מהם הגורמים המשפיעים על ארגון זרימת האוויר בחדר נקי?

תפוקת השבבים בתעשיית ייצור השבבים קשורה קשר הדוק לגודל ולמספר חלקיקי האוויר המופקדים על השבב. ארגון טוב של זרימת אוויר יכול להרחיק חלקיקים הנוצרים ממקורות אבק מהחדר הנקי ולהבטיח את ניקיון החדר הנקי. כלומר, ארגון זרימת האוויר בחדר נקי ממלא תפקיד חיוני בתפוקה של ייצור השבבים. המטרות שיש להשיג בתכנון ארגון זרימת אוויר בחדר נקי הן: להפחית או לבטל זרמי מערבולת בשדה הזרימה כדי למנוע עצירת חלקיקים מזיקים; לשמור על מפל לחץ חיובי מתאים כדי למנוע זיהום צולב.

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

כוח זרימת אוויר: מתייחס לכוח זרימת האוויר הנגרם על ידי זרימת אוויר אספקה ​​והחזרה, זרימת אוויר בהסעה תרמית, ערבוב מלאכותי וזרימות אוויר אחרות בעלות קצב זרימה מסוים לנשיאת חלקיקים. עבור בקרת סביבה של חדרים נקיים, כוח זרימת האוויר הוא הגורם החשוב ביותר.

ניסויים הראו שבתנועת זרימת אוויר, חלקיקים עוקבים אחר זרימת האוויר כמעט באותה מהירות בדיוק. מצב החלקיקים באוויר נקבע על ידי פיזור זרימת האוויר. ההשפעות העיקריות של זרימת האוויר על חלקיקים בתוך הבית כוללות: זרימת אוויר של אספקת אוויר (כולל זרימת אוויר ראשונית וזרימת אוויר משנית), זרימת אוויר וזרימת אוויר של הסעה תרמית הנגרמת על ידי אנשים שהולכים, והשפעת זרימת האוויר על חלקיקים הנגרמת על ידי פעולות תהליכיות וציוד תעשייתי. שיטות אספקת אוויר שונות, ממשקי מהירות, מפעילים וציוד תעשייתי, תופעות מושרות וכו' בחדרים נקיים הם כולם גורמים המשפיעים על רמת הניקיון.

1. השפעת שיטת אספקת האוויר

(1) מהירות אספקת אוויר

על מנת להבטיח זרימת אוויר אחידה, מהירות אספקת האוויר בחדר הנקי בעל הזרימה החד-כיוונית חייבת להיות אחידה; האזור המת על משטח אספקת האוויר חייב להיות קטן; וגם ירידת הלחץ בתוך מסנן ה-HEPA חייבת להיות אחידה.

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

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

על מנת להבטיח שזרימת האוויר תהיה אנכית וחד-כיוונית, בחירת ירידת הלחץ של המסנן חשובה מאוד, ונדרש שאובדן הלחץ בתוך המסנן לא יושפע מהטיה.

(2) השוואה בין מערכת FFU למערכת מאוורר זרימה צירית

FFU היא יחידת אספקת אוויר עם מאוורר ומסנן HEPA. האוויר נשאב פנימה על ידי המאוורר הצנטריפוגלי של ה-FFU וממיר את הלחץ הדינמי ללחץ סטטי בתעלת האוויר. הוא נשאב החוצה באופן שווה על ידי מסנן HEPA. לחץ אספקת האוויר בתקרה הוא לחץ שלילי. בדרך זו, לא 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 לשפר את ארגון זרימת האוויר בחדר נקי.

(3) השפעת המבנה של FFU עצמה

מסנן FFU מורכב בעיקר ממאווררים, מסננים, מדריכי זרימת אוויר ורכיבים אחרים. מסנן HEPA הוא הערובה החשובה ביותר להשגת הניקיון הנדרש על פי התכנון בחדר נקי. חומר המסנן ישפיע גם על אחידות שדה הזרימה. כאשר מוסיפים חומר מסנן מחוספס או לוח זרימה ליציאת המסנן, ניתן בקלות להפוך את שדה הזרימה של היציאה לאחיד.

2. השפעת ממשק המהירות עם ניקיון שונה

באותו חדר נקי, בין אזור העבודה לאזור שאינו משמש כאזור עבודה עם זרימה אנכית חד-כיוונית, עקב הפרש מהירות האוויר בתיבת ה-hepa, יתרחש אפקט מערבולת מעורב בממשק, וממשק זה יהפוך לאזור זרימת אוויר סוער. עוצמת מערבולת האוויר חזקה במיוחד, וחלקיקים עלולים לעבור אל פני השטח של הציוד ולזהם את הציוד והופלים.

3. השפעה על צוות וציוד

כאשר חדר נקי ריק, מאפייני זרימת האוויר בחדר עומדים בדרך כלל בדרישות התכנון. לאחר שציוד נכנס לחדר נקי, אנשים נעים ומוצרים מועברים, ישנם באופן בלתי נמנע מכשולים לארגון זרימת האוויר, כגון נקודות חדות הבולטות ממכונת הציוד. בפינות או בקצוות, הגז יסיט את עצמו ויוצר אזור זרימה סוער, והנוזל באזור לא ייסחף בקלות על ידי הגז הנכנס, ובכך יגרום לזיהום.

במקביל, פני השטח של הציוד המכני יתחממו עקב פעולה רציפה, וגרדיאנט הטמפרטורה יגרום לאזור הזרמה חוזרת ליד המכונה, מה שמגביר את הצטברות החלקיקים באזור ההזרמה החוזרת. במקביל, הטמפרטורה הגבוהה תגרום בקלות לחלקיקים לברוח. ההשפעה הכפולה מעצימה את השכבה האנכית הכוללת. קושי בשליטה על ניקיון הזרם. אבק ממפעילים בחדר נקי יכול להידבק בקלות לפולים באזורי הזרמה חוזרת אלה.

4. השפעת רצפת האוויר החוזר

כאשר התנגדות האוויר החוזר העובר דרך הרצפה שונה, יתרחש הפרש לחצים, מה שיגרום לאוויר לזרום בכיוון של התנגדות קטנה, ולא תושג זרימת אוויר אחידה. שיטת התכנון הפופולרית כיום היא שימוש ברצפה מוגבהת. כאשר יחס הפתיחה של הרצפה המוגבהת הוא 10%, מהירות זרימת האוויר יכולה להתפזר באופן שווה בגובה העבודה בתוך הבית. בנוסף, יש להקדיש תשומת לב רבה לעבודות הניקיון כדי להפחית את מקור הזיהום ברצפה.

5. תופעת האינדוקציה

תופעת האינדוקציה מתייחסת לתופעה של יצירת זרימת אוויר בכיוון ההפוך לזרימה האחידה, הגורמת לאבק שנוצר בחדר או לאבק באזורים מזוהמים סמוכים לצד הפונה כלפי הרוח, ובכך גורמת לאבק לזהם את הוופל. תופעות אפשריות המושרות כוללות את הדברים הבאים:

(1) לוחית עיוורת

בחדר נקי עם זרימה אנכית חד-כיוונית, עקב החיבורים בקיר, ישנם בדרך כלל פאנלים עיוורים גדולים שייצרו זרימה טורבולנטית וזרימה חוזרת מקומית.

(2) מנורות

לגופי תאורה בחדר נקי תהיה השפעה גדולה יותר. מכיוון שחום מנורת הפלורסנט גורם לזרימת האוויר לעלות, מנורת הפלורסנט לא תהפוך לאזור סוער. בדרך כלל, מנורות בחדר נקי מעוצבות בצורת טיפה כדי להפחית את השפעת המנורות על ארגון זרימת האוויר.

(3) פערים בין קירות

כאשר ישנם פערים בין קירות מחיצה או תקרות עם דרישות ניקיון שונות, אבק מאזורים עם דרישות ניקיון נמוכות עלול לעבור לאזורים סמוכים עם דרישות ניקיון גבוהות.

(4) המרחק בין הציוד המכני לרצפה או לקיר

אם הרווח בין הציוד המכני לרצפה או לקיר קטן, תתרחש תנודתיות חוזרת. לכן, יש להשאיר רווח בין הציוד לקיר ולהרים את פלטפורמת המכונה כדי למנוע מגע ישיר עם הקרקע.