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光电厂洁净室消防损防挑战

 光电及半导体产业近几年为我国竞争力强、资本密集的产业,广州洁净车间过去几年虽在半导体厂因火灾而造成重大损失的金额高达百亿以上,在光电厂尚未传出有如此重大的灾害财产损失,那并不是意味光电厂业的风险比半导体低,两者产业具有相同的前段制程特性,相同的危害风险是存在的,并不能轻忽,因面对如此重大的金额损失,对业者或保险业者,都是惨痛的经验。  

  近年来光电产业快速发展,尤以TFT-LCD广州洁净车间建厂及扩厂速度最快,5代以上厂房如雨后春笋般的林立,其世代的定义如表一,其中尺寸各家厂商会略有不同。目前新建厂以6代为主,其基板面积为4.5代的4倍,广州洁净车间因玻璃基板面积增大,所需要的制程设备也就变大,厂房变高变大,整个洁净室的安全规划与风险管理是否还能沿用较小玻璃基板的建厂设计概念?本文所要探讨的主轴为洁净室内的  防烟区划(天车)、抬头输送车(OHS-Over head system)及立仓(Stocker),探讨洁净室潜在的风险与未来的风险管理可以努力的方向,提供给光电、半导体相关产业的人员的一些想法。

表一  TFT LCD Generation 定义   


 世代  3 3.5  4 4.5 5 5。5   6  7  
  尺寸 550x650 620x750 680x880  730x9201100x1250  1300x1500 1500x1850 1870x2200 


  二、洁净室防烟区划  

  从4.5(730mm x 920mm)代的玻璃基板到6代(1500mm x 1850mm)的玻璃基本,面板面积增加了3倍,厂房的面积也增加了3倍以上,防烟区划依国内各类场所消防设备设置标准规定,每层洁净室也增加了2倍以上的区划,也由于设备愈来愈大且愈重,广州洁净车间产品需要由无人搬运车来输送,需要藉由天车来吊挂设备零件维修。也因天车会穿越防烟区划,破坏防烟区划的完整性,目前防烟区划的做法大致可分为:  

  (一)以功能性排烟设计(需送消防署)  

  (二)符合500m 以内防烟区划,将天车分为多段式 一般会以符合条列式的法规设计,其优点为建厂时程容易掌控,缺点为增加 天车的设备成本。而不以广州洁净车间「各类场所消防安全设备设置标准」第2条:各类场所  消防安全设备之设置及维护,依本标准之规定。但因场所用途、构造特殊,或引用与本标准同等以上效能之消防技术、工法或设备,适用本标准确有困难者,于 检具具体证明经中央消防主管机关认可者的功能性设计。但由于耗时耗力,无法 预测消防送审通过的时间点。虽然天车切割为多段式,但对于生产及维修规划无 法提供其方便性,功能性的防排烟设计为主要的挑战,使其生产及维修保养能一 贯作业,降低天车设置成本及解决维修保养的不方便性。   

  三、OHS(over head system)消防规划  

  首先需了解OHS系统内是否有可燃物质,可燃物质起火是否足以影响到整个truss层,都是需要考虑的重点,一般半导体厂与光电厂对于洁净室于truss层只有少数的电缆线并不设排烟,只在洁净室层设排烟,排烟设于sub-fab及truss 层不容易且效能不彰,所以设置排烟的效果并不大。目前五代以上厂房才有设在 truss层的OHS系统,也是因应制程的广州洁净车间关系,由原来较小尺寸的输送系统RGV(Rail Guided Vehicle)改变为搬运量及储存量较大 OHS 系统,且不占地板面积。为解决truss层可能引起的风险进而影响到洁净室的洁净度,OHS系统需有极早期侦烟器、撒水灭火系统,现有的次世代厂房设计规划只设有极早期侦烟器,如果以风险来看搬运车是OHS系统中最有可能起火的地方,面板可能受到起火之烟粒子的危害,而广州洁净车间使面板受到污染不能使用,造成财产损失,甚至造成无法如期交货,影响公司商誉。OHS是否需要装设排烟装置,有待视可燃物的多寡决定。OHS系统内有玻璃面板输送至各制程加工,目前有些公司的做法是在侧墙安 装FFU,且于OHS下方及侧面设有极早期侦烟器。但内部却无任何消防灭火装置,万一发生火灾,是否有办法实时反映灭火?另外以现有truss 层并无排烟设置,需考虑OHS系统内输送的物品可燃的物质是否很高,都是要明了清楚,才有因应之道,降低营运风险。   

  四、立仓(Stocker)消防探讨  

  立仓主要的重点在于消防撒水、火警侦测、排烟,旧世代玻璃面板较小的厂 房立仓高度较低,消防撒水只要选用适当的撒水头安装于天花板上即可有效的灭火,而不需货架撒水头。新世代厂房6代厂以上基板面积增大,高架储存仓库亦 应运而生,立仓(stocker)由高度亦从 5、6 公尺增加到 20 公尺以上,面积也从100m 以内增加至700m 以上,广州洁净车间货架上面板的数量也愈来愈多,鉴于储存物高价值 的面板,其中也存在许多潜在问题,火灾之烟损、热损及烟损即为其严重影响损失的因素,且立仓内并无任何防火或防烟的区域之规划,可燃的塑料包装材质也增加,一旦发生火灾,高架储存仓库火灾所造成财物损失是相当可观的。现行消防法规货架内自动撒水头以4m或6m高度间隔配置,由于货架间无多余空间可安装消防撒水装置,撒水头设置上有其困难,只能安装于天花板、货架最上端及侧面墙上,效果将会打折扣,如果设计不当,还将无法有效灭火。广州洁净车间另外输送过程当中的电动或机械都有可能产生微小的发火现象足以引燃包覆储存物之塑料材质而造成大火,不可不甚。由于储存物面板价值昂贵,一般立仓火灾初期都交由极早型侦烟器处理,目前光电厂房不管是旧世代或是新世代厂房都必会安装火警侦测器。为了就是在火灾尚未形成前或火灾初期,极早发现并完成灭火,将危害损失降到最低。如一旦 发生火灾,必会产生烟,须将烟排放出洁净室外,避免烟层扩大。然而在大区域面积之立仓内防烟区划及排烟口常会干扰制程与立仓内的洁净度,所以立仓防烟区划及排烟亦是次世代光电厂防重要挑战的项目。   

  五、结论与建议  

  次世代光电厂洁净室消防于立仓(Stocker)及洁净室防烟区划较具挑战性,也由于法规与保险损防的要求,虽满足国内法规但无法满足国外相关法规及标准 (NFPA、FM、UL等),广州洁净车间目前业者对于洁净室的安全常会依NFPA或保险业者之建议设置。次世代光电厂在生产上,设备占的地板面积愈来愈大,为了增加可以放置机台的数量,许多非生产部分设施尽量高架化,高架上所使用的或存放物资增加。如果增加火载量,货架火灾延烧速度及火势成长速率即为快速,其结果造成防火及灭火设计上的一项挑战。次世代光电厂玻璃基板变大衍生了许多建厂困难,其中在消防上,由于机台 设备大,需要藉由天车吊挂设备零件维修保养,也因天车会影响符合各类场所消防安全设备设置标准防烟区划,建议采用功能性的防排烟设计,广州洁净车间不仅可节省天车设置成本,制程及设备维修保养更有弹性,前提需在建厂无时程压力时。立仓高度增加,可燃物质也增加,火灾灭火更加困难,所以如何克服货架内撒水配置也是设计规划上的另一项挑战。   

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