Чистные помещения. 1. Основные понятия

Чистные помещения

1. Основные понятия

Чистым помещением или чистой комнатой называется помещение, в котором счетная концентрация взвешенных в воздухе (аэрозольных) частиц и, при необходимости, число микроорганизмов в воздухе поддерживаются в определенных пределах.

Под частицей понимают твердый, жидкий или многофазный объект или микроорганизм с размерами от 0, 005 до 100 мкм. При классификации чистых помещений рассматривают частицы с нижними пороговыми размерами от 0, 1 до 5, 0 мкм. Ключевым фактором является то, что чистые помещения характеризуются именно счётной концентрацией частиц, то есть числом частиц в единице объёма воздуха, размеры которых равны или превышают определённую величину (0, 1; 0, 3; 0, 5 мкм и т. д. ). Этим они отличаются от обычных помещений, в которых чистота воздуха оценивается по массовой концентрации загрязнения в воздухе. Отсюда вытекают особенности поддержания и определения показателей чистоты, специфические требования к контрольным приборам, счетчикам частиц в воздухе и пр.

Рис1. Иссточники микрозагрязнений

Рис2. Природа микрозагрязнений

Основная роль чистой комнаты заключается в контроле чистоты продуктов (например, кремниевых чипов и т. д. ), контактирующих с атмосферным днем и температурой и влажностью, так что продукты могут быть изготовлены и изготовлены в хорошем экологическом пространстве, это пространство мы называем чистой комнатой. В соответствии с международной практикой уровень очистки от пыли в основном определяется количеством частиц на кубический метр воздуха, диаметр которых превышает стандарт разделения. Это означает, что он не на 100% свободен от пыли, но контролируется на очень маленьком количестве единиц. Конечно, этот стандарт соответствует стандарту пыли, частицы по сравнению с нашей общей пылью уже незначительны, но для оптической конструкции, даже небольшая пыль будет иметь очень большой негативный эффект, поэтому в производстве оптической конструкции продукта, отсутствие пыли является неизбежным требованием.

Различают три состояния чистого помещения:

a. Построенное, когда чистое помещение построено и действует, но технологическое оборудование не установлено или установлено, но не работает, а материалы и персонал отсутствуют;

b. Оснащенное, когда чистое помещение построено и действует, технологическое оборудование установлено и отлажено (действует в соответствии с соглашением между заказчиком и исполнителем), а персонал отсутствует;

c. Эксплуатируемое, когда чистое помещение функционирует в соответствии с заданными требованиями и с установленной мисленностью персонала, работающего в соотвстствии с документацией.

Классификация чистых помещений В таблице 1. показана классификация чистых помешений по межгосударственному стандарту ГОСТ ИСО 14644-1 " Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха"

Таблица 1. Классификация чистых помещений по ГОСТ ИСО 14644-1.

Таблица 2. Классификация чистых помещений по различным стандартам.

2. Параметры чистого помещения:

Контроль параметров воздушной среды в чистых помещениях

1) Проектирование

1. 1 Требования к контролю параметров воздушной среды зависят от назначения чистого помещения и задаются заказчиком. Приводимые в этом приложении требования не являются исчерпывающими и могут быть дополнены по мере необходимости.

1. 2 В проекте чистого помещения должны быть приведены:

a) концепция контроля загрязнений;

b) требования к качеству продукции;

c) капитальные и текущие затраты (стоимость жизненного цикла);

d) экономия энергии;

e) требования безопасности;

f) требования охраны здоровья персонала и комфортности;

g) требования и ограничения, определяемые оборудованием и технологическим

процессом;

h) данные о надежности, легкости в эксплуатации и техническом обслуживании;

i) вопросы утилизации (транспортирование отходов и упаковочных материалов);

j) нормативные требования.

2) Температура и влажность

2. 1 Должны быть заданы номинальные значения и пределы изменения температуры и относительной влажности, которые определяются особенностями процесса.

2. 2 Контроль температуры нужен для:

a) технологических процессов;

b) оборудования и материалов;

c) обеспечения стабильных условий для персонала, находящегося в одежде для чистого помещения.

В общем случае тепловыделения от источников света велики и постоянны,

тепловыделения от персонала изменяются, тепловыделения от технологического процесса (тепловая герметизация, пайка, сварка, тепловая обработка и тепловыделения от сосудов под давлением) велики и изменяются.

2. 3 Большие объемы воздуха, необходимые для обеспечения чистоты, благоприятно влияют на отвод тепла от внутренних источников и работу системы регулирования температуры. Анализ потоков воздуха в зонах выделения тепла позволяет получить картину распределения температуры и уровней загрязнений.

2. 4 Контроль относительной влажности нужен для:

a) технологических процессов;

b) оборудования и материалов;

c) снижения электростатических зарядов;

d) обеспечения комфорта для персонала в сочетании с указанным выше контролем температуры.

2. 5 В чистых помещениях изменения влажности обусловлены, как правило,

внешними факторами (например, изменениями погоды), а не колебаниями в выделении влажности в самом чистом помещении. Если внутри чистого помещения происходит испарение, то эту зону следует оградить и оборудовать вытяжными устройствами.

Следует принять меры защиты от электростатического эффекта.

Некоторые процессы (такие как изготовление вакуумных трубок и таблетирование) требуют относительной влажности менее 35 %. Материалы, применяемые для снижения электростатического эффекта, приведены в приложении Е. В зоне с низкой влажностью может быть более высокий заряд, чем в зоне с высокой влажностью.

2. 6 Следует определить температуру и относительную влажность, комфортные для персонала. Типовой диапазон относительной влажности от 30 % до 65 %. За пределами этого диапазона следует принять соответствующие меры, чтобы учесть требования процесса и персонала. Специальное руководство по температурному режиму, который нужно учесть при использовании одежды для чистых помещений, приведено в ИСО 7730.

2. 7 Следует задать точки измерения температуры и относительной влажности.

2. 8 Следует определить наружные условия, при которых чистое помещение должно работать с учетом условий его эксплуатации.

2. 9 Следует определить количества тепла и влаги, которые выделяются в чистом

помещении, их источники и динамику изменений.

3) Освещение

3. 1 Требуемая освещенность и ее равномерность в различных частях чистого

помещения должны быть заданы с указанием методов обеспечения этих требований.

3. 2 Цвет светового потока должен быть определен заказчиком, поскольку он имеет существенное значение для комфорта персонала и выполняемых процессов, особенно процессов фотолитографии.

3. 3 Система освещения должна быть совместима с эффективной эксплуатацией

чистого помещения. Крепления светильников не должны выделять загрязнения.

Применяются герметичные светильники или светильники без выступов. При

однонаправленном потоке воздуха конструкция и расположение светильников должны исключить или свести к минимуму его турбулентность. Светильники должны быть удобными для обслуживания, герметичными и не вносить загрязнения. Должен быть принят во внимание эффект бликов от поверхностей с учетом выполняемой работы.

4) Шум и вибрация

4. 1 Общие положения

При задании допустимых пределов шума и вибрации следует обратить внимание на следующие факторы:

a) место расположения строительной площадки - уровни вибрации, характер почвы и развитие окружающего района в будущем;

b) проект здания - основание для пола, жесткость, изолирующие соединения;

c) вопросы механики - выбор оборудования, проект системы, эксплуатационные

требования, системы виброизоляции, системы защиты от шума (внешнего и внутреннего);

d) архитектурно-планировочные решения - планировку чистых помещений,

размещение оборудования и генеральный план предприятия, системы обслуживания.

4. 2 Уровень звукового давления

Выбор уровня звукового давления, обусловленного окружающей средой, например, оборудованием, основан на требованиях комфорта и безопасности персонала. Типовой уровень звукового давления для чистых помещений должен быть от 50 до 65 дБ. В некоторых случаях может потребоваться снижение уровня шума или допускаться превышение этих пределов. Уровни звукового давления измеряются по ГОСТ Р 51402 (ИСО 3746).

4. 3 Механическая вибрация

4. 3. 1 Вибрация в чистом помещении оказывает отрицательное влияние на процесс, персонал и срок службы оборудования.

4. 3. 2 Свести вибрацию к минимуму или изолировать источник вибрации в чистом помещении можно с помощью высококачественных вентиляторов и виброгасящих устройств.

4. 3. 3 Допустимые уровни вибрации при контроле определяются по стандартам ИСО 1940-1 [1] и ГОСТ ИСО 10816-1.

5) Экономия энергии

В проекте чистого помещения следует учесть возможность экономии энергии за счет согласованного отключения системы регулирования температуры и влажности, оптимизации требований к поддержанию этих параметров, а также уменьшения расхода воздуха в нерабочие периоды. В этом случае указывают время, необходимое для восстановления параметров чистого помещения.

3. Класс чистого помещения

Чистые помеещения можно условно разбить на две большие группы:

l С однонаправленным потоком воздуха

l С неоднонаправленным потоком воздуха

В чистой комнате с односторонним потоком поток чистого воздуха не один или несколько, а заполняет все поперечное сечение комнаты. Следовательно, эта чистая комната не зависит от разбавления потока чистого и грязного воздуха в комнате, а от вытеснения потока чистого воздуха для выпуска грязного воздуха внутри помещения по всей секции наружу для достижения цели очистки воздуха.

Рис 3. Вертикальный однонаправленный поток

Рис 4. Горизонтальный однонаправленный поток

Принцип работы турбулентного чистого помещения заключается в следующем: когда поток чистого воздуха направляется в помещение из порта подачи воздуха, он быстро диффундирует и смешивается, и в то же время из отверстия возврата воздуха выходит почти такое же количество воздушного потока. Воздух в комнате разбавляет исходный воздух в помещении с высокой концентрацией пыли и достиг равновесия. Следовательно, чем быстрее и равномернее воздушный поток, тем лучше будет эффект разбавления. Так что принцип турбулентной чистой комнаты - это разбавление.

Рис 5. Неоднонаправленный поток воздуха

4. Kратность воздухообмена

Воздухообмен - это один из количественных параметров, характеризующих работу системы вентиляции воздуха в закрытых помещениях. Oтношение объёма воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него в течение часа, к внутреннему объёму помещения.

Определение кратности воздухообмена.

Кратность воздухообмена - это величина, значение которой показывает, сколько раз в течение шестидесяти минут воздух в помещении полностью заменяется на новый. Нормы расчета кратности воздухообмена в системах вентиляции напрямую зависят от предназначения каждого конкретного помещения.

Особенно важно корректно рассчитать кратность воздухообмена в тех помещениях, где по тем или иным причинам в атмосферу выделяются токсические вещества, такие как продукты горения газа в газовых плитах. Если воздухообмен на кухне не будет организован должным образом, то находящимся там людям грозит оксиуглеродная интоксикация крови.

5. Области применения чистых помещений

Чистое помещение широко используется в промышленности, особенно чувствительной к загрязнению окружающей среды, например, производство полупроводников, биохимические технологии, биотехнологии, прецизионное оборудование, фармацевтические препараты, больницы и другие отрасли промышленности, в которых полупроводниковая промышленность имеет особенно строгие требования к температуре и влажности в помещении, чистоте, поэтому ее необходимо контролировать в определенном диапазоне требований, чтобы не влиять на процесс.

В таблице показаны основные области применения чистых помещений даны по ГОСТ ИСО14644-1.

Таблица 3. Примеры применения чистых помещений.

Наиболее строгие требования к чистоте воздуха в производственных помещениях прелъявляет электронная промышленность, особенно в связи с интенсивным развитием субмикронных технологий. Она является стимулом движения вперед в области ультравысоких требований к чистоте. Определяющим фактором в развитии требований к чистым помещениям является размер топологического элемента микросхемы. Чем далыше идет прогресс, тем меньше становится эта величина. Если размер частицы, осевшей на микросхему, превышает 0, 1 - 0, 2 доли минимального топологического размера, то это может привести к браку. Частицы металлов, ионы и бактерии являются причиной брака. Степень чистоты воздуха прямо связана с процентом выхода годных в производстве микросхем.