อะไรคือปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการจัดระบบการไหลของอากาศในห้องสะอาด?

ผลผลิตชิปในอุตสาหกรรมการผลิตชิปมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดและจำนวนอนุภาคอากาศที่เกาะอยู่บนชิป การจัดระเบียบการไหลของอากาศที่ดีสามารถนำอนุภาคที่เกิดจากแหล่งฝุ่นออกไปจากห้องสะอาด และรับประกันความสะอาดของห้องสะอาด กล่าวคือ การจัดระบบการไหลของอากาศในห้องคลีนรูมมีบทบาทสำคัญในการผลิตชิป เป้าหมายที่ต้องบรรลุในการออกแบบการจัดองค์กรการไหลของอากาศในห้องสะอาดคือ: เพื่อลดหรือกำจัดกระแสไหลวนในเขตการไหลเพื่อหลีกเลี่ยงการกักเก็บอนุภาคที่เป็นอันตราย เพื่อรักษาระดับแรงดันบวกที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการปนเปื้อนข้าม

ตามหลักการของห้องคลีนรูม แรงที่กระทำต่ออนุภาค ได้แก่ แรงมวล แรงโมเลกุล แรงดึงดูดระหว่างอนุภาค แรงไหลของอากาศ เป็นต้น

แรงไหลเวียนของอากาศ: หมายถึงแรงของการไหลของอากาศที่เกิดจากการไหลของอากาศที่จ่ายและไหลกลับ การไหลเวียนของอากาศแบบพาความร้อน การกวนเทียม และการไหลของอากาศอื่น ๆ ที่มีอัตราการไหลที่แน่นอนเพื่อพาอนุภาค สำหรับการควบคุมเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อมในห้องคลีนรูม แรงไหลของอากาศเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด

การทดลองแสดงให้เห็นว่าในการเคลื่อนที่ของกระแสลม อนุภาคจะติดตามกระแสลมด้วยความเร็วเกือบเท่ากันทุกประการ สภาพของอนุภาคในอากาศถูกกำหนดโดยการกระจายลม ผลกระทบหลักของการไหลเวียนของอากาศต่ออนุภาคภายในอาคาร ได้แก่: การไหลเวียนของอากาศ (รวมถึงกระแสลมหลักและกระแสลมรอง) การไหลเวียนของอากาศและการพาความร้อนที่เกิดจากคนเดิน และผลกระทบของกระแสลมต่ออนุภาคที่เกิดจากการทำงานของกระบวนการและอุปกรณ์อุตสาหกรรม วิธีการจ่ายอากาศที่แตกต่างกัน อินเทอร์เฟซความเร็ว ผู้ปฏิบัติงานและอุปกรณ์อุตสาหกรรม ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น ฯลฯ ในห้องปลอดเชื้อ ล้วนเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อระดับความสะอาด

1. อิทธิพลของวิธีการจ่ายอากาศ

(1) ความเร็วการจ่ายอากาศ

เพื่อให้มั่นใจว่ามีการไหลเวียนของอากาศสม่ำเสมอ ความเร็วของอากาศในห้องสะอาดที่มีการไหลทิศทางเดียวจะต้องสม่ำเสมอ โซนตายบนพื้นผิวการจ่ายอากาศจะต้องมีขนาดเล็ก และแรงดันตกคร่อมภายในตัวกรอง hepa จะต้องสม่ำเสมอด้วย

ความเร็วการจ่ายอากาศสม่ำเสมอ กล่าวคือ ความไม่สม่ำเสมอของการไหลของอากาศจะถูกควบคุมภายใน ±20%

มีพื้นที่ว่างบนพื้นผิวการจ่ายอากาศน้อยลง ไม่เพียงแต่ควรลดพื้นที่ระนาบของเฟรม hepa เท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้น ควรใช้ FFU แบบโมดูลาร์เพื่อทำให้เฟรมซ้ำซ้อนง่ายขึ้น

เพื่อให้แน่ใจว่าการไหลของอากาศเป็นแนวตั้งและเป็นทิศทางเดียว การเลือกแรงดันตกของตัวกรองก็มีความสำคัญเช่นกัน และจำเป็นต้องไม่ให้สูญเสียแรงดันภายในตัวกรองอย่างไม่เอนเอียง

(2) การเปรียบเทียบระหว่างระบบ FFU และระบบพัดลมไหลตามแนวแกน

FFU คือหน่วยจ่ายอากาศที่มีพัดลมและแผ่นกรองเฮปา อากาศถูกดูดเข้าไปโดยพัดลมแบบแรงเหวี่ยงของ FFU และแปลงแรงดันแบบไดนามิกเป็นแรงดันคงที่ในท่ออากาศ มันถูกเป่าออกอย่างสม่ำเสมอด้วยตัวกรอง hepa แรงดันอากาศบนเพดานเป็นแรงดันลบ วิธีนี้จะทำให้ฝุ่นไม่รั่วไหลเข้าไปในห้องสะอาดเมื่อเปลี่ยนแผ่นกรอง การทดลองแสดงให้เห็นว่าระบบ FFU เหนือกว่าระบบพัดลมไหลตามแนวแกน ในแง่ของความสม่ำเสมอของช่องระบายอากาศ ความขนานของการไหลของอากาศ และดัชนีประสิทธิภาพการระบายอากาศ เนื่องจากความขนานการไหลของอากาศของระบบ FFU ดีกว่า การใช้ระบบ FFU สามารถปรับปรุงการไหลเวียนของอากาศในห้องคลีนรูมได้

(3) อิทธิพลของโครงสร้างของ FFU เอง

FFU ส่วนใหญ่ประกอบด้วยพัดลม ตัวกรอง คู่มือการไหลของอากาศ และส่วนประกอบอื่นๆ แผ่นกรอง hepa คือการรับประกันที่สำคัญที่สุดสำหรับห้องสะอาดเพื่อให้ได้ความสะอาดตามที่กำหนดโดยการออกแบบ วัสดุของตัวกรองจะส่งผลต่อความสม่ำเสมอของช่องการไหลด้วย เมื่อมีการเพิ่มวัสดุกรองแบบหยาบหรือแผ่นไหลเข้าไปในช่องกรอง ช่องไหลออกจะสม่ำเสมอกันได้อย่างง่ายดาย

2. ผลกระทบของอินเทอร์เฟซความเร็วที่มีความสะอาดต่างกัน

ในห้องคลีนรูมเดียวกัน ระหว่างพื้นที่ทำงานและพื้นที่ไม่ทำงานซึ่งมีการไหลทิศทางเดียวในแนวตั้ง เนื่องจากความแตกต่างของความเร็วลมที่กล่อง hepa เอฟเฟกต์กระแสน้ำวนแบบผสมจะเกิดขึ้นที่อินเทอร์เฟซ และอินเทอร์เฟซนี้จะกลายเป็นกระแสน้ำวน โซนการไหลของอากาศ ความรุนแรงของความปั่นป่วนของอากาศมีความรุนแรงเป็นพิเศษ และอนุภาคอาจถูกส่งไปยังพื้นผิวของเครื่องจักรอุปกรณ์ และปนเปื้อนอุปกรณ์และเวเฟอร์

3. ผลกระทบต่อพนักงานและอุปกรณ์

เมื่อห้องคลีนรูมว่างเปล่า ลักษณะการไหลของอากาศในห้องโดยทั่วไปจะตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ เมื่ออุปกรณ์เข้าสู่ห้องคลีนรูม คนเคลื่อนย้าย และขนย้ายผลิตภัณฑ์ ย่อมมีสิ่งกีดขวางต่อองค์กรการไหลของอากาศอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เช่น มีจุดแหลมคมยื่นออกมาจากเครื่องจักรอุปกรณ์ ที่มุมหรือขอบ ก๊าซจะเบนทางไปสู่บริเวณที่มีการไหลเชี่ยว และของเหลวในบริเวณนั้นจะไม่ถูกระบายออกไปโดยก๊าซที่เข้ามาอย่างง่ายดาย ทำให้เกิดมลภาวะ

ในเวลาเดียวกัน พื้นผิวของอุปกรณ์ทางกลจะได้รับความร้อนเนื่องจากการทำงานอย่างต่อเนื่อง และการไล่ระดับของอุณหภูมิจะทำให้เกิดพื้นที่รีโฟลว์ใกล้กับเครื่องจักร ซึ่งจะเพิ่มการสะสมของอนุภาคในพื้นที่รีโฟลว์ ในเวลาเดียวกันอุณหภูมิสูงจะทำให้อนุภาคหลุดออกไปได้ง่าย เอฟเฟกต์คู่ทำให้เลเยอร์แนวตั้งโดยรวมมีความเข้มข้นมากขึ้น ความยากในการควบคุมความสะอาดของลำธาร ฝุ่นจากผู้ปฏิบัติงานในห้องคลีนรูมสามารถเกาะติดกับเวเฟอร์ในพื้นที่การไหลซ้ำเหล่านี้ได้อย่างง่ายดาย

4. อิทธิพลของพื้นอากาศกลับ

เมื่อความต้านทานของอากาศที่ไหลย้อนกลับผ่านพื้นแตกต่างกัน ความแตกต่างของความดันจะเกิดขึ้น ทำให้อากาศไหลไปในทิศทางที่มีความต้านทานเล็กน้อย และจะไม่ได้รับการไหลของอากาศที่สม่ำเสมอ วิธีการออกแบบที่นิยมในปัจจุบันคือการใช้พื้นยกระดับ เมื่ออัตราส่วนการเปิดของพื้นที่ยกสูงอยู่ที่ 10% ความเร็วการไหลของอากาศสามารถกระจายเท่าๆ กันที่ความสูงการทำงานภายในอาคาร นอกจากนี้ควรให้ความสำคัญกับงานทำความสะอาดอย่างเคร่งครัดเพื่อลดแหล่งกำเนิดมลภาวะบนพื้น

5. ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำ

สิ่งที่เรียกว่าปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำหมายถึงปรากฏการณ์การสร้างการไหลของอากาศในทิศทางตรงกันข้ามกับการไหลสม่ำเสมอ กระตุ้นให้เกิดฝุ่นที่เกิดขึ้นในห้องหรือฝุ่นในบริเวณที่มีการปนเปื้อนที่อยู่ติดกันไปทางทิศเหนือลม จึงทำให้ฝุ่นปนเปื้อนแผ่นเวเฟอร์ ปรากฏการณ์ที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ :

(1) แผ่นปิดตา

ในห้องปลอดเชื้อที่มีการไหลทางเดียวในแนวตั้ง เนื่องจากมีข้อต่อบนผนัง โดยทั่วไปจะมีแผงบังตาขนาดใหญ่ที่จะทำให้เกิดการไหลเชี่ยวและการไหลย้อนกลับเฉพาะที่

(2) โคมไฟ

การติดตั้งระบบแสงสว่างในห้องคลีนรูมจะมีผลกระทบมากกว่า เนื่องจากความร้อนของหลอดฟลูออเรสเซนต์ทำให้การไหลเวียนของอากาศเพิ่มขึ้น หลอดฟลูออเรสเซนต์จะไม่กลายเป็นพื้นที่ปั่นป่วน โดยทั่วไปโคมไฟในห้องคลีนรูมจะได้รับการออกแบบเป็นรูปหยดน้ำเพื่อลดผลกระทบที่หลอดไฟมีต่อการไหลเวียนของอากาศ

(3) ช่องว่างระหว่างผนัง

เมื่อมีช่องว่างระหว่างผนังกั้นหรือเพดานที่มีข้อกำหนดด้านความสะอาดที่แตกต่างกัน ฝุ่นจากพื้นที่ที่มีความต้องการความสะอาดต่ำสามารถถ่ายโอนไปยังพื้นที่ที่อยู่ติดกันซึ่งมีความต้องการความสะอาดสูงได้

(4) ระยะห่างระหว่างอุปกรณ์เครื่องจักรกลกับพื้นหรือผนัง

หากช่องว่างระหว่างอุปกรณ์เครื่องจักรกลกับพื้นหรือผนังมีขนาดเล็ก จะเกิดความปั่นป่วนในการเด้งกลับเกิดขึ้น ดังนั้นควรเว้นช่องว่างระหว่างอุปกรณ์กับผนัง และยกแท่นเครื่องจักรขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้สัมผัสกับพื้นโดยตรง