التحكم في درجة الحرارة وضغط الهواء في الغرفة النظيفة

يُولى اهتمام متزايد لحماية البيئة، لا سيما مع ازدياد ظاهرة الضباب الدخاني. وتُعدّ هندسة الغرف النظيفة إحدى تدابير حماية البيئة. كيف يُمكن توظيف هندسة الغرف النظيفة لتحقيق نتائج فعّالة في هذا المجال؟ دعونا نتحدث عن آليات التحكم في هندسة الغرف النظيفة.

التحكم في درجة الحرارة والرطوبة في الغرفة النظيفة

تُحدد درجة الحرارة والرطوبة في الأماكن النظيفة بشكل أساسي بناءً على متطلبات العملية، ولكن عند تلبية هذه المتطلبات، ينبغي مراعاة راحة الإنسان. ومع تحسن متطلبات نظافة الهواء، يتجه الوضع نحو فرض متطلبات أكثر صرامة فيما يتعلق بدرجة الحرارة والرطوبة في العمليات الصناعية.

كقاعدة عامة، وبسبب ازدياد دقة المعالجة، تتضاءل متطلبات نطاق تقلبات درجة الحرارة باستمرار. فعلى سبيل المثال، في عملية الطباعة الحجرية والتعريض الضوئي لإنتاج الدوائر المتكاملة واسعة النطاق، يتناقص الفرق في معامل التمدد الحراري بين رقائق الزجاج والسيليكون المستخدمة كمواد للقناع بشكل متزايد.

تتسبب رقاقة السيليكون بقطر 100 ميكرومتر في تمدد خطي مقداره 0.24 ميكرومتر عند ارتفاع درجة حرارتها درجة واحدة. لذا، من الضروري الحفاظ على درجة حرارة ثابتة ضمن نطاق ± 0.1 درجة مئوية، مع الحرص على أن تكون الرطوبة منخفضة عمومًا، لأن التكثف قد يُؤدي إلى تلوث المنتج، خاصةً في ورش أشباه الموصلات التي تخشى من الصوديوم. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة في هذا النوع من الورش 25 درجة مئوية.

تُسبب الرطوبة الزائدة مشاكل عديدة. فعندما تتجاوز الرطوبة النسبية 55%، يتشكل التكثيف على جدار أنبوب مياه التبريد. وإذا حدث ذلك في الأجهزة أو الدوائر الدقيقة، فقد يُسبب حوادث مختلفة. وعندما تكون الرطوبة النسبية 50%، يسهل صدأ هذه الأجهزة. إضافةً إلى ذلك، عندما تكون الرطوبة مرتفعة جدًا، يلتصق الغبار بسطح رقاقة السيليكون كيميائيًا عبر جزيئات الماء في الهواء، مما يصعب إزالته.

كلما زادت الرطوبة النسبية، زادت صعوبة إزالة الالتصاق. مع ذلك، عندما تقل الرطوبة النسبية عن 30%، يسهل امتصاص الجزيئات على السطح بفعل القوى الكهروستاتيكية، مما يجعل العديد من أجهزة أشباه الموصلات عرضة للتلف. يتراوح نطاق درجة الحرارة الأمثل لإنتاج رقائق السيليكون بين 35% و45%.

ضغط الهواءيتحكمفي غرفة نظيفة 

في معظم الأماكن النظيفة، وللحيلولة دون دخول التلوث الخارجي، من الضروري الحفاظ على ضغط داخلي (ضغط ثابت) أعلى من الضغط الخارجي (ضغط ثابت). ويجب أن يلتزم الحفاظ على فرق الضغط عمومًا بالمبادئ التالية:

1. يجب أن يكون الضغط في الأماكن النظيفة أعلى من الضغط في الأماكن غير النظيفة.

2. يجب أن يكون الضغط في الأماكن ذات مستويات النظافة العالية أعلى من الضغط في الأماكن المجاورة ذات مستويات النظافة المنخفضة.

3. يجب فتح الأبواب بين الغرف النظيفة باتجاه الغرف ذات مستويات النظافة العالية.

يعتمد الحفاظ على فرق الضغط على كمية الهواء النقي، التي يجب أن تكون قادرة على تعويض تسرب الهواء من الفجوة تحت تأثير هذا الفرق. لذا، فإن المعنى الفيزيائي لفرق الضغط هو مقاومة تدفق الهواء المتسرب (أو المتسرب) عبر مختلف الفجوات في الغرفة النظيفة.