中效箱式空氣過濾器在電子廠無塵車間的應用實踐 一、引言 隨著半導體製造、集成電路封裝、液晶顯示器（LCD）生產等電子工業的快速發展，對生產環境的要求日益嚴格。尤其是無塵車間（Clean Room）作為保...
中效箱式空氣過濾器在電子廠無塵車間的應用實踐
一、引言
隨著半導體製造、集成電路封裝、液晶顯示器（LCD）生產等電子工業的快速發展，對生產環境的要求日益嚴格。尤其是無塵車間（Clean Room）作為保障產品質量和設備穩定運行的核心區域，其空氣質量控製至關重要。空氣中懸浮顆粒物、微生物及化學汙染物的濃度直接影響產品的良率與可靠性。因此，在電子廠無塵車間中，空氣過濾係統扮演著不可或缺的角色。
中效箱式空氣過濾器作為空氣淨化係統中的關鍵組件之一，廣泛應用於初效與高效過濾之間的中間環節，承擔著攔截中等粒徑顆粒物的重要任務。本文將圍繞中效箱式空氣過濾器的基本原理、技術參數、在電子廠無塵車間中的應用現狀及其效果評估等方麵進行深入探討，並結合國內外相關研究成果，分析其在實際工程中的應用價值與優化方向。
二、中效箱式空氣過濾器概述
2.1 定義與分類
中效空氣過濾器是指對粒徑在0.5~5μm範圍內的顆粒具有較高捕集效率的一類過濾器，通常用於中央空調係統的中級過濾階段，起到保護高效過濾器、延長其使用壽命的作用。根據結構形式的不同，中效過濾器可分為袋式、板式和箱式三種類型。其中，箱式中效過濾器因其結構緊湊、風量大、安裝方便等優點，在大型電子廠房中被廣泛應用。
2.2 工作原理
中效箱式空氣過濾器主要通過物理攔截、慣性碰撞、擴散沉積等方式對空氣中的顆粒物進行捕捉。其濾材多采用合成纖維或玻璃纖維複合材料，具有較高的容塵能力和較長的使用壽命。在電子廠無塵車間中，該類過濾器通常設置於送風係統的中間級，用於去除初效過濾後殘餘的中等粒徑顆粒，為後續高效過濾提供潔淨空氣基礎。
2.3 主要技術參數
下表列出了常見的中效箱式空氣過濾器的主要技術參數：
| 參數名稱 | 典型值/範圍 | 單位 |
|---|---|---|
| 過濾效率（ASHRAE） | 65% ~ 90% | % |
| 初始阻力 | ≤80 Pa | Pa |
| 終阻力 | ≤250 Pa | Pa |
| 額定風量 | 1000 ~ 5000 m³/h | m³/h |
| 濾材材質 | 合成纖維、玻纖複合 | — |
| 使用壽命 | 6 ~ 12個月 | 月 |
| 工作溫度範圍 | -10℃ ~ 70℃ | ℃ |
| 相對濕度範圍 | ≤95% RH | %RH |
注：數據來源：中國暖通空調協會《空氣過濾器選型手冊》（2022）
三、電子廠無塵車間的空氣質量要求
3.1 無塵車間等級劃分
根據國際標準ISO 14644-1《潔淨室及相關受控環境》的規定，無塵車間按照每立方米空氣中≥0.5μm粒子的數量劃分為不同等級。例如：
| 等級（ISO Class） | ≥0.5μm粒子數上限（個/m³） |
|---|---|
| ISO 1 | 10 |
| ISO 3 | 1,000 |
| ISO 5 | 100,000 |
| ISO 7 | 352,000 |
| ISO 9 | 35,200,000 |
在電子行業中，如晶圓製造、LED封裝、SMT貼片等工藝通常要求達到ISO 5級甚至更高，這對空氣淨化係統提出了極高的要求。
3.2 空氣淨化係統構成
一個完整的空氣淨化係統通常包括以下幾個部分：
- 初效過濾器：用於攔截大顆粒粉塵，保護中效與高效過濾器；
- 中效箱式過濾器：攔截中等粒徑顆粒，提高整體過濾效率；
- 高效過濾器（HEPA）：用於過濾0.3μm以上的微粒，確保空氣潔淨度；
- 風機與風道係統：實現空氣循環與壓差控製；
- 溫濕度控製係統：維持恒溫恒濕環境，防止靜電與氧化；
- 自動監測與報警係統：實時監控空氣質量變化。
四、中效箱式空氣過濾器在電子廠無塵車間中的應用
4.1 應用場景與配置方式
在電子廠無塵車間中，中效箱式空氣過濾器常被布置在AHU（空氣處理機組）內部，位於初效與高效過濾之間，起到承上啟下的作用。其典型應用場景包括：
- 晶圓加工車間（Wafer Fab）
- 芯片封裝測試車間
- SMT表麵貼裝車間
- 顯示屏模組組裝線
- 半導體原材料存儲區
4.2 實際應用案例分析
案例一：某國內大型IC封裝廠
該廠位於江蘇蘇州，擁有10萬級無塵車間，主要用於BGA、QFN等封裝產品的生產。其空氣淨化係統配置如下：
| 層次 | 過濾器類型 | 效率等級 | 數量（台） |
|---|---|---|---|
| 初效 | 板式金屬網 | G4（EN 779） | 8 |
| 中效 | 箱式袋式過濾器 | F7（EN 779） | 6 |
| 高效 | HEPA H13 | 99.97%@0.3μm | 4 |
運行一年後，經第三方檢測機構測試顯示，車間內PM2.5濃度低於10μg/m³，總懸浮顆粒物控製在ISO 5級以內，滿足產品生產需求。
案例二：韓國三星電子越南工廠
該工廠為LCD麵板生產線，采用模塊化設計，中效箱式過濾器集中布置於各模塊AHU中，配合VOC吸附裝置與靜電除塵係統使用。其過濾效率達到F8級別，顯著提升了空氣品質與設備穩定性。
五、性能評價與影響因素分析
5.1 性能評價指標
為了科學評估中效箱式空氣過濾器在電子廠無塵車間中的應用效果，需從以下幾方麵進行綜合評價：
| 評價維度 | 評價內容 | 測量方法 |
|---|---|---|
| 過濾效率 | 對0.5~5μm顆粒的捕集能力 | 激光粒子計數器 |
| 壓力損失 | 初始與終阻力變化 | 差壓傳感器 |
| 使用壽命 | 更換周期 | 時間記錄+阻力監測 |
| 成本效益比 | 投資回報率、維護費用 | 成本核算+效益分析 |
| 係統兼容性 | 與初效、高效過濾器匹配程度 | 係統調試與運行數據分析 |
5.2 影響因素分析
| 影響因素 | 影響機製 | 控製建議 |
|---|---|---|
| 環境溫濕度 | 高濕易導致濾材吸濕變形，降低過濾效率 | 設置除濕係統，保持RH≤60% |
| 進風顆粒濃度 | 高濃度顆粒加速濾材堵塞，縮短壽命 | 加強初效過濾，定期清灰 |
| 氣流均勻性 | 不均勻氣流導致局部濾材過載失效 | 優化風道設計，加裝均流板 |
| 安裝密封性 | 密封不良造成漏風，影響整體淨化效果 | 使用矽膠墊圈+金屬卡扣結構 |
| 維護管理 | 缺乏定期檢查與更換計劃導致係統失效 | 製定維護計劃，建立預警機製 |
六、國內外研究進展與發展趨勢
6.1 國內外研究現狀
近年來，國內外學者對中效空氣過濾器的性能提升與節能優化進行了大量研究。以下是一些代表性成果：
- 清華大學建築學院（2021）研究表明，采用納米纖維複合濾材可使中效過濾器的初始效率提升至85%以上，同時阻力增加幅度控製在10%以內。
- 美國ASHRAE發布的Standard 52.2-2017提出新的MERV分級標準，進一步細化了中效過濾器的性能評估體係。
- 日本大金工業株式會社開發出新型抗菌型中效過濾器，有效抑製細菌生長，適用於高濕環境。
- 德國弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer IGB）研發了自清潔型過濾材料，結合紫外線照射技術，延長使用壽命並減少人工維護。
6.2 發展趨勢
未來中效箱式空氣過濾器的發展方向主要包括以下幾個方麵：
- 高性能濾材開發：如納米纖維、靜電增強型濾材等；
- 智能化監測係統集成：通過物聯網實現遠程監控與故障預警；
- 節能環保設計：降低運行能耗，提升可持續性；
- 多功能一體化設計：集成除菌、除異味、除VOC等功能；
- 模塊化與標準化推廣：便於大規模部署與替換。
七、結論與展望（略）
參考文獻
- 百度百科. 空氣過濾器 [EB/OL]. http://baike.baidu.com/item/空氣過濾器
- 中國暖通空調協會. 《空氣過濾器選型手冊》[M]. 北京: 中國建築工業出版社, 2022.
- ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S].
- 清華大學建築學院. 新型納米纖維中效過濾器性能研究[J]. 暖通空調, 2021, 51(3): 45-50.
- DAIKIN Industrial Co., Ltd. Development of Antibacterial Medium Efficiency Filters[R]. Tokyo, Japan, 2020.
- Fraunhofer IGB. Self-cleaning Filter Materials with UV Technology[R]. Germany, 2021.
- ISO 14644-1:2015 Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification and grading of air cleanliness by particle concentration[S].
- 張偉等. 中效過濾器在電子廠房中的應用分析[J]. 淨化與空調技術, 2020, (2): 33-37.
- Kim J., et al. Performance evalsuation of Medium Efficiency Filters in Semiconductor Manufacturing Facilities[C]. Proceedings of ISHPC, 2019.
（全文共計約3800字）
