Izkoristek čipov v industriji proizvodnje integriranih vezij je tesno povezan z velikostjo in številom delcev zraka, ki se odložijo na čipu. Dobra organizacija pretoka zraka lahko odvede delce, ki jih ustvarja vir prahu, stran od čistega prostora, da se zagotovi čistoča čistega prostora, kar pomeni, da organizacija pretoka zraka v čistem prostoru igra ključno vlogo pri izkoristku proizvodnje integriranih vezij. Zasnova organizacije pretoka zraka v čistem prostoru mora doseči naslednje cilje: zmanjšati ali odpraviti vrtinčne tokove v polju toka, da se prepreči zadrževanje škodljivih delcev; vzdrževati ustrezen pozitivni gradient tlaka, da se prepreči navzkrižna kontaminacija.
Sila zračnega toka
V skladu z načelom čiste sobe sile, ki delujejo na delce, vključujejo masno silo, molekularno silo, privlačnost med delci, silo pretoka zraka itd.
Sila zračnega toka: nanaša se na silo zračnega toka, ki ga povzročajo dovodni, povratni, toplotni konvekcijski, umetni in drugi zračni tokovi z določeno hitrostjo pretoka za prenašanje delcev. Za tehnični nadzor okolja čistih prostorov je sila zračnega toka najpomembnejši dejavnik.
Poskusi so pokazali, da delci pri gibanju zraka sledijo gibanju zraka s skoraj enako hitrostjo. Stanje delcev v zraku je določeno z porazdelitvijo zračnega toka. Zračni tokovi, ki vplivajo na delce v zaprtih prostorih, vključujejo predvsem: dovodni tok zraka (vključno s primarnim in sekundarnim zračnim tokom), tok zraka in toplotni konvekcijski tok zraka, ki ga povzročajo ljudje, ki hodijo, ter tok zraka, ki ga povzročajo procesi in industrijska oprema. Različni načini dovoda zraka, hitrostni vmesniki, operaterji in industrijska oprema ter inducirani pojavi v čistih prostorih so dejavniki, ki vplivajo na raven čistoče.
Dejavniki, ki vplivajo na organizacijo pretoka zraka
1. Vpliv načina dovoda zraka
(1). Hitrost dovoda zraka
Za zagotovitev enakomernega pretoka zraka mora biti hitrost dovajanja zraka v enosmerni čisti sobi enakomerna; mrtva cona površine dovajanja zraka mora biti majhna; enakomeren mora biti tudi padec tlaka v ULPA.
Enakomerna hitrost dovajanja zraka: to pomeni, da je neenakomernost pretoka zraka nadzorovana v območju ±20 %.
Manj mrtve cone na površini dovoda zraka: ne le, da bi bilo treba zmanjšati ravno površino okvirja ULPA, ampak je še pomembneje, da bi bilo treba uporabiti modularno FFU za poenostavitev redundantnega okvirja.
Za zagotovitev navpičnega enosmernega pretoka zraka je zelo pomembna tudi izbira padca tlaka filtra, ki zahteva, da padec tlaka v filtru ne sme odstopati.
(2). Primerjava med sistemom FFU in sistemom aksialnega ventilatorja
FFU je enota za dovod zraka z ventilatorjem in filtrom (ULPA). Ko centrifugalni ventilator FFU vsesa zrak, se dinamični tlak v zračnem kanalu pretvori v statični tlak in ga ULPA enakomerno izpihuje. Tlak dovoda zraka na stropu je negativen, tako da po zamenjavi filtra v čisti prostor ne bo uhajal prah. Poskusi so pokazali, da je sistem FFU boljši od sistema aksialnih ventilatorjev glede enakomernosti izpusta zraka, vzporednosti zračnega toka in indeksa učinkovitosti prezračevanja. To je zato, ker je vzporednost zračnega toka sistema FFU boljša. Uporaba sistema FFU lahko izboljša organizacijo zračnega toka v čistem prostoru.
(3). Vpliv lastne strukture FFU
FFU je sestavljen predvsem iz ventilatorjev, filtrov, naprav za usmerjanje pretoka zraka in drugih komponent. Ultra visoko učinkovit filter ULPA je najpomembnejše zagotovilo za to, ali lahko čista soba doseže zahtevano čistočo zasnove. Material filtra vpliva tudi na enakomernost pretočnega polja. Ko se na izhod filtra doda grobi filtrirni material ali laminarna pretočna plošča, se lahko izhodno pretočno polje enostavno poenoti.
2. Vpliv različnih hitrostnih vmesnikov na čistočo
V istem čistem prostoru, med delovnim območjem in nedelovnim območjem navpičnega enosmernega toka, bo zaradi razlike v hitrosti zraka na izstopu ULPA na vmesniku nastal mešani vrtinčni učinek, ki bo postal območje turbulentnega zračnega toka s še posebej visoko intenzivnostjo turbulence zraka. Delci se lahko prenesejo na površino opreme in kontaminirajo opremo in rezine.
3. Vpliv osebja in opreme
Ko je čista soba prazna, značilnosti pretoka zraka v prostoru običajno ustrezajo projektnim zahtevam. Ko oprema vstopi v čisto sobo, se začne premikati osebje in se izdelki prenašajo, se neizogibno pojavijo ovire pri organizaciji pretoka zraka. Na primer, na štrlečih vogalih ali robovih opreme se plin preusmeri in tvori turbulentno območje, kjer plin ne odnaša tekočine v območju, kar povzroča onesnaženje. Hkrati se površina opreme zaradi neprekinjenega delovanja segreje, temperaturni gradient pa povzroči območje prelivanja v bližini stroja, kar poveča kopičenje delcev v območju prelivanja. Hkrati visoka temperatura zlahka povzroči uhajanje delcev. Dvojni učinek še poslabša težavo pri nadzoru celotne vertikalne laminarne čistoče. Prah operaterjev v čistem prostoru se zelo enostavno oprime rezin v teh območjih prelivanja.
4. Vpliv povratnega zraka na tla
Ko je upor povratnega zraka, ki prehaja skozi tla, drugačen, nastane razlika v tlaku, zaradi česar zrak teče v smeri manjšega upora in enakomeren pretok zraka ni dosežen. Trenutno priljubljena metoda načrtovanja je uporaba dvignjenih tal. Ko je stopnja odpiranja dvignjenih tal 10 %, se lahko hitrost pretoka zraka v delovni višini prostora enakomerno porazdeli. Poleg tega je treba strogo pozornost nameniti čiščenju, da se zmanjša vir onesnaženja tal.
5. Indukcijski pojav
Tako imenovani indukcijski pojav se nanaša na pojav, pri katerem se pretok zraka ustvarja v nasprotni smeri enakomernega toka, prah, ki nastane v prostoru ali prah na sosednjem onesnaženem območju, pa se inducira na stran proti vetru, tako da lahko prah onesnaži sekance. Možni indukcijski pojavi so naslednji:
(1). Slepa plošča
V čistem prostoru z navpičnim enosmernim tokom so zaradi spojev na steni običajno velike slepe plošče, ki povzročajo turbulenco v lokalnem povratnem toku.
(2). Svetilke
Svetila v čistem prostoru bodo imela večji vpliv. Ker toplota fluorescenčnih sijalk povzroča dvig zračnega toka, pod njimi ne bo turbulentnega območja. Na splošno so sijalke v čistem prostoru zasnovane v obliki solze, da se zmanjša vpliv sijalk na organizacijo zračnega toka.
(3.) Vrzeli med stenami
Kadar so med predelnimi stenami z različnimi stopnjami čistoče ali med predelnimi stenami in stropi vrzeli, se lahko prah iz območja z nizkimi zahtevami glede čistoče prenese na sosednje območje z visokimi zahtevami glede čistoče.
(4). Razdalja med strojem in tlemi ali steno
Če je razdalja med napravo in tlemi ali steno zelo majhna, bo to povzročilo povratno turbulenco. Zato pustite razmik med opremo in steno ter dvignite napravo, da se ne bo neposredno dotaknila tal.
Čas objave: 5. februar 2025