器；11、温湿度传感器；12、CO2传感器；13、风速传感器；14、烟雾传感器；15、防静电地板；16、实验桌；17、安全密闭门；18、顶板；19、冷冻进水管；20、电动流量水阀；21、水温传感器；22、冷冻水出水管；23、缓冲间密闭门；24、通风柜；25、光刻机；26、气路阀；27、摄像头；28、粒子计数器；29、对讲机；30、照明开关；
201、FFU送风风速调控组合Ⅰ； 202、FFU送风风速调控组合Ⅱ； 203、FFU送风风速调控组合Ⅲ；211、FFU过滤机组本体；212、安全插销；213、化学净化模块；214、高效过滤器；215、吊杆组件；2151、吊杆；2152、吊杆安装框；2153、T型螺杆；216、龙骨连接件；217、铝型材插片；218、铝型材龙骨；2181、顶部钩槽；2182、插片对接钩片；219、风速传感器；2110、把手；2111、外壳；2112、入风口；2113、风机；2114、导流片；
31、地面回风风速调控组合Ⅰ；32、地面回风风速调控组合Ⅱ；33、地面回风风速调控组合Ⅲ；
71、第一外壳体；72、第二外壳体；73、第三外壳体；74、进风室；75、第一过滤室；76、预热室；77、第一表冷室；78、加湿室；79、第二表冷室；710、再热室；711、风机室；712、高效过滤室；713、出风室；714、第一压差开关；715、第一电动调节水阀；716、第二电动调节水阀；717、第一温湿度传感器；718、焓值传感器；719、第三电动调节水阀；720、第四电动调节水阀；721、第二压差开关；722、第三压差开关；723、第二温湿度传感器；81、静电喷涂铝板；82、铝蜂窝辐射板；83、水冷回路管；84、干燥剂；85、导热密封胶；86、布线槽；87、凹型龙骨；88、龙骨连接件；89、安装压条；810、彩钢板外墙。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例：一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室。
一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，包括：实验室外墙组合体4，参照图1、图21和图22所示，所述实验室外墙组合体4由多块防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙围蔽而成，每块防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙均包括防凝露铝蜂窝冷热辐射板8、安装压条89和彩钢板外墙810，防凝露铝蜂窝冷热辐射板8通过安装压条89贴合安装在彩钢板外墙810的内侧面。安装在实验室外墙组合体4内的实验室内墙组合体1，参照图1、图18至图20所示，所述实验室外墙组合体4与实验室内墙组合体1之间形成风道，所述实验室内墙组合体1由多块防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙围蔽而成，每块防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙均包括防凝露铝蜂窝冷热辐射板8、凹型龙骨87和龙骨连接件88，其中，两块防凝露铝蜂窝冷热辐射板8对称嵌入安装在凹型龙骨87内，并通过龙骨连接件88锁紧。安装在实验室外墙组合体4上方的顶板18，所述顶板18内侧安装有防凝露铝蜂窝冷热辐射板8。
参照图1至图3所示，所述实验室内墙组合体1内的防静电地板15上安装有光刻机25、通风柜24和实验桌16，所述光刻机25的顶部安装有风速传感器13和烟雾传感器14，所述实验室内墙组合体1的顶部安装有TVOC传感器10、温湿度传感器11和CO2传感器12，水路管道9安装在实验室内墙组合体1与实验室外墙组合体4的间隙之间，所述实验室内墙组合体1的内壁上安装有气路阀26、摄像头27、粒子计数器28、对讲机29和照明开关30，所述实验室外墙组合体4的侧壁上设置有安全密闭门17和缓冲间密闭门23，所述顶板18外侧安装有冷冻进水管19和冷冻水出水管22，所述冷冻进水管19有电动流量水阀20，所述冷冻水出水管22上安装有水温传感器21。
参照图15和图17所示，所述防凝露铝蜂窝冷热辐射板8包括：静电喷涂铝板81、铝蜂窝辐射板82和水冷回路管83，所述水冷回路管83嵌入安装在铝蜂窝辐射板82内，水冷回路管83为一次弯曲成型的铜管，没有断接处，上述特征保证了铝蜂窝辐射板82内不存在渗水、漏水需要维修情况。水冷回路管83的顶部出水口和进水口延伸至铝蜂窝辐射板82的外侧，且水冷回路管83与铝蜂窝辐射板82对接处的孔隙内填满导热密封胶85，确保水冷回路管83与铝蜂窝辐射板82对接处具有良好的密封性，水冷回路管83顶部出水口和进水口均安装有水管接头，所述水冷回路管83顶部的出水口和进水口分别通过水管接头与外部的冷冻水出水管22和冷冻进水管19连接，以方便向水冷回路管83内注水循环，所述冷回路管83顶部的出水口和进水口均安装有电动调节水阀和温度传感器，并与冷热辐射板流量控制系统连接。铝蜂窝辐射板82的蜂窝孔内填充有干燥剂84，前后两块静电喷涂铝板81分别贴合安装在铝蜂窝辐射板82的前后两侧，通过在铝蜂窝辐射板82的蜂窝孔里填充干燥剂84，使被两面静电喷涂铝板81封住的铝蜂窝辐射板82内蜂窝孔里的空气与外面隔绝，并始终处于干燥状态，不会出现结露渗水的情况。所述铝蜂窝辐射板82内预埋有贯穿铝蜂窝辐射板82顶部和底部的布线槽86，降低了安装过程中穿线电线或数据传输线的施工难度，并且增强了布线美观性。
本防凝露铝蜂窝冷热辐射板8设计合理，结构简单，可以保持持续的冷热量传导、辐射或吸收、对流，防止板的表面出现凝露、反潮现象。实际工作时，水冷回路管83内可以走与空调控制温度相近的冷却水，冷热量通过铝蜂窝辐射板82传导、辐射或吸收，使得静电喷涂铝板81表面的温度可以始终保持与空调控制的温度相近，进而可以防止静电喷涂铝板81的表面出现凝露、反潮现象。由于静电喷涂铝板81表面经过静电喷粉操作，增大了铝蜂窝辐射板82热量辐射表面积，同时在铝蜂窝辐射板82的蜂窝孔里填充干燥剂84，使被两面静电喷涂铝板81封住的铝蜂窝辐射板82内蜂窝孔里的空气与外面隔绝，并始终处于干燥状态，不会出现结露渗水的情况，进一步提高防止表面出现凝露、反潮的效果，有利于对对微电子实验室内恒温恒湿环境的精确控制。
参照图4所示，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室还包括冷热辐射板流量控制系统，所述冷热辐射板流量控制系统设置成四组，分别安装在实验室的防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙内侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙外侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙内侧及顶板18内侧的防凝露铝蜂窝冷热辐射板8上，冷热辐射板流量控制系统分别与安装在防凝露铝蜂窝冷热辐射板8上的冷回路管顶部的出水口和进水口的电动调节水阀和温度传感器电性连接，冷热辐射板流量控制系统根据回水温度实时控制电动调节水阀开度，控制冷热辐射板流量，实现回水温度的调节，获得最佳的水流量。通过对冷热辐射板流量控制系统的创新性结构设计，可以实现水冷热循环系统保持不间断的温度动态微调控制，通过安装在实验室的防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙内侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙外侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙内侧及顶板18内侧的防凝露铝蜂窝冷热辐射板8持续实现室内空气的热量不断通过对流、辐射或吸收、传导与冷热循环系统里的水媒介质实现热量交换，实现对室内空气温度调节，具有节能、不凝水、不集尘、少维护的特点，内外墙间隔形成的空气循环通道不需要维修维护；当降温过程，防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙内侧比室内空气温度低，空气中的热量不断被吸收、传导到冷媒循环系统的冷却水中，通过水路循环外机排出热量；当升温过程，冷媒循环系统的水温度升高，循环水的热量通过铝蜂窝辐射板的传导、辐射、对流到室内高频率内循环空气中，均匀调升空气温度，从而可以确保室内恒温恒湿环境的精确控制。
参照图1至图6所示，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室还包括安装在顶板外侧的全新风洁净空调控制系统。由于传统空调控制中要实现温度、相对湿度参数的精准控制，并保证一定的控制精度，是很困难的。且实际上由于温度、相对湿度之间存在一定的耦合现象，即在绝对含湿量不变的情况下，温度升高、相对湿度减少，而温度降低、相对湿度增加，由于两者耦合、过程精度控制不够严格带来处理过程中冷热量相互抵消的现象，造成能源的极大浪费。基于此，本发明提供的全新风洁净空调控制系统采用以洁净实验室要求的温度、相对湿度计算出的露点温度为目标控制值，避免由于两者耦合、过程精度控制不够严格带来处理过程中冷热量相互抵消，造成能源极大浪费的现象。
本全新风洁净空调控制系统用于实时获取百级洁净室内的温度和相对湿度值，并绘制焓湿图，根据室内温湿度参数需求在焓湿图上按照等焓线和等含湿量线划分成不同的气象分区，然后以室内需求的温度、相对湿度计算得出的露点温度为目标值，然后根据空调工况对应不同外接环境，对室外新风参数进行控制，从而达到洁净室要求的室内温湿度指标。
参照图5和图6所示，所述全新风洁净空调控制系统包括室外新风温湿度处理装置7，所述室外新风温湿度处理装置7由第一外壳体71、第二外壳体72和第三外壳体73拼接而成，所述第一外壳体71、第二外壳体72和第三外壳体73均为左右两端敞开，前、后、上、下四个面密闭的方形不锈钢箱体，所述第一外壳体71内沿气体流动方向依次设置有进风室74、第一过滤室75、预热室76和第一表冷室77，所述第一过滤室75内安装有过滤器组件，所述过滤器组件包括沿气体流动方向依次设置的初效过滤器、化学过滤模块和中效过滤器，实际工作时，可以通过初效过滤器和中效过滤器过滤去除空气含有的大颗粒杂质、灰尘等，通过设置的应用化学分子气相过滤技术的专项化学过滤模块经化学反应去除空气中可能含有的化学污染物NOx、SO2、H2S等。所述预热室76内安装有电热管，预热室76的作用是将过滤后的空气预热至设定的温度，所述第一表冷室77内安装有蒸发盘管，第一表冷室77的作用是蒸发盘管对空气进行湿度控制。所述第二外壳体72内沿气体流动方向依次设置有加湿室78、第二表冷室79和再热室710，所述加湿室78内安装有加湿器，加湿室78的作用是对经过第一表冷室77进行蒸发后的空气进行必要的加湿操作，以便更好的控制空气湿度。所述第二表冷室79内安装有蒸发盘管，第二表冷室79的作用是对加湿后的空气再次进行表面蒸发，以便更加精确的控制空气中的湿度。所述再热室710内安装有电热管，通过再热室710内安装的电热管可以将空气精确加热至所需温度。所述第三外壳体73内沿气体流动方向依次设置有风机室711、高效过滤室712和出风室713，所述风机室711内安装有EC风机，实际工作时，通过EC风机产生抽吸力，控制空气的流向。所述高效过滤室712内安装有高效过滤器，高效过滤器可以过滤空气中的微小杂质，进一步提高空气的洁净度。
参照图5和图6所示，所述第一外壳体71上位于进风室74和第一过滤室75之间安装有第一压差开关714，所述风机室711的进风口处安装有第二压差开关721，所述风机室711的出风口处与高效过滤室712之间安装有第三压差开关722。实际工作过程中，只有当风机室711内安装的EC风机产生抽吸力后，达到第一压差开关714、第二压差开关721、第三压差开关722启动的压差后，第一压差开关714、第二压差开关721、第三压差开关722才会自动打开，若压差达不到第一压差开关714、第二压差开关721、第三压差开关722启动的设定值，则第一压差开关714、第二压差开关721、第三压差开关722会处于关闭状态，整个系统也处于关闭状态。所述第一外壳体71上位于第一表冷室77处安装有与第一表冷室77内蒸发盘管相连通的进水管和出水管，所述进水管和出水管上分别安装有第一电动调节水阀715和第二电动调节水阀716。实际工作时，可以通过控制第一电动调节水阀715和第二电动调节水阀716的开度，来控制对空气中水分的蒸发量，进而实现对空气湿度的精确控制。所述第二外壳体72上位于加湿室78处安装有第一温湿度传感器717和焓值传感器718，所述第三外壳体73上位于出风室713处安装有第二温湿度传感器723。实际工作时，可以通过第一温湿度传感器717和焓值传感器718精确采集加湿室78内空气的湿度和焓值，以便为后续的控制提供参数。可以通过第二温湿度传感器723精确采集出风室713内空气的湿度，为后续的精确控制提供参数。
实际工作时，微电子实验室的中央控制系统分别与第一压差开关714、第一电动调节水阀715、第二电动调节水阀716、第一温湿度传感器717、焓值传感器718、第三电动调节水阀719、第四电动调节水阀720、第二压差开关721、第三压差开关722、第二温湿度传感器723通过信号控制线连接，以实时获取百级洁净室内的温度和相对湿度值。然后绘制焓湿图，根据室内温湿度参数需求在焓湿图上按照等焓线和等含湿量线划分成四个气象分区，即空调工况区，其中空调工况I区为增温加湿工况、空调工况II区为冷却加湿工况、空调工况III区和空调工况IV区为冷却除湿工况，空调工况对应不同外界环境实现室内温湿度需求控制。新风空调箱以室内需求的温度、相对湿度计算得出的露点温度为目标值，根据空调工况对应不同外接环境，对室外新风参数进行控制，进而与经过铝蜂窝辐射板处后的回风进行混合，从而达到洁净室要求的室内温湿度指标。
当外界环境空气处于空调工况I区时，对室外空气进行升温加湿处理：关闭第一表冷室77的第二电动调节水阀716、再热室710上的第三电动调节水阀719，打开预热室76上的第一电动调节水阀715、加湿室78内的加湿器，根据加湿室78前的焓值传感器718的焓值控制预热室76上第一电动调节水阀715的开度，通过高效过滤室712下游出风段的第二温湿度传感器723温度设定值控制再热室710处第三电动调节水阀719的开度，进而使达到目标参数的新风送至洁净室顶部时与经防凝露铝蜂窝冷热辐射板8处理后的回风均匀混合送至洁净室。
当外界环境空气处于空调工况II区时，对室外空气进行冷却加湿处理：关闭预热室76上的第一电动调节水阀715，打开第一表冷室77的第二电动调节水阀716以及加湿室78加湿器，根加湿室78前的焓值传感器718的焓值控制第一表冷室77的第二电动调节水阀716的开度，进而通过高效过滤室712下游出风段的第二温湿度传感器723温度设定值控制再热室710处第三电动调节水阀719的开度，进而使达到目标参数的新风送至洁净室顶部时与经防凝露铝蜂窝冷热辐射板8处理后的回风均匀混合送至洁净室。
当外界环境空气处在空调工况III区和空调工况IV区时，对室外空气需进行冷却除湿处理：关闭预热室76的第一电动调节水阀715，打开第一表冷室77的第二电动调节水阀716、第二表冷室79上的第四电动调节水阀720、以及加湿室78加湿器，根据第一表冷室77处表冷盘管后的设定温度调整第二电动调节水阀716的开度，利用中温冷冻水降低被处理空气的温度、含湿量，再通过加湿室78加湿器，根据送风露点调节内有低温冷冻水的第二表冷室79处第四电动调节水阀720开度，进而使达到目标参数的新风送至洁净室顶部时与经防凝露铝蜂窝冷热辐射板8处理后的回风均匀混合送至洁净室。从而实现根据空调工况对应不同外界环境实现实验室内温湿度需求的精确控制。
本全新风洁净空调控制系统设计合理，操作方便，可以对进入实验室的室外新风进行处理，便于对微电子实验室内恒温恒湿环境的精密控制。实际工作时，首先通过风机室711内安装的EC风机产生抽吸力，使得室外空气依次经过第一外壳体71内的进风室74、第一过滤室75、预热室76、第一表冷室77，第二外壳体72内的加湿室78、第二表冷室79、再热室710，第三外壳体73内的风机室711、高效过滤室712、出风室713，最后通过室外风布风装置5进入微电子实验室的室内。当室外空气经过第一过滤室75时，通过安装在第一过滤室75内的过滤器组件对室外空气中可能含有的大颗粒杂质、灰尘以及有污染的化学气体进行过滤，然后进入预热室76，通过安装在预热室76内的电热管对空气进行预热至设定的温度，然后再进入第一表冷室77，通过安装在第一表冷室77内的蒸发盘管对空气进行湿度的控制，然后进入加湿室78对空气的湿度再次进行调控，加湿后的空气进入第二表冷室79，通过安装在第二表冷室79内的蒸发盘管再次进行精确的湿度控制，经过湿度精确控制的空气被输送至再热室710进行温度的精确调节，然后通过风机室711内的EC风机的引风，经过高效过滤室712内高效过滤器的高效过滤后，经由出风室713进入微电子实验室的室内，为微电子实验室提供温度和湿度稳定的新风，减少了新风的湿度和温度波动，便于对微电子实验室内恒温恒湿环境的精密控制。
参照图1至图14所示，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室还包括：FFU风量及地板回风风量控制系统，所述FFU风量及地板回风风量控制系统用于根据现场情况分组系统进行风量微调控制，通过在吹风面的FFU过滤机组内安装风速传感器219，在回风的防静电地板底下安装电动风量调节阀6，在触摸屏系统设置好适合的面风速，实时检测系统层流的面风速，两组FFU过滤机组实时根据面风速传感器219反馈的面风速，增大或减少风机风量，以到达FFU风量微调控制，回风的电动风量调节阀6开度再适当进行微调，使得实验室内FFU送风层面和地板回风层面的风速均匀一致。
本FFU风量及地板回风风量控制系统中每个FFU过滤机组由一块控制器实现速度调控。控制器安装于FFU过滤机组上，直接从FFU过滤机组获得工作电源，用一两芯电缆与FFU过滤机组电机就地连接，提供电机的调速电源。控制器可以检测电机状态，产生状态信息。每个FFU过滤机组控制器带有一个RS485接口，用于与中央控制器通讯，接受命令和返回电机状态。在一条双绞线上，最多允许同时连接256个FFU控制器，控制器之间由地址编码区分。换言之，有256个FFU可以同时受控，组成一个网络。中央控制器再与总控系统通过TCP/IP通讯，总控系统可以控制每台FFU过滤机组或分组控制FFU过滤机组并显示FFU过滤机组工作状态及故障信息。系统布线较少，今后维护方便。一台FFU过滤机组故障，不会影响其它FFU过滤机组工作。
参照图7至图14所示，本FFU风量及地板回风风量控制系统包括：安装在实验室外墙组合体4顶部外侧的室外风布风装置5，所述室外风布风装置5用于将全新风洁净空调控制系统处理的恒温恒湿新风均匀分布至实验室内墙组合体1的顶部。安装在实验室内墙组合体1顶部的FFU送风控制系统2，所述FFU送风控制系统2由多个安装在实验室内墙组合体1顶部且成方形矩阵分布的FFU过滤机组组成，所述FFU送风控制系统2中呈方形矩阵分布的FFU过滤机组按照送风区域的不同划分为三个可独立控制的FFU送风风速调控组合Ⅰ201、FFU送风风速调控组合Ⅱ202和FFU送风风速调控组合Ⅲ203，每个FFU过滤机组的出风口都安装有风速传感器219。
参照图9图至图14所示，所述FFU过滤机组包括FFU过滤机组本体211、化学净化模块213、高效过滤器214和铝型材龙骨组件，所述铝型材龙骨组件由四条铝型材龙骨218首尾相接拼接而成，铝型材龙骨218首尾拼接处通过龙骨连接件216固定连接，其中，每个铝型材龙骨218的左右两侧均设置有插片对接钩片2182，铝型材插片217通过钩位与插片对接钩片2182契合后固定在铝型材龙骨218上且向外凸出，每个铝型材龙骨218的顶部均设置有顶部钩槽2181，吊杆组件215的底部通过T型螺杆2153嵌入铝型材龙骨218的顶部钩槽2181内，吊杆组件的顶部悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，所述吊杆组件215包括吊杆2151、吊杆安装框2152和T型螺杆2153，所述T型螺杆2153的顶部锁紧安装在吊杆安装框2152的底部，且T型螺杆2153的T型端头嵌入安装在铝型材龙骨218的顶部钩槽2181内，所述吊杆2151的底部锁紧固定在吊杆安装框2152的顶部，吊杆2151的顶部悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，通过上述结构设计可以方便吊杆组件215与铝型材龙骨218、顶板的快速安装。且每条铝型材龙骨218均通过两个吊杆组件215悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，以确保每条铝型材龙骨218的吊装平衡、稳定。
高效过滤器214贴合安装在化学净化模块213的底部，化学净化模块213贴合安装在FFU过滤机组本体211的底部，高效过滤器214的四个端边分别搭放在插入至四条铝型材龙骨218的四个铝型材插片217上。所述FFU过滤机组本体211的前后两个侧面各对应安装有两个不锈钢安全插销212，每个不锈钢安全插销212内均安装有向外凸出的插针，实际安装时，装好FFU过滤机组本体211后，不锈钢安全插销212的插针保持凸出状态，可防止龙骨上的某个铝型材插片217出问题时，FFU过滤机组本体211下落过程中安全插销212上的插针会被其它完好的铝型材插片217架住，确保不会出现安全事故。所述FFU过滤机组本体211的顶部安装有把手2110，以方便FFU过滤机组本体211的搬运。所述高效过滤器214底部安装有风速传感器219，以方便高效过滤器214处对风速的精准监测。
本实施例中，所述FFU过滤机组本体211包括外壳2111，风机2113安装在外壳2111内，所述外壳2111顶部与风机2113正对处设置有入风口2112，风机2113的出风口处安装有导流片2114。实际工作时，通过风机2113的运转将室外风布风装置5的布风从入风口2112吸入，通过控制风机2113的功率可以控制入风的风量，并且经过导流片2114的导流后向实验室内墙组合体1内送风。
本实施例中，化学净化模块213内填充有高比表面积、多微孔的精细三氧化二铝过滤基材，所述三氧化二铝过滤基材表面浸润有强氧化的高锰酸钾和氢氧化钾。实际工作时，高锰酸钾和氢氧化钾分子充分渗透、牢固的吸附在三氧化二铝过滤基材的微细孔内表面，当酸性和有机化学气体分子经过这些毛细微孔时，通过氧化还原和中和反应，能够高效去除微电子元器件制造和清洗过程中产生的各种酸性化学污染气体和挥发性有机污染气体，比如：氯气、HCL、HF、H2NO3、溴化氢、硅烷、二氯二氢硅、乙硅烷、三氟化硼、磷烷、砷烷等，产生的无害盐类固体留在基材的微孔里，不形成危废。本发明通过增加了专项的化学净化模块213。每小时300以上的循环换气次数在超高效（净化效率99.9995%）的颗粒污染物净化系统和专项配方的化学净化模块213综合技术应用下，确保微电子实验室内空气百级洁净度和低浓度化学污染气体，降低了微电子芯片元件实验样品制程中的干扰因数。
本发明通过对FFU过滤机组的结构设计，极大的方便了FFU风机滤网机组的安装和拆卸。实际安装时，首先利用龙骨连接件216将四条铝型材龙骨218首尾相接拼接成铝型材龙骨组件，然后使用吊杆组件215将组装好的铝型材龙骨组件吊装在实验室的顶板上，然后将高效过滤器214、化学净化模块213和FFU过滤机组本体211安装成一体的FFU组件，再放置在升降机平台上，利用升降机平台将上述FFU组件经由铝型材龙骨组件中心的框孔顶升至铝型材龙骨组件的上方，然后将铝型材插片217以斜位插入铝型材龙骨218的插片对接钩片2182的槽内，旋转铝型材插片217水平推入，上移后外拉，下移往里推，使得插片对接钩片2182与铝型材插片217的钩位紧密勾连，铝型材插片217紧固连接在铝型材龙骨218上，铝型材插片217作为FFU组件的支撑件，然后控制升降机平台下降，升降机平台在下降的过程中FFU组件搭放在向外凸出的铝型材插片217上，实现FFU组件的承托。当需要拆卸FFU组件时，只需使用升降机平台上顶，将FFU组件顶起后，对铝型材插片217进行反向操作，将铝型材插片217从铝型材龙骨218上分离，然后通过升降机平台将FFU组件从铝型材龙骨组件中心的框孔下降至地面即可，从而极大的方便了FFU风机滤网机组的安装和拆卸。
本实施例中，FFU风量及地板回风风量控制系统还包括安装在实验室内墙组合体1底部的地板回风控制系统3，所述地板回风控制系统3由多块安装在实验室内墙组合体底部且成方形矩阵分布的防静电地板15组成，每块防静电地板15表面都均匀开设有风孔，所述地板回风控制系统中呈方形矩阵分布的防静电地板15按照回风区域的不同划分为三个可独立控制的地面回风风速调控组合Ⅰ31、地面回风风速调控组合Ⅱ32和地面回风风速调控组合Ⅲ33，每块防静电地板15的下方均安装有电动风量调节阀6。本实施例中，所述FFU送风风速调控组合Ⅰ201对应成方形矩阵分布的FFU过滤机组的外围机组，并与地板回风控制系统3中的地面回风风速调控组合Ⅰ31的回风区域相对应；所述FFU送风风速调控组合Ⅱ202对应成方形矩阵分布的FFU过滤机组的中间机组，并与地板回风控制系统3中的地面回风风速调控组合Ⅱ32的回风区域相对应；所述FFU送风风速调控组合Ⅲ203对应成方形矩阵分布的FFU过滤机组的中心机组，并与地板回风控制系统3中的地面回风风速调控组合Ⅲ33的回风区域相对应。通过对FFU送风风速调控组合Ⅰ201和地面回风风速调控组合Ⅰ31、FFU送风风速调控组合Ⅱ202和地面回风风速调控组合Ⅱ32、以及FFU送风风速调控组合Ⅲ203和地面回风风速调控组合Ⅲ33的对应设置，便于对FFU送风层面和地板回风层面中各不同区域的风速控制，形成稳定均匀的送风风速和回风风速。
本FFU风量及地板回风风量控制系统还包括中央控制器，所述中央控制器分别与每个FFU过滤机组、风速传感器219、电动风量调节阀6电性连接，中央控制器根据风速传感器219收集的风速数据设定相应防静电地板下方电动风量调节阀6的回风量，使得FFU送风层面和地板回风层面的风速均匀一致。
本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室通过对FFU风量及地板回风风量控制系统的创新性设计，可以确保微电子实验室内空气百级洁净度和低浓度化学污染气体，降低了微电子芯片元件实验样品制程中的干扰因数和提高科研人员的实验室内工作环境；独特的FFU上送风下回风风量自动控制微调系统，保证了自上而下的风量风速的均匀一致性。实际工作时，外部经过处理的空气首先经由室外风布风装置5通过实验室外墙组合体4与实验室内墙组合体1顶部之间的风道向安装在实验室内墙组合体1顶部的FFU送风控制系统2进行布风，FFU送风控制系统2由多个安装在实验室内墙组合体顶部且成方形矩阵分布的FFU过滤机组组成，并且按照送风区域的不同划分为三个可独立控制的FFU送风风速调控组合Ⅰ201、FFU送风风速调控组合Ⅱ202和FFU送风风速调控组合Ⅲ203，通过对FFU送风风速调控组合Ⅰ201、FFU送风风速调控组合Ⅱ202和FFU送风风速调控组合Ⅲ203中各个FFU过滤机组的独立控制，可以控制FFU送风风速调控组合Ⅰ201、FFU送风风速调控组合Ⅱ202和FFU送风风速调控组合Ⅲ203对应送风区域的风量和风速（风速可通过安装在FFU过滤机组出风口的风速传感器获得），然后通过控制地面回风风速调控组合Ⅰ31、地面回风风速调控组合Ⅱ32和地面回风风速调控组合Ⅲ33中各个电动风量调节阀6，控制地面回风风速调控组合Ⅰ31、地面回风风速调控组合Ⅱ32和地面回风风速调控组合Ⅲ33对应回风区域的风量和风速，从而使得FFU送风层面和地板回风层面的风速均匀一致，克服了现有技术中实验室内的内循环风从实验室内墙组合体1底部的防静电地板小孔回风到实验室内外墙形成的风道再回流到FFU风机滤网机组与实验室外墙组合体的顶板之间的空间时，由于风道结构造成风压递减，导致整个实验室内带孔的防静电地板上的回风风速以及整个FFU送风面风速不均匀，越靠近内墙周边的地方风量和风速会越大的缺陷，减少了空气流动的波动，提高了芯片产品的质量稳定性。
参照图4所示，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，还包括：CO2舒适度排补风室内正压控制系统，所述CO2舒适度排补风室内正压控制系统通过实验室内安装的CO2传感器、压差传感器，实时检测实验室内的CO2浓度，当CO2浓度过大时，实时增大系统的新风量，当CO2浓度处于舒适范围时，回调新风量，在调节补风新风量的同时，通过压差传感器实时检测实验室内的压力，并根据压力参数实时调节排风阀开度，控制实验室的舒适度及系统的正压稳定。
本实施例中，排补风采用上送风下回风的方式。补风由全新风洁净空调控制系统处理后送入实验室，补风量按人均不小于40m³/h配置。系统实时检测CO2浓度，CO2浓度过大时实时增大系统的新风量，当CO2浓度处于舒适范围时，回调新风量。在调节补风新风量的同时，系统通过压差传感器，实时检测房间压力，根据预压力参数实时调节排风阀开度，以控制实验室的舒适度及系统的正压稳定。室内空气经排风阀对接到整体实验室的排风总管，净化处理后排到大气环境。
参照图4所示，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室还包括：空调水循环控制系统，所述空调水循环控制系统通过三位浮点控制方法调节安装在实验室循环水供水主管和回水主管上的旁通电动蝶阀开度，使实验室循环水供水主管和回水主管之间的压差始终保持在设定值允许误差范围内。实际工作时，循环水泵为一备两用，当未发生故障时，系统将根据水泵的运行时问在下次启动水泵时自动选择运行时间较短的水泵启动。当发生故障时，系统将忽略运行时间策略马上启动各用水泵，尽量减少因水泵故障给凤冷模块机带来的热量负荷。
参照图4所示，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室还包括：照明系统，所述照明系统通过触摸屏控制或面板开关控制实验室的照明。
参照图4所示，本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室还包括：中央控制系统，所述中央控制系统分别与全新风洁净空调控制系统、FFU风量及地板回风风量控制系统、CO2舒适度排补风室内正压控制系统、冷热辐射板流量控制系统、空调水循环控制系统和照明系统连接。中央控制系统作为本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室的控制大脑，主要用于协调全新风洁净空调控制系统、FFU风量及地板回风风量控制系统、CO2舒适度排补风室内正压控制系统、冷热辐射板流量控制系统、空调水循环控制系统和连接照明系统之间按照设定的程序运行。
本高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室通过对全新风洁净空调控制系统、FFU风量及地板回风风量控制系统、CO2舒适度排补风室内正压控制系统、冷热辐射板流量控制系统、空调水循环控制系统和照明系统的创新性设计，可以实现对微电子实验室内恒温恒湿、风速均匀环境的精密控制，确保微电子实验室内空气百级洁净度和低浓度化学污染气体，降低了微电子芯片元件实验样品制程中的干扰因数。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于包括：
实验室外墙组合体，所述实验室外墙组合体由多块防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙围蔽而成，每块防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙均包括防凝露铝蜂窝冷热辐射板、安装压条和彩钢板外墙，防凝露铝蜂窝冷热辐射板通过安装压条贴合安装在彩钢板外墙的内侧面；
安装在实验室外墙组合体内的实验室内墙组合体，所述实验室外墙组合体与实验室内墙组合体之间形成风道，所述实验室内墙组合体由多块防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙围蔽而成，每块防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙均包括防凝露铝蜂窝冷热辐射板、凹型龙骨和龙骨连接件，其中，两块防凝露铝蜂窝冷热辐射板对称嵌入安装在凹型龙骨内，并通过龙骨连接件锁紧；
安装在实验室外墙组合体上方的顶板，所述顶板内侧安装有防凝露铝蜂窝冷热辐射板；
安装在顶板外侧的全新风洁净空调控制系统，所述全新风洁净空调控制系统用于实时获取百级洁净室内的温度和相对湿度值，并绘制焓湿图，根据室内温湿度参数需求在焓湿图上按照等焓线和等含湿量线划分成不同的气象分区，然后以室内需求的温度、相对湿度计算得出的露点温度为目标值，然后根据空调工况对应不同外接环境，对室外新风参数进行控制，从而达到洁净室要求的室内温湿度指标；
安装在实验室外墙组合体顶部外侧的室外风布风装置，所述室外风布风装置用于将全新风洁净空调控制系统处理的恒温恒湿新风均匀分布至实验室内墙组合体的顶部；
安装在验室外墙组合体内的FFU风量及地板回风风量控制系统，所述FFU风量及地板回风风量控制系统用于根据现场情况分组系统进行风量微调控制，通过在吹风面的FFU过滤机组内安装风速传感器，在回风的防静电地板底下安装电动风量调节阀，在触摸屏系统设置好适合的面风速，实时检测系统层流的面风速，两组FFU过滤机组实时根据面风速传感器反馈的面风速，增大或减少风机风量，以到达FFU风量微调控制，回风的电动风量调节阀开度再适当进行微调，使得实验室内FFU送风层面和地板回风层面的风速均匀一致；
FFU过滤机组包括FFU过滤机组本体、化学净化模块、高效过滤器和铝型材龙骨组件，所述铝型材龙骨组件由四条铝型材龙骨首尾相接拼接而成，铝型材龙骨首尾拼接处通过龙骨连接件固定连接，每个铝型材龙骨的左右两侧均设置有插片对接钩片，铝型材插片通过钩位与插片对接钩片契合后固定在铝型材龙骨上且向外凸出，每个铝型材龙骨的顶部均设置有顶部钩槽，吊杆组件的底部通过T型螺杆嵌入铝型材龙骨的顶部钩槽内，吊杆组件的顶部悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，高效过滤器贴合安装在化学净化模块的底部，化学净化模块贴合安装在FFU过滤机组本体的底部，高效过滤器的四个端边分别搭放在插入至四条铝型材龙骨的四个铝型材插片上，风速传感器安装在高效过滤器底部的出风口，所述FFU过滤机组本体的前后两个侧面各对应安装有两个不锈钢安全插销，每个不锈钢安全插销内均安装有向外凸出的插针。
2.如权利要求1所述的高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于，还包括冷热辐射板流量控制系统，所述冷热辐射板流量控制系统设置成四组，分别安装在实验室的防凝露铝蜂窝冷热辐射外墙内侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙外侧、防凝露铝蜂窝冷热辐射内墙内侧及顶板内侧的防凝露铝蜂窝冷热辐射板上，冷热辐射板流量控制系统分别与安装在防凝露铝蜂窝冷热辐射板上的冷回路管顶部的出水口和进水口的电动调节水阀和温度传感器电性连接，冷热辐射板流量控制系统根据回水温度实时控制电动调节水阀开度，控制冷热辐射板流量，实现回水温度的调节，获得最佳的水流量。
3.如权利要求1或2所述的高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于，所述防凝露铝蜂窝冷热辐射板包括静电喷涂铝板、铝蜂窝辐射板和水冷回路管，所述水冷回路管嵌入安装在铝蜂窝辐射板内，水冷回路管的顶部出水口和进水口延伸至铝蜂窝辐射板的外侧，且水冷回路管与铝蜂窝辐射板对接处的孔隙内填满导热密封胶，铝蜂窝辐射板的蜂窝孔内填充有干燥剂，前后两块静电喷涂铝板分别贴合安装在铝蜂窝辐射板的前后两侧，所述水冷回路管顶部出水口和进水口均安装有水管接头，所述水冷回路管顶部的出水口和进水口均通过水管接头与外部循环水管路连接，所述冷回路管顶部的出水口和进水口均安装有电动调节水阀和温度传感器。
4.如权利要求3所述的高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于，所述全新风洁净空调控制系统包括室外新风温湿度处理装置，所述室外新风温湿度处理装置由第一外壳体、第二外壳体和第三外壳体拼接而成壳体，其中，所述第一外壳体内沿气体流动方向依次设置有进风室、第一过滤室、预热室和第一表冷室，所述第一过滤室内安装有过滤器组件，所述预热室内安装有电热管，所述第一表冷室内安装有蒸发盘管，所述第二外壳体内沿气体流动方向依次设置有加湿室、第二表冷室和再热室，所述加湿室内安装有加湿器，所述第二表冷室内安装有蒸发盘管，所述再热室内安装有电热管，所述第三外壳体内沿气体流动方向依次设置有风机室、高效过滤室和出风室，所述风机室内安装有EC风机，所述高效过滤室内安装有高效过滤器；所述第一外壳体上位于进风室和第一过滤室之间安装有第一压差开关，所述风机室的进风口处安装有第二压差开关，所述风机室的出风口处与高效过滤室之间安装有第三压差开关；所述第一外壳体上位于第一表冷室处安装有与第一表冷室内蒸发盘管相连通的进水管和出水管，所述进水管和出水管上分别安装有第一电动调节水阀和第二电动调节水阀；所述第二外壳体上位于加湿室处安装有第一温湿度传感器和焓值传感器，所述第三外壳体上位于出风室处安装有第二温湿度传感器。
5.如权利要求1所述的高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于，所述FFU风量及地板回风风量控制系统包括安装在实验室内墙组合体顶部的FFU送风控制系统，所述FFU送风控制系统由多个安装在实验室内墙组合体顶部且成方形矩阵分布的FFU过滤机组组成，所述FFU送风控制系统中呈方形矩阵分布的FFU过滤机组按照送风区域的不同划分为三个可独立控制的FFU送风风速调控组合Ⅰ、FFU送风风速调控组合Ⅱ和FFU送风风速调控组合Ⅲ，每个FFU过滤机组的出风口都安装有风速传感器；安装在实验室内墙组合体底部的地板回风控制系统，所述地板回风控制系统由多块安装在实验室内墙组合体底部且成方形矩阵分布的防静电地板组成，每块防静电地板表面都均匀开设有风孔，所述地板回风控制系统中呈方形矩阵分布的防静电地板按照回风区域的不同划分为三个可独立控制的地面回风风速调控组合Ⅰ、地面回风风速调控组合Ⅱ和地面回风风速调控组合Ⅲ，每块防静电地板的下方均安装有电动风量调节阀；中央控制器，所述中央控制器分别与每个FFU过滤机组、风速传感器、电动风量调节阀电性连接，中央控制器根据风速传感器收集的风速数据设定相应防静电地板下方电动风量调节阀的回风量，使得FFU送风层面和地板回风层面的风速均匀一致。
6.如权利要求5所述的高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于，所述吊杆组件包括吊杆、吊杆安装框和T型螺杆，所述T型螺杆的顶部锁紧安装在吊杆安装框的底部，且T型螺杆的T型端头嵌入安装在铝型材龙骨的顶部钩槽内，所述吊杆的底部锁紧固定在吊杆安装框的顶部，吊杆的顶部悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，每条铝型材龙骨均通过两个吊杆组件悬吊在实验室外墙组合体的顶板上，所述FFU过滤机组本体包括外壳，风机安装在外壳内，所述外壳顶部与风机正对处设置有入风口，风机的出风口处安装有导流片。
7.如权利要求6所述的高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于，所述化学净化模块内填充有高比表面积、多微孔的精细三氧化二铝过滤基材，所述三氧化二铝过滤基材表面浸润有强氧化的高锰酸钾和氢氧化钾。
8.如权利要求1所述的高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于，还包括CO2舒适度排补风室内正压控制系统、空调水循环控制系统、照明系统和中央控制系统，所述CO2舒适度排补风室内正压控制系统通过实验室内安装的CO2传感器、压差传感器，实时检测实验室内的CO2浓度，当CO2浓度过大时，实时增大系统的新风量，当CO2浓度处于舒适范围时，回调新风量，在调节补风新风量的同时，通过压差传感器实时检测实验室内的压力，并根据压力参数实时调节排风阀开度，控制实验室的舒适度及系统的正压稳定；所述空调水循环控制系统通过三位浮点控制方法调节安装在实验室循环水供水主管和回水主管上的旁通电动蝶阀开度，使实验室循环水供水主管和回水主管之间的压差始终保持在设定值允许误差范围内；所述照明系统通过触摸屏控制或面板开关控制实验室的照明；所述中央控制系统分别与全新风洁净空调控制系统、FFU风量及地板回风风量控制系统、CO2舒适度排补风室内正压控制系统、空调水循环控制系统和照明系统连接，用于实现全新风洁净空调控制系统、FFU风量及地板回风风量控制系统、CO2舒适度排补风室内正压控制系统、空调水循环控制系统和照明系统的自动调节。
9.如权利要求1所述的高精度恒温恒湿微电子百级洁净实验室，其特征在于，所述实验室内墙组合体内的防静电地板上安装有光刻机、通风柜和实验桌，所述光刻机的顶部安装有风速传感器和烟雾传感器，所述实验室内墙组合体的顶部安装有TVOC传感器、温湿度传感器和CO2传感器，水路管道安装在实验室内墙组合体与实验室外墙组合体的间隙之间，所述实验室内墙组合体的内壁上安装有气路阀、摄像头、粒子计数器、对讲机和照明开关，所述实验室外墙组合体的侧壁上设置有安全密闭门和缓冲间密闭门，所述顶板外侧安装有冷冻进水管和冷冻水出水管，所述冷冻进水管有电动流量水阀，所述冷冻水出水管上安装有水温传感器。
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