保護層分析於印刷電路板鍍銅設備火災預防應用研究

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林宜洲(Yi-Chou Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

環境工程研究所在職專班

論文名稱

保護層分析於印刷電路板鍍銅設備火災預防應用研究
(Implementation Study on Layer of Protection Analysisfor Fire Prevention on Equipments of Copper Plating Linin Printed Circuit Board Industry)

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摘要(中)

本研究以印刷電路板業之鍍銅設備火災為例，探討保護層分析在鍍銅設備火災預防的應用成效，並以危害與可操作分析做初步危害分析手法，以失誤樹做保護層失效率分析手法。就研究顯示，鍍銅設備火災危害主要來源為加熱器、化學品不相容反應與低燃點藥液遭遇明火。保護層分析的效益，在未實施前，其火災風險的每年發生機率高達1.0301X10-2，經保護層分析並改善後，火災風險的每年發生機率則降為4.01X10-6。
綜整電子產業火災發生事件與文獻的探討，得知設備火災危害的起因。以燃燒理論的構面來看起始危害，熱源構面為化學品反應、加熱器乾燒與電氣設備短路，連鎖反應構面為化學品反應，助燃物構面則包含一般空氣與化學品反應，雙氧水的反應特性則存在於這三個構面中。
保護層分析技術在人員操作偏離的分析與應用時，有它的局限性，故該類偏離的預防，除建議增設儀表功能輔助外，人員作業的防呆性，更應慎重考量。另本研究發現，保護層分析應用於電子產業設備火災預防分析時，先釐清情境危害的發生原因，再做初步的危害分析，有助於避免初步的危害分析方向偏離，並可提昇接續的保護層分析效率。
關鍵詞：印刷電路板、鍍銅設備、設備火災、風險分析技術、
危害與可操作分析、保護層分析、失誤樹分析

摘要(英)

This case study is intent to investigate the effectiveness of LOPA (Layer of Protection Analysis) for fire prevention on equipment of copper plating line in PCB industry. The methodologies applied in the study include: HAZOP (Hazard and Operability Study) for preliminary damage assessment, FTA (Fault Tree Analysis) for LOPA failure analysis. Statistical and anecdotal evidences show that most fires occur in copper plating line is caused by malfunctioned heaters, unintended chemical reactions, or flammable chemicals. Prior to carry out LOPA, the probability of fire incidence for copper plating line is 1.0301X10-2, and is reduced to 4.01X10-6 after LOPA was implemented.
Through the literature survey and the summary of fire events in electronics industry, it was able to realize the possible causes of equipment fires. From the perspective of combustion theory, there are three aspects of hazard initiation. The aspect of heat sources comprises chemical reaction, overheating, and short circuit of electronics parts. The aspect of chain reactions includes various chemical reactions. While the aspect of combustion-supporting element comes from oxygen generated when air reacts with chemicals, or from H2O2 interacting with chemicals.
The applications of LOPA and corresponding analysis have their limitations, especially in case of mistakes cause by operators or operation deviates from specification or requirement. Thus, aiming to reduce such occurrences, fool-proof methodology that can mitigate mistake deserves careful planning, while adopting automatic measuring equipment and sensors can as additional assistance. Other key findings of this study suggest that the possible causes of damage scenario shall be identified prior to carry out preliminary damage assessment for the equipment related to fire prevention and analysis in the electronics industry, so that can better target on preliminary damage assessment and enhance the efficiency of following LOPA,.
Key words: PCB (Printed Circuit Board), copper plating equipment, equipment related fire, risk assessment techniques, HAZOP (Hazard and Operability Study), LOPA (Layer of Protection Analysis), FTA (Fault Tree Analysis)

關鍵字(中)

★ 保護層分析
★ 印刷電路板
★ 設備火災
★ 危害與可操作分析
★ 失誤樹分析
★ 風險分析技術

關鍵字(英)

★ LOPA (Layer of Protection Analysis)
★ HAZOP (Hazard and Operability Study)
★ FTA (Fault Tree Analysis)
★ risk assessment techniques
★ equipment related fire
★ PCB (Printed Circuit Board)

論文目次

摘要 ………………………………………………………… i
Abstract ………………………………………………………… ii
誌謝 ………………………………………………………… iv
目錄 ………………………………………………………… v
圖目錄 ………………………………………………………… ix
表目錄 ………………………………………………………… xi
第一章前言…………………………………………………… 1
1.1 研究動機……………………………………………… 1
1.2 研究目的與內容……………………………………… 7
第二章文獻回顧……………………………………………… 9
2.1 印刷電路板鍍銅製程………………………………… 9
2.1.1 鍍銅製程在印刷電路板製造流程中的角色………… 9
2.1.2 印刷電路板鍍銅製程與設備………………………… 11
2.2 高科技工廠火災……………………………………… 12
2.2.1 火災發生的原因……………………………………… 13
2.2.2 高科技廠房火災特性………………………………… 16
2.2.3 人員操作性災害的預防……………………………… 17
2.3 風險評估與分析技術………………………………… 20
2.3.1 如果─將會分析(What-If)………………………… 21
2.3.2 危害與可操作分析(HAZOP)………………………… 22
2.3.3 事件樹分析(ETA) …………………………………… 23
2.3.4 失誤樹分析(FTA) …………………………………… 24
2.3.5 風險矩陣評估………………………………………… 25
2.3.6 保護層分析(LOPA) ………………………………… 27
2.3.7 保護層功能失效率(PFD)計算……………………… 30
第三章研究方法……………………………………………… 35
3.1 研究內容……………………………………………… 35
3.2 研究對象……………………………………………… 37
3.3 設備製程操作性內容………………………………… 38
3.4 設備P&ID……………………………………………… 39
3.5 分析方法……………………………………………… 43
3.5.1 初步危害分析………………………………………… 43
3.5.2 風險評估方法………………………………………… 44
3.5.3 獨立保護層(IPL)評估……………………………… 46
3.5.4 保護層功能失效率與火災後果發生機率演算……… 46
3.6 分析單元……………………………………………… 47
3.7 量測儀器……………………………………………… 47
第四章結果與討論…………………………………………… 49
4.1 危害與可操作分析結果……………………………… 49
4.1.1 設備操作諸元火災危害……………………………… 49
4.1.2 設備P&DI分析………………………………………… 50
4.1.3 火災危害與可操作分析結果………………………… 51
4.2 保護層分析…………………………………………… 58
4.2.1 保護層(PL)界定討論………………………………… 58
4.2.2 安全儀表(SIS)的獨立保護層設立位置討論……… 62
4.2.3 保護層失效率(PFD)分析…………………………… 65
4.2.4 保護層設置的關鍵因子與改善討論………………… 72
4.3 保護層分析於火災危害防阻的應用………………… 83
4.3.1 設備火災預防的保護層應用………………………… 83
4.3.2 情境考量、更佳化的保護層分析流程設計討論…… 84
4.3.3 不同產業與製程的火災保護層設計討論…………… 87
4.4 熱媒油壓合機設備火災案例分析…………………… 90
第五章結論與建議…………………………………………… 97
5.1 結論…………………………………………………… 97
5.2 建議…………………………………………………… 98
參考文獻 ………………………………………………………… 100
附錄一二乙二醇單丁醚MSDS………………………………… 107
附錄二膨鬆槽P&ID圖………………………………………… 108
附錄三化學銅槽P&ID圖……………………………………… 109

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指導教授

曾迪華(Dyi-Hwa Tseng)

審核日期

2012-7-24

推文