स्वच्छ खोलीतील वायुप्रवाहाच्या व्यवस्थेवर परिणाम करणारे घटक कोणते आहेत?

आयसी उत्पादन उद्योगातील चिप उत्पादन दर हा चिपवर जमा होणाऱ्या हवेतील कणांच्या आकाराशी आणि संख्येशी जवळून संबंधित असतो. एक चांगली वायुप्रवाह रचना धुळीच्या स्रोतामुळे निर्माण झालेले कण क्लीन रूमपासून दूर नेऊन क्लीन रूमची स्वच्छता सुनिश्चित करते, म्हणजेच, क्लीन रूममधील वायुप्रवाह रचना आयसी उत्पादनाच्या उत्पादन दरात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. क्लीन रूममधील वायुप्रवाह रचनेच्या डिझाइनमध्ये खालील उद्दिष्टे साध्य करणे आवश्यक आहे: हानिकारक कण अडकून राहू नयेत म्हणून प्रवाह क्षेत्रातील आवर्त प्रवाह कमी करणे किंवा पूर्णपणे काढून टाकणे; आणि क्रॉस कंटॅमिनेशन (एकमेकांत मिसळणे) टाळण्यासाठी योग्य सकारात्मक दाब प्रवणता (पॉझिटिव्ह प्रेशर ग्रेडियंट) राखणे.

हवेचा प्रवाह बल

स्वच्छ खोलीच्या तत्त्वानुसार, कणांवर कार्य करणाऱ्या शक्तींमध्ये वस्तुमान शक्ती, आण्विक शक्ती, कणांमधील आकर्षण, हवेच्या प्रवाहाची शक्ती इत्यादींचा समावेश होतो.

वायुप्रवाह बल: म्हणजे डिलिव्हरी, रिटर्न एअरफ्लो, थर्मल कन्व्हेक्शन एअरफ्लो, कृत्रिम ढवळणे आणि विशिष्ट प्रवाह दरासह इतर वायुप्रवाहांद्वारे कण वाहून नेण्यासाठी निर्माण होणारे बल. स्वच्छ खोलीच्या (क्लीन रूम) वातावरणाच्या तांत्रिक नियंत्रणासाठी, वायुप्रवाह बल हा सर्वात महत्त्वाचा घटक आहे.

प्रयोगांनी हे दाखवून दिले आहे की हवेच्या प्रवाहाच्या हालचालीत, कण जवळजवळ समान गतीने हवेच्या प्रवाहाच्या दिशेने जातात. हवेतील कणांची स्थिती हवेच्या प्रवाहाच्या वितरणावर अवलंबून असते. घरातील कणांवर परिणाम करणाऱ्या हवेच्या प्रवाहांमध्ये प्रामुख्याने यांचा समावेश होतो: हवा पुरवठा प्रवाह (ज्यात प्राथमिक आणि दुय्यम प्रवाहांचा समावेश आहे), लोकांच्या चालण्यामुळे निर्माण होणारा हवेचा प्रवाह आणि औष्णिक संवहन प्रवाह, तसेच प्रक्रिया संचालन आणि औद्योगिक उपकरणांमुळे निर्माण होणारा हवेचा प्रवाह. हवा पुरवठ्याच्या विविध पद्धती, वेगाचे इंटरफेस, ऑपरेटर आणि औद्योगिक उपकरणे, आणि स्वच्छ खोल्यांमधील प्रेरित घटना हे सर्व घटक स्वच्छतेच्या पातळीवर परिणाम करतात.

हवेच्या प्रवाहाच्या रचनेवर परिणाम करणारे घटक

१. हवा पुरवठा पद्धतीचा प्रभाव

(1). हवेच्या पुरवठ्याचा वेग

एकसमान वायुप्रवाह सुनिश्चित करण्यासाठी, एकदिशात्मक स्वच्छ खोलीमध्ये हवा पुरवठ्याचा वेग एकसमान असणे आवश्यक आहे; हवा पुरवठा पृष्ठभागाचा डेड झोन लहान असला पाहिजे; आणि ULPA मधील दाबातील घट देखील एकसमान असली पाहिजे.

हवेच्या पुरवठ्याचा एकसमान वेग: म्हणजेच, हवेच्या प्रवाहातील असमानता ±20% च्या आत नियंत्रित केली जाते.

हवा पुरवठा पृष्ठभागावरील डेड झोन कमी करणे: ULPA फ्रेमचे सपाट क्षेत्र कमी केले पाहिजे, पण त्याहून महत्त्वाचे म्हणजे, रिडंडंट फ्रेम सोपी करण्यासाठी मॉड्युलर FFU चा अवलंब केला पाहिजे.

उभ्या एकदिशीय वायुप्रवाहाची खात्री करण्यासाठी, फिल्टरच्या दाब घटीची निवड देखील खूप महत्त्वाची आहे, ज्यामध्ये फिल्टरमधील दाब हानी विचलित होऊ नये हे आवश्यक असते.

(2). एफएफयू प्रणाली आणि अक्षीय प्रवाह पंखा प्रणाली यांच्यातील तुलना

FFU हे पंखा आणि फिल्टर (ULPA) असलेले एक हवा पुरवठा युनिट आहे. FFU च्या केंद्रापसारक पंख्याद्वारे हवा आत खेचल्यानंतर, एअर डक्टमध्ये डायनॅमिक प्रेशरचे स्टॅटिक प्रेशरमध्ये रूपांतर होते आणि ULPA द्वारे ती समान रीतीने बाहेर फेकली जाते. छतावरील हवा पुरवठ्याचा दाब नकारात्मक असतो, त्यामुळे फिल्टर बदलल्यावर क्लीन रूममध्ये कोणतीही धूळ शिरत नाही. प्रयोगांनी दाखवून दिले आहे की, हवेच्या बाहेर पडण्याच्या मार्गाची एकसमानता, हवेच्या प्रवाहाची समांतरता आणि व्हेंटिलेशन कार्यक्षमता निर्देशांकाच्या बाबतीत FFU प्रणाली ही ॲक्सियल फ्लो फॅन प्रणालीपेक्षा श्रेष्ठ आहे. याचे कारण म्हणजे FFU प्रणालीमधील हवेच्या प्रवाहाची समांतरता अधिक चांगली असते. FFU प्रणालीच्या वापरामुळे क्लीन रूममधील हवेचा प्रवाह अधिक चांगल्या प्रकारे संघटित होऊ शकतो.

(3). एफएफयूच्या स्वतःच्या संरचनेचा प्रभाव

एफएफयू (FFU) मध्ये प्रामुख्याने पंखे, फिल्टर्स, वायुप्रवाह मार्गदर्शक उपकरणे आणि इतर घटक असतात. क्लीन रूम डिझाइननुसार आवश्यक स्वच्छता साध्य करू शकेल की नाही, याची सर्वात महत्त्वाची हमी अल्ट्रा-हाय एफिशियन्सी फिल्टर (ULPA) ही असते. फिल्टरच्या मटेरियलचा परिणाम प्रवाह क्षेत्राच्या एकसमानतेवरही होतो. जेव्हा फिल्टरच्या आउटलेटला जाडसर फिल्टर मटेरियल किंवा लॅमिनार फ्लो प्लेट जोडली जाते, तेव्हा आउटलेट प्रवाह क्षेत्र सहजपणे एकसमान बनवता येते.

२. स्वच्छतेच्या वेगवेगळ्या गती इंटरफेसचा परिणाम

त्याच क्लीन रूममध्ये, उभ्या एकदिशीय प्रवाहाच्या कार्यक्षेत्र आणि अकार्यक्षेत्राच्या दरम्यान, ULPA आउटलेटवरील हवेच्या वेगातील फरकामुळे इंटरफेसवर एक मिश्र व्हॉर्टेक्स प्रभाव निर्माण होईल आणि हा इंटरफेस विशेषतः उच्च हवेच्या प्रक्षोभ तीव्रतेसह एक अशांत वायुप्रवाह क्षेत्र बनेल. कण उपकरणाच्या पृष्ठभागावर प्रसारित होऊ शकतात आणि उपकरणे व वेफर्स दूषित करू शकतात.

३. कर्मचारी आणि उपकरणांचा प्रभाव

जेव्हा क्लीन रूम रिकामी असते, तेव्हा खोलीतील हवेच्या प्रवाहाची वैशिष्ट्ये साधारणपणे डिझाइनच्या आवश्यकता पूर्ण करतात. एकदा उपकरणे क्लीन रूममध्ये आली की, कर्मचारी हालचाल करू लागतात आणि उत्पादने एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी जातात, तेव्हा हवेच्या प्रवाहाच्या व्यवस्थेत अपरिहार्यपणे अडथळे येतात. उदाहरणार्थ, उपकरणाच्या बाहेर आलेल्या कोपऱ्यांवर किंवा कडांवर, वायू विचलित होऊन एक अशांत क्षेत्र तयार होते, आणि त्या क्षेत्रातील द्रव वायूद्वारे सहजपणे वाहून नेला जात नाही, ज्यामुळे प्रदूषण होते. त्याच वेळी, सततच्या कार्यामुळे उपकरणाचा पृष्ठभाग गरम होतो, आणि तापमानातील फरकामुळे मशीनजवळ एक रिफ्लो झोन तयार होतो, ज्यामुळे रिफ्लो झोनमध्ये कणांचा संचय वाढतो. त्याच वेळी, उच्च तापमानामुळे कण सहजपणे बाहेर पडू शकतात. या दुहेरी परिणामामुळे एकूण उभ्या स्तरित स्वच्छतेवर नियंत्रण ठेवण्याची अडचण वाढते. क्लीन रूममधील ऑपरेटरच्या अंगावरील धूळ या रिफ्लो झोनमधील वेफर्सना सहजपणे चिकटते.

४. रिटर्न एअर फ्लोअरचा प्रभाव

जेव्हा फरशीतून जाणाऱ्या परत येणाऱ्या हवेचा रोध वेगवेगळा असतो, तेव्हा दाबातील फरक निर्माण होतो, ज्यामुळे हवा कमी रोधाच्या दिशेने वाहते आणि एकसमान वायुप्रवाह मिळत नाही. सध्याची लोकप्रिय रचना पद्धत म्हणजे उंच फरशा वापरणे. जेव्हा उंच फरशांचे उघडण्याचे प्रमाण १०% असते, तेव्हा खोलीच्या कामाच्या उंचीवरील वायुप्रवाहाचा वेग समान रीतीने वितरित केला जाऊ शकतो. याव्यतिरिक्त, फरशीच्या प्रदूषणाचे स्रोत कमी करण्यासाठी स्वच्छतेच्या कामाकडे काटेकोर लक्ष दिले पाहिजे.

५. प्रवर्तन घटना

तथाकथित प्रेरण घटना म्हणजे अशी घटना आहे की, एकसमान प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने हवेचा प्रवाह निर्माण होतो आणि खोलीत निर्माण झालेली धूळ किंवा लगतच्या दूषित भागातील धूळ वाऱ्याच्या दिशेने असलेल्या बाजूला प्रेरित होते, जेणेकरून ती धूळ चिपला दूषित करू शकेल. संभाव्य प्रेरण घटना खालीलप्रमाणे आहेत:

(1). ब्लाइंड प्लेट

उभ्या एकदिशीय प्रवाहाच्या स्वच्छ खोलीत, भिंतीवरील सांध्यांमुळे, सामान्यतः मोठ्या ब्लाइंड प्लेट्स असतात ज्या स्थानिक परतीच्या प्रवाहात गोंधळ निर्माण करतात.

(2). दिवे

क्लीन रूममधील दिव्यांच्या उपकरणांचा अधिक परिणाम होईल. फ्लोरोसेंट दिव्यांच्या उष्णतेमुळे हवेचा प्रवाह वरच्या दिशेने जात असल्यामुळे, फ्लोरोसेंट दिव्यांखाली हवेच्या प्रवाहात अडथळा निर्माण होत नाही. सामान्यतः, हवेच्या प्रवाहाच्या रचनेवर दिव्यांचा होणारा परिणाम कमी करण्यासाठी, क्लीन रूममधील दिवे अश्रूच्या थेंबाच्या (teardrop) आकाराचे बनवलेले असतात.

(3.) भिंतींमधील फटी

जेव्हा वेगवेगळ्या स्वच्छतेच्या पातळ्या असलेल्या विभाजनांमध्ये किंवा विभाजने आणि छत यांच्यामध्ये फट असते, तेव्हा कमी स्वच्छतेची आवश्यकता असलेल्या भागातील धूळ जास्त स्वच्छतेची आवश्यकता असलेल्या लगतच्या भागात हस्तांतरित होऊ शकते.

(4). यंत्र आणि जमीन किंवा भिंत यांच्यातील अंतर

जर यंत्र आणि जमीन किंवा भिंत यांच्यातील अंतर खूप कमी असेल, तर त्यामुळे उसळी पडून धक्का निर्माण होईल. म्हणून, उपकरण आणि भिंत यांच्यामध्ये अंतर ठेवा आणि यंत्राला जमिनीला थेट स्पर्श होऊ नये यासाठी ते उंच ठेवा.