面板行业二次配管道施工工艺浅谈

面板行业二次配管道施工工艺浅谈

李泽臣

（中国电子系统工程第四建设有限公司，050050）

摘要：如今国内的面板厂如雨后春笋般建立，从最初的建厂用地、系统规划，到中期的主系统施工、调试，后期的设备入场，其中作为扮演终结者的二次配工程为重中之重，其定义为主系统预留点连接至工艺设备接点的管道（包括水、气体、化学品等）。本论文对二次配管道施工工艺做了详细介绍。

关键词：系统介绍；空间管理；施工工艺；系统调试

引言

厂房内自设备出口经系统主管路至支管路的预留点称为一次配，由主管预留点至机台端POU点称之为二次配。二次配管路的作用是将系统提供的需求，例如水、气、风、化学品等，由二次配管路连接至主机台及其附属设备。

1系统介绍

机台需求主要分类为风（含新风）、工艺真空、真空泵管、工艺冷却水、纯水、工艺排水、大宗气体、特殊气体、化学品等。

1.1工艺真空（PV）

工艺真空（PV）用于基板的吸引搬移，通常为面板移栽机、机械手臂、传送设备等需求，机台点位通常为3/8”～1/2”不等，接口形式快插和Swagelok。

1.2工艺冷却水（PCW）

工艺冷却水（PCW）用于制程机台冷却。主要是金属真空溅射机、氧化铟锡真空溅射机、干法刻蚀机、曝光机、涂胶机等机台需求。因为机台带PUMP辅机，因此规格从3/8”～1”均有，流量一般在10～20L/min左右；主机台用水量大，机台接点规格一般在1.5”～4”。

1.3纯水（UPW、DIW）

纯水（UPW、DIW）为清洗机、化学沉积机、显影机、回收机等机台提供补水、清洗、稀释等需求，其点位尺寸一般在3/8”～1”。

1.4工艺排水（DRAIN）

工艺排水（DRAIN）为清洗机、化学沉积机、显影机、回收机等机台提供制程中废液（DIW、CHAMICAL）排放，其规格尺寸一般在1”～2”。1.5大宗气体（BULKGAS）

大宗气体（BULKGAS）主要为机械手臂、移栽机、STOCKER、清洗机等设备提供动力、冲吹等。尺寸一般较小，但是接点数量较多，一般在尺寸3/8”～1”。

1.6特殊气体（SPECIALGAS）

特殊气体（SPECIALGAS）为制程CHAMBER填充和干刻制程需求。主要是化学气相沉积机、干法刻蚀机等需求，点位规格较小，一般为1/4”~～1/2”不等。

1.7化学品（CHEMICAL）

化学品（CHEMICAL）主要为氢氟酸清洗机、氟化氢清洗机、CVD成膜前清洗机（HDC）、显影回收机、涂布显影机等使用HF、H2O2、NH4OH的设备提供清洁清洗、湿刻制程需求。

2空间管理

在二次配施工中，空间管理概念应当贯穿整个设计和施工过程。施工过程中施工单位应严格贯彻执行空间管理理念，按照空间管理概念控制设备、管道的安装位置，防止管线之间、管线与设备之间的冲突。

空间管理在垂直方向的布置原则：热介质的管道在上，冷介质的管道在下；无腐蚀性介质管道在上，有腐蚀性介质管道在下；气体管道在上，液体管道在下；高压介质的管道在上，低压介质的管道在下；不经常检修的管道在上，经常检修的管道在下；保温管道在上，不保温管道在下；金属管道在上，非金属管道在下。在水平方向，大管道靠墙，小管道在外；常温管道靠墙，热管道在外；支管少的管道靠墙，支管多的管道在外；不经常检修的管道靠墙，经常检修的管道在外；有压管让无压管，小管让大管。其他比如电力系统的桥架与水系统的管道位置须分别安排置于不同的管架上。危险气体及化学品废液管道与电力桥架必须分别安排置于不同的管架上。

3施工工艺

因为二次配涉及的系统繁杂，不同系统的介质不同，对材料性能的要求不同，因此材料种类非常多。一般来说管道施工分为PVC管道安装、SUS304AP/SS316BA、SUS316LEP管道安装、管道安装、风管安装、真空泵管安装、PFA/C-PVC管道安装等。

3.1UPVC/CLEANPVC管道施工

工艺真空、纯水以及工艺排水（一般排、酸碱排）等系统一般使用UPVC或者CLEANPVC管道。PVC管道施工工艺主要分为清洁、划线、倒角、刷胶、插入、清理余胶等步骤。首先对管道、管件进行清洁，去除管道、管件承插口上的灰尘、油污，用无尘布沾酒精清洁承插口。划线时注意其中有二条线，其中第一条线为记号线，第二条线为检查线，第一条线是根据管径大小，量出承口深度，然后由管端开始按承口深度用白色油漆笔划第一条线，在距离第一条线20mm处划第二条线，每条线长20—25mm，如检查中发现哪个粘接口没有记号线、检查线，此粘接口应切割掉，重新粘接。倒角时用外倒角器（坡口器）对管口进行倒角，角度约60°，倒角2-3mm，如果不进行坡口加工，管口端部齐口将会把胶刮走，使接口强度降低产生泄漏，然后用内倒角器倒内角，角度45°，1×1mm。以免管道内壁有毛刺，产生杂质沉淀。刷胶时管件先刷胶，均布；管道后刷胶，均布，管件在上方位，管道在下方位，插入时对准管件方向、位置插入，插到记号线，DN150以下的管道固定一分钟，DN150以上的需固定2-3分钟。管道接口处胶应饱满，用无尘布清理承口边多余的胶，要顺着一个方向擦，不能来回擦，以免污染管道接口。承插到1/2时稍加转动，但不超过1/4圈。最后清理余胶时用无尘布清理承口边的余胶，要顺着一个方向擦，不能来回擦，以免污染管道接口。

3.2不锈钢管道施工

工艺冷却水、有机废液排水、大宗气体、特气系统等系统一般使用SS304、SS316BA或者SS316LEP不锈钢管道。不锈钢管道施工工艺为手工氩弧焊，主要分为材料检查、下料、充气、焊接等步骤。焊接作业应当在洁净、干燥、无污染的环境中进行。首先检查材料时管道及管件表面应无杂质污物、无裂纹层皮等缺陷，内外壁清洁无油渍、污物，如存在污渍需用无水酒精清洗擦拭；下料时应保证管道断口处无杂质、污物、毛刺等，且不得有裂纹、夹层、加工损伤、熔渣等缺陷，对口时管道错边量≤0.1*壁厚，且≤2mm。不锈钢管道焊接采用氩弧焊，氩气纯度不低于99.999%（高纯氩气，不得低于5N），焊丝为1.6mm，所使用的焊丝应当比焊接母材高一个等级。焊口点固要均布3~4点，点固焊缝长度10~20mm。焊缝的预留间隙，一般在1.5～2.5mm。根部焊缝不氧化，不变色为最佳。道口间无氧化层，清理干净，道口间温度为60℃左右。

3.3PFA管道施工

PFA管道自动焊工序为焊机预热、检查管路外观、确定尺寸、断面、焊机程序设定、两端管件夹紧对口、启动焊机程序、分离焊口夹具、加热块对管焊口端加热、微调加热板视时间、焊口加热程度确定对口、焊口冷却、松开夹具焊口完成、粘贴标识。PFA施工时要使用专用焊接机具，用加热器插电加热，焊接机具应稳固，确认加热器全作用后方可施工。使用PFA管专用切管器切管，焊接前检查管件在焊接机具上是否水平垂直并安装加热器，调整至水平90度垂直180度状态，且不得碰触PFA管件。焊接约10秒后确认欲焊接处是否透明均匀熔解。迅速移开加热器，靠拢管夹，使管件融合。端面充分熔解(PFA管单边热熔距离约1~1.5mm)后才可进行对接，焊接失败时需两端切除重新施工，不可以在旧焊道上重复焊接，静置待其冷却后才可拆除夹治具移动。最后检查焊道时，内外焊道隆起为管厚1/2倍(约2~3mm)且均匀成直线圆弧，不得有气泡与毛屑方为合格。PFA管道拉管安装工序分为引线、导线、固定、拉管、检查、切管、安装等。首先用引线通到将要施工的C-PVC管中，引线末端带引导线进入管中，并使其引线通达管材另一侧管端，将导线拉伸完成后套入PFA管口处固定。施工人员在C-PVC末端拉引导线，同时在入管口端，缓慢的将PFA管送入C-PVC管内。施工人员应同时检查PFA管表面有无不良质量缺陷，拉力拉引PFA管，应适当地施力，以免PFA管产生不良缺陷。待PFA管被拉引至末端管口外1M，即停止拉引，并卸下蛇管套，同样的于PFA管入口端外1M处，以切割刀切取PFA管。将管件之NUT套入PFA管中，切取所需之长度，以扩管器将PFA管端口扩大，将PFA管之NUT与管件相结合，并旋紧。

3.4C-PVC管道施工

C-PVC管道施工工序为检查、预热、测量、加热、成型、检查、安装。检查C-PVC管时看纵向面是否平整，有无凹凸波浪状，色泽需均匀，若同一批料内，有颜色不同的管材，表示可能是库存品或曾有照射到紫外线，会有碎裂的可能，应予剔除；管道横向切面之管壁厚度是否均厚，若有管壁厚度不均匀的C-PVC管，很可能是生产制作过程的瑕疵品，在加热过程会产生加热不均匀的现象，影响C-PVC管之弯管弧度，应予剔除。加热器为110V电源，须等至加热线圈完全泛红之后方可使用。施工时为了避免C-PVC管烤焦或变形，预留长度若接近加热器请以湿布覆盖，管径在1”～11/2”的管道控制加热时间约1～2分钟，2”管道约3分钟，管道加热至颜色稍微泛白状且管道开始软化即可。管道加热完毕后将已加热完成的C-PVC管放置在成型的模板上，用湿布冷却热度，确认C-PVC管定型后约30秒。弯管成型的半径尺寸为1”管道r=200~400mm、11/2”管道r=350=600mm、2”管道r=450-800mm。施工完毕后检查成型管是否有变形或皱折状，若有为不良品，则应予剔除。当多管安装排管时，应注意管道弯角处空间距离相等，管道两端接头处应平行对齐，弯管时应该精确计算其尺寸、弧度。

4系统调试

二次配管道系统的调试主要分为气压试验、水压试验、氦检、颗粒测试、风量风速测试等。

4.1气压试验

在二次配管路安装完成后，且与设备POU接点未连接时可进行气压测试。一般情况下，管道均应进行气压测试。首先检查管路是否闭合，应隔离的仪表等是否隔离。检查完毕后缓慢开启试压气体（一般为CDA或者N2）阀门，使气体进入二次配管道。当压力达到0.2MPA时，观察压力表，关闭进气阀门。检查重点是焊口、粘接口、阀门、法兰、丝扣连接处等。稳压半小时无泄漏可继续进行升压。缓慢升压，观察压力表，检查所有的阀门。当管道压力稳压到规定压力时（不锈钢管道0.4MPa左右，PVC管道小于0.3MPa），保压2H，无泄漏视为气密性试压合格。

4.2水压试验

在气密性试压合格后，从排气阀处排放气体，准备开始水压试验。工艺冷却水系统、纯水系统等均应进行水压试验。开启系统主管路阀门，使管道压力缓慢注水，打开排气阀进行排气，缓慢升压至并达到0.4MPA时，关闭管路阀门，观察压力表并检查管路焊口、粘接口、阀门、法兰、丝扣连接处有无渗漏现象。当管路无渗漏时，继续打开供水阀门，继续升压至工作压力的1.5倍，然后关闭供水阀门。保压12H，压降不高于0.02MPa即为合格。

4.3气体测试

气体测试项目如下：

在进行氦检测试前应检查氦测漏机的可靠性、氦气的纯度、管线的警告标示是否粘贴完毕。氦测漏机要求侦测能力在5X10-11atm-cc/sec。测试机必须具备有一部抽气用的泵，一个防止泵的润滑油回流到管路系统内的低温分子筛。氦检之前质检人员必须确认保压测试没有降压之后，再进行氦测漏，氦测漏采内抽气式测试，VCR接头及焊接的管路系统测试泄漏率必须低于1X10-9atm-cc/sec，Swagelok接头及焊接的管路系统测试泄漏率必须低于1X10-7atm-cc/sec。测试时首先将所有焊接点、机械式接头及组件使用袋子和胶带包起来，使用氦测漏机对管路系统抽真空，使压力低于10微米汞柱绝对压力。然后当压力低于要测定的标准泄漏率时，把100%的氦气喷入袋子内。喷氦气可从氦测漏机最近的点或是最远的点其中之一端开始。为考虑氦测漏机的反应速度，袋子间喷氦气的移动速度不大于6m/min。为确保氦测漏机反应到全部的测试点，氦测漏机须于全部袋子充气的15分钟后，才可以拆除。如果测试时泄漏率超过标准值时，即表示有泄漏点必须要找出来它的位置、修护，并依照前述的测漏步骤重新测试。在每一次的测试完成后，以下的数据必须每日记录并编测试报告，内容包括进行测试的系统名称及测试时间日期、管道进行测试的管径和长度、氦测漏点数量、测试启迄时间、每一测漏点喷氦气时间、测漏过程最高的氦泄漏率、测漏环境背景氦泄漏率和系统测漏最高的氦泄漏率、氦测漏机的生产序号等。在氦测漏完成后将系统连接到纯氩气，并充气到1.5Bar压力进行吹扫。

在氦检测试完成之后，特气系统管路依规范要求应先进行微粒子含量测试，测试时可将部分阀门隔断进行分段测试。为了将管路内附着微粒子去除，可以利用不同流速的氮气反复吹扫，吹扫的同时用橡皮轻敲受测管道，以吹净管内所附着的微粒子，在确定微粒子含量合格之后，再将受测气体同时导入氧气分析仪和水份分析仪，进行测试，测试标准如下：

测试微粒子含量时，连接纯化氮气作为吹扫气体，增加管内压力至设计压力，调整吹扫流量至雷诺数约等于10000时的流量作测试流量，详细数据如下：

测试时将测试导管连接至粒子计数器，将管道中气体排出室外。氧气含量和水份含量测试时，可以接用同一采样气源至氧气分析仪和水份分析仪进行测试，测试流量不得超过设计流量的10%或50LPM。在测试完成后，须填写测试报告，内容包含受测管路的系统名称、管径、管长、管路编号；测试日期与时间，含起止时间；吹扫气体的压力和流量；采样点位置和测定的数据；分析仪序号等。

结论

二次配工程扮演了相当重要的最后一道管制卡的角色。二次配工程本身就是既复杂又不能疏忽的工程，一旦疏忽某些环节，轻则造成某个机台宕机，重则会影响整个系统乃至全厂的量产计划。因此我们作为专业的二次配包商，应当熟悉二次配系统，做好施工的交底以及测试工作，为业主产品的顺利生产保驾护航。

参考文献

[1]颜登通：高科技厂务2005.10

[2]宋功业：洁净厂房工程施工技术与质量控制2009.4

[3]中国计划出版社：工业金属管道工程施工规范2011.5

[4]中华人民共和国工业和信息化部：电子工业纯水系统安装与验收规范2015.8