集成電路廠房微振響應(yīng)測(cè)試

張騫 任青

摘 要：高精度集成電路廠房對(duì)環(huán)境振動(dòng)有極高的要求，需要控制建筑的振動(dòng)水平。本文采用高靈敏度壓電式加速度傳感器，對(duì)四川某電子科技廠房進(jìn)行24h振動(dòng)監(jiān)測(cè)，測(cè)試其振動(dòng)水平，通過(guò)測(cè)試所得時(shí)程數(shù)據(jù)，對(duì)其采用的1/3倍頻分析法，分析其該廠房各點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)特性。

關(guān)鍵詞：集成電路廠房;振動(dòng)響應(yīng);1/3倍頻

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.9? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）01-0157-02

隨著現(xiàn)代各種精密儀器工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種類(lèi)型的光刻機(jī)以及芯片制造機(jī)產(chǎn)業(yè)都迎來(lái)了高速的發(fā)展時(shí)期，但是精密儀器的工作及運(yùn)轉(zhuǎn)需要更高的振動(dòng)要求，因此如何將環(huán)境振動(dòng)控制在儀器可控范圍之內(nèi)成為十分重要的問(wèn)題。微振控制不僅影響到機(jī)器設(shè)備、儀表器械的使用壽命和使用性能以及操作人員的正常工作，還影響到搭載平臺(tái)的生命力。

本文結(jié)合四川某芯片廠房的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試，分析其動(dòng)力特性，為其防微振設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1工程概況

四川某芯片廠位于丘陵山坡、斜坡及坡間溝谷區(qū)域，為坡洪積地貌，后經(jīng)人工堆填形成現(xiàn)有場(chǎng)地，地形平坦，整個(gè)觀測(cè)區(qū)域的地層為第四系覆蓋層。工房的周邊均為丘陵地貌，南北有鐵路，東面有在建公路。工房?jī)?nèi)有80%以上區(qū)域?qū)儆诜牢⒄駞^(qū)域（如圖1）。

從現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境觀察得到的產(chǎn)生主要振動(dòng)的源頭有如下三種原因：首先是由于現(xiàn)場(chǎng)周?chē)?km由從西往東的高鐵鐵路帶來(lái)的振動(dòng)源頭;其二，則是在現(xiàn)場(chǎng)位置的東側(cè)方向有新建的高速公路，途徑的車(chē)輛，卡車(chē)行駛引發(fā)的振動(dòng);其三，是由于現(xiàn)場(chǎng)靠近機(jī)場(chǎng)，在飛機(jī)起降過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)。本次測(cè)試分別重要區(qū)域的10個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

2測(cè)試內(nèi)容及方案

本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所使用的測(cè)試設(shè)備為振動(dòng)采集傳感器，采集儀器，及采集軟件其頻率范圍為0.05-500Hz，分辨率達(dá)到0.0000006g，本此測(cè)試的時(shí)間主要為早上7：00-9：00以及夜晚4：00-6：00，考慮早晚不同情況的人類(lèi)活動(dòng)及自然脈動(dòng)引發(fā)的振動(dòng)水平，將獲得的時(shí)域數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傅里葉變換得到頻域數(shù)據(jù)，并將最終結(jié)果與規(guī)范進(jìn)行比對(duì)。本次采樣的參數(shù)設(shè)置如表1所示。

測(cè)點(diǎn)的示意布置圖如圖2所示，1點(diǎn)與附近鐵路距離較近，5點(diǎn)與高速公路較為接近，因此，由以上2點(diǎn)所得的測(cè)試數(shù)據(jù)，可以表明本測(cè)試場(chǎng)地的振動(dòng)最不利水平。

3測(cè)試結(jié)果分析

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)原始場(chǎng)地進(jìn)行的時(shí)程振動(dòng)水平測(cè)試，將測(cè)試數(shù)據(jù)輸入SVSA時(shí)程分析軟件可以看出其自振頻率第一階為00.59Hz。

圖4為微振動(dòng)響應(yīng)1 /3倍頻程的四坐標(biāo)諾模圖，其中橫坐標(biāo)為振動(dòng)頻率，縱坐標(biāo)為振動(dòng)幅值，單位為cm/s，通過(guò)傅里葉變換得到1/3倍頻譜圖形，本此測(cè)試中點(diǎn)位較多，取最不利點(diǎn)進(jìn)行分析：1點(diǎn)。

由測(cè)試可以看出1點(diǎn)的南北向加速度值，速度和位移分別最大為0.153cm/s2，67.75μm/s和15.67μm，垂直向加速度值，速度和位移分別最大為0.241cm/s2，100.25μm/s和23.26μm，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所需達(dá)到的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)VC-C;東西向加速度值，速度和位移分別最大為0.8916cm/s2，438.2μm/s和127.8μm，說(shuō)明靠近附近鐵路對(duì)1點(diǎn)東西向測(cè)試結(jié)果干擾較大，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所需達(dá)到的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)VC-C。

4結(jié)論

（1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的10個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)水平都較小，滿(mǎn)足小于BBN-VC-C的振動(dòng)要求，場(chǎng)地振動(dòng)滿(mǎn)足微振動(dòng)設(shè)計(jì)控制。

（2）廠房x向的振動(dòng)加速度峰值位于2.34hz-7.65hz之間，y向振動(dòng)加速度峰值位于45.1hz-55.7hz之間，z向加速度峰值位于21.4-23.5之間。

（3）建議精密設(shè)備布局于遠(yuǎn)離丘陵區(qū)域，對(duì)于工廠內(nèi)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備配備隔振基礎(chǔ)。

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