1. Verwijdering van stofdeeltjes in een stofvrije cleanroom
De belangrijkste functie van een cleanroom is het beheersen van de reinheid, temperatuur en vochtigheid van de atmosfeer waaraan producten (zoals siliciumchips, enz.) worden blootgesteld, zodat de producten in een ruimte met een goede omgeving kunnen worden geproduceerd en vervaardigd. We noemen deze ruimte een cleanroom. Volgens internationale praktijk wordt het reinheidsniveau voornamelijk bepaald door het aantal deeltjes per kubieke meter lucht met een diameter groter dan de classificatienorm. Met andere woorden, de zogenaamde stofvrije ruimte is niet 100% stofvrij, maar wordt beheerst in een zeer kleine eenheid. Natuurlijk zijn de deeltjes die voldoen aan de stofnorm in deze norm al erg klein in vergelijking met het gebruikelijke stof dat we zien, maar voor optische structuren zal zelfs een beetje stof een zeer grote negatieve impact hebben, dus stofvrij zijn is een onvermijdelijke vereiste bij de productie van optische structuurproducten.
Door het aantal stofdeeltjes met een deeltjesgrootte groter dan of gelijk aan 0,5 micron per kubieke meter te beperken tot minder dan 3520 per kubieke meter, wordt klasse A van de internationale stofvrijnorm bereikt. De stofvrijnorm die wordt gebruikt bij de productie en verwerking van chips stelt hogere eisen aan stof dan klasse A, en een dergelijke hoge norm wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van chips van een hoger niveau. Het aantal stofdeeltjes wordt strikt gecontroleerd op 35.200 per kubieke meter, wat in de cleanroomindustrie algemeen bekend staat als klasse B.
2. Drie soorten cleanroom-toestanden
Lege cleanroom: een cleanroomfaciliteit die gebouwd is en in gebruik kan worden genomen. Deze beschikt over alle relevante diensten en functies. Er is echter geen apparatuur in de faciliteit die door operators wordt bediend.
Statische cleanroom: een cleanroomfaciliteit met alle functies, juiste instellingen en installatie, die kan worden gebruikt volgens de instellingen of in gebruik is, maar er zijn geen operators in de faciliteit.
Dynamische cleanroom: een cleanroom bij normaal gebruik, met volledige servicefuncties, uitrusting en personeel; indien nodig kunnen de normale werkzaamheden worden uitgevoerd.
3. Controle-items
(1). Kan stofdeeltjes verwijderen die in de lucht zweven.
(2) Kan de vorming van stofdeeltjes voorkomen.
(3). Regeling van temperatuur en vochtigheid.
(4). Drukregeling.
(5). Verwijdering van schadelijke gassen.
(6). Luchtdichtheid van constructies en compartimenten.
(7). Voorkomen van statische elektriciteit.
(8). Voorkoming van elektromagnetische interferentie.
(9). Rekening houden met veiligheidsfactoren.
(10). Aandacht voor energiebesparing.
4. Classificatie
Turbulente stromingstype
Lucht komt de cleanroom binnen vanuit de airconditioningbox via het luchtkanaal en het luchtfilter (HEPA) in de cleanroom en wordt teruggevoerd via de scheidingswandpanelen of verhoogde vloeren aan beide zijden van de cleanroom. De luchtstroom beweegt niet lineair, maar vertoont een onregelmatige turbulente of wervelende toestand. Dit type is geschikt voor cleanrooms van klasse 1.000-100.000.
Definitie: Een schone ruimte waarin de lucht met een onregelmatige snelheid stroomt en niet parallel loopt, met terugstroming of wervelstroom.
Principe: Turbulente cleanrooms maken gebruik van de toevoerluchtstroom om de binnenlucht continu te verdunnen en de vervuilde lucht geleidelijk te verdunnen om reinheid te bereiken (turbulente cleanrooms worden over het algemeen ontworpen op reinheidsniveaus boven de 1.000 tot 300.000).
Kenmerken: Turbulente cleanrooms zijn afhankelijk van meerdere ventilaties om reinheids- en reinheidsniveaus te bereiken. Het aantal ventilatiewisselingen bepaalt het zuiveringsniveau in de definitie (hoe meer ventilatiewisselingen, hoe hoger het reinheidsniveau).
(1) Zelfreinigingstijd: verwijst naar de tijd wanneer de schone kamer begint met het leveren van lucht aan de schone kamer volgens het ontworpen ventilatiegetal en de stofconcentratie in de kamer het ontworpen reinheidsniveau bereikt. Klasse 1.000 zal naar verwachting niet meer dan 20 minuten bedragen (15 minuten kunnen worden gebruikt voor de berekening). Klasse 10.000 zal naar verwachting niet meer dan 30 minuten bedragen (25 minuten kunnen worden gebruikt voor de berekening). Klasse 100.000 zal naar verwachting niet meer dan 40 minuten bedragen (30 minuten kunnen worden gebruikt voor de berekening).
(2) Ventilatiefrequentie (ontworpen volgens de bovenstaande eisen voor zelfreinigende tijd) klasse 1.000: 43,5-55,3 keer/uur (standaard: 50 keer/uur) klasse 10.000: 23,8-28,6 keer/uur (standaard: 25 keer/uur) klasse 100.000: 14,4-19,2 keer/uur (standaard: 15 keer/uur)
Voordelen: eenvoudige structuur, lage kosten voor de constructie van het systeem, cleanroom eenvoudig uit te breiden, op sommige speciale plaatsen kan een stofvrije cleanroomwerkbank worden gebruikt om de kwaliteit van de cleanroom te verbeteren.
Nadelen: door turbulentie veroorzaakte stofdeeltjes zweven in de binnenruimte en zijn moeilijk af te voeren, waardoor procesproducten gemakkelijk verontreinigd kunnen raken. Bovendien duurt het vaak lang voordat de gewenste zuiverheid is bereikt als het systeem wordt stilgezet en vervolgens weer wordt ingeschakeld.
Laminaire stroming
Laminaire luchtstroom beweegt in een uniforme, rechte lijn. De lucht komt de ruimte binnen via een filter met een dekkingsgraad van 100% en wordt via de verhoogde vloer of de scheidingswanden aan beide zijden teruggevoerd. Dit type is geschikt voor gebruik in cleanroomomgevingen met hogere cleanroomclassificaties, over het algemeen klasse 1 tot 100. Er zijn twee typen:
(1) Horizontale laminaire stroming: Horizontale lucht wordt in één richting uit het filter geblazen en via het retourluchtsysteem aan de tegenoverliggende wand teruggevoerd. Stof wordt naar buiten afgevoerd met de luchtrichting mee. Over het algemeen is de vervuiling ernstiger aan de stroomafwaartse zijde.
Voordelen: Eenvoudige structuur, kan binnen korte tijd na gebruik stabiel worden.
Nadelen: De bouwkosten zijn hoger dan bij turbulente stroming en de binnenruimte is niet eenvoudig uit te breiden.
(2) Verticale laminaire stroming: Het plafond van de ruimte is volledig bedekt met ULPA-filters en de lucht wordt van boven naar beneden geblazen, wat zorgt voor een hogere zuiverheid. Stof dat tijdens het proces of door het personeel wordt gegenereerd, kan snel naar buiten worden afgevoerd zonder andere werkruimtes te beïnvloeden.
Voordelen: Eenvoudig te beheren, een stabiele toestand kan binnen korte tijd na aanvang van de operatie worden bereikt en wordt niet snel beïnvloed door de operationele toestand of operators.
Nadelen: Hoge bouwkosten, moeilijk om de ruimte flexibel te gebruiken, plafondhangers nemen veel ruimte in beslag en lastig te repareren en vervangen van filters.
Samengesteld type
Bij het samengestelde type worden turbulente stromingstypen en laminaire stromingstypen gecombineerd of samen gebruikt, waardoor lokaal zeer schone lucht kan worden geproduceerd.
(1) Schone tunnel: Gebruik HEPA- of ULPA-filters om 100% van het procesgebied of werkgebied te bestrijken en zo het reinheidsniveau te verhogen tot boven klasse 10, wat kan besparen op installatie- en operationele kosten.
Bij dit type moet de werkplek van de operator worden geïsoleerd van het product- en machineonderhoud, zodat het werk en de kwaliteit tijdens het machineonderhoud niet worden beïnvloed.
Schone tunnels hebben nog twee andere voordelen: A. Ze zijn eenvoudig en flexibel uit te breiden; B. Onderhoud aan de apparatuur kan eenvoudig in het onderhoudsgebied worden uitgevoerd.
(2) Schone buis: Omring en reinig de automatische productielijn waar de productstroom doorheen stroomt en verhoog het reinheidsniveau tot boven klasse 100. Omdat het product, de operator en de stofproducerende omgeving van elkaar geïsoleerd zijn, kan een kleine hoeveelheid luchttoevoer een goede reinheid bereiken, wat energie bespaart en het meest geschikt is voor geautomatiseerde productielijnen die geen handmatige arbeid vereisen. Het is toepasbaar in de farmaceutische, voedingsmiddelen- en halfgeleiderindustrie.
(3) Schone plek: Het reinheidsniveau van het productverwerkingsgebied in de turbulente schone ruimte met een cleanroomniveau van 10.000~100.000 wordt verhoogd naar 10~1000 of hoger voor productiedoeleinden; schone werkbanken, schone loodsen, geprefabriceerde schone ruimtes en schone kasten behoren tot deze categorie.
Schone bank: klasse 1~100.
Clean booth: Een kleine ruimte omgeven door antistatisch transparant plastic doek in een turbulente cleanroomruimte, met onafhankelijke HEPA- of ULPA-units en airconditioningunits om een schone ruimte van een hoger niveau te creëren, met een temperatuur van 10 tot 1000, een hoogte van ongeveer 2,5 meter en een dekkingsgebied van ongeveer 10 m² of minder. De ruimte heeft vier pilaren en is uitgerust met verplaatsbare wielen voor flexibel gebruik.
5. Luchtstroom Stroom
Het belang van luchtstroom
De reinheid van een cleanroom wordt vaak beïnvloed door de luchtstroom. Met andere woorden: de beweging en verspreiding van stof dat wordt gegenereerd door mensen, machinekamers, bouwconstructies, enz., wordt bepaald door de luchtstroom.
De cleanroom gebruikt HEPA en ULPA om de lucht te filteren en de stofafzuiging is maar liefst 99,97 tot 99,99995%, waardoor de door dit filter gefilterde lucht zeer schoon kan worden genoemd. Naast mensen zijn er echter ook stofbronnen zoals machines in de cleanroom. Zodra dit gegenereerde stof zich verspreidt, is het onmogelijk om de ruimte schoon te houden, dus moet er luchtstroom worden gebruikt om het gegenereerde stof snel naar buiten af te voeren.
Beïnvloedende factoren
Er zijn veel factoren die de luchtstroom in een cleanroom beïnvloeden, zoals procesapparatuur, personeel, assemblagematerialen in de cleanroom, verlichtingsarmaturen, enz. Tegelijkertijd moet ook rekening worden gehouden met het omleidingspunt van de luchtstroom boven de productieapparatuur.
Het omleidingspunt van de luchtstroom op het oppervlak van een algemene operatietafel of productieapparatuur moet worden ingesteld op 2/3 van de afstand tussen de cleanroom en de scheidingswand. Op deze manier kan de luchtstroom, wanneer de operator aan het werk is, van binnenuit de procesruimte naar de operatieruimte stromen en het stof afvoeren. Als het omleidingspunt vóór de procesruimte wordt geplaatst, ontstaat er een onjuiste omleiding van de luchtstroom. In dat geval stroomt het grootste deel van de luchtstroom naar de achterkant van de procesruimte, waardoor het stof dat door de operator wordt veroorzaakt, naar de achterkant van de apparatuur wordt meegevoerd. De werkbank raakt verontreinigd en de opbrengst zal onvermijdelijk afnemen.
Obstakels zoals werktafels in cleanrooms zullen wervelstromen veroorzaken bij de kruising en de reinheid in de buurt ervan zal relatief slecht zijn. Het boren van een retourluchtgat in de werktafel zal het wervelstroomverschijnsel minimaliseren; de juiste keuze van montagematerialen en een perfecte opstelling van de apparatuur zijn ook belangrijke factoren die bepalen of de luchtstroom een wervelstroomverschijnsel wordt.
6. Samenstelling van de cleanroom
De samenstelling van de cleanroom bestaat uit de volgende systemen (geen enkel molecuul is onmisbaar in het systeem), anders is het niet mogelijk om een complete en hoogwaardige cleanroom te vormen:
(1) Plafondsysteem: inclusief plafondroede, I-balk of U-balk, plafondrooster of plafondframe.
(2) Airconditioningsysteem: inclusief luchtcabine, filtersysteem, windmolen, enz.
(3) Scheidingswand: inclusief ramen en deuren.
(4) Vloer: inclusief verhoogde vloer of antistatische vloer.
(5) Verlichtingsarmaturen: LED-zuiveringsvlakke lamp.
De hoofdstructuur van de cleanroom bestaat doorgaans uit stalen staven of botcement. Welke structuur u ook kiest, deze moet aan de volgende voorwaarden voldoen:
A. Er zullen geen scheuren ontstaan door temperatuurveranderingen en trillingen;
B. Het is niet eenvoudig om stofdeeltjes te produceren en het is moeilijk voor deeltjes om zich te hechten;
C. Lage hygroscopiciteit;
D. Om de luchtvochtigheid in een cleanroom te handhaven, moet de thermische isolatie hoog zijn;
7. Classificatie op basis van gebruik
Industriële cleanroom
Het doel is om levenloze deeltjes te beheersen. Het controleert voornamelijk de vervuiling van het werkobject door stofdeeltjes in de lucht, en de interne druk wordt over het algemeen gehandhaafd. Het is geschikt voor de precisiemachine-industrie, de elektronica-industrie (halfgeleiders, geïntegreerde schakelingen, enz.), de lucht- en ruimtevaartindustrie, de chemische industrie met hoge zuiverheidsgraad, de kernenergie-industrie, de optische en magnetische productenindustrie (productie van cd's, films en tapes), LCD's (vloeibaar kristalglas), computerharde schijven, de productie van computerkoppen en andere industrieën.
Biologische cleanroom
Bestrijdt voornamelijk de vervuiling van het werkobject door levende deeltjes (bacteriën) en levenloze deeltjes (stof). Het kan worden onderverdeeld in:
A. Algemene biologische cleanroom: controleert voornamelijk de vervuiling van microbiële (bacteriële) objecten. Tegelijkertijd moeten de interne materialen bestand zijn tegen erosie door diverse sterilisatiemiddelen en garandeert het interieur over het algemeen een positieve druk. De interne materialen moeten in principe bestand zijn tegen diverse sterilisatiebehandelingen in industriële cleanrooms. Voorbeelden: farmaceutische industrie, ziekenhuizen (operatiekamers, steriele afdelingen), de voedingsmiddelenindustrie, cosmeticaproductie, drankenproductie, dierlaboratoria, laboratoria voor fysische en chemische tests, bloedbanken, enz.
B. Cleanroom voor biologische veiligheid: beperkt voornamelijk de vervuiling van levende deeltjes van het werkobject naar de buitenwereld en mensen. De interne druk moet negatief zijn ten opzichte van de atmosfeer. Voorbeelden: bacteriologie, biologie, schone laboratoria, fysische technologie (recombinante genen, vaccinbereiding).
Plaatsingstijd: 07-02-2025