स्वच्छ खोलीतील हवेच्या प्रवाहाच्या व्यवस्थेवर परिणाम करणारे घटक कोणते आहेत?

चिप उत्पादन उद्योगातील चिपचे उत्पादन हे चिपवर जमा होणाऱ्या हवेतील कणांच्या आकाराशी आणि संख्येशी जवळून संबंधित असते. हवेच्या प्रवाहाची चांगली रचना धुळीच्या स्रोतांमधून निर्माण होणारे कण क्लीन रूमपासून दूर नेऊ शकते आणि क्लीन रूमची स्वच्छता सुनिश्चित करू शकते. म्हणजेच, क्लीन रूममधील हवेच्या प्रवाहाची रचना चिप उत्पादनाच्या उत्पन्नामध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. क्लीन रूममधील हवेच्या प्रवाहाच्या रचनेच्या डिझाइनमध्ये साध्य करायची उद्दिष्ट्ये पुढीलप्रमाणे आहेत: हानिकारक कण अडकून राहू नयेत म्हणून प्रवाह क्षेत्रातील आवर्त प्रवाह कमी करणे किंवा पूर्णपणे नाहीसे करणे; आणि क्रॉस-कंटॅमिनेशन (एकमेकांमध्ये मिसळणे) टाळण्यासाठी योग्य सकारात्मक दाब प्रवणता (पॉझिटिव्ह प्रेशर ग्रेडियंट) राखणे.

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

वायुप्रवाह बल: पुरवठा आणि परतीचा वायुप्रवाह, औष्णिक संवहन वायुप्रवाह, कृत्रिम आंदोलन आणि विशिष्ट प्रवाह दरासह इतर वायुप्रवाहांद्वारे कण वाहून नेण्यासाठी निर्माण होणाऱ्या वायुप्रवाह बलाला सूचित करते. स्वच्छ खोली पर्यावरण तंत्रज्ञान नियंत्रणासाठी, वायुप्रवाह बल हा सर्वात महत्त्वाचा घटक आहे.

प्रयोगांनी हे दाखवून दिले आहे की हवेच्या प्रवाहाच्या हालचालीत, कण जवळजवळ तंतोतंत त्याच गतीने हवेच्या प्रवाहाचे अनुसरण करतात. हवेतील कणांची स्थिती हवेच्या प्रवाहाच्या वितरणावर अवलंबून असते. घरातील कणांवर हवेच्या प्रवाहाच्या मुख्य परिणामांमध्ये 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 आणि औद्योगिक उपकरणांमुळे कणांवर होणारा हवेच्या प्रवाहाचा परिणाम. स्वच्छ खोल्यांमधील (क्लीनरूम) हवा पुरवठ्याच्या विविध पद्धती, वेगाचे इंटरफेस, ऑपरेटर आणि औद्योगिक उपकरणे, प्रेरित घटना इत्यादी सर्व घटक स्वच्छतेच्या पातळीवर परिणाम करतात.

१. हवा पुरवठा पद्धतीचा प्रभाव

(1) हवेच्या पुरवठ्याचा वेग

हवेचा एकसमान प्रवाह सुनिश्चित करण्यासाठी, एकदिशीय प्रवाह असलेल्या स्वच्छ खोलीमध्ये हवा पुरवठ्याचा वेग एकसमान असणे आवश्यक आहे; हवा पुरवठा पृष्ठभागावरील डेड झोन लहान असणे आवश्यक आहे; आणि हेपा फिल्टरमधील दाबातील घट देखील एकसमान असणे आवश्यक आहे.

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

हवा पुरवठा पृष्ठभागावर निरुपयोगी जागा कमी असते: केवळ हेपा फ्रेमचे सपाट क्षेत्रफळ कमी केले पाहिजे असे नाही, तर त्याहून महत्त्वाचे म्हणजे, रिडंडंट फ्रेम सोपी करण्यासाठी मॉड्युलर एफएफयूचा वापर केला पाहिजे.

हवेचा प्रवाह उभा आणि एकदिशीय राहील हे सुनिश्चित करण्यासाठी, फिल्टरच्या दाब घटीची निवड देखील खूप महत्त्वाची आहे, आणि फिल्टरमधील दाब हानी पक्षपाती असू नये हे आवश्यक आहे.

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

एफएफयू (FFU) हे पंखा आणि हेपा फिल्टर असलेले एक हवा पुरवठा युनिट आहे. एफएफयूच्या केंद्रापसारक पंख्याद्वारे हवा आत खेचली जाते आणि एअर डक्टमध्ये गतिशील दाबाचे स्थिर दाबात रूपांतर केले जाते. हेपा फिल्टरद्वारे ती समान रीतीने बाहेर फेकली जाते. छतावरील हवा पुरवठ्याचा दाब हा ऋणात्मक दाब असतो. यामुळे फिल्टर बदलताना क्लीन रूममध्ये कोणतीही धूळ शिरत नाही. प्रयोगांनी दाखवून दिले आहे की, हवेच्या निर्गमनाची एकसमानता, हवेच्या प्रवाहाची समांतरता आणि वायुवीजन कार्यक्षमता निर्देशांकाच्या बाबतीत एफएफयू प्रणाली ही अक्षीय प्रवाह पंखा प्रणालीपेक्षा श्रेष्ठ आहे. याचे कारण म्हणजे एफएफयू प्रणालीमधील हवेच्या प्रवाहाची समांतरता अधिक चांगली असते. एफएफयू प्रणालीच्या वापरामुळे क्लीन रूममधील हवेच्या प्रवाहाची रचना सुधारता येते.

(3) एफएफयूच्या स्वतःच्या संरचनेचा प्रभाव

एफएफयू (FFU) मध्ये प्रामुख्याने पंखे, फिल्टर्स, एअर फ्लो गाईड्स आणि इतर घटक असतात. क्लीन रूममध्ये डिझाइननुसार आवश्यक असलेली स्वच्छता साध्य करण्यासाठी हेपा फिल्टर ही सर्वात महत्त्वाची हमी आहे. फिल्टरच्या मटेरियलचा परिणाम फ्लो फील्डच्या एकसमानतेवर देखील होतो. जेव्हा फिल्टरच्या आउटलेटला खडबडीत फिल्टर मटेरियल किंवा फ्लो प्लेट जोडली जाते, तेव्हा आउटलेट फ्लो फील्ड सहजपणे एकसमान बनवता येते.

२. वेगवेगळ्या स्वच्छतेसह वेगवान इंटरफेसचा परिणाम

त्याच स्वच्छ खोलीत, कार्यरत क्षेत्र आणि अकार्यरत क्षेत्र यांच्यामध्ये उभ्या एकदिशीय प्रवाहादरम्यान, हेपा बॉक्समधील हवेच्या वेगातील फरकामुळे आंतरपृष्ठावर एक मिश्र भोवऱ्याचा प्रभाव निर्माण होतो आणि हे आंतरपृष्ठ एक अशांत वायुप्रवाह क्षेत्र बनते. हवेच्या अशांततेची तीव्रता विशेषतः तीव्र असते आणि कण उपकरणाच्या पृष्ठभागावर प्रसारित होऊन उपकरणे व वेफर्स दूषित करू शकतात.

३. कर्मचारी आणि उपकरणांवर होणारा परिणाम

जेव्हा क्लीन रूम रिकामी असते, तेव्हा खोलीतील हवेच्या प्रवाहाची वैशिष्ट्ये साधारणपणे डिझाइनच्या आवश्यकता पूर्ण करतात. एकदा उपकरणे क्लीन रूममध्ये आली, लोकांची ये-जा सुरू झाली आणि उत्पादनांची वाहतूक झाली की, हवेच्या प्रवाहाच्या व्यवस्थेत अपरिहार्यपणे अडथळे येतात, जसे की उपकरणांमधून बाहेर आलेले टोकदार भाग. कोपऱ्यांवर किंवा कडांवर, वायू विचलित होऊन प्रक्षुब्ध प्रवाहाचे क्षेत्र तयार होते आणि त्या क्षेत्रातील द्रव आत येणाऱ्या वायूद्वारे सहजपणे वाहून नेले जात नाहीत, ज्यामुळे प्रदूषण होते.

त्याच वेळी, सततच्या कार्यामुळे यांत्रिक उपकरणांचा पृष्ठभाग गरम होतो आणि तापमानातील फरकामुळे मशीनजवळ एक रिफ्लो क्षेत्र तयार होते, ज्यामुळे त्या रिफ्लो क्षेत्रात कणांचे संचयन वाढते. त्याच वेळी, उच्च तापमानामुळे कण सहजपणे बाहेर पडू शकतात. या दुहेरी परिणामामुळे एकूण उभ्या थराची तीव्रता वाढते. प्रवाहाची स्वच्छता नियंत्रित करण्याची अडचण वाढते. क्लीन रूममधील ऑपरेटरची धूळ या रिफ्लो क्षेत्रांमधील वेफर्सना सहजपणे चिकटू शकते.

४. रिटर्न एअर फ्लोअरचा प्रभाव

जेव्हा फरशीतून जाणाऱ्या परतीच्या हवेचा रोध वेगवेगळा असतो, तेव्हा दाबात फरक निर्माण होतो, ज्यामुळे हवा कमी रोधाच्या दिशेने वाहते आणि एकसमान वायुप्रवाह मिळत नाही. सध्याची लोकप्रिय रचना पद्धत म्हणजे उंच फरशीचा वापर करणे. जेव्हा उंच फरशीचे उघडण्याचे प्रमाण १०% असते, तेव्हा घरातील कामाच्या उंचीवर हवेच्या प्रवाहाचा वेग समान रीतीने वितरित केला जाऊ शकतो. याव्यतिरिक्त, फरशीवरील प्रदूषणाचे स्रोत कमी करण्यासाठी स्वच्छतेच्या कामाकडे काटेकोर लक्ष दिले पाहिजे.

५. प्रवर्तन घटना

तथाकथित प्रेरण घटना म्हणजे एकसमान प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने हवेचा प्रवाह निर्माण होण्याची घटना, ज्यामुळे खोलीत निर्माण झालेली धूळ किंवा लगतच्या दूषित भागातील धूळ वाऱ्याच्या दिशेकडील बाजूस (अपविंड साइड) ढकलली जाते आणि त्यामुळे ती धूळ वेफरला दूषित करते. संभाव्य प्रेरित घटनांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो:

(1) ब्लाइंड प्लेट

उभ्या एकमार्गी प्रवाहाच्या स्वच्छ खोलीत, भिंतीवरील सांध्यांमुळे, सामान्यतः मोठे बंद पॅनेल असतात जे अशांत प्रवाह आणि स्थानिक उलट प्रवाह निर्माण करतात.

(2) दिवे

क्लीन रूममधील दिव्यांचा अधिक परिणाम होतो. फ्लोरोसेंट दिव्याच्या उष्णतेमुळे हवेचा प्रवाह वरच्या दिशेने जातो, त्यामुळे तो भाग हवेच्या प्रवाहात अडथळा निर्माण करणारा ठरत नाही. सामान्यतः, हवेच्या प्रवाहाच्या रचनेवर दिव्यांचा होणारा परिणाम कमी करण्यासाठी क्लीन रूममधील दिवे अश्रूच्या आकाराचे बनवलेले असतात.

(3) भिंतींमधील अंतर

जेव्हा वेगवेगळ्या स्वच्छतेच्या आवश्यकता असलेल्या विभाजक भिंती किंवा छतांमध्ये फट असते, तेव्हा कमी स्वच्छतेची आवश्यकता असलेल्या भागांमधील धूळ जास्त स्वच्छतेची आवश्यकता असलेल्या लगतच्या भागांमध्ये हस्तांतरित होऊ शकते.

(4) यांत्रिक उपकरण आणि फरशी किंवा भिंत यांच्यातील अंतर

यांत्रिक उपकरण आणि जमीन किंवा भिंत यांच्यातील अंतर कमी असल्यास, उसळीमुळे खळबळ निर्माण होईल. त्यामुळे, उपकरण आणि भिंत यांच्यामध्ये अंतर ठेवा आणि जमिनीशी थेट संपर्क टाळण्यासाठी मशीनचा प्लॅटफॉर्म उंच करा.