1. Odstraňovanie prachových častíc v bezprašnej čistej miestnosti
Hlavnou funkciou čistej miestnosti je regulovať čistotu, teplotu a vlhkosť atmosféry, ktorej sú výrobky (ako napríklad kremíkové čipy atď.) vystavené, aby sa výrobky mohli vyrábať v priestore s dobrým prostredím. Tento priestor nazývame čistou miestnosťou. Podľa medzinárodnej praxe je úroveň čistoty určená hlavne počtom častíc na meter kubický vzduchu s priemerom väčším ako je klasifikačný štandard. Inými slovami, takzvaná bezprašná miestnosť nie je 100 % bezprašná, ale je regulovaná vo veľmi malej jednotke. Samozrejme, častice, ktoré spĺňajú štandard prachu v tejto norme, sú už veľmi malé v porovnaní s bežným prachom, ktorý vidíme, ale pre optické štruktúry bude mať aj malé množstvo prachu veľmi veľký negatívny vplyv, takže bezprašnosť je nevyhnutnou požiadavkou pri výrobe výrobkov z optických štruktúr.
Kontrola počtu prachových častíc s veľkosťou častíc väčšou alebo rovnou 0,5 mikrónu na meter kubický na menej ako 3520/meter kubický dosiahne triedu A medzinárodného štandardu bezprašnosti. Štandard bezprašnosti používaný pri výrobe a spracovaní triesok má vyššie požiadavky na prach ako trieda A a tento vysoký štandard sa používa najmä pri výrobe niektorých triesok vyššej triedy. Počet prachových častíc je prísne kontrolovaný na 35 200 na meter kubický, čo je v priemysle čistých priestorov bežne známe ako trieda B.
2. Tri druhy stavov čistých priestorov
Prázdna čistá miestnosť: zariadenie s čistou miestnosťou, ktoré bolo vybudované a môže byť uvedené do prevádzky. Má všetky relevantné služby a funkcie. V zariadení sa však nenachádzajú žiadne zariadenia obsluhované operátormi.
Statická čistá miestnosť: zariadenie čistej miestnosti s kompletnými funkciami, správnym nastavením a inštaláciou, ktoré je možné používať podľa nastavení alebo je v prevádzke, ale v zariadení nie sú žiadni zamestnanci.
Dynamická čistá miestnosť: čistá miestnosť v bežnom používaní s kompletnými servisnými funkciami, vybavením a personálom; v prípade potreby je možné vykonávať bežnú prácu.
3. Kontrolné položky
(1). Dokáže odstrániť prachové častice vznášajúce sa vo vzduchu.
(2). Môže zabrániť tvorbe prachových častíc.
(3). Regulácia teploty a vlhkosti.
(4). Regulácia tlaku.
(5). Odstránenie škodlivých plynov.
(6). Vzduchotesnosť konštrukcií a priestorov.
(7). Prevencia statickej elektriny.
(8). Prevencia elektromagnetického rušenia.
(9). Zohľadnenie bezpečnostných faktorov.
(10). Zohľadnenie úspory energie.
4. Klasifikácia
Turbulentný typ prúdenia
Vzduch vstupuje do čistej miestnosti z klimatizačnej skrinky cez vzduchový kanál a vzduchový filter (HEPA) v čistej miestnosti a vracia sa cez priečky alebo vyvýšené podlahy na oboch stranách čistej miestnosti. Prúd vzduchu sa nepohybuje lineárne, ale vykazuje nepravidelný turbulentný alebo vírivý stav. Tento typ je vhodný pre čisté miestnosti triedy 1 000 – 100 000.
Definícia: Čistá miestnosť, kde prúdenie vzduchu prúdi nerovnomernou rýchlosťou a nie je rovnobežné, sprevádzané spätným prúdením alebo vírivým prúdom.
Princíp: Turbulentné čisté priestory sa spoliehajú na prúdenie privádzaného vzduchu, ktoré neustále riedi vnútorný vzduch a postupne riedi znečistený vzduch, aby sa dosiahla čistota (turbulentné čisté priestory sú vo všeobecnosti navrhnuté pre úrovne čistoty nad 1 000 až 300 000).
Vlastnosti: Turbulentné čisté priestory sa spoliehajú na viacnásobné vetranie na dosiahnutie čistoty a úrovní čistoty. Počet zmien vetrania určuje úroveň čistenia v definícii (čím viac zmien vetrania, tým vyššia úroveň čistoty).
(1) Čas samočistenia: vzťahuje sa na čas, kedy čistá miestnosť začne dodávať vzduch do čistej miestnosti podľa navrhnutého vetracieho čísla a koncentrácia prachu v miestnosti dosiahne navrhnutú úroveň čistoty. Pre triedu čistoty 1 000 sa očakáva maximálne 20 minút (na výpočet sa môže použiť 15 minút), pre triedu čistoty 10 000 sa očakáva maximálne 30 minút (na výpočet sa môže použiť 25 minút), pre triedu čistoty 100 000 sa očakáva maximálne 40 minút (na výpočet sa môže použiť 30 minút).
(2) Frekvencia vetrania (navrhnutá podľa vyššie uvedených požiadaviek na čas samočistenia) trieda 1 000: 43,5 – 55,3-krát/hodinu (štandard: 50-krát/hodinu) trieda 10 000: 23,8 – 28,6-krát/hodinu (štandard: 25-krát/hodinu) trieda 100 000: 14,4 – 19,2-krát/hodinu (štandard: 15-krát/hodinu)
Výhody: jednoduchá konštrukcia, nízke náklady na výstavbu systému, jednoduché rozšírenie čistej miestnosti, v niektorých špeciálnych miestach je možné na zlepšenie kvality čistej miestnosti použiť bezprašnú čistú lavicu.
Nevýhody: prachové častice spôsobené turbulenciami sa vznášajú vo vnútornom priestore a je ťažké ich odvádzať, čo môže ľahko kontaminovať procesné produkty. Okrem toho, ak sa systém zastaví a potom aktivuje, dosiahnutie požadovanej čistoty často trvá dlho.
Laminárne prúdenie
Laminárny prúd vzduchu sa pohybuje rovnomerne priamočiaro. Vzduch vstupuje do miestnosti cez filter so 100 % pokrytím a vracia sa späť cez zvýšenú podlahu alebo priečky na oboch stranách. Tento typ je vhodný na použitie v čistých priestoroch s vyššími stupňami čistoty, zvyčajne triedy 1 až 100. Existujú dva typy:
(1) Horizontálne laminárne prúdenie: Horizontálny vzduch je vyfukovaný z filtra jedným smerom a vracaný späť systémom spätného vzduchu na protiľahlej stene. Prach je odvádzaný von smerom vzduchu. Vo všeobecnosti je znečistenie vážnejšie na strane po prúde.
Výhody: Jednoduchá konštrukcia, stabilizácia v krátkom čase po operácii.
Nevýhody: Náklady na výstavbu sú vyššie ako pri turbulentnom prúdení a vnútorný priestor sa nedá ľahko rozšíriť.
(2) Vertikálne laminárne prúdenie: Strop miestnosti je kompletne pokrytý filtrami ULPA a vzduch je fúkaný zhora nadol, čím sa dosahuje vyššia čistota. Prach vznikajúci počas procesu alebo personálom sa dá rýchlo odviesť von bez ovplyvnenia iných pracovných priestorov.
Výhody: Ľahko sa ovláda, stabilný stav je možné dosiahnuť krátko po začatí prevádzky a nie je ľahko ovplyvnený prevádzkovým stavom alebo operátormi.
Nevýhody: Vysoké stavebné náklady, ťažko flexibilné využitie priestoru, stropné závesy zaberajú veľa miesta a je problematické opravovať a vymieňať filtre.
Kompozitný typ
Kompozitný typ kombinuje alebo používa turbulentný typ prúdenia a laminárny typ prúdenia, čo môže poskytnúť lokálny ultračistý vzduch.
(1) Čistý tunel: Na pokrytie 100 % procesnej alebo pracovnej plochy použite filtre HEPA alebo ULPA, aby ste zvýšili úroveň čistoty nad triedu 10, čo môže ušetriť náklady na inštaláciu a prevádzku.
Tento typ vyžaduje, aby bol pracovný priestor operátora izolovaný od produktu a údržby stroja, aby sa predišlo ovplyvneniu práce a kvality počas údržby stroja.
Čisté tunely majú dve ďalšie výhody: A. Ľahko sa flexibilne rozširujú; B. Údržbu zariadení možno ľahko vykonávať v priestore údržby.
(2) Čistá trubica: Obklopte a vyčistite automatickú výrobnú linku, ktorou prechádza tok produktu, a zvýšte úroveň čistoty nad triedu 100. Pretože produkt, obsluha a prostredie generujúce prach sú od seba izolované, malé množstvo privádzaného vzduchu môže dosiahnuť dobrú čistotu, čo môže ušetriť energiu a je najvhodnejšie pre automatizované výrobné linky, ktoré nevyžadujú manuálnu prácu. Je použiteľné vo farmaceutickom, potravinárskom a polovodičovom priemysle.
(3) Čisté miesto: Úroveň čistoty oblasti spracovania produktu v turbulentnej čistej miestnosti s úrovňou čistoty miestnosti 10 000 až 100 000 sa zvyšuje na 10 až 1 000 alebo viac na výrobné účely; do tejto kategórie patria čisté pracovné stoly, čisté prístrešky, prefabrikované čisté miestnosti a čisté šatníky.
Čistý pracovný stôl: trieda 1~100.
Čistá kabínka: Malý priestor obklopený antistatickou priehľadnou plastovou látkou v turbulentnom čistom priestore, využívajúci nezávislé HEPA alebo ULPA a klimatizačné jednotky, čím sa stáva čistejším priestorom s úrovňou 10~1000, výškou približne 2,5 metra a plochou pokrytia približne 10 m2 alebo menej. Má štyri stĺpiky a je vybavený pohyblivými kolieskami pre flexibilné použitie.
5. Prietok vzduchu
Dôležitosť prúdenia vzduchu
Čistotu čistej miestnosti často ovplyvňuje prúdenie vzduchu. Inými slovami, pohyb a šírenie prachu generovaného ľuďmi, strojnými priestormi, stavebnými konštrukciami atď. sú riadené prúdením vzduchu.
Čistá miestnosť využíva na filtrovanie vzduchu HEPA a ULPA filtre s mierou zachytávania prachu 99,97 až 99,99995 %, takže vzduch filtrovaný týmto filtrom možno považovať za veľmi čistý. V čistej miestnosti sa však okrem ľudí nachádzajú aj zdroje prachu, ako napríklad stroje. Keď sa tento vytvorený prach rozšíri, nie je možné udržiavať čistý priestor, preto je potrebné použiť prúdenie vzduchu na rýchle odstránenie vytvoreného prachu von.
Ovplyvňujúce faktory
Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú prúdenie vzduchu v čistej miestnosti, ako napríklad procesné zariadenia, personál, montážne materiály čistej miestnosti, svietidlá atď. Zároveň by sa mal zohľadniť aj bod odklonu prúdenia vzduchu nad výrobným zariadením.
Bod odklonu prúdenia vzduchu na povrchu bežného operačného stola alebo výrobného zariadenia by mal byť nastavený na 2/3 vzdialenosti medzi priestorom čistej miestnosti a deliacou stenou. Týmto spôsobom môže prúd vzduchu počas práce obsluhy prúdiť z vnútra procesnej oblasti do prevádzkovej oblasti a odvádzať prach; ak je bod odklonu nastavený pred procesnou oblasťou, dôjde k nesprávnemu odklonu prúdenia vzduchu. V tomto čase bude väčšina prúdenia vzduchu prúdiť do zadnej časti procesnej oblasti a prach spôsobený obsluhou sa bude prenášať do zadnej časti zariadenia, čím sa znečistí pracovný stôl a výťažnosť sa nevyhnutne zníži.
Prekážky, ako sú pracovné stoly v čistých priestoroch, budú mať na spojoch vírivé prúdy a čistota v ich blízkosti bude relatívne slabá. Vyvŕtanie otvoru pre spätný prúd vzduchu na pracovnom stole minimalizuje jav vírivých prúdov; dôležitými faktormi, či sa prúdenie vzduchu stane javom vírivých prúdov, sú aj vhodný výber montážnych materiálov a dokonalé rozmiestnenie zariadenia.
6. Zloženie čistej miestnosti
Zloženie čistej miestnosti sa skladá z nasledujúcich systémov (žiaden z nich nie je v molekulách systému nevyhnutný), inak nebude možné vytvoriť kompletnú a kvalitnú čistú miestnosť:
(1) Stropný systém: vrátane stropnej tyče, I-nosníka alebo U-nosníka, stropného roštu alebo stropného rámu.
(2) Klimatizačný systém: vrátane vzduchovej kabíny, filtračného systému, veterného mlyna atď.
(3) Priečka: vrátane okien a dverí.
(4) Podlaha: vrátane vyvýšenej podlahy alebo antistatickej podlahy.
(5) Svietidlá: LED čistiaca plochá lampa.
Hlavná konštrukcia čistej miestnosti je zvyčajne vyrobená z oceľových tyčí alebo kostného cementu, ale bez ohľadu na to, o aký druh konštrukcie ide, musí spĺňať nasledujúce podmienky:
A. V dôsledku zmien teploty a vibrácií sa nevzniknú žiadne praskliny;
B. Nie je ľahké vytvárať prachové častice a je ťažké, aby sa častice prichytili;
C. Nízka hygroskopicita;
D. Na udržanie vlhkosti v čistej miestnosti musí byť vysoká tepelná izolácia;
7. Klasifikácia podľa použitia
Priemyselná čistá miestnosť
Kontrola neživých častíc je predmetom. Hlavne kontroluje znečistenie vzduchu prachovými časticami vstupujúcimi do pracovného objektu a vo vnútri sa vo všeobecnosti udržiava pozitívny tlak. Je vhodný pre presný strojársky priemysel, elektronický priemysel (polovodiče, integrované obvody atď.), letecký priemysel, vysoko čistý chemický priemysel, priemysel atómovej energie, priemysel optických a magnetických produktov (výroba CD, filmov, pások), LCD (tekutých kryštálov), výrobu pevných diskov počítačov, výrobu počítačových hláv a ďalšie odvetvia.
Biologicky čistá miestnosť
Hlavne kontroluje znečistenie pracovného objektu živými časticami (baktériami) a neživými časticami (prachom). Dá sa rozdeliť na;
A. Všeobecne biologicky čistá miestnosť: kontroluje najmä znečistenie mikrobiálnymi (bakteriálnymi) objektmi. Zároveň musia byť jej vnútorné materiály schopné odolávať erózii spôsobenej rôznymi sterilizačnými činidlami a interiér vo všeobecnosti zaručuje pozitívny tlak. V podstate musia byť vnútorné materiály schopné odolávať rôznym sterilizačným ošetreniam v priemyselnej čistej miestnosti. Príklady: farmaceutický priemysel, nemocnice (operačné sály, sterilné oddelenia), výroba potravín, kozmetiky, nápojov, laboratóriá pre zvieratá, laboratóriá fyzikálnych a chemických testov, krvné stanice atď.
B. Biologická bezpečnosť čistých priestorov: kontroluje najmä znečistenie vonkajšieho sveta a ľudí živými časticami z pracovného objektu. Vnútorný tlak sa musí udržiavať pod tlakom negatívneho vplyvu atmosféry. Príklady: bakteriológia, biológia, čisté laboratóriá, fyzikálne inžinierstvo (rekombinantné gény, príprava vakcín)
Čas uverejnenia: 7. februára 2025