1. Отстраняване на прахови частици в чиста стая без прах
Основната функция на чистите помещения е да контролират чистотата, температурата и влажността на атмосферата, на която са изложени продуктите (като силициеви чипове и др.), така че продуктите да могат да се произвеждат в пространство с добра околна среда. Това пространство наричаме чисти помещения. Според международната практика нивото на чистота се определя главно от броя на частиците на кубичен метър въздух с диаметър, по-голям от класификационния стандарт. С други думи, така нареченото „безпрахово помещение“ не е 100% безпрахово, а контролирано в много малка единица. Разбира се, частиците, които отговарят на стандарта за прах в този стандарт, вече са много малки в сравнение с обикновения прах, който виждаме, но за оптичните структури дори малко прах ще има много голямо отрицателно въздействие, така че безпраховото помещение е неизбежно изискване при производството на продукти от оптични структури.
Контролирането на броя на праховите частици с размер по-голям или равен на 0,5 микрона на кубичен метър до по-малко от 3520/кубичен метър ще достигне клас А на международния стандарт за безпрахово покритие. Стандартът за безпрахово покритие, използван при производството и обработката на чипс, има по-високи изисквания за прах от клас А и такъв висок стандарт се използва главно при производството на някои чипсове с по-високо ниво. Броят на праховите частици е строго контролиран на 35 200 на кубичен метър, което е общоизвестно като клас B в индустрията за чисти помещения.
2. Три вида състояния на чиста стая
Празно чисто помещение: съоръжение с чисто помещение, което е построено и може да бъде въведено в употреба. То разполага с всички съответни услуги и функции. В съоръжението обаче няма оборудване, обслужвано от оператори.
Статично чисто помещение: чисто помещение с пълни функции, правилни настройки и инсталация, което може да се използва според настройките или е в употреба, но в съоръжението няма оператори.
Динамично чисто помещение: чисто помещение в нормална употреба, с пълни сервизни функции, оборудване и персонал; ако е необходимо, може да се извършва нормална работа.
3. Контролни елементи
(1). Може да премахва прахови частици, носещи се във въздуха.
(2). Може да предотврати образуването на прахови частици.
(3). Контрол на температурата и влажността.
(4). Регулиране на налягането.
(5). Отстраняване на вредни газове.
(6). Херметичност на конструкциите и отделенията.
(7). Предотвратяване на статично електричество.
(8). Предотвратяване на електромагнитни смущения.
(9). Отчитане на факторите за безопасност.
(10). Вземане предвид на енергоспестяването.
4. Класификация
Турбулентно течение
Въздухът навлиза в чистото помещение от климатичната кутия през въздуховода и въздушния филтър (HEPA) в чистото помещение и се връща през преградните стени или повдигнатите подове от двете страни на чистото помещение. Въздушният поток не се движи линейно, а представлява неравномерно турбулентно или вихрово състояние. Този тип е подходящ за чисти помещения клас 1000-100 000.
Определение: Чисто помещение, където въздушният поток тече с неравномерна скорост и не е успореден, придружен от обратен поток или вихрови токове.
Принцип: Турбулентните чисти помещения разчитат на подавания въздушен поток, за да разреждат непрекъснато въздуха в помещенията и постепенно да разреждат замърсения въздух, за да постигнат чистота (турбулентните чисти помещения обикновено са проектирани за нива на чистота над 1000 до 300 000).
Характеристики: Турбулентните чисти помещения разчитат на множество вентилации, за да постигнат чистота и нива на чистота. Броят на промените във вентилацията определя нивото на пречистване в дефиницията (колкото повече промени във вентилацията, толкова по-високо е нивото на чистота).
(1) Време за самопречистване: отнася се до времето, когато чистото помещение започне да подава въздух в чистото помещение съгласно проектираното вентилационно число и концентрацията на прах в помещението достигне проектираното ниво на чистота. Очаква се клас 1000 да не е повече от 20 минути (за изчисление могат да се използват 15 минути), клас 10 000 да не е повече от 30 минути (за изчисление могат да се използват 25 минути), клас 100 000 да не е повече от 40 минути (за изчисление могат да се използват 30 минути).
(2) Честота на вентилация (проектирана съгласно горепосочените изисквания за време за самопочистване) клас 1000: 43,5-55,3 пъти/час (стандартно: 50 пъти/час) клас 10 000: 23,8-28,6 пъти/час (стандартно: 25 пъти/час) клас 100 000: 14,4-19,2 пъти/час (стандартно: 15 пъти/час)
Предимства: проста структура, ниски разходи за изграждане на системата, лесно разширяване на чистото помещение, в някои места със специално предназначение може да се използва безпрахова чиста маса за подобряване на качеството на чистото помещение.
Недостатъци: праховите частици, причинени от турбуленция, се носят във вътрешното пространство и са трудни за отстраняване, което може лесно да замърси технологичните продукти. Освен това, ако системата бъде спряна и след това активирана, често отнема много време, за да се постигне необходимата чистота.
Ламинарен поток
Ламинарният поток на въздуха се движи по равномерна права линия. Въздухът влиза в помещението през филтър със 100% покритие и се връща през повдигнатия под или преградните плоскости от двете страни. Този тип е подходящ за употреба в чисти помещения с по-високи степени на чистота, обикновено клас 1~100. Има два вида:
(1) Хоризонтален ламинарен поток: Хоризонталният въздух се издухва от филтъра в една посока и се връща през системата за рециркулация на противоположната стена. Прахът се изхвърля навън по посока на потока. Обикновено замърсяването е по-сериозно от страната надолу по течението.
Предимства: Проста структура, може да се стабилизира за кратко време след операцията.
Недостатъци: Цената на строителството е по-висока от тази при турбулентен поток, а вътрешното пространство не е лесно за разширяване.
(2) Вертикален ламинарен поток: Таванът на помещението е изцяло покрит с ULPA филтри, а въздухът се издухва отгоре надолу, което може да постигне по-висока чистота. Прахът, генериран по време на процеса или от персонала, може бързо да се изхвърли навън, без да се засягат други работни зони.
Предимства: Лесен за управление, стабилно състояние може да се постигне в рамките на кратко време след започване на операцията и не се влияе лесно от работното състояние или операторите.
Недостатъци: Висока цена на строителството, трудно е гъвкаво да се използва пространството, таванните окачалки заемат много място и са трудни за ремонт и подмяна на филтри.
Композитен тип
Композитният тип е да комбинира или използва заедно турбулентен тип поток и ламинарен тип поток, което може да осигури локален ултрачист въздух.
(1) Чист тунел: Използвайте HEPA или ULPA филтри, за да покриете 100% от технологичната зона или работната зона, за да повишите нивото на чистота над клас 10, което може да спести разходи за монтаж и експлоатация.
Този тип изисква работната зона на оператора да бъде изолирана от продукта и поддръжката на машината, за да се избегне повлияване на работата и качеството по време на поддръжката на машината.
Чистите тунели имат две други предимства: A. Лесни за гъвкаво разширяване; B. Поддръжката на оборудването може лесно да се извършва в зоната за поддръжка.
(2) Почистване на тръбата: Обгражда и пречиства автоматичната производствена линия, през която преминава продуктовият поток, и повишава нивото на чистота над клас 100. Тъй като продуктът, операторът и прахообразуващата среда са изолирани един от друг, малко количество подаван въздух може да постигне добра чистота, което може да спести енергия и е най-подходящо за автоматизирани производствени линии, които не изискват ръчен труд. Приложимо е във фармацевтичната, хранително-вкусовата и полупроводниковата промишленост.
(3) Чисто място: Нивото на чистота на зоната за обработка на продукта в турбулентно чисто помещение с ниво на чистота от 10 000 до 100 000 се увеличава до 10 до 1000 или повече за производствени цели; чисти работни маси, чисти навеси, сглобяеми чисти помещения и чисти гардероби спадат към тази категория.
Чиста пейка: клас 1~100.
Чиста кабина: Малко пространство, заобиколено от антистатична прозрачна пластмасова тъкан в турбулентно чисто помещение, използващо независими HEPA или ULPA и климатични устройства, за да се превърне в чисто пространство с по-високо ниво, с ниво на въздушна възглавница от 10~1000, височина около 2,5 метра и площ на покритие от около 10 м² или по-малко. Разполага с четири колони и е оборудвано с подвижни колела за гъвкаво използване.
5. Въздушен поток
Значение на въздушния поток
Чистотата на едно чисто помещение често се влияе от въздушния поток. С други думи, движението и разпространението на прах, генериран от хора, машинни отделения, строителни конструкции и др., се контролират от въздушния поток.
Чистите помещения използват HEPA и ULPA за филтриране на въздуха, а степента на събиране на прах е висока - 99.97~99.99995%, така че въздухът, филтриран от този филтър, може да се счита за много чист. В чистите помещения обаче, освен хора, има и източници на прах, като например машини. След като генерираният прах се разпространи, е невъзможно да се поддържа чисто пространство, така че е необходимо да се използва въздушен поток за бързо отвеждане на генерирания прах навън.
Влияещи фактори
Много фактори влияят на въздушния поток в чисто помещение, като например технологично оборудване, персонал, материали за сглобяване на чисто помещение, осветителни тела и др. В същото време трябва да се вземе предвид и точката на отклоняване на въздушния поток над производственото оборудване.
Точката за отклоняване на въздушния поток върху повърхността на обща операционна маса или производствено оборудване трябва да бъде разположена на 2/3 от разстоянието между пространството на чистото помещение и преградата. По този начин, когато операторът работи, въздушният поток може да тече от вътрешността на технологичната зона към операционната зона и да отвежда праха; ако точката за отклоняване е конфигурирана пред технологичната зона, това ще доведе до неправилно отклоняване на въздушния поток. В този случай по-голямата част от въздушния поток ще тече към задната част на технологичната зона, а прахът, причинен от работата на оператора, ще бъде пренесен към задната част на оборудването, работната маса ще бъде замърсена и добивът неизбежно ще намалее.
Препятствия като работни маси в чисти помещения ще имат вихрови токове на кръстовището и чистотата в близост до тях ще бъде сравнително лоша. Пробиването на отвор за връщане на въздух на работната маса ще минимизира феномена на вихровите токове; дали изборът на монтажни материали е подходящ и дали разположението на оборудването е перфектно също са важни фактори за това дали въздушният поток ще се превърне във феномен на вихрови токове.
6. Състав на чистата стая
Съставът на чистата стая се състои от следните системи (нито една от които не е незаменима в молекулите на системата), в противен случай няма да е възможно да се формира пълноценна и висококачествена чиста стая:
(1) Таванна система: включително таванна греда, I-образна или U-образна греда, таванна решетка или таванна рамка.
(2) Климатична система: включително въздушна кабина, филтърна система, вятърна мелница и др.
(3) Преградна стена: включително прозорци и врати.
(4) Под: включително повдигнат под или антистатичен под.
(5) Осветителни тела: LED плоска лампа за пречистване.
Основната конструкция на чистото помещение обикновено е изработена от стоманени пръти или костен цимент, но независимо от вида на конструкцията, тя трябва да отговаря на следните условия:
A. Няма да се появят пукнатини поради температурни промени и вибрации;
Б. Не е лесно да се произведат прахови частици и е трудно частиците да се прикрепят;
C. Ниска хигроскопичност;
Г. За да се поддържат условията на влажност в чистото помещение, топлоизолацията трябва да е висока;
7. Класификация по употреба
Индустриална чиста стая
Контролът на неодушевените частици е обект. Той основно контролира замърсяването на въздуха с прахови частици, достигащи до работния обект, и като цяло поддържа положително налягане във вътрешността му. Подходящ е за прецизна машиностроителна промишленост, електронна промишленост (полупроводници, интегрални схеми и др.), аерокосмическата промишленост, високочистата химическа промишленост, атомната енергетика, оптичната и магнитна промишленост (производство на CD, филми, ленти), LCD (течнокристално стъкло), компютърни твърди дискове, производство на компютърни глави и други индустрии.
Биологично чиста стая
Основно контролира замърсяването на работния обект с живи частици (бактерии) и неживи частици (прах). Може да се раздели на;
A. Общобиологично чисто помещение: контролира основно замърсяването от микробни (бактериални) обекти. В същото време, вътрешните му материали трябва да могат да издържат на ерозия от различни стерилизиращи агенти, а вътрешността като цяло гарантира положително налягане. По същество, вътрешните материали трябва да могат да издържат на различни стерилизационни обработки в индустриалното чисто помещение. Примери: фармацевтична промишленост, болници (операционни зали, стерилни отделения), производство на храни, козметика, напитки, животински лаборатории, лаборатории за физични и химични изпитвания, кръвни станции и др.
Б. Чиста стая за биологична безопасност: основно контролира замърсяването на външния свят и хората с живи частици от работния обект. Вътрешното налягане трябва да се поддържа отрицателно спрямо атмосферата. Примери: бактериология, биология, чисти лаборатории, физическо инженерство (рекомбинантни гени, приготвяне на ваксини)
Време на публикуване: 07 февруари 2025 г.