光學(xué)薄膜是指利用光學(xué)干涉原理在光學(xué)玻璃基底上鍍制的一層或多層介質(zhì)或金屬薄膜，以改變光線傳遞特性，包括光的反射、透射、吸收、偏振等。光學(xué)薄膜器件是各種光學(xué)儀器、圖像顯示產(chǎn)品、光學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備的核心部件。目前，光學(xué)鍍膜及膠合工序通常在千級(jí)潔凈等級(jí)環(huán)境下完成。
光學(xué)薄膜器件制造工藝流程
精密光學(xué)薄膜器件的面型精度通常要求 0.001~ 0.100μm，角精度秒級(jí)，表面粗糙度達(dá)到 0.012 5 μm，甚至更高。若精密光學(xué)薄膜器件出現(xiàn)表面缺陷，勢(shì)必會(huì)增加光學(xué)表面的散射和對(duì)入射光的吸收，繼而直接影響整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的性能，而表面顆粒物是導(dǎo)致器件表面出現(xiàn)缺陷的重要原因之一。
首先利用超聲波清洗機(jī)的超聲波空化作用和清洗劑的清潔脫水作用，實(shí)現(xiàn)玻璃表面的高度潔凈，然后將清潔好的基片裝到鍍膜卡具上，利用光的干涉原理在光學(xué)零件表面上沉積一層 （或多層） 金屬（或介質(zhì)） 薄膜，最后根據(jù)光學(xué)薄膜器件結(jié)構(gòu)，使用環(huán)氧樹脂膠對(duì)多片光學(xué)薄膜鏡片半成品黏合，并 將組合的濾光片裝配在金屬外殼中。精密光學(xué)薄膜器件的鍍膜及膠合過程對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的空氣潔凈度要求非常高。其中，基片組裝、光學(xué)鍍膜、膠合裝配工序均需要在潔凈環(huán)境下完成， 以避免光學(xué)薄膜器件出現(xiàn)表面缺陷，繼而影響器件乃至整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的性能，同時(shí)在超聲清洗工藝環(huán)節(jié)用到的洗劑及脫水劑、鍍膜過程用到的硫 （氟）化物等鍍膜材料以及在裝配膠合工序用到的酒精均會(huì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境造成污染，需要進(jìn)行局部排風(fēng)收集處理后排放。
光學(xué)薄膜器件生產(chǎn)線功能區(qū)劃分
根據(jù)光學(xué)薄膜器件工藝流程對(duì)新建生產(chǎn)線進(jìn)行功能區(qū)劃分，鍍膜設(shè)備放置在機(jī)組區(qū)，不會(huì)對(duì)光學(xué)薄膜器件質(zhì)量產(chǎn)生任何影響，凈化等級(jí)設(shè)定為十萬級(jí)。產(chǎn)品流方面，基片在超聲清洗區(qū)洗凈后，通過傳遞窗傳送至基片裝卡區(qū)進(jìn)行裝片，然后運(yùn)送至光學(xué)鍍膜區(qū)裝機(jī)并對(duì)基片實(shí)施鍍膜作業(yè)，鍍制后的半成品轉(zhuǎn)入膠合裝配區(qū)進(jìn)行多片鍍膜器件膠合組裝作業(yè)。為降低空調(diào)能耗，節(jié)約日常運(yùn)行成本，超聲清洗區(qū)潔凈度等級(jí)設(shè)計(jì)為萬級(jí)，在清洗區(qū)終端裝配風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組 （Fan Filter Unit，F(xiàn)FU） 局部凈化單元，確保清潔后的基片處于千級(jí)凈化等級(jí)環(huán)境下；基片裝卡區(qū)及光學(xué)鍍膜區(qū)潔凈度等級(jí)為千級(jí)；膠合裝配區(qū)潔凈度等級(jí)設(shè)計(jì)為萬級(jí)，并在膠合裝配工序上方裝配 FFU 局部凈化單元，使裝配膠合作業(yè)區(qū)達(dá)到千級(jí)凈化等級(jí)，以滿足整個(gè)作業(yè)過程潔凈度的需求。
各功能區(qū)環(huán)境參數(shù)設(shè)計(jì)
光學(xué)薄膜器件在制造、生產(chǎn)過程中對(duì)室內(nèi)環(huán)境空氣品質(zhì)的要求嚴(yán)格，生產(chǎn)線各功能區(qū)潔凈度等級(jí)、風(fēng)量、溫度、濕度、壓差、設(shè)備排風(fēng)均應(yīng)滿足光學(xué)薄膜器件的生產(chǎn)工藝需求。在這一生產(chǎn)線潔凈方案設(shè)計(jì)中，主要以控制微粒和浮塵為主要對(duì)象，同時(shí)還對(duì)其環(huán)境的溫濕度、新鮮空氣量、噪聲等作出了嚴(yán)格的規(guī)定。
需要說明的是，各功能區(qū)對(duì)溫濕度、排氣、照度、氣體排放等環(huán)境需求依據(jù) GB 50073-2013 《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》 以及產(chǎn)品特性、生產(chǎn)工藝要求等因素來進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)給出了排氣功能區(qū)需要局部排氣的氣體類型。
潔凈室 HVAC 系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)形式
潔凈室 HVAC 系統(tǒng)流程
萬級(jí)、十萬級(jí)凈化空調(diào)采用一次、二次回風(fēng)系統(tǒng)（見圖 5），一次回風(fēng)與新風(fēng)混合并經(jīng)過表冷器處理后達(dá)到機(jī)器露點(diǎn)狀態(tài)后再與室內(nèi)回風(fēng)混合一次，控制混合比即可達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)，該系統(tǒng)可以減去一次加熱，避免冷熱抵消的情況發(fā)生，適合超聲清洗及膠合裝配作業(yè)室內(nèi)環(huán)境控制。
千級(jí)潔凈室供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié) （Heating, Ventilation and Air Conditioning，HVAC） 采用組合 式新風(fēng)機(jī)組+風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組+干盤管 （MAU+FFU+ DC）系統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)（見圖 6），即新風(fēng)通過新風(fēng)機(jī)組集中處理送至靜壓箱與干盤管處理后的回風(fēng)混合，再通過 FFU 送入室內(nèi)。其中 MAU 承擔(dān)除濕功能，F(xiàn)FU 的風(fēng)量承擔(dān)凈化風(fēng)量和空調(diào) （降溫） 風(fēng)量角色，DC 主要負(fù)責(zé)溫度的控制。該系統(tǒng)具有凈化等級(jí)高、溫濕度精度高、風(fēng)量大、節(jié)能、FFU 過濾器更換方便等特點(diǎn)，更適合面積大、凈化級(jí)別高、風(fēng)量需求大的光學(xué)鍍膜生產(chǎn)線。
結(jié)合整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行特點(diǎn)，并且充分考慮整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)能耗，按照各功能區(qū)的潔凈等級(jí)及溫濕度需求，整個(gè)光學(xué)鍍膜生產(chǎn)線核心功能區(qū)共設(shè)計(jì)了3 套 HVAC 系統(tǒng)。其中，超聲清洗區(qū)和機(jī)組區(qū)共用一套系統(tǒng)，基片裝卡區(qū)和光學(xué)鍍膜區(qū)共用一套機(jī) 組，膠合裝配區(qū)設(shè)計(jì)一套機(jī)組。
換氣次數(shù)及新風(fēng)量
潔凈空調(diào)系統(tǒng)氣流組織為亂流型，空氣處理機(jī) 組采用雙層金屬保溫壁板組裝式空調(diào)機(jī)組，外壁板為彩鋼板。采用上送下回方式，在離地 200 mm 處設(shè)置回風(fēng)口 （帶過濾網(wǎng)）。根據(jù)凈化要求，各功能 區(qū)換氣次數(shù)確定為：十萬級(jí)換氣次數(shù) 15 次/h，萬級(jí)30 次/h，千級(jí) 60 次/h。潔凈房間風(fēng)量根據(jù)空調(diào)熱平衡計(jì)算風(fēng)量和凈化換氣次數(shù)所需風(fēng)量。新風(fēng)量為補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)和保持室內(nèi)正壓值之和，并且保證室內(nèi)每人每小時(shí)的新鮮空氣量不小于40 m3。恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量根據(jù)人員所需新風(fēng)量、補(bǔ)償排風(fēng)和保持室內(nèi)正壓所需新風(fēng)量之和以及新風(fēng)除濕所需新風(fēng)量值確定。
空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)量及控制
空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量控制：凈化空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)配有變頻控制器，送風(fēng)總管上設(shè)有風(fēng)量傳感器。風(fēng)量傳感器的輸出信號(hào)控制變頻器，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，使系統(tǒng)風(fēng)量保持設(shè)計(jì)要求?？照{(diào)系統(tǒng)的溫濕度控制及監(jiān)測(cè)：凈化空調(diào)系統(tǒng)溫濕度自控方式采用回風(fēng)溫度的控制方式?；仫L(fēng)總管上設(shè)有溫度傳感器；表冷器、加熱器的回水管上 設(shè)有電動(dòng)二通閥。在夏季時(shí)，回風(fēng)溫度控制表冷器冷量，達(dá)到控制室內(nèi)溫度要求；在冬季時(shí)，回風(fēng)溫度控制加熱器的加熱量，達(dá)到控制室內(nèi)溫度要求。
本文依據(jù) GB 50073-2013 《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī) 范》，并結(jié)合光學(xué)薄膜濾光器件生產(chǎn)工藝需求對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的潔凈技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并綜合考慮了一次性投資及運(yùn)行成本。在后續(xù)詳細(xì)設(shè)計(jì)中，可以結(jié)合具 體情況進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，以確保潔凈廠房滿足光學(xué)薄膜器件生產(chǎn)需求。
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