מהם הגורמים המשפיעים על ארגון זרימת האוויר בחדר נקי?

שיעור תפוקת השבבים בתעשיית ייצור ה-IC קשור קשר הדוק לגודל ולמספר חלקיקי האוויר המופקדים על השבב. ארגון זרימת אוויר טוב יכול להרחיק את החלקיקים הנוצרים ממקור האבק מהחדר הנקי כדי להבטיח את ניקיון החדר הנקי, כלומר, ארגון זרימת האוויר בחדר נקי ממלא תפקיד חיוני בשיעור התפוקה של ייצור ה-IC. תכנון ארגון זרימת האוויר בחדר נקי צריך להשיג את המטרות הבאות: להפחית או לבטל את זרמי המערבולת בשדה הזרימה כדי למנוע אצירה של חלקיקים מזיקים; לשמור על מפל לחץ חיובי מתאים כדי למנוע זיהום צולב.

כוח זרימת האוויר

על פי עקרון החדר הנקי, הכוחות הפועלים על החלקיקים כוללים כוח מסה, כוח מולקולרי, כוח משיכה בין החלקיקים, כוח זרימת אוויר וכו'.

כוח זרימת אוויר: מתייחס לכוח זרימת האוויר הנגרם על ידי הזרמת זרימת אוויר, זרימת אוויר חוזרת, זרימת אוויר באמצעות הסעה תרמית, ערבוב מלאכותי וזרימות אוויר אחרות בעלות קצב זרימה מסוים לנשיאת החלקיקים. עבור בקרה טכנית של סביבת חדר נקי, כוח זרימת האוויר הוא הגורם החשוב ביותר.

ניסויים הראו שבתנועת זרימת אוויר, החלקיקים עוקבים אחר תנועת זרימת האוויר כמעט באותה מהירות. מצב החלקיקים באוויר נקבע על ידי פיזור זרימת האוויר. זרימות האוויר המשפיעות על חלקיקים בתוך הבית כוללות בעיקר: זרימת אוויר של אספקת אוויר (כולל זרימת אוויר ראשונית וזרימת אוויר משנית), זרימת אוויר וזרימת אוויר של הסעה תרמית הנגרמת על ידי אנשים שהולכים, וזרימת האוויר הנגרמת על ידי פעולת תהליכים וציוד תעשייתי. שיטות אספקת אוויר שונות, ממשקי מהירות, מפעילים וציוד תעשייתי, ותופעות מושרות בחדרים נקיים הם כולם גורמים המשפיעים על רמת הניקיון.

גורמים המשפיעים על ארגון זרימת האוויר

1. השפעת שיטת אספקת האוויר

(1). מהירות אספקת אוויר

כדי להבטיח זרימת אוויר אחידה, מהירות אספקת האוויר חייבת להיות אחידה בחדר נקי חד כיווני; האזור המת של משטח אספקת האוויר חייב להיות קטן; וגם ירידת הלחץ ב-ULPA חייבת להיות אחידה.

מהירות אספקת אוויר אחידה: כלומר, חוסר האחידות של זרימת האוויר נשלט בטווח של ±20%.

פחות אזור מת על משטח אספקת האוויר: לא רק שיש להפחית את השטח המישורי של מסגרת ה-ULPA, אלא שחשוב מכך, יש לאמץ FFU מודולרי כדי לפשט את המסגרת העודפת.

כדי להבטיח זרימת אוויר אנכית חד-כיוונית, בחירת ירידת הלחץ של המסנן חשובה מאוד גם היא, המחייבת שאובדן הלחץ במסנן לא יוכל לסטות.

(2). השוואה בין מערכת FFU למערכת מאוורר זרימה צירית

FFU היא יחידת אספקת אוויר עם מאוורר ומסנן (ULPA). לאחר שאיבת האוויר על ידי מאוורר הצנטריפוגלי של FFU, הלחץ הדינמי מומר ללחץ סטטי בתעלת האוויר ונשאב החוצה באופן שווה על ידי ULPA. לחץ אספקת האוויר בתקרה הוא לחץ שלילי, כך שלא ידלוף אבק לחדר הנקי בעת החלפת המסנן. ניסויים הראו שמערכת FFU עדיפה על מערכת מאווררי זרימה צירית מבחינת אחידות יציאת האוויר, מקבילות זרימת האוויר ומדד יעילות האוורור. הסיבה לכך היא שמקבילות זרימת האוויר של מערכת FFU טובה יותר. השימוש במערכת FFU יכול להפוך את זרימת האוויר בחדר הנקי למאורגנת יותר.

(3). השפעת המבנה של FFU עצמה

FFU מורכב בעיקר ממאווררים, מסננים, התקני הנחיית זרימת אוויר ורכיבים אחרים. מסנן יעיל במיוחד ULPA הוא הערובה החשובה ביותר להשגת הניקיון הנדרש של חדר נקי. חומר המסנן ישפיע גם על אחידות שדה הזרימה. כאשר מוסיפים חומר סינון גס או לוח זרימה למינרי ליציאת המסנן, ניתן בקלות להפוך את שדה הזרימה של היציאה לאחיד.

2. השפעת ממשקי מהירות שונים של ניקיון

באותו חדר נקי, בין אזור העבודה לאזור שאינו אזור העבודה של זרימה חד-כיוונית אנכית, עקב ההבדל במהירות האוויר ביציאת ה-ULPA, ייווצר אפקט מערבולת מעורב בממשק, וממשק זה יהפוך לאזור זרימת אוויר סוער בעל עוצמת מערבולת אוויר גבוהה במיוחד. חלקיקים עלולים לעבור אל פני השטח של הציוד ולזהם את הציוד ואת הוופלים.

3. השפעת הצוות והציוד

כאשר חדר נקי ריק, מאפייני זרימת האוויר בחדר עומדים בדרך כלל בדרישות התכנון. לאחר שהציוד נכנס לחדר הנקי, אנשי הצוות נעים ומוצרים מועברים, יהיו בהכרח מכשולים לארגון זרימת האוויר. לדוגמה, בפינות או בקצוות הבולטים של הציוד, הגז יוסט ליצירת אזור סוער, והנוזל באזור לא נסחף בקלות על ידי הגז, ובכך יגרום לזיהום. במקביל, פני השטח של הציוד יתחממו עקב פעולה רציפה, ומפלט הטמפרטורה יגרום לאזור הזרמה חוזרת ליד המכונה, מה שיגביר את הצטברות החלקיקים באזור הזרמה החוזרת. במקביל, הטמפרטורה הגבוהה תגרום בקלות לחלקיקים לברוח. ההשפעה הכפולה מחמירה את הקושי בשליטה על הניקיון הלמינרי האנכי הכולל. האבק מהמפעילים בחדר הנקי נדבק בקלות לפלפלים באזורי הזרמה חוזרת אלה.

4. השפעת רצפת האוויר החוזר

כאשר התנגדות האוויר החוזר העובר דרך הרצפה שונה, ייווצר הפרש לחצים, כך שהאוויר יזרום בכיוון של התנגדות נמוכה יותר, ולא תתקבל זרימת אוויר אחידה. שיטת התכנון הפופולרית כיום היא שימוש ברצפות מוגבהות. כאשר קצב הפתיחה של הרצפות המוגבהות הוא 10%, מהירות זרימת האוויר בגובה העבודה של החדר יכולה להתפזר באופן שווה. בנוסף, יש להקדיש תשומת לב קפדנית לעבודות הניקיון כדי להפחית את מקור הזיהום של הרצפה.

5. תופעת האינדוקציה

תופעת האינדוקציה מתייחסת לתופעה שבה זרימת האוויר נוצרת בכיוון ההפוך לכיוון הזרימה האחיד, והאבק שנוצר בחדר או האבק באזור המזוהם הסמוך מושרה לצד הרוח, כך שהאבק יכול לזהם את השבב. להלן תופעות האינדוקציה האפשריות:

(1). לוחית עיוור

בחדר נקי עם זרימה אנכית חד-כיוונית, עקב החיבורים על הקיר, יש בדרך כלל לוחות עיוורים גדולים שייצרו מערבולת בזרימה החוזרת המקומית.

(2). מנורות

לגופי התאורה בחדר הנקי תהיה השפעה גדולה יותר. מכיוון שחום מנורות הפלורסנט גורם לזרימת האוויר לעלות, לא יהיה אזור סוער מתחת למנורות הפלורסנט. באופן כללי, המנורות בחדר הנקי מעוצבות בצורת טיפה כדי להפחית את השפעת המנורות על ארגון זרימת האוויר.

(3.) פערים בין קירות

כאשר ישנם פערים בין מחיצות בעלות רמות ניקיון שונות או בין מחיצות לתקרות, אבק מהאזור עם דרישות ניקיון נמוכות עלול לעבור לאזור הסמוך עם דרישות ניקיון גבוהות.

(4). מרחק בין המכונה לרצפה או לקיר

אם הרווח בין המכונה לרצפה או לקיר קטן מאוד, הדבר יגרום למערבולת ריבאונד. לכן, יש להשאיר רווח בין הציוד לקיר ולהרים את המכונה כדי למנוע מגע ישיר עם הקרקע.