1. Rimozione delle particelle di polvere in una camera bianca priva di polvere
La funzione principale di una camera bianca è controllare la pulizia, la temperatura e l'umidità dell'atmosfera a cui sono esposti i prodotti (come i chip di silicio, ecc.), in modo che possano essere prodotti e realizzati in un ambiente con buone condizioni ambientali. Chiamiamo questo spazio "camera bianca". Secondo la prassi internazionale, il livello di pulizia è determinato principalmente dal numero di particelle per metro cubo d'aria con un diametro superiore allo standard di classificazione. In altre parole, la cosiddetta camera bianca non è al 100% priva di polvere, ma controllata in un'unità molto piccola. Naturalmente, le particelle che soddisfano lo standard di polvere di questa norma sono già molto piccole rispetto alla polvere comune che vediamo, ma per le strutture ottiche, anche una piccola quantità di polvere avrà un impatto negativo molto grande, quindi l'assenza di polvere è un requisito inevitabile nella produzione di prodotti con strutture ottiche.
Il controllo del numero di particelle di polvere con una dimensione delle particelle maggiore o uguale a 0,5 micron per metro cubo a meno di 3520/metro cubo consentirà di raggiungere la classe A dello standard internazionale per l'assenza di polvere. Lo standard per l'assenza di polvere utilizzato nella produzione e lavorazione di chip prevede requisiti più elevati per la polvere rispetto alla classe A, e uno standard così elevato viene utilizzato principalmente nella produzione di chip di livello superiore. Il numero di particelle di polvere è rigorosamente controllato a 35.200 per metro cubo, comunemente noto come classe B nel settore delle camere bianche.
2. Tre tipi di stati di camera bianca
Camera bianca vuota: una camera bianca costruita e pronta all'uso. Dispone di tutti i servizi e le funzioni pertinenti. Tuttavia, al suo interno non sono presenti apparecchiature gestite da operatori.
Camera bianca statica: una struttura di camera bianca con funzioni complete, impostazioni e installazione adeguate, che può essere utilizzata in base alle impostazioni o è in uso, ma nella struttura non sono presenti operatori.
Camera bianca dinamica: una camera bianca in uso normale, con funzioni di servizio complete, attrezzature e personale; se necessario, è possibile svolgere lavori normali.
3. Elementi di controllo
(1). Può rimuovere le particelle di polvere sospese nell'aria.
(2). Può prevenire la generazione di particelle di polvere.
(3). Controllo della temperatura e dell'umidità.
(4). Regolazione della pressione.
(5). Eliminazione dei gas nocivi.
(6). Tenuta all'aria delle strutture e dei compartimenti.
(7). Prevenzione dell'elettricità statica.
(8). Prevenzione delle interferenze elettromagnetiche.
(9). Considerazione dei fattori di sicurezza.
(10). Considerazione del risparmio energetico.
4. Classificazione
Tipo di flusso turbolento
L'aria entra nella camera bianca dal condizionatore attraverso il condotto dell'aria e il filtro dell'aria (HEPA) e viene reimmessa dai pannelli delle pareti divisorie o dai pavimenti sopraelevati su entrambi i lati della camera bianca. Il flusso d'aria non si muove in modo lineare, ma presenta uno stato turbolento o vorticoso irregolare. Questa tipologia è adatta per camere bianche di classe 1.000-100.000.
Definizione: Una stanza bianca in cui il flusso d'aria scorre a velocità irregolare e non è parallelo, accompagnato da un flusso di ritorno o da correnti parassite.
Principio: le camere bianche turbolente sfruttano il flusso d'aria di alimentazione per diluire continuamente l'aria interna e diluire gradualmente l'aria inquinata per ottenere la pulizia (le camere bianche turbolente sono generalmente progettate con livelli di pulizia superiori a 1.000-300.000).
Caratteristiche: le camere bianche turbolente si basano su una ventilazione multipla per raggiungere livelli di pulizia e di igiene elevati. Il numero di cambi di ventilazione determina il livello di purificazione nella definizione (maggiori cambi di ventilazione, maggiore è il livello di igiene).
(1) Tempo di autopurificazione: si riferisce al tempo in cui la camera bianca inizia a fornire aria alla camera bianca in base al numero di ventilazione progettato e la concentrazione di polvere nella stanza raggiunge il livello di pulizia progettato. La classe 1.000 dovrebbe durare non più di 20 minuti (per il calcolo si possono usare 15 minuti). La classe 10.000 dovrebbe durare non più di 30 minuti (per il calcolo si possono usare 25 minuti). La classe 100.000 dovrebbe durare non più di 40 minuti (per il calcolo si possono usare 30 minuti).
(2) Frequenza di ventilazione (progettata secondo i requisiti di tempo di autopulizia di cui sopra) classe 1.000: 43,5-55,3 volte/ora (standard: 50 volte/ora) classe 10.000: 23,8-28,6 volte/ora (standard: 25 volte/ora) classe 100.000: 14,4-19,2 volte/ora (standard: 15 volte/ora)
Vantaggi: struttura semplice, bassi costi di costruzione del sistema, facile ampliamento della camera bianca, in alcuni luoghi per scopi speciali, è possibile utilizzare un banco pulito privo di polvere per migliorare la qualità della camera bianca.
Svantaggi: le particelle di polvere causate dalla turbolenza fluttuano negli spazi interni e sono difficili da rimuovere, con conseguente facile contaminazione dei prodotti di processo. Inoltre, se il sistema viene arrestato e poi riattivato, spesso ci vuole molto tempo per raggiungere la pulizia richiesta.
Flusso laminare
L'aria a flusso laminare si muove in linea retta uniforme. L'aria entra nella stanza attraverso un filtro con un tasso di copertura del 100% e viene reimmessa attraverso il pavimento rialzato o i pannelli divisori su entrambi i lati. Questa tipologia è adatta all'uso in ambienti con camere bianche di grado superiore, generalmente classe 1~100. Ne esistono due tipologie:
(1) Flusso laminare orizzontale: l'aria orizzontale viene espulsa dal filtro in un'unica direzione e reimmessa nel sistema di ritorno dell'aria sulla parete opposta. La polvere viene scaricata all'esterno con la stessa direzione dell'aria. Generalmente, l'inquinamento è più grave sul lato a valle.
Vantaggi: Struttura semplice, può diventare stabile in breve tempo dopo l'operazione.
Svantaggi: i costi di costruzione sono più elevati rispetto al flusso turbolento e lo spazio interno non è facile da ampliare.
(2) Flusso laminare verticale: il soffitto della stanza è completamente ricoperto di filtri ULPA e l'aria viene soffiata dall'alto verso il basso, ottenendo così una maggiore pulizia. La polvere generata durante il processo o dal personale può essere rapidamente scaricata all'esterno senza interferire con altre aree di lavoro.
Vantaggi: facile da gestire, lo stato stabile può essere raggiunto in breve tempo dall'avvio dell'operazione e non è facilmente influenzato dallo stato operativo o dagli operatori.
Svantaggi: costi di costruzione elevati, difficoltà nell'utilizzare lo spazio in modo flessibile, i ganci a soffitto occupano molto spazio e i filtri sono difficili da riparare e sostituire.
Tipo composito
Il tipo composito consiste nel combinare o utilizzare insieme il tipo di flusso turbolento e il tipo di flusso laminare, in grado di fornire aria ultra-pulita a livello locale.
(1) Tunnel pulito: utilizzare filtri HEPA o ULPA per coprire il 100% dell'area di processo o di lavoro per aumentare il livello di pulizia oltre la Classe 10, il che può far risparmiare sui costi di installazione e di funzionamento.
Questa tipologia richiede che l'area di lavoro dell'operatore sia isolata dal prodotto e dalla manutenzione della macchina per evitare di compromettere il lavoro e la qualità durante la manutenzione della macchina.
I tunnel puliti presentano altri due vantaggi: A. Facilità di espansione e flessibilità; B. La manutenzione delle attrezzature può essere eseguita facilmente nell'area di manutenzione.
(2) Tubo pulito: circonda e purifica la linea di produzione automatica attraverso la quale passa il flusso di prodotto e aumenta il livello di pulizia a oltre la classe 100. Poiché il prodotto, l'operatore e l'ambiente che genera polvere sono isolati tra loro, una piccola quantità di aria compressa può garantire una buona pulizia, il che può far risparmiare energia ed è particolarmente adatto per linee di produzione automatizzate che non richiedono lavoro manuale. È applicabile all'industria farmaceutica, alimentare e dei semiconduttori.
(3) Clean Spot: il livello di pulizia dell'area di processo del prodotto nella camera bianca turbolenta con un livello di camera bianca di 10.000~100.000 viene aumentato a 10~1000 o superiore per scopi di produzione; banchi da lavoro puliti, capannoni puliti, camere bianche prefabbricate e armadi puliti appartengono a questa categoria.
Banco pulito: classe 1~100.
Cabina pulita: un piccolo spazio circondato da un telo di plastica trasparente antistatico in una camera bianca turbolenta, che utilizza filtri HEPA o ULPA indipendenti e unità di aria condizionata per trasformarsi in uno spazio pulito di livello superiore, con un'altezza di 10~1000, un'altezza di circa 2,5 metri e un'area di copertura di circa 10 m² o meno. Ha quattro pilastri ed è dotata di ruote mobili per un utilizzo flessibile.
5. Flusso d'aria
Importanza del flusso d'aria
La pulizia di una camera bianca è spesso influenzata dal flusso d'aria. In altre parole, il movimento e la diffusione della polvere generata da persone, compartimenti macchina, strutture edilizie, ecc. sono controllati dal flusso d'aria.
La camera bianca utilizza filtri HEPA e ULPA per filtrare l'aria e il suo tasso di raccolta della polvere è pari al 99,97-99,99995%, quindi l'aria filtrata da questo filtro può essere considerata molto pulita. Tuttavia, oltre alle persone, nella camera bianca sono presenti anche fonti di polvere, come i macchinari. Una volta che queste polveri generate si diffondono, è impossibile mantenere uno spazio pulito, quindi è necessario utilizzare un flusso d'aria per scaricare rapidamente la polvere generata all'esterno.
Fattori influenzanti
Sono molti i fattori che influenzano il flusso d'aria di una camera bianca, come le apparecchiature di processo, il personale, i materiali di assemblaggio della camera bianca, gli apparecchi di illuminazione, ecc. Allo stesso tempo, è necessario prendere in considerazione anche il punto di deviazione del flusso d'aria sopra le apparecchiature di produzione.
Il punto di deviazione del flusso d'aria sulla superficie di un tavolo operatorio generico o di un'apparecchiatura di produzione dovrebbe essere posizionato a 2/3 della distanza tra la camera bianca e il pannello divisorio. In questo modo, quando l'operatore è al lavoro, il flusso d'aria può fluire dall'interno dell'area di processo verso l'area operativa e rimuovere la polvere; se il punto di deviazione è configurato davanti all'area di processo, si verificherà una deviazione del flusso d'aria inappropriata. In questo caso, la maggior parte del flusso d'aria fluirà verso la parte posteriore dell'area di processo e la polvere causata dal lavoro dell'operatore verrà trasportata verso la parte posteriore dell'apparecchiatura, contaminando il banco di lavoro e riducendo inevitabilmente la resa.
Ostacoli come i tavoli da lavoro nelle camere bianche presenteranno correnti parassite in corrispondenza delle giunzioni e la pulizia in prossimità di essi sarà relativamente scarsa. Praticare un foro di ritorno dell'aria sul tavolo da lavoro ridurrà al minimo il fenomeno delle correnti parassite; anche la scelta appropriata dei materiali di assemblaggio e la perfetta disposizione delle apparecchiature sono fattori importanti per determinare se il flusso d'aria si trasformi in un fenomeno di correnti parassite.
6. Composizione della camera bianca
La composizione della camera bianca è composta dai seguenti sistemi (nessuno dei quali è indispensabile nelle molecole del sistema), altrimenti non sarà possibile formare una camera bianca completa e di alta qualità:
(1) Sistema di controsoffitto: comprendente tiranteria, trave a I o a U, griglia o telaio del controsoffitto.
(2) Sistema di aria condizionata: comprendente cabina di pilotaggio, sistema di filtraggio, mulino a vento, ecc.
(3) Parete divisoria: comprese finestre e porte.
(4) Pavimento: compreso il pavimento rialzato o il pavimento antistatico.
(5) Apparecchi di illuminazione: lampada piatta di purificazione a LED.
La struttura principale della camera bianca è generalmente realizzata con barre di acciaio o cemento osseo, ma indipendentemente dal tipo di struttura, deve soddisfare le seguenti condizioni:
A. Non si formeranno crepe dovute a variazioni di temperatura e vibrazioni;
B. Non è facile produrre particelle di polvere ed è difficile che le particelle si attacchino;
C. Bassa igroscopicità;
D. Per mantenere le condizioni di umidità nella camera bianca, l'isolamento termico deve essere elevato;
7. Classificazione per uso
Camera bianca industriale
L'obiettivo è il controllo delle particelle inanimate. Controlla principalmente l'inquinamento dell'aria dovuto alle particelle di polvere verso l'oggetto in lavorazione, e l'interno mantiene generalmente uno stato di pressione positiva. È adatto per l'industria dei macchinari di precisione, l'industria elettronica (semiconduttori, circuiti integrati, ecc.), l'industria aerospaziale, l'industria chimica ad alta purezza, l'industria dell'energia atomica, l'industria dei prodotti ottici e magnetici (produzione di CD, pellicole, nastri), LCD (vetro a cristalli liquidi), dischi rigidi per computer, produzione di testine di computer e altri settori.
Camera bianca biologica
Controlla principalmente l'inquinamento da particelle viventi (batteri) e inanimate (polvere) sull'oggetto in lavorazione. Può essere suddiviso in:
A. Camera bianca biologica generale: controlla principalmente l'inquinamento microbico (batterico) degli oggetti. Allo stesso tempo, i materiali interni devono essere in grado di resistere all'erosione di vari agenti sterilizzanti e l'interno generalmente garantisce una pressione positiva. In sostanza, i materiali interni devono essere in grado di resistere ai vari trattamenti di sterilizzazione tipici delle camere bianche industriali. Esempi: industria farmaceutica, ospedali (sale operatorie, reparti sterili), produzione di alimenti, cosmetici e bevande, laboratori veterinari, laboratori di analisi fisiche e chimiche, centri di analisi del sangue, ecc.
B. Camera bianca di sicurezza biologica: controlla principalmente l'inquinamento delle particelle viventi dell'oggetto di lavoro verso l'esterno e le persone. La pressione interna deve essere mantenuta negativa rispetto all'atmosfera. Esempi: batteriologia, biologia, laboratori puliti, ingegneria fisica (geni ricombinanti, preparazione di vaccini).
Data di pubblicazione: 07-02-2025