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半導體製程耐壓防爆電氣手冊

半導體製程耐壓防爆電氣手冊

目 錄一、前言…………………………………1何謂半導體…………………………………4

半導體製程…………………………………5

黃光、擴散…………………………………7

薄膜、蝕刻…………………………………8

半導體製程危害……………………………9

半導體產業防爆……………………………12

二、耐壓防爆設備概念說明……………13引用標準……………………………………15

國際系統區域等級及對應表………………16

半導體工廠常見防爆區………----………17

常見耐壓型防爆設備………………………18

三、半導體產業耐壓防爆設備選用……19氣體分類--最大實驗安全間隙……………20

電氣機具溫度等級…………………………22

耐壓防爆電氣機具應具完整性……………23防爆設備構造分類…………………………24

防爆電氣構造及適用場所對照表…………25

內部短路……………………………………26

火焰逸走路徑之障礙………………………27

耐壓防爆箱內不適合使用元件……………28

危險場所之防爆電氣設備選用……………29

選取合格防爆電氣設備……………………30

四、耐壓防爆電氣設備檢查……………31文件之準備…………………………………32

檢查重點……………………………………33

定期檢查週期之建立程序…………………35

一、前 言一、前 言

台灣有科技島之美名，電子產業的發展帶領全民走向經濟高峰。歷經三十餘年發展，已將我國半導體產業推向世界製造代工共同領先的地位。

台灣晶圓代工業產值佔全球75%，與下游的

封測業，皆位列全球第一； IC設計業產值佔

全球28.4%，居世界第二；半導體製造業更佔

全球半導體產能的14.7%，僅次於日本及美

國，2006年產值為一兆一千兩百餘億元，創

造出十一萬四千餘人的就業機會。

1

台灣半導體廠商獨創發展核心能

力的經營策略，專業分工加上產

業群聚的效應，提供龐大且完整

的週邊支援體系，滿足客戶一次

購足的全套服務。

垂直而完整

的產業結構

發展，是台灣

半導體產業最

大優勢。

前言(續)前言(續)

2

隨著高科技產業的蓬勃發展，化學品的使用量也與日俱增，在世界各國不斷的創新研發下，新的製程與產品，不斷的推陳出新，為人類帶來便利而舒適的生活環境，然而卻也衍生出許多工安的問題，造成許多的不幸與

工安事件。

這些國、內外之工安事件，除造成生命、財

產之損失外，其所衍生製程中斷、環境污染

以及社會問題更是無法估計，更間接導致總

體競爭力與經濟成長率之下降。

前言(續)前言(續)

3

何謂半導體何謂半導體

半導體:

是一種導電性介於導體和絕緣體之間的元素，此種元素在正常狀態下很難導電，但可於其結晶格中加入其他帶電原子，使其變為可控制導電性之電子元件，而製成各種有用之電子元件。

4

半導體製程半導體製程

主要可分為四大模組：

黃光(Photo)

蝕刻(Etch)

薄膜(Thin Film)

擴散(Diffusion)

每個模組再細分為數道製程，通常完成一個產品可能須重複這些製程數次。

黃光蝕刻

薄膜 擴散

5

半導體製程半導體製程

晶片投入

光學顯影

蝕刻 薄膜沉積離子植入

氧化及擴散

晶片測試

半導體製造流程

6

黃光區

擴散設備

7

薄膜

蝕刻

8

半導體製造技術複雜，製程原料與副產物中含有多種危害氣體

，也使用許多高危險性之化學品

，多半具自燃性或易燃性，有些

且為劇毒性氣體。

其化學品的儲存量與使用量雖小於化學或石化工業，但因使用氣體種類繁多，所以廠房內其實充滿了火災、爆炸、中毒等潛在危害。

半導體製程危害半導體製程危害

9

這些危險性氣體一旦發生洩漏、外逸，或未經處理排放至主管路，有些相混時，可能發生不相容反應，除會將危害擴散至其他作業場所外，也可能導致危害區域之火災爆炸。除導致人員傷亡與人員中毒外，甚至可能造成重大財產損失之潛在風險與衝擊。

半導體製程危害半導體製程危害

10

半導體廠中之許多事故案例都是因為一些爆炸性氣體在廢氣管路中，或因洩漏爆炸，或因不相容氣體一起混合排放而致火災爆炸，更有在尾氣處理器(local scrubber) 出現火災的案例，在在都顯示廢氣處理系統具有相當嚴重危害的潛在風險。

半導體製程危害半導體製程危害

11

半導體產業防爆半導體產業防爆

以歷年半導體業發生的事故統計分析，不難發現大部份造成火災爆炸的原因多半都是電氣火災所引起。為防止電氣設備形成引火源等此一類型的事故發生，就必需從確保電氣設備本身是否為安全狀態之方向著手進行。

在半導體製程

幾乎都充斥著

易燃易爆氣體

的環境下，在

危險區界定時

皆為高度危險

區域，也意味

著該區內所使

用的電氣設備

，非使用防爆

型電氣不可。

12

基本原理將一般電氣機具置於堅固之外殼或箱體中，如易燃性氣體或蒸氣，進入箱殼內時，內部電氣機具如因產生火花或高溫引爆進入之易燃性氣體或蒸氣時，其箱體有足夠之強度承受內部爆炸所產生之壓力，並且爆炸產生之火

燄，因被冷卻不會引燃外部爆炸性氣體之性能。

二、耐壓防爆電氣設備概念說明

二、耐壓防爆電氣設備概念說明

13

間隙

易燃性混合氣

電弧,火花,高溫表面

接點, 繼電器

耐壓防爆電氣設備概念說明

耐壓防爆電氣設備概念說明

耐壓防爆開關

防爆機具與其配線系統安裝

是否都符合防爆目的?

※與防爆機具相連之配線系統安裝，

應符合防爆原則，以達到防爆之目的。

14

IEC

美、日等國家，目前皆已承認IEC (International Electro-technical Commission)之分類方式，我國國家標準(CNS) 與IEC相同，亦將防爆場所分成三個等級:

＊0 區(Zone 0) ＊1 區(Zone 1) ＊2 區(Zone 2)

引用標準

15

等級區分及代號對應表如下：

Zone 2

Zone 1

Zone 0

歐洲

(IEC/CNS)

Class 1Division 2

Class 1Division 1

美國

(NEC)

1 種1

0 種0

2 種2

日本

(JIS)

系統別

級別

國際各系統區域等級及對應表

危險區域

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‧ 化學品收料區附近與廠房‧ 易燃氣體供應儲區與廠房‧ 易燃性廢液儲區附近‧ 易燃溶劑類清洗機台及附近‧ 易燃性化學品製程機台及附近‧ 易燃性氣體製程機台及附近‧ 燃燒式廢氣處理機台及附近

17

半導體工廠常見防爆區半導體工廠常見防爆區

常見耐壓型防爆設備：

耐壓防爆型

※ 所述之耐壓防爆設備，係指經國內防爆設備認可

機構，或經由國際多邊互相承認防爆設備檢測實驗室。驗證合格之耐壓防爆設備。

馬達、白熾燈、日光燈、移動式燈具、緊急照明

燈、緊急出口燈、緊急方向標示燈、配電箱、分

電盤、接線箱、儀表箱、開關箱、馬達、插頭插

座組、儀表計器、氣體分析器、記錄器、傳輸器

、連接盒、信號警報及通訊設備等。

18

三、半導體業耐壓防爆設備選用三、半導體業耐壓防爆設備選用

我國國家標準CNS3376-10同國際電工法規IEC60079-10，依危險區域易燃性氣體環境存在機率

多寡，分為：0 區、1 區、2區。

易燃性環境在正常操作時，不太可能存在，

或偶爾短時間存在的場所，稱為2 區。

易燃性環境在正常操作下，可能週期性存在

的場所，稱為1區。

易燃性環境連續存在或長期的存在場所，

稱為0區。

適用1區/2區之日光燈

CNS

19

ⅡC ⅡC(代表：氫氣 )

ⅡB 或ⅡCⅡB(代表：乙烯)

ⅡA 、ⅡB或ⅡCⅡA(代表：丙烷)

適用機具等級氣體/蒸氣分類

氣體分類依據最大實驗安全間隙

氣體分類依據最大實驗安全間隙

(Maximum Experimental Safety Gap, MESG)分類

20

易燃性氣體或蒸氣之自燃點與防爆

電氣機具之表面溫度匹配與否也需

於選用防爆電氣機具時考慮，其兩

者關係詳如(表2)

※實際選用時應有10℃之寬限值。

自燃點跟

防爆電氣

機具

表面溫度

相符合?

寬限值有列入考慮嗎?

兩者匹配？

21

電氣機具溫度等級(表2)

電氣機具溫度等級(表2)

≧ 85℃< 85℃T6

≧ 100℃< 100℃T5

≧ 135℃< 135℃T4

≧ 200℃< 200℃T3

≧ 300℃< 300℃T2

≧ 450℃< 450℃T1

易燃性氣體、蒸氣自燃溫度

電氣機具最高表面溫度

電氣機具溫度等級

22

耐壓防爆電氣機具：馬達、燈具、開關儀表計器、氣體分析器、記錄器傳輸器、插頭與插座、連接盒以及信號警報、通訊設備等項目。

耐壓防爆火警綜合盤

耐壓防爆電氣機具應具完整性

※為確保防爆電氣設備其配線系統之完整與安全性，需選擇適當的電氣配線方式，有效達到防爆功效

依據耐壓防爆構造原理

延伸之配線方式有

耐壓金屬管路系統

電纜系統

23

s

特殊防爆

n

無火花防爆

m

模鑄防爆

q

充填防爆

o

浸油防爆

p

正壓防爆

i

本質安全防爆

e

增加安全防爆

d代號

耐壓防爆

型

式

耐壓防爆構造本質安全防爆構造

防爆設備構造分類

耐壓防爆構造

24

防爆/ 本質安全級電磁閥

防爆電氣構造及適用場所對照表

d 、 p 、 e 、 o 、

q 、 m 、 i 、 n 、s 2區

d 、 p 、 o 、 eq 、 m 、 i 、s

1區

ia、s0區

無火花型防爆電機

浸油防爆構造

25

內部短路內部短路

電氣保護才可以中斷內部短路效應，耐壓防爆只能承受氣爆

耐壓防爆可預防內部短路效應?

不可!

26

火焰逸走路徑之障礙火焰逸走路徑之障礙

火焰接合面之耐壓防爆箱必須考慮容器位置，阻礙物如管路、牆壁及鋼製品。

如果太接近接合面，可能減低火焰逸走路徑效應而引爆外部可燃性氣體。這個現象已被測試且證明。

基於此原因，安裝準則規定容器接合面之所需最短距離如下：

d

40mmIIC

30mmIIB

10mmIIA

距離氣體族群

27

阻礙物

耐壓防爆箱內不適合使用元件耐壓防爆箱內不適合使用元件

可繞線式保險絲 (Re-wireable fuse)會釋出氧氣之液體

會釋出氫氣之液體或物體

含可燃性液體之元件

油入型電流接觸器

電池(可能釋出氫氣)

引起不良擾動之元件

28

危險場所之防爆電氣設備選用

確定所要安裝防爆電氣設備之場所等

級（０區、１區或２區）

安裝處所可能洩漏之易燃性物質為何?

屬於何族群?自燃點?

選取防爆設備構造為何?

防爆電氣設備之場所等級?

29

選取合格防爆電氣設備

1.製造商名字和註冊商標。

2.製造商的型式檢定號碼。

3.Ex之符號

4.保護型式使用符號：

5.氣體分群符號

6.溫度等級或最高表面溫度或兩者皆有

缺一不可！！

d IIB T4

溫度等級T4

氣體族群 IIB

耐壓防爆構造

30

檢驗人員應具備之資格：

依規定應由受過各種防爆保護方式之人員，進行電氣設備之安裝檢查和保養

安裝操作法令規章及一般區域分類原則之有經驗人員實施

定期實施適當在職訓練

實施適當在職訓練

合格受訓具實務經驗

四、耐壓防爆電氣設備檢查四、耐壓防爆電氣設備檢查

31

檢查前下列事項之最新資料應準備妥善:

（１）危險區域之分類；

（２）器具所屬氣體族群和溫度等級

（３）足夠的防爆設備維護資料

(如:器具之列冊和位置，備品資料，

技術資料)

（４）地下電纜之線路圖

文件之準備

最新資料

?

32

電氣器具應與危險區域分類等級相配。

電氣適用氣體族群是否正確

器具之最高表面溫昇正確否

電氣線路標示注意事項

電纜接口裝置注意事項

電纜是否合適

密閉性要求

過載保護設施事項

其他注意規定33

非授權之修改

電纜線

電纜護網

呼吸限制箱殼

點到點之連接

非電化學隔絕線路接地連續性

電纜(電纜線之參數，導電網之接地…等)

各項檢查重點(續)

34

預測合適之週期檢查之間隔

間隔固定後(暫時性的)採用抽檢方式，視實際情況調整間隔週期

決定檢查之等級種類，同樣採取抽檢方

式以支持或修改檢查等級

定期評估檢查間隔和等級之正確性

定期檢查週期之建立程序

35

調整合適之週期

依實際狀況調整

檢查等級?

定期評估正確性

定期檢查週期之建立程序

36

行政院勞工委員會 督導

經費補助單位：行政院勞工委員會

勞工保險局

編製單位：財團法人 工業技術研究院

中台科技大學

行政院勞工委員會 關心您

網址：www.cla.gov.tw中華民國97年

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