ما هي العوامل المؤثرة في تنظيم تدفق الهواء في الغرفة النظيفة؟

يرتبط إنتاج الرقائق في صناعة تصنيع الرقائق ارتباطًا وثيقًا بحجم وعدد جزيئات الهواء المترسبة على الرقاقة. يمكن للتنظيم الجيد لتدفق الهواء أن يأخذ الجزيئات المتولدة من مصادر الغبار بعيدًا عن الغرفة النظيفة ويضمن نظافة غرفة الأبحاث. أي أن تنظيم تدفق الهواء في غرف الأبحاث يلعب دورًا حيويًا في إنتاج الرقائق. الأهداف التي يتعين تحقيقها في تصميم تنظيم تدفق الهواء في الغرفة النظيفة هي: تقليل أو إزالة التيارات الدوامة في مجال التدفق لتجنب الاحتفاظ بالجزيئات الضارة؛ للحفاظ على تدرج الضغط الإيجابي المناسب لمنع التلوث المتبادل.

وفقًا لمبدأ الغرفة النظيفة، تشمل القوى المؤثرة على الجزيئات قوة الكتلة، والقوة الجزيئية، والجذب بين الجزيئات، وقوة تدفق الهواء، وما إلى ذلك.

قوة تدفق الهواء: تشير إلى قوة تدفق الهواء الناتجة عن تدفق الهواء العرض والرجوع، وتدفق الهواء بالحمل الحراري، والتحريض الاصطناعي، وتدفقات الهواء الأخرى بمعدل تدفق معين لحمل الجزيئات. للتحكم في التكنولوجيا البيئية للغرفة النظيفة، تعد قوة تدفق الهواء العامل الأكثر أهمية.

أظهرت التجارب أنه في حركة تدفق الهواء، تتبع الجسيمات تدفق الهواء بنفس السرعة تقريبًا. يتم تحديد حالة الجزيئات في الهواء من خلال توزيع تدفق الهواء. تشمل التأثيرات الرئيسية لتدفق الهواء على الجزيئات الداخلية ما يلي: تدفق هواء إمداد الهواء (بما في ذلك تدفق الهواء الأولي وتدفق الهواء الثانوي)، وتدفق الهواء وتدفق الهواء بالحمل الحراري الناتج عن المشي، وتأثير تدفق الهواء على الجزيئات الناتجة عن عمليات المعالجة والمعدات الصناعية. تعد طرق إمداد الهواء المختلفة، وواجهات السرعة، والمشغلين والمعدات الصناعية، والظواهر المستحثة، وما إلى ذلك في غرف الأبحاث، كلها عوامل تؤثر على مستوى النظافة.

1. تأثير طريقة إمداد الهواء

(1) سرعة إمداد الهواء

من أجل ضمان تدفق هواء موحد، يجب أن تكون سرعة إمداد الهواء في الغرفة النظيفة ذات التدفق أحادي الاتجاه موحدة؛ يجب أن تكون المنطقة الميتة على سطح مصدر الهواء صغيرة؛ ويجب أن يكون انخفاض الضغط داخل مرشح هيبا موحدًا أيضًا.

سرعة إمداد الهواء موحدة: أي أنه يتم التحكم في عدم انتظام تدفق الهواء في حدود ±20%.

هناك مساحة ميتة أقل على سطح مصدر الهواء: لا ينبغي فقط تقليل المساحة المستوية لإطار hepa، ولكن الأهم من ذلك، يجب استخدام FFU المعياري لتبسيط الإطار الزائد.

من أجل ضمان أن يكون تدفق الهواء عموديًا وأحادي الاتجاه، فإن اختيار انخفاض الضغط للمرشح مهم جدًا أيضًا، ومن الضروري ألا يكون فقدان الضغط داخل المرشح متحيزًا.

(2) مقارنة بين نظام FFU ونظام مروحة التدفق المحوري

FFU عبارة عن وحدة تزويد هواء بمروحة وفلتر هيبا. يتم امتصاص الهواء بواسطة مروحة الطرد المركزي الخاصة بـ FFU وتحويل الضغط الديناميكي إلى ضغط ثابت في مجرى الهواء. يتم نفخه بالتساوي بواسطة مرشح هيبا. ضغط إمداد الهواء على السقف هو ضغط سلبي. بهذه الطريقة لن يتسرب أي غبار إلى الغرفة النظيفة عند استبدال الفلتر. أظهرت التجارب أن نظام FFU يتفوق على نظام مروحة التدفق المحوري من حيث انتظام مخرج الهواء وتوازي تدفق الهواء ومؤشر كفاءة التهوية. وذلك لأن توازي تدفق الهواء لنظام FFU أفضل. يمكن أن يؤدي استخدام نظام FFU إلى تحسين تنظيم تدفق الهواء في الغرفة النظيفة.

(3) تأثير هيكل FFU الخاص

يتكون FFU بشكل أساسي من المراوح والمرشحات وأدلة تدفق الهواء والمكونات الأخرى. يعتبر فلتر هيبا من أهم الضمانات لضمان نظافة الغرفة لتحقيق النظافة المطلوبة حسب التصميم. سوف تؤثر مادة المرشح أيضًا على توحيد مجال التدفق. عند إضافة مادة مرشح خشنة أو لوحة تدفق إلى مخرج الفلتر، يمكن بسهولة جعل مجال تدفق المخرج موحدًا.

2. تأثير سرعة الواجهة مع اختلاف النظافة

في نفس الغرفة النظيفة، بين منطقة العمل والمنطقة غير العاملة مع تدفق عمودي أحادي الاتجاه، بسبب الاختلاف في سرعة الهواء في صندوق هيبا، سيحدث تأثير دوامة مختلط في الواجهة، وسوف تصبح هذه الواجهة مضطربة منطقة تدفق الهواء. شدة اضطراب الهواء قوية بشكل خاص، وقد تنتقل الجزيئات إلى سطح آلة المعدات وتلوث المعدات والرقائق.

3. التأثير على الموظفين والمعدات

عندما تكون الغرفة النظيفة فارغة، فإن خصائص تدفق الهواء في الغرفة تتوافق بشكل عام مع متطلبات التصميم. بمجرد دخول المعدات إلى غرفة الأبحاث، وتحرك الأشخاص، ونقل المنتجات، هناك حتماً عوائق أمام تنظيم تدفق الهواء، مثل النقاط الحادة البارزة من آلة المعدات. عند الزوايا أو الحواف، سوف يتحول الغاز ليشكل منطقة تدفق مضطرب، ولن يتم حمل السائل الموجود في المنطقة بسهولة بعيدًا بواسطة الغاز الوارد، وبالتالي يسبب التلوث.

في نفس الوقت، سيتم تسخين سطح المعدات الميكانيكية بسبب التشغيل المستمر، وسيتسبب تدرج درجة الحرارة في منطقة إنحسر بالقرب من الماكينة، مما يزيد من تراكم الجزيئات في منطقة إنحسر. وفي الوقت نفسه، فإن ارتفاع درجة الحرارة سوف يتسبب بسهولة في هروب الجزيئات. يعمل التأثير المزدوج على تكثيف الطبقة الرأسية الشاملة. صعوبة التحكم في نظافة مجرى النهر. يمكن للغبار الناتج عن المشغلين في الغرفة النظيفة أن يلتصق بسهولة بالرقائق في مناطق إعادة التدفق هذه.

4. تأثير أرضية الهواء الراجع

عندما تكون مقاومة الهواء الراجع الذي يمر عبر الأرضية مختلفة، سيحدث فرق الضغط، مما يتسبب في تدفق الهواء في اتجاه المقاومة الصغيرة، ولن يتم الحصول على تدفق هواء موحد. طريقة التصميم الشائعة الحالية هي استخدام أرضية مرتفعة. عندما تكون نسبة فتح الأرضية المرتفعة 10%، يمكن توزيع سرعة تدفق الهواء بالتساوي على ارتفاع العمل الداخلي. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي إيلاء اهتمام صارم لأعمال التنظيف للحد من مصدر التلوث على الأرض.

5. ظاهرة الحث

يشير ما يسمى بظاهرة الحث إلى ظاهرة توليد تدفق الهواء في الاتجاه المعاكس للتدفق الموحد، مما يؤدي إلى توليد الغبار المتولد في الغرفة أو الغبار في المناطق الملوثة المجاورة إلى الجانب المعاكس للريح، وبالتالي يتسبب في تلوث الغبار للرقاقة. تشمل الظواهر المستحثة المحتملة ما يلي:

(١) لوحة عمياء

في غرفة نظيفة ذات تدفق عمودي في اتجاه واحد، بسبب المفاصل الموجودة على الحائط، توجد بشكل عام ألواح عمياء كبيرة تنتج تدفقًا مضطربًا وتدفقًا عكسيًا محليًا.

(2) المصابيح

سيكون لتركيبات الإضاءة في الغرفة النظيفة تأثير أكبر. بما أن حرارة مصباح الفلورسنت تؤدي إلى ارتفاع تدفق الهواء، فإن مصباح الفلورسنت لن يصبح منطقة مضطربة. بشكل عام، المصابيح في الغرفة النظيفة مصممة على شكل دمعة لتقليل تأثير المصابيح على تنظيم تدفق الهواء.

(3) الفجوات بين الجدران

عندما تكون هناك فجوات بين جدران التقسيم أو الأسقف ذات متطلبات النظافة المختلفة، يمكن نقل الغبار من المناطق ذات متطلبات النظافة المنخفضة إلى المناطق المجاورة ذات متطلبات النظافة العالية.

(4) المسافة بين المعدات الميكانيكية والأرضية أو الجدار

إذا كانت الفجوة بين المعدات الميكانيكية والأرضية أو الجدار صغيرة، فسوف يحدث اضطراب ارتدادي. ولذلك، اترك فجوة بين المعدات والجدار وارفع منصة الآلة لتجنب الاتصال المباشر بالأرض.