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技術專文

度H=4.2m)，W每增加1m時，亂流度β n 的惡化率(斜率)在 道最遠，因此其流場的特徵長度最大，導致整體沿程阻力上
0.062~0.083之間。由此可見，室寬W的變化對潔淨室速度場 升。反之，無塵室兩側位置利用蜂板，因為其位置距離回風
均勻性的呈現負相關。 道最近，因此其流場的特徵長度最小，導致整體沿程阻力
從現場實際來看，這種潔淨室寬度與亂流度β n 的負相關性 小。因此需要提升局部阻力係數(使用蜂板)，進而使局部阻力
不難理解。潔淨室寬度的增加，意味著室內中間位置處回風路 上升。進而達到兩個極端流經下總阻力損失相等。此時各流
徑相較於兩側回風路徑在逐步變大，根據流體伯努利原理，我 經下氣流均勻分佈，阻力平衡達到最優解。
們不難知曉這種差異在拉大沿程阻力的差異。回風會在通過高
架地板進入下一層前先向兩側移動，進而達到新的阻力平衡。 3. 氣流組織精進管理探討
這就導致橫向風的產生，表現為亂流度β n 上升。在既有的廠區
3.1 精准狙擊之「評估改造策略，建立EAOC(Environment
去解決因潔淨室寬度而導致的橫向風及溫濕度不均勻性問題，
Assessment Of Change)」
我們可以從優化最遠回風路徑上進行考慮，台積十廠在遇到該
問題時，是通過新增回風柱的方式來重新劃分迴風路徑，降低 一般而言，處於穩定運轉當中的無塵室氣流組織是固
原迴風路徑的阻力不平衡率。 定不變的。但是，由於制程、設備及製造部的需求變更，
現場的環境參數(新裝機，安裝機器手臂裝置，功能區改變
2.2 高架地板的空隙率對於氣流組織的影響分析
等)會發生改變，而這些change又是影響氣流組織的關鍵性
無塵室內部氣流迴圈路徑中，高架地板扮演著不可或缺 因素。因此，我們參考安全性相關變更流程SMOC(Safety
的角色，相應的也產生了不可避免的局部阻力。因此對其在 Management Of Change)，建立了廠務無塵室環境變更評估
無塵室中如何佈置，使得各流經上整體阻力達到均衡水準就 流程EAOC(Environment Assessment Of Change)，旨在提前
顯得尤為重要 [09] 。目前被廣泛運用的高架地板種類有以下三 發現現場變更需求可能帶來的系列問題，並提前穩步有效地
種，其各項參數見 表1。立足於該參數，在既定的潔淨室尺寸 提出預防及解決措施，給出專業意見，及時對不合理的變更
的情況下，本文研究了不同高架地板佈置方案時氣流組織的 "say no"，為客戶提供穩定可靠的生產環境。
變化規律。 為有效管理FAB內各環境相關change評估計畫，我們透過
流程圖方式進行Reciew，如 圖6所示。其重點在於變更實施前
表1、不同高架地板開孔率下測試結果 [10] 利用CFD模擬技術，對變更後的環境變化進行模擬預判，其中
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種類 開孔率 斷面風量(m /h) 地板進出口壓差(Pa) 出口平均風速(m/s) 阻力係數 包含溫濕度均勻性變化，風速變化，壓力變化及潔淨度變化。
蜂板 17% 614 5.7 0.17 305 對於溫濕度場，壓力場及速度場在數值類比結果上是顯而易見
格柵板 50% 839 5.3 0.23 179
的。然而對於潔淨度的變化，我們就需要考量類比速度向量場
中的角度。一般而言，垂直單向流潔淨室會將顆粒物由工作面
模擬結果發現，在開孔率均勻分佈的前提下，蜂板的亂
帶離工作區，但是一旦現場異變導致橫向風風速激增，就會出
流度要優於格柵板。這表明均勻佈置蜂板時的氣流組織平順
現渦流現象，潔淨度因此下降。
性比均勻佈置蜂板時好。這是因為格柵板的阻力係數約為蜂
板的50%，在採取均勻分佈格柵板時，整體各流經下的局部
阻力占比下降，且靠近回風兩側的阻力下降更多，導致回風
橫移兩側，亂流度上升。
兩側蜂板配中間側配合格柵板方案時，亂流度及速度均
值最小，這表明該方案下的氣流組織平順性最好。這可以從
粘性流體力學阻力公式來解釋，如下：

式中，h w =某一流經下總阻力損失；λ=沿程阻力係數；
l=流場的特徵長度；d=流場的特徵直徑；V=流速；ζ=局部阻
力係數。
無塵室中間位置利用格柵板，可以降低局部阻力係數，
進而使整體局部阻力下降。而因為無塵室中間位置距離回風 圖6、EAOC評估流程圖

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