ANALYS AV RENRUMSTEKNIK

1. Borttagning av dammpartiklar i dammfritt renrum

Renrums huvudsakliga funktion är att kontrollera renheten, temperaturen och fuktigheten i den atmosfär som produkter (såsom kiselchips etc.) utsätts för, så att produkterna kan produceras och tillverkas i en bra miljö. Vi kallar detta utrymme för renrum. Enligt internationell praxis bestäms renhetsnivån huvudsakligen av antalet partiklar per kubikmeter luft med en diameter större än klassificeringsstandarden. Med andra ord är så kallad dammfri inte 100 % dammfri, utan kontrollerad i en mycket liten enhet. Naturligtvis är partiklarna som uppfyller dammstandarden i denna standard redan mycket små jämfört med det vanliga damm vi ser, men för optiska strukturer kommer även lite damm att ha en mycket stor negativ inverkan, så dammfrihet är ett oundvikligt krav vid produktion av optiska strukturprodukter.

Genom att kontrollera antalet dammpartiklar med en partikelstorlek större än eller lika med 0,5 mikron per kubikmeter till mindre än 3520/kubikmeter uppnås klass A enligt den internationella dammfria standarden. Den dammfria standarden som används vid produktion och bearbetning på flisnivå har högre krav på damm än klass A, och en sådan hög standard används huvudsakligen vid produktion av vissa flis på högre nivå. Antalet dammpartiklar är strikt kontrollerat till 35 200 per kubikmeter, vilket allmänt kallas klass B inom renrumsindustrin.

2. Tre typer av renrumstillstånd

Tomt renrum: en renrumsanläggning som har byggts och kan tas i bruk. Den har alla relevanta tjänster och funktioner. Det finns dock ingen utrustning som sköts av operatörer i anläggningen.

Statiskt renrum: en renrumsanläggning med kompletta funktioner, korrekta inställningar och installation, som kan användas enligt inställningarna eller är i bruk, men det finns inga operatörer i anläggningen.

Dynamiskt renrum: ett renrum i normal användning, med kompletta servicefunktioner, utrustning och personal; vid behov kan normalt arbete utföras.

3. Kontrollposter

(1). Kan avlägsna dammpartiklar som svävar i luften.

(2). Kan förhindra bildandet av dammpartiklar.

(3). Kontroll av temperatur och luftfuktighet.

(4). Tryckreglering.

(5). Eliminering av skadliga gaser.

(6). Lufttäthet hos konstruktioner och utrymmen.

(7). Förebyggande av statisk elektricitet.

(8). Förebyggande av elektromagnetisk störning.

(9). Hänsyn till säkerhetsfaktorer.

(10). Hänsyn till energibesparing.

4. Klassificering

Turbulent flödestyp

Luft kommer in i renrummet från luftkonditioneringsboxen genom luftkanalen och luftfiltret (HEPA) i renrummet, och återförs från skiljeväggspaneler eller förhöjda golv på båda sidor av renrummet. Luftflödet rör sig inte linjärt utan uppvisar ett oregelbundet turbulent eller virveligt tillstånd. Denna typ är lämplig för renrum i klass 1 000–100 000.

Definition: Ett renrum där luftflödet flödar med ojämn hastighet och inte är parallellt, åtföljt av bakström eller virvelström.

Princip: Turbulenta renrum är beroende av att lufttillförseln kontinuerligt späder ut inomhusluften och gradvis späder ut den förorenade luften för att uppnå renhet (turbulenta renrum är generellt utformade för renhetsnivåer över 1 000 till 300 000).

Funktioner: Turbulenta renrum är beroende av flera ventilationsmöjligheter för att uppnå renlighet och renhetsnivåer. Antalet ventilationsbyten avgör reningsnivån i definitionen (ju fler ventilationsbyten, desto högre renhetsnivå)

(1) Självreningstid: avser den tidpunkt då renrummet börjar tillföra luft till renrummet enligt det avsedda ventilationsnumret och dammkoncentrationen i rummet når den avsedda renhetsnivån. Klass 1 000 förväntas vara högst 20 minuter (15 minuter kan användas för beräkning), klass 10 000 förväntas vara högst 30 minuter (25 minuter kan användas för beräkning), klass 100 000 förväntas vara högst 40 minuter (30 minuter kan användas för beräkning).

(2) Ventilationsfrekvens (utformad enligt ovanstående krav på självrengörande tid) klass 1 000: 43,5–55,3 gånger/timme (standard: 50 gånger/timme) klass 10 000: 23,8–28,6 gånger/timme (standard: 25 gånger/timme) klass 100 000: 14,4–19,2 gånger/timme (standard: 15 gånger/timme)

Fördelar: enkel struktur, låg systembyggnadskostnad, enkel att utöka renrum, på vissa speciella platser kan dammfri renbänk användas för att förbättra renrumskvaliteten.

Nackdelar: Dammpartiklar orsakade av turbulens svävar i inomhusutrymmen och är svåra att avlägsna, vilket lätt kan förorena processprodukter. Dessutom, om systemet stoppas och sedan aktiveras, tar det ofta lång tid att uppnå den erforderliga renheten.

Laminärt flöde

Laminärluft rör sig i en jämn, rak linje. Luften kommer in i rummet genom ett filter med 100 % täckning och återförs genom det upphöjda golvet eller skiljeväggarna på båda sidor. Denna typ är lämplig för användning i renrumsmiljöer med högre renrumskvaliteter, vanligtvis klass 1–100. Det finns två typer:

(1) Horisontellt laminärt flöde: Horisontell luft blåses ut från filtret i en enda riktning och återförs via returluftssystemet på motsatt vägg. Dammet släpps ut utomhus med luftriktningen. Generellt sett är föroreningarna allvarligare på nedströmssidan.

Fördelar: Enkel struktur, kan bli stabil på kort tid efter drift.

Nackdelar: Byggkostnaden är högre än turbulent flöde, och inomhusutrymmet är inte lätt att expandera.

(2) Vertikalt laminärt flöde: Rumstaket är helt täckt med ULPA-filter, och luften blåses uppifrån och ner, vilket kan uppnå en högre renhet. Damm som genereras under processen eller av personalen kan snabbt avlägsnas utomhus utan att påverka andra arbetsområden.

Fördelar: Lätt att hantera, stabilt tillstånd kan uppnås inom kort tid efter att driften startat och påverkas inte så lätt av driftstillstånd eller operatörer.

Nackdelar: Hög byggkostnad, svårt att flexibelt utnyttja utrymmet, takhängare tar upp mycket plats och besvärligt att reparera och byta filter.

Komposittyp

Komposittypen är att kombinera eller använda turbulent flödestyp och laminär flödestyp tillsammans, vilket kan ge lokal ultraren luft.

(1) Rengör tunneln: Använd HEPA- eller ULPA-filter för att täcka 100 % av processområdet eller arbetsområdet för att öka renhetsnivån till över klass 10, vilket kan spara installations- och driftskostnader.

Denna typ kräver att operatörens arbetsområde är isolerat från produkt- och maskinunderhållet för att undvika att påverka arbetet och kvaliteten under maskinunderhållet.

Rena tunnlar har två andra fördelar: A. Lätt att bygga ut flexibelt; B. Utrustningsunderhåll kan enkelt utföras i underhållsområdet.

(2) Rengöringsrör: Omger och rengör den automatiska produktionslinjen genom vilken produktflödet passerar och ökar renhetsnivån till över klass 100. Eftersom produkten, operatören och den dammgenererande miljön är isolerade från varandra kan en liten mängd lufttillförsel uppnå god renlighet, vilket kan spara energi och är mest lämpligt för automatiserade produktionslinjer som inte kräver manuellt arbete. Det är tillämpligt inom läkemedels-, livsmedels- och halvledarindustrin.

(3) Ren plats: Renhetsnivån i produktprocessområdet i det turbulenta renrummet med en renrumsnivå på 10 000~100 000 ökas till 10~1000 eller högre för produktionsändamål; rena arbetsbänkar, rena skjul, prefabricerade renrum och rena garderober tillhör denna kategori.

Ren bänk: klass 1~100.

Renbås: Ett litet utrymme omgivet av antistatisk transparent plastduk i turbulent renrumsutrymme, med oberoende HEPA- eller ULPA- och luftkonditioneringsenheter för att bli ett rent utrymme på högre nivå, med en nivå på 10~1000, en höjd på cirka 2,5 meter och en täckningsområde på cirka 10 m2 eller mindre. Den har fyra pelare och är utrustad med rörliga hjul för flexibel användning.

5. Luftflöde Flöde

Vikten av luftflöde

Renligheten i ett renrum påverkas ofta av luftflödet. Med andra ord styrs rörelsen och spridningen av damm som genereras av människor, maskinutrymmen, byggnadskonstruktioner etc. av luftflödet.

Renrummet använder HEPA och ULPA för att filtrera luften, och dess dammuppsamlingsgrad är så hög som 99,97~99,99995%, så luften som filtreras av detta filter kan sägas vara mycket ren. Men förutom människor finns det även dammkällor som maskiner i renrummet. När detta genererade damm sprids är det omöjligt att hålla utrymmet rent, så luftflöde måste användas för att snabbt avlägsna det genererade dammet utomhus.

Påverkande faktorer

Det finns många faktorer som påverkar luftflödet i ett renrum, såsom processutrustning, personal, monteringsmaterial för renrum, belysningsarmaturer etc. Samtidigt bör man också beakta luftflödets avledningspunkt ovanför produktionsutrustningen.

Punkten för luftflödesavledning på ytan av ett allmänt operationsbord eller produktionsutrustning bör ställas in på 2/3 av avståndet mellan renrumsutrymmet och skiljeväggen. På så sätt kan luftflödet, när operatören arbetar, strömma från insidan av processområdet till operationsområdet och avlägsna dammet. Om avledningspunkten konfigureras framför processområdet kommer det att bli en felaktig luftflödesavledning. Vid denna tidpunkt kommer det mesta av luftflödet att flöda till baksidan av processområdet, och dammet som orsakas av operatörens arbete kommer att transporteras till baksidan av utrustningen, vilket kommer att förorenas på arbetsbänken, vilket oundvikligen kommer att minska utbytet.

Hinder som arbetsbord i renrum kommer att ha virvelströmmar vid korsningen, och renligheten nära dem kommer att vara relativt dålig. Att borra ett returlufthål på arbetsbordet minimerar virvelströmsfenomenet; huruvida valet av monteringsmaterial är lämpligt och huruvida utrustningens layout är perfekt är också viktiga faktorer för om luftflödet blir ett virvelströmsfenomen.

6. Renrums sammansättning

Renrumssammansättningen består av följande system (av vilka inget är oumbärligt i systemmolekylerna), annars kommer det inte att vara möjligt att skapa ett komplett och högkvalitativt renrum:

(1) Taksystem: inklusive takstång, I-balk eller U-balk, takgaller eller takram.

(2) Luftkonditioneringssystem: inklusive luftkabin, filtersystem, väderkvarn etc.

(3) Skiljevägg: inklusive fönster och dörrar.

(4) Golv: inklusive förhöjt golv eller antistatiskt golv.

(5) Belysningsarmaturer: LED-reningslampa med platt design.

Huvudstrukturen i renrummet är vanligtvis gjord av stålstänger eller bencement, men oavsett vilken typ av struktur det är måste den uppfylla följande villkor:

A. Inga sprickor kommer att uppstå på grund av temperaturförändringar och vibrationer;

B. Det är inte lätt att producera dammpartiklar, och det är svårt för partiklar att fästa sig;

C. Låg hygroskopicitet;

D. För att bibehålla fuktighetsförhållandena i renrum måste värmeisoleringen vara hög;

7. Klassificering efter användning

Industriellt renrum

Syftet är att kontrollera livlösa partiklar. Det kontrollerar huvudsakligen föroreningar av luftdammpartiklar till arbetsobjektet, och interiören upprätthåller generellt ett positivt trycktillstånd. Det är lämpligt för precisionsmaskinindustrin, elektronikindustrin (halvledare, integrerade kretsar etc.), flygindustrin, högrenhetskemisk industri, atomenergiindustrin, optisk och magnetisk produktindustri (CD, film, bandproduktion), LCD (flytande kristallglas), datorhårddiskar, datorhuvudproduktion och andra industrier.

Biologiskt renrum

Kontrollerar huvudsakligen föroreningar av levande partiklar (bakterier) och livlösa partiklar (damm) till arbetsobjektet. Det kan delas in i;

A. Allmänna biologiska renrum: kontrollerar huvudsakligen föroreningar av mikrobiella (bakteriella) objekt. Samtidigt måste dess interna material kunna motstå erosion från olika steriliseringsmedel, och interiören garanterar generellt positivt tryck. I huvudsak måste de interna materialen kunna motstå olika steriliseringsbehandlingar som används i industriella renrum. Exempel: läkemedelsindustrin, sjukhus (operationssalar, sterilavdelningar), livsmedel, kosmetika, dryckesproduktion, djurlaboratorier, fysikaliska och kemiska testlaboratorier, blodstationer etc.

B. Renrum för biologisk säkerhet: kontrollerar huvudsakligen föroreningar av levande partiklar från arbetsobjektet till omvärlden och människor. Det inre trycket måste hållas negativt i förhållande till atmosfären. Exempel: bakteriologi, biologi, rena laboratorier, fysikalisk ingenjörskonst (rekombinanta gener, vaccinberedning)