1. Eliminación de partículas de polvo en una sala limpia libre de polvo
La función principal de una sala limpia es controlar la limpieza, la temperatura y la humedad de la atmósfera a la que están expuestos los productos (como chips de silicio, etc.), para que puedan producirse y fabricarse en un espacio con buen ambiente. A este espacio lo llamamos sala limpia. Según la práctica internacional, el nivel de limpieza se determina principalmente por la cantidad de partículas por metro cúbico de aire con un diámetro mayor que el estándar de clasificación. En otras palabras, el llamado "libre de polvo" no es 100% libre de polvo, sino que se controla en una unidad muy pequeña. Por supuesto, las partículas que cumplen con el estándar de polvo en este estándar ya son muy pequeñas en comparación con el polvo común que vemos, pero para las estructuras ópticas, incluso una pequeña cantidad de polvo tendrá un impacto negativo muy grande, por lo que el "libre de polvo" es un requisito inevitable en la producción de productos de estructura óptica.
Controlar la cantidad de partículas de polvo con un tamaño mayor o igual a 0,5 micras por metro cúbico a menos de 3520/metro cúbico permitirá alcanzar la clase A del estándar internacional de ausencia de polvo. Este estándar, utilizado en la producción y el procesamiento de chips, exige mayores requisitos de polvo que la clase A, y se utiliza principalmente en la producción de chips de alto nivel. La cantidad de partículas de polvo se controla estrictamente a 35 200 por metro cúbico, lo que se conoce comúnmente como clase B en la industria de salas blancas.
2. Tres tipos de estados de sala limpia
Sala limpia vacía: una sala limpia construida y lista para su uso. Cuenta con todos los servicios y funciones necesarios. Sin embargo, no hay equipos operados por operadores en la instalación.
Sala limpia estática: una instalación de sala limpia con funciones completas, configuraciones e instalación adecuadas, que se puede utilizar según la configuración o está en uso, pero no hay operadores en las instalaciones.
Sala limpia dinámica: sala limpia en uso normal, con funciones de servicio, equipos y personal completos, en caso necesario se puede realizar un trabajo normal.
3. Elementos de control
(1) Puede eliminar partículas de polvo que flotan en el aire.
(2) Puede evitar la generación de partículas de polvo.
(3). Control de temperatura y humedad.
(4). Regulación de presión.
(5). Eliminación de gases nocivos.
(6) Estanqueidad de estructuras y compartimentos.
(7) Prevención de la electricidad estática.
(8). Prevención de interferencias electromagnéticas.
(9). Consideración de factores de seguridad.
(10). Consideración del ahorro energético.
4. Clasificación
Tipo de flujo turbulento
El aire entra a la sala limpia desde la caja de aire acondicionado a través del conducto y el filtro de aire (HEPA), y retorna desde los paneles divisorios o pisos elevados a ambos lados de la sala. El flujo de aire no se mueve linealmente, sino que presenta un flujo irregular, turbulento o en remolino. Este tipo es adecuado para salas limpias de clase 1000 a 100 000.
Definición: Una sala limpia donde el flujo de aire fluye a una velocidad desigual y no es paralelo, acompañado de reflujo o corriente de Foucault.
Principio: Las salas limpias turbulentas dependen del flujo de aire de suministro de aire para diluir continuamente el aire interior y diluir gradualmente el aire contaminado para lograr la limpieza (las salas limpias turbulentas generalmente están diseñadas para niveles de limpieza superiores a 1000 a 300 000).
Características: Las salas blancas turbulentas dependen de múltiples sistemas de ventilación para lograr niveles de limpieza óptimos. El número de cambios de ventilación determina el nivel de purificación (a mayor número de cambios de ventilación, mayor nivel de limpieza).
(1) Tiempo de autopurificación: se refiere al momento en que la sala limpia comienza a suministrar aire a la sala limpia de acuerdo con el número de ventilación diseñado y la concentración de polvo en la sala alcanza el nivel de limpieza diseñado. Se espera que la clase 1000 no sea más de 20 minutos (se pueden usar 15 minutos para el cálculo). Se espera que la clase 10 000 no sea más de 30 minutos (se pueden usar 25 minutos para el cálculo). Se espera que la clase 100 000 no sea más de 40 minutos (se pueden usar 30 minutos para el cálculo).
(2) Frecuencia de ventilación (diseñada de acuerdo con los requisitos de tiempo de autolimpieza anteriores) clase 1000: 43,5-55,3 veces/hora (estándar: 50 veces/hora) clase 10 000: 23,8-28,6 veces/hora (estándar: 25 veces/hora) clase 100 000: 14,4-19,2 veces/hora (estándar: 15 veces/hora)
Ventajas: estructura simple, bajo costo de construcción del sistema, sala limpia fácil de expandir, en algunos lugares con propósitos especiales, se puede usar un banco de limpieza sin polvo para mejorar el grado de la sala limpia.
Desventajas: Las partículas de polvo causadas por la turbulencia flotan en el espacio interior y son difíciles de eliminar, lo que puede contaminar fácilmente los productos del proceso. Además, si el sistema se detiene y se activa posteriormente, suele tardar mucho tiempo en alcanzar la limpieza requerida.
Flujo laminar
El aire de flujo laminar se mueve en línea recta y uniforme. El aire entra en la sala a través de un filtro con una cobertura del 100 % y retorna a través del suelo elevado o de las particiones laterales. Este tipo es adecuado para salas blancas con grados superiores, generalmente de clase 1 a 100. Existen dos tipos:
(1) Flujo laminar horizontal: El aire horizontal se expulsa del filtro en una sola dirección y se devuelve por el sistema de aire de retorno en la pared opuesta. El polvo se descarga al exterior con la dirección del aire. Generalmente, la contaminación es más grave en el lado aguas abajo.
Ventajas: Estructura simple, puede volverse estable en poco tiempo después de la operación.
Desventajas: El costo de construcción es más alto que el del flujo turbulento y el espacio interior no es fácil de ampliar.
(2) Flujo laminar vertical: El techo de la sala está completamente cubierto con filtros ULPA y el aire se impulsa de arriba a abajo, lo que permite una mayor limpieza. El polvo generado durante el proceso o por el personal se descarga rápidamente al exterior sin afectar otras áreas de trabajo.
Ventajas: Fácil de administrar, se puede lograr un estado estable dentro de un corto período de tiempo luego de que se inicia la operación y no se ve afectado fácilmente por el estado operativo o los operadores.
Desventajas: Alto costo de construcción, difícil uso flexible del espacio, los colgadores de techo ocupan mucho espacio y es problemático reparar y reemplazar los filtros.
Tipo compuesto
El tipo compuesto consiste en combinar o utilizar juntos el tipo de flujo turbulento y el tipo de flujo laminar, lo que puede proporcionar aire ultra limpio local.
(1) Túnel limpio: utilice filtros HEPA o ULPA para cubrir el 100% del área de proceso o área de trabajo para aumentar el nivel de limpieza por encima de la Clase 10, lo que puede ahorrar costos de instalación y operación.
Este tipo requiere que el área de trabajo del operador esté aislada del producto y del mantenimiento de la máquina para evitar afectar el trabajo y la calidad durante el mantenimiento de la máquina.
Los túneles limpios tienen otras dos ventajas: A. Son fáciles de ampliar de forma flexible; B. El mantenimiento del equipo se puede realizar fácilmente en el área de mantenimiento.
(2) Tubo de limpieza: Rodea y purifica la línea de producción automática por donde pasa el flujo de producto, aumentando el nivel de limpieza por encima de la clase 100. Gracias al aislamiento entre el producto, el operador y el entorno generador de polvo, un pequeño suministro de aire permite lograr una buena limpieza, lo que ahorra energía y es ideal para líneas de producción automatizadas que no requieren mano de obra. Es aplicable a las industrias farmacéutica, alimentaria y de semiconductores.
(3) Punto limpio: el nivel de limpieza del área de proceso del producto en la sala limpia turbulenta con un nivel de sala limpia de 10 000 a 100 000 se incrementa a 10 ~ 1000 o más para fines de producción; los bancos de trabajo limpios, los cobertizos limpios, las salas limpias prefabricadas y los armarios limpios pertenecen a esta categoría.
Banco limpio: clase 1~100.
Cabina limpia: Un pequeño espacio rodeado de una tela plástica transparente antiestática en una sala limpia con turbulencias, que utiliza filtros HEPA o ULPA independientes y unidades de aire acondicionado para convertirse en un espacio limpio de alto nivel, con un nivel de 10 a 1000, una altura de aproximadamente 2,5 metros y un área de cobertura de aproximadamente 10 m² o menos. Cuenta con cuatro pilares y está equipada con ruedas móviles para un uso flexible.
5. Flujo de aire
Importancia del flujo de aire
La limpieza de una sala limpia suele verse afectada por el flujo de aire. En otras palabras, el movimiento y la difusión del polvo generado por las personas, los compartimentos de las máquinas, las estructuras de los edificios, etc., están controlados por el flujo de aire.
La sala limpia utiliza filtros HEPA y ULPA para filtrar el aire, con una tasa de recolección de polvo de hasta el 99,97%~99,99995%, por lo que el aire filtrado por este filtro puede considerarse muy limpio. Sin embargo, además de las personas, también hay fuentes de polvo, como máquinas, en la sala limpia. Una vez que este polvo se propaga, es imposible mantener un espacio limpio, por lo que es necesario utilizar el flujo de aire para expulsarlo rápidamente al exterior.
Factores influyentes
Hay muchos factores que afectan el flujo de aire de una sala limpia, como el equipo de proceso, el personal, los materiales de montaje de la sala limpia, los accesorios de iluminación, etc. Al mismo tiempo, también se debe tener en cuenta el punto de desviación del flujo de aire por encima del equipo de producción.
El punto de desviación del flujo de aire en la superficie de una mesa de operaciones general o equipo de producción debe estar situado a 2/3 de la distancia entre el área limpia y el panel divisorio. De esta forma, cuando el operador trabaja, el flujo de aire puede fluir desde el interior del área de proceso hacia el área de operación y eliminar el polvo. Si el punto de desviación se configura delante del área de proceso, se producirá una desviación inadecuada del flujo de aire. En este caso, la mayor parte del flujo de aire se dirigirá a la parte trasera del área de proceso, y el polvo generado por la operación del operador se transportará a la parte trasera del equipo, contaminando la mesa de trabajo y reduciendo inevitablemente el rendimiento.
Obstáculos como las mesas de trabajo en salas blancas generan corrientes de Foucault en la unión, y la limpieza en su zona es relativamente deficiente. Perforar un orificio de retorno de aire en la mesa de trabajo minimizará el fenómeno de las corrientes de Foucault. La selección adecuada de los materiales de montaje y la perfecta distribución del equipo también son factores importantes para determinar si el flujo de aire se convierte en un fenómeno de corrientes de Foucault.
6. Composición de la sala limpia
La composición de una sala limpia se compone de los siguientes sistemas (ninguno de los cuales es indispensable en las moléculas del sistema), de lo contrario no será posible formar una sala limpia completa y de alta calidad:
(1) Sistema de techo: incluye varilla de techo, viga en I o viga en U, rejilla de techo o marco de techo.
(2) Sistema de aire acondicionado: incluye cabina de aire, sistema de filtrado, molino de viento, etc.
(3) Muro divisorio: incluye ventanas y puertas.
(4) Piso: incluye piso elevado o piso antiestático.
(5) Artefactos de iluminación: Lámpara plana purificadora LED.
La estructura principal de la sala limpia generalmente está hecha de barras de acero o cemento óseo, pero sin importar qué tipo de estructura sea, debe cumplir las siguientes condiciones:
A. No se producirán grietas debido a los cambios de temperatura y las vibraciones;
B. No es fácil producir partículas de polvo y es difícil que las partículas se adhieran;
C. Baja higroscopicidad;
D. Para mantener las condiciones de humedad en la sala limpia, el aislamiento térmico debe ser alto;
7. Clasificación por uso
Sala limpia industrial
El control de partículas inanimadas es el objetivo. Controla principalmente la contaminación del aire con partículas de polvo hacia el objeto de trabajo, manteniendo el interior generalmente bajo presión positiva. Es adecuado para la industria de maquinaria de precisión, electrónica (semiconductores, circuitos integrados, etc.), aeroespacial, química de alta pureza, energía atómica, productos ópticos y magnéticos (producción de CD, películas y cintas), LCD (cristal líquido), discos duros de ordenador, cabezales de ordenador y otras industrias.
Sala limpia biológica
Controla principalmente la contaminación de partículas vivas (bacterias) e inanimadas (polvo) en el objeto de trabajo. Se divide en:
A. Sala limpia biológica general: Controla principalmente la contaminación de objetos microbianos (bacterianos). Al mismo tiempo, sus materiales internos deben ser resistentes a la erosión de diversos agentes esterilizantes, y el interior generalmente garantiza una presión positiva. En esencia, los materiales internos deben ser resistentes a los diversos tratamientos de esterilización de las salas limpias industriales. Ejemplos: industria farmacéutica, hospitales (quirófanos, salas estériles), industria alimentaria, cosmética, producción de bebidas, laboratorios de animales, laboratorios de análisis físico-químicos, estaciones de sangre, etc.
B. Sala limpia de seguridad biológica: controla principalmente la contaminación de partículas vivas del objeto de trabajo al exterior y a las personas. La presión interna debe mantenerse negativa con respecto a la atmosférica. Ejemplos: bacteriología, biología, laboratorios limpios, ingeniería física (genes recombinantes, preparación de vacunas).
Hora de publicación: 07-feb-2025