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洁净室地板-设计、施工必须适应发展的需要

洁净室的地板系统除了需要给在这个区域工作的人们提供稳定的立足点外，还要提供更多东西，例如把洁净的空气送入房间，支撑加工艺设备，为必要的设备维修提供方便的通道，并且还要具备坚固的表面保证设备可以在上面进行改造。洁净室的地板也提供了电力系统的接地，起到传导和静电耗散的作用，消除ESD积累。
由于所有这些原因，洁净室的地板成为整个洁净室中*重要的组成部分。然而，很多设备经理或工具安装人员，在使用洁净室时都会碰到地板带来的麻烦。举个例子，人们要进入地板下面的空间时，就会认识到——由于公差过于精密——需要很大的力量才能打开地板块；然后，在把地板块放回原处的时候，通常地板块无法完全复原，不得不用脚用力在上面跺。而且，在使用工具翻开地板块的时候，经常会损坏它们。
很明显，随着时间的推移，这类原因和其他各种因素促使人们寻找一种不同的方法，设计和建造洁净室的地板。

从过去到现在
传统方式安装一个洁净室地板系统，是在一种叫做“开孔华夫板（open waffle slab）”的上面铺设。这种华夫板是混凝土矩阵结构，带有开孔，便于维修和空气流通。洁净室地板系统就组装在这个矩阵结构之上，支架设在华夫板的开孔之间，支撑洁净室地板系统。支架通常是2×2英尺，装配2×2英尺的地板或通路地板块。
洁净室对气流的要求已经发生改变。因为制造空间采用了微环境，净化的空气过滤器数量减少了。由于产品是放在前开式标准片盒（FOUP）里或一个晶圆传送系统里，把材料传送到每个微环境中去，在那里进行加工处理。
尽管洁净室仍然需要过滤空气，但过滤器的数量逐渐从100%覆盖率降低到到35%覆盖率。结果，流过整个空间和经过架空地板的空气流量减少，穿孔地板的数量减少了，从而在洁净室里更多地使用实心地板。

传统的地板系统的接地方法在工业中没有多大改变。通常的方法是夹在支架上，然后连在一起接到建筑物的接地系统里。防静电地板已经被广泛应用，它利用特殊的具有耐化学腐蚀性的乙烯基材料，而且含有碳元素，具有必要的导电率。地板块的下方，每个支架顶端，放置一个乙烯基/铁丝网接地垫。这保证系统中电流正确贯穿所有构件。
传统的地板块是印模压铸铝，现场处理时重量轻。洁净室使用的地板分为三类：穿孔、实心和格栅。不管是何种类型，地板块必须具有一定的强度，以确保承受预期的重量要求。
在过去的十五年里，洁净室地板的承重要求大大增加，同样地适应逐渐增加的制造工艺要求。事实上，目前*大滚动荷载从大约1200磅增加到 3000磅。更进一步的复杂要**对华夫板的设计也做改进，减少开孔的数量。这意谓着地板支架不是2×2英尺间隔，而是2×4英尺的间隔。
为了要解决这个问题,钢结构已经被引用，以提供附加的结构力量和控制振动，支持传统的2×2 英尺底座间隔。这样一来，问题解决了，但是，在地板安装过程中也增加了额外的一个步骤,增加建筑成本和时间进度。

新方法
在未来，所有的迹象表明了一
个趋势，即对于较大跨度和高强度的地板需求将会不断增加。结果，当前的方法可能无法实行。举例来说，如果大尺寸模具的费用限制了成本，那么印模压铸的地板块将不会得到采用。
很幸运，一些有创造性的解决方案正被引用到工业中，其中之一是下层结构和地板块的整合，联合两个系统是很好的解决方法。这方式已经有了很大发展。
这种方式可以被想象成一个挤压成型的框架形成4×4英尺的盒子，在中心点有一个垂直正交十字结构。挤压铝型材具有易延展优点，强于印模压铸铝。
除此之外, 当要求的荷载增加时，承重框架结构的挤压深度增加，只需要简单更换挤压模具即可，而这仅是更换印模压铸用的模具费用一小部分，制作时间也只有原来的四分之一。然后，框架系统会连接到跨距为4英尺的支架上，这个跨距符合开孔华夫板的要求。框架一经放置，将一个铸铝堵板（4×4英尺的框架总共需要4个）插入已经安装的框架内。

这个系统有几个优点：
● 因为挤压成型的框架的设计强度满足荷载要求，下层结构可以去除。
● 因为设备安装人员可以只从地板拔起中央堵板即可，可移动的地板块的重量会大大减轻。
● 地板块不能“楔”进地板内，因此使移动困难；相反，框架可以让地板块容易进行移动和替换。
● 堵板对于格栅、实心、或穿孔地板具有互换性，这样可以方便地改变气流，变换电源盒位置，等等。
● 每地板块都能成为通路地板。
● 墙壁可以安装在挤压成型的框架上方，因此不会干扰地板下面的通路，或需要更换地板块的位置，而只需重新设置中央堵板。
● 地板下面的管道系统，以及所有的其他维修设施都可以悬挂在挤压成型的框架上。
● 挤压成型的框架也可以提供带加强筋的型号，以满足特别高的荷载要求。
新系统的实心和穿孔板（堵板）通过简单的更换，就可以满足空气流量和需要的通气孔。事实上，工业已经使用计算流体动力学模型（CFD）模拟洁净室地板空间的气流效果。传统上，在每一块穿孔板的下面使用风阀，用于系统的平衡。那是因为穿孔板有效截面面积必须*大，从而减小压降，同时有利于机械系统的能源效率。为此，以前用的有效截面要求每个穿孔地板的开孔率为22%。但是，由于整个地板系统重量增加，提供这么大的有效截面很困难，于是，要靠印模压铸的地板为每块地板块提供强度。
既然新的系统的总气流量减少了，有18%有效截面可以利用，整个地板系统可以布置成统一式样。如果在设备安装后，出现奇怪的气流模型，用实心的堵板代替穿孔的堵板，就可以非常简单的解决这个问题。
未来的洁净室仍需良好的接地和良好的导电。而材料和胶粘剂的选择会有所变化，以消除任何的不受欢迎的释气作用，防止污染空间。
显而易见，改善传统的洁净室的地板系统仍有空间。随着洁净室的需求和技术变化，很容易看出洁净室地板系统发展的重要性。

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