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研究生:蕭凱文
研究生(外文):Kai-Wen Hsiao
論文名稱:無塵室製程設備防爆區劃之探討
論文名稱(外文):The Study of Explosion-proof Compartment for Manufacture Equipments in Clean Rooms
指導教授:許宏德許宏德引用關係
指導教授(外文):Hong-De Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:環境與安全衛生工程所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:防爆電氣防爆區劃危險區域
外文關鍵詞:Explosion-proof CompartmentExplosion-proof electrical apparatusHazardous area
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台灣持續發展高科技廠房的興建,如新興的太陽能產業、平面顯示器產業(Flat Panel Display, FPD)與半導體等產業,為了節省成本及競爭優勢,都是朝向大型化邁進。可以想像太陽能產業&平面顯示器產業(FPD)其製程機台、機構與半導體(IC…)產業相比更是呈倍數的放大。因此,更多的化學品被大量使用在製程上-例如前製程的薄膜、黃光、蝕刻、剝離,及後製程的封裝/組裝、測試等製程,大量地使用矽甲烷(SiH4-Silane)、氫氣(H2)、甲烷(CH4-Natural Gas)、丙酮(Acetone)、異丙醇(IPA)…)等具可燃、易燃或易爆炸的化學品,其危害嚴重性可見一斑。
中國國家標準CNS 3376-10的規範提供國內工廠一個簡易之危險區域劃分技術指引,分成12大項之35個劃分圖系,但大都針對室外環境及化工廠規劃,並無針對高科技無塵室生產設備做完整的防爆區劃及定義標準,而且勞工安全衛生研究所於民國95年1月問卷調查顯示,國內仍有62%以上之事業單位認為無法自行正確規劃廠區之危險區域,因此,此篇課題即是研究高科技廠房無塵室中有火災、爆炸疑慮的製程設備(使用可燃/易燃性化學品)防爆區劃的劃分,提供建廠規劃階段時,給於評估者套用在製程中會使用或產生的可燃蒸氣製程設備抽排氣通風位置設計、選用防爆電氣之依據、合理的防爆電氣成本規劃參考,預防失控狀況(過熱、排氣失效或不足、製程急劇反映問題等)所引起火災,甚至是爆炸。
Taiwan continuously develops the enlargement of the Hi-Tech factory building, such as new developing Solar energy industry, Flat Panel Display industry(FPD) & Semi-conductor IC industry etc. In order to save the cost and be competitive, factory buildings are large-sized oriented. We can imagine FPD & solar energy industries their equipment and unit become multiple enlarged relatively comparing to semi-conductor IC industry. Therefore, more chemicals are used in cleanroom, like pro-Process including Thin-film , Photolithograph, Etching , Stripping process, after-Process including Seal line , Assemble line and Testing line etc. Large amount of Silane(SiH4),Hydrogen(H2), Natural Gas (CH4) , Acetone , Isopropyl alcohol (IPA), which are dangerous, flammable or explosive chemicals, are used.
The standard of CNS 3376-10 which provides domestice industries a explosion-proof compartment guide. This guide mostly plans on outdoor environment and chemical plant, but doesn’t plan explosion-proof compartments on equipments and define the standard for High-Tech fab. The study defined the explosion-proof compartment where using flammable vapor unit of the Hi-tech. The purpose of this article is to address how to assess the explosion-proof equipment settings and integrate the principles regarding the selection of explosion-proof equipments. Meanwhile, it shows accuracy and the fastest way to select safe and appropriate electrical explosion-proof facility while establishing machinery for ventilation to exhaust. Reasonable electrical explosion-proof apparatus cost can be proposed.
摘 要--------------------------------------------------- i
ABSTRACT英文摘要 ---------------------------------------- ii
誌 謝------------------------------------------------ iii
目 錄------------------------------------------------- iv
表 目 錄 ------------------------------------------------ vi
圖 目 錄 ----------------------------------------------- vii
符號說明 ------------------------------------------------- x
第一章 緒論 1
1.1.研究背景 1
1.2.研究動機與目的 3
1.3.研究方法與流程 5
第二章 文獻探討 9
2.1.光電廠製程介紹 9
2.2.國內外防爆相關法規要求 22
2.3.國內危險區域劃分法規:CNS 3376-10 23
2.4.研究對象之探討: 42
第三章 研究設計與方法 46
3.1.研究方法之說明: 46
3.2.無塵室通風換氣與CNS 3376-10(IEC 60079)公式之應用 48
3.3.CNS 3376-10在無塵室環境之適用性驗證 51
3.4.CNS 3376-10在無塵室設備之適用性驗證 52
第四章 結果分析 62
4.1.FPD廠房無塵室氣流場之通風量測 62
4.2.無塵室設備之濃度量測: 64
4.3.設備CNS 3376-10通風計算: 72
4.4.定義無塵室的危險半徑 74
第五章 結論與展望 80
5.1.結論: 80
5.2.展望: 81
參考文獻(一) 82
參考文獻(二) 83
附錄 1CNS 3376通風等級決定計算案例 84
附錄 2洩漏源危害區域劃分標準(氣體、蒸氣和液體) CNS範例 85
附錄 3可燃性資料表 87附錄 4最小引燃電流 93
附錄 5TFT-LCD製程使用有機溶劑特性 94
附錄 6TYPE I丙酮濃度量測等高圖(超音波震盪槽液面高度0cm) 95
附錄 7TYPE I丙酮濃度量測等高圖(超音波震盪槽液面高度30cm) 95
附錄 8TYPE I丙酮濃度量測等高圖(超音波震盪槽液面高度60cm) 96
附錄 9一般場所與無塵室場所發生火災應考慮的因子 96
表 目 錄
表 1- 1日本半導體製程災害事故分析表 2
表 2- 1高科技產業環境常見之揮發性有機氣體(單位:ppb) 9
表 2- 2有火災爆炸之虞機台及使用化學品對照表 21
表 2- 3各國危險場所分級對應關係表 35
表 2- 4通風程度與洩漏等級之判定關係 39
表 2- 5美國聯邦標準209D潔淨室規格 43
表 2- 6各通風條件規範比較 44
表 4- 1無塵室風速量測與換氣次數比較表 63
表 4- 2TYPE I丙酮Conc.(ppm)量測結果 65
表 4- 3TYPE II丙酮Conc.(ppm)量測濃度表 68
表 4- 4TYPE III丙酮Conc.(ppm)量測濃度表 69
表 4- 5HOOD 應用CNS 3376-10通風公式計算 73

圖 目 錄
圖 1- 1TFT-LCD基板尺寸世代的演進 2
圖 1- 21995-2004國內無塵室事故原因 3
圖 1- 3國內TFT- LCD機台爆炸案例一 : 液晶清洗HOOD 4
圖 1- 4國內TFT- LCD機台爆炸案例二 : STRP 排氣失效爆炸 5
圖 1- 5研究流程圖 8
圖 2- 1TFT- LCD 顯示器結構 10
圖 2- 2TFT- LCD 顯示器剖面 11
圖 2- 3顯示器組成名稱(TFT / CF / LCD / LCM) 11
圖 2- 4偏光板偏振示意圖 12
圖 2- 5CF示意圖 13
圖 2- 6TFT示意圖 14
圖 2- 7TFT剖面圖 14
圖 2- 8LCD 液晶顯像原理 15
圖 2- 9TFT 製造流程 18
圖 2- 10CF製造流程 18
圖 2- 11LCD製造流程 20
圖 2- 12LCM製造流程 20
圖 2- 13區域劃分流程圖 29
圖 2- 14防爆區劃評估流程 41
圖 2- 15無塵室氣流CFD模擬 43
圖 3- 1稀釋換氣之風量公式推導 48
圖 3- 2熱線式 & 小風葉式偵測棒風速計 52
圖 3- 3Type I:傳統式排氣設計Hood (上方排氣管) 53
圖 3- 4Type I:傳統式排氣設計Hood三視圖 53
圖 3- 5Type I:傳統式排氣設計Hood照片(上方排氣管) 54
圖 3- 6Type II:上吹後下方吸入口排氣Hood 上視圖 55
圖 3- 7Type II:上吹後下方吸入口排氣Hood側視圖 55
圖 3- 8Type II:上吹後下方吸入口排氣Hood 正視圖 56
圖 3- 9Type II:上吹後下方吸入口排氣Hood 照片 56
圖 3- 10Type II: 上吹後下方排氣設計Hood 防爆燈管 57
圖 3- 11Type II:電氣箱正壓防爆設計 57
圖 3- 12TYPE III:改良式後下方排氣設計&節能設計排氣上視圖 58
圖 3- 13TYPE III:改良式後下方排氣設計&節能設計排氣側視圖 59
圖 3- 14TYPE III:改良式後下方排氣設計&節能設計排氣正視圖 59
圖 3- 15TYPE III:改良式後下方排氣設計&節能設計排氣照片 60
圖 3- 16TYPE III:改良式 借用外部光源(不需防爆電燈) 60
圖 3- 17手持式 VOC量測儀 (Mini RAE 2000) 61
圖 4- 1無塵室廠房系統圖 62
圖 4- 2量測濃度數量及點位 64
圖 4- 3TYPE I丙酮Conc.(ppm)量測分布圖 65
圖 4- 4TYPE I丙酮Conc.(ppm)量測分布圖 66
圖 4- 5TYPE I丙酮Conc.(ppm)量測分布圖 66
圖 4- 6傳統式 Hood 缺點 67
圖 4- 7TYPE II丙酮Conc.(ppm)量測分布圖 68
圖 4- 8TYPE III丙酮Conc.(ppm)量測分布圖 70
圖 4- 9易/可燃性有機液體蒸氣比重比空氣輕設備 71
圖 4- 10易/可燃性有機液體蒸氣比重比空氣重設備 71
圖 4- 11通風狀況及蒸氣比重差異洩漏圖 71
圖 4- 12點源之危險區域-:比重比空氣重 74
圖 4- 13點源之危險區域-:比重比空氣輕 75
圖 4- 14揮発ガス蒸発速度の簡易測定評価法 75
圖 4- 15TYPE I HOOD 危險區域劃分 77
圖 4- 16TYPE II HOOD 危險區域劃分 78
圖 4- 17TYPE II HOOD 電氣箱危險區域劃分 78
圖 4- 18TYPE III HOOD 危險區域劃分 79
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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