IC-valmistusteollisuudessa sirun saantoaste liittyy läheisesti sirulle kertyneiden ilmassa olevien hiukkasten kokoon ja määrään. Hyvä ilmavirran organisointi voi poistaa pölylähteen tuottamat hiukkaset puhdastilasta ja varmistaa puhdastilan puhtauden. Toisin sanoen puhdastilan ilmavirran organisoinnilla on tärkeä rooli IC-tuotannon saantoasteessa. Puhdastilan ilmavirran organisoinnin on saavutettava seuraavat tavoitteet: pyörrevirran vähentäminen tai poistaminen virtauskentässä haitallisten hiukkasten kertymisen välttämiseksi; sopivan positiivisen painegradientti ylläpitäminen ristikontaminaation estämiseksi.
Ilmavirran voima
Puhdastilaperiaatteen mukaan hiukkasiin vaikuttavia voimia ovat massavoima, molekyylivoima, hiukkasten välinen vetovoima, ilmavirtausvoima jne.
Ilmavirran voima: viittaa syöttö-, paluu-, lämpökonvektio-, keinotekoisen sekoituksen ja muiden hiukkasia kuljettavien ilmavirtojen aiheuttamaan voimaan. Puhdastilaympäristön teknisessä ohjauksessa ilmavirran voima on tärkein tekijä.
Kokeet ovat osoittaneet, että ilmavirran liikkeessä hiukkaset seuraavat ilmavirran liikettä lähes samalla nopeudella. Ilman hiukkasten tila määräytyy ilmavirran jakautumisen mukaan. Sisätilojen hiukkasiin vaikuttavia ilmavirtoja ovat pääasiassa: ilman syöttöilmavirta (mukaan lukien ensisijainen ja toissijainen ilmavirta), ihmisten kävelyn aiheuttama ilmavirta ja terminen konvektioilmavirta sekä prosessien toiminnan ja teollisuuslaitteiden aiheuttama ilmavirta. Erilaiset ilmansyöttömenetelmät, nopeusrajapinnat, käyttäjät ja teollisuuslaitteet sekä puhdastilojen indusoidut ilmiöt ovat kaikki tekijöitä, jotka vaikuttavat puhtaustasoon.
Ilmavirran organisoitumiseen vaikuttavat tekijät
1. Ilmansyöttömenetelmän vaikutus
(1). Ilmansyöttönopeus
Tasaisen ilmavirran varmistamiseksi ilmansyöttönopeuden on oltava tasainen yksisuuntaisessa puhdastilassa; ilmansyöttöpinnan kuolleen alueen on oltava pieni; ja myös ULPA:n painehäviön on oltava tasainen.
Tasainen ilmansyöttönopeus: eli ilmavirran epätasaisuutta säädetään ±20 %:n tarkkuudella.
Vähemmän kuollutta aluetta ilmansyöttöpinnalla: ULPA-kehyksen tasopinta-alaa ei tulisi ainoastaan pienentää, vaan mikä tärkeämpää, modulaarinen FFU tulisi ottaa käyttöön redundantin kehyksen yksinkertaistamiseksi.
Pystysuuntaisen yksisuuntaisen ilmavirran varmistamiseksi suodattimen painehäviön valinta on myös erittäin tärkeää, eikä suodattimen painehäviö saa poiketa.
(2). FFU-järjestelmän ja aksiaalipuhallinjärjestelmän vertailu
FFU on ilmansyöttöyksikkö, jossa on puhallin ja suodatin (ULPA). Kun FFU:n keskipakopuhallin on imenyt ilman, dynaaminen paine muunnetaan staattiseksi paineeksi ilmakanavassa ja puhalletaan tasaisesti ulos ULPA:n avulla. Kattoon kohdistuva ilmansyöttöpaine on negatiivinen, joten pölyä ei pääse vuotamaan puhdastilaan suodattimen vaihdon jälkeen. Kokeet ovat osoittaneet, että FFU-järjestelmä on aksiaalipuhallinjärjestelmää parempi ilman ulostulon tasaisuuden, ilmavirran yhdensuuntaisuuden ja ilmanvaihdon hyötysuhdeindeksin suhteen. Tämä johtuu FFU-järjestelmän paremmasta ilmavirran yhdensuuntaisuudesta. FFU-järjestelmän käyttö voi parantaa ilmavirran organisointia puhdastilassa.
(3). FFU:n oman rakenteen vaikutus
FFU koostuu pääasiassa puhaltimista, suodattimista, ilmavirran ohjauslaitteista ja muista komponenteista. Erittäin tehokas ULPA-suodatin on tärkein tae sille, että puhdastila saavuttaa suunnittelun edellyttämän puhtauden. Suodattimen materiaali vaikuttaa myös virtauskentän tasaisuuteen. Kun suodattimen ulostuloon lisätään karkea suodatinmateriaali tai laminaarivirtauslevy, ulostulovirtauskenttä voidaan helposti tasata.
2. Eri nopeusrajapintojen vaikutus puhtauteen
Samassa puhdastilassa, pystysuuntaisen yksisuuntaisen virtauksen työalueen ja ei-työalueen välissä, ULPA-ulostuloaukon ilmannopeuseron vuoksi rajapinnassa syntyy sekoitettu pyörreilmiö, josta tulee turbulentti ilmavirtausalue, jolla on erityisen voimakas ilman turbulenssi. Hiukkaset voivat siirtyä laitteen pinnalle ja saastuttaa laitteen ja kiekot.
3. Henkilöstön ja laitteiden vaikutus
Kun puhdastila on tyhjä, huoneen ilmavirtausominaisuudet täyttävät yleensä suunnitteluvaatimukset. Kun laitteet saapuvat puhdastilaan, henkilökunta liikkuu ja tuotteita kuljetetaan, ilmavirran järjestäytymiselle on väistämättä esteitä. Esimerkiksi laitteen ulkonevissa kulmissa tai reunoissa kaasu ohjautuu muodostaen turbulenttisen vyöhykkeen, eikä vyöhykkeen neste kulkeudu helposti kaasun mukana, mikä aiheuttaa saastumista. Samalla laitteen pinta kuumenee jatkuvan käytön vuoksi, ja lämpötilagradientti aiheuttaa uudelleenvirtausvyöhykkeen koneen lähellä, mikä lisää hiukkasten kertymistä uudelleenvirtausvyöhykkeeseen. Samalla korkea lämpötila saa hiukkaset helposti poistumaan. Tämä kaksoisvaikutus pahentaa yleisen pystysuoran laminaaripuhtauden hallintaa. Puhdastilan käyttäjien pöly tarttuu erittäin helposti kiekkoihin näissä uudelleenvirtausvyöhykkeissä.
4. Kiertoilmalattian vaikutus
Kun lattian läpi kulkevan paluuilman vastus on erilainen, syntyy paine-ero, jolloin ilma virtaa pienemmän vastuksen suuntaan eikä tasaista ilmavirtausta saavuteta. Nykyinen suosittu suunnittelumenetelmä on käyttää korotettuja lattioita. Kun korotettujen lattioiden avautumisnopeus on 10 %, ilmavirran nopeus huoneen työskentelykorkeudessa voidaan jakaa tasaisesti. Lisäksi on kiinnitettävä erityistä huomiota siivoukseen lattian saastumislähteen vähentämiseksi.
5. Induktioilmiö
Niin sanottu induktioilmiö viittaa ilmiöön, jossa ilmavirta syntyy tasaisen virtauksen vastakkaiseen suuntaan ja huoneessa syntyvä pöly tai viereisen saastuneen alueen pöly indusoituu vastatuuleen, jolloin pöly voi saastuttaa sirun. Seuraavat ovat mahdollisia induktioilmiöitä:
(1). Sokea levy
Puhdastilassa, jossa on pystysuora yksisuuntainen virtaus, seinän saumojen vuoksi on yleensä suuria sokealevyjä, jotka aiheuttavat turbulenssia paikallisessa paluuvirtauksessa.
(2). Lamput
Puhdastilan valaisimilla on suurempi vaikutus. Koska loistelamppujen lämpö nostaa ilmavirtaa ylöspäin, loistelamppujen alle ei jää pyörteilyaluetta. Yleensä puhdastilan lamput on suunniteltu pisaranmuotoisiksi, jotta lamppujen vaikutus ilmavirran organisoitumiseen vähenee.
(3.) Seinien väliset raot
Kun eri puhtausasteisten väliseinien tai väliseinien ja kattojen välillä on rakoja, pölyä voi siirtyä alhaisen puhtaustason alueelta viereiseen korkean puhtaustason alueelle.
(4). Koneen ja lattian tai seinän välinen etäisyys
Jos koneen ja lattian tai seinän välinen rako on hyvin pieni, se aiheuttaa ilmassa kimpoavaa turbulenssia. Jätä siksi rako laitteen ja seinän väliin ja nosta konetta, jotta se ei kosketa suoraan maahan.
Julkaisun aika: 05.02.2025