1. Loại bỏ các hạt bụi trong phòng sạch không bụi
Chức năng chính của phòng sạch là kiểm soát độ sạch, nhiệt độ và độ ẩm của bầu không khí mà các sản phẩm (như chip silicon, v.v.) tiếp xúc, để các sản phẩm có thể được sản xuất và chế tạo trong không gian môi trường tốt. Chúng tôi gọi không gian này là phòng sạch. Theo thông lệ quốc tế, mức độ sạch chủ yếu được xác định bởi số lượng các hạt trên một mét khối không khí có đường kính lớn hơn tiêu chuẩn phân loại. Nói cách khác, cái gọi là không bụi không phải là không bụi 100%, mà được kiểm soát ở một đơn vị rất nhỏ. Tất nhiên, các hạt đạt tiêu chuẩn bụi trong tiêu chuẩn này đã rất nhỏ so với bụi thông thường mà chúng ta thấy, nhưng đối với các cấu trúc quang học, ngay cả một ít bụi cũng sẽ có tác động tiêu cực rất lớn, vì vậy không bụi là yêu cầu tất yếu trong sản xuất các sản phẩm cấu trúc quang học.
Việc kiểm soát số lượng hạt bụi có kích thước hạt lớn hơn hoặc bằng 0,5 micron trên mét khối xuống dưới 3520 hạt/mét khối sẽ đạt chuẩn A của tiêu chuẩn không bụi quốc tế. Tiêu chuẩn không bụi được sử dụng trong sản xuất và gia công chip có yêu cầu về bụi cao hơn chuẩn A, và tiêu chuẩn cao như vậy chủ yếu được sử dụng trong sản xuất một số chip cấp cao hơn. Số lượng hạt bụi được kiểm soát chặt chẽ ở mức 35.200 hạt/mét khối, thường được gọi là chuẩn B trong ngành công nghiệp phòng sạch.
2. Ba loại trạng thái phòng sạch
Phòng sạch trống: là phòng sạch đã được xây dựng và có thể đưa vào sử dụng, có đầy đủ các dịch vụ và chức năng liên quan, nhưng không có thiết bị nào được vận hành bởi người vận hành.
Phòng sạch tĩnh: là phòng sạch có đầy đủ chức năng, cài đặt và thiết lập phù hợp, có thể sử dụng theo cài đặt hoặc đang sử dụng nhưng không có người vận hành trong phòng.
Phòng sạch động: là phòng sạch sử dụng bình thường, có đầy đủ chức năng, thiết bị và nhân sự phục vụ; khi cần thiết vẫn có thể tiến hành công việc bình thường.
3. Các mục kiểm soát
(1). Có thể loại bỏ các hạt bụi lơ lửng trong không khí.
(2). Có thể ngăn ngừa sự phát sinh các hạt bụi.
(3). Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm.
(4). Điều chỉnh áp suất.
(5). Loại bỏ khí độc hại.
(6). Độ kín khí của kết cấu và khoang.
(7). Phòng ngừa tĩnh điện.
(8). Phòng ngừa nhiễu điện từ.
(9). Xem xét các yếu tố an toàn.
(10). Xem xét tiết kiệm năng lượng.
4. Phân loại
Loại dòng chảy hỗn loạn
Không khí đi vào phòng sạch từ hộp điều hòa không khí thông qua ống dẫn khí và bộ lọc không khí (HEPA) trong phòng sạch, sau đó được trả lại từ các tấm vách ngăn hoặc sàn nâng ở hai bên phòng sạch. Luồng khí không di chuyển theo đường thẳng mà có trạng thái nhiễu loạn hoặc xoáy không đều. Loại này phù hợp với phòng sạch cấp 1.000-100.000.
Định nghĩa: Phòng sạch nơi luồng không khí chảy với tốc độ không đều và không song song, kèm theo dòng chảy ngược hoặc dòng điện xoáy.
Nguyên tắc: Phòng sạch hỗn loạn dựa vào luồng không khí cung cấp để liên tục làm loãng không khí trong nhà và dần dần làm loãng không khí bị ô nhiễm để đạt được độ sạch (phòng sạch hỗn loạn thường được thiết kế ở mức độ sạch sẽ trên 1.000 đến 300.000).
Tính năng: Phòng sạch nhiễu loạn dựa vào hệ thống thông gió đa chiều để đạt được độ sạch và mức độ sạch. Số lần thay đổi thông gió quyết định mức độ thanh lọc trong định nghĩa (càng nhiều lần thay đổi thông gió, mức độ sạch càng cao).
(1) Thời gian tự làm sạch: là thời gian phòng sạch bắt đầu cung cấp không khí cho phòng sạch theo số lần thông gió được thiết kế và nồng độ bụi trong phòng đạt đến mức độ sạch được thiết kế, loại 1.000 dự kiến không quá 20 phút (có thể dùng 15 phút để tính toán), loại 10.000 dự kiến không quá 30 phút (có thể dùng 25 phút để tính toán), loại 100.000 dự kiến không quá 40 phút (có thể dùng 30 phút để tính toán)
(2) Tần suất thông gió (được thiết kế theo yêu cầu thời gian tự làm sạch nêu trên) loại 1.000: 43,5-55,3 lần/giờ (tiêu chuẩn: 50 lần/giờ) loại 10.000: 23,8-28,6 lần/giờ (tiêu chuẩn: 25 lần/giờ) loại 100.000: 14,4-19,2 lần/giờ (tiêu chuẩn: 15 lần/giờ)
Ưu điểm: cấu trúc đơn giản, chi phí xây dựng hệ thống thấp, dễ dàng mở rộng phòng sạch, ở một số nơi có mục đích sử dụng đặc biệt, có thể sử dụng băng ghế sạch không bụi để nâng cao chất lượng phòng sạch.
Nhược điểm: Các hạt bụi sinh ra do nhiễu động sẽ lơ lửng trong không gian bên trong và khó thoát ra ngoài, dễ gây ô nhiễm sản phẩm trong quá trình xử lý. Ngoài ra, nếu hệ thống dừng rồi mới khởi động lại, thường mất nhiều thời gian để đạt được độ sạch cần thiết.
Dòng chảy tầng
Dòng khí tầng di chuyển theo đường thẳng đồng đều. Không khí đi vào phòng qua bộ lọc có tỷ lệ bao phủ 100% và được trả lại qua sàn nâng hoặc vách ngăn ở cả hai bên. Loại này phù hợp sử dụng trong môi trường phòng sạch có cấp độ sạch cao hơn, thường là Class 1~100. Có hai loại:
(1) Dòng chảy tầng ngang: Không khí theo phương ngang được thổi ra từ bộ lọc theo một hướng duy nhất và được hồi lưu bởi hệ thống hồi lưu ở thành đối diện. Bụi được thải ra ngoài theo hướng gió. Nhìn chung, ô nhiễm ở phía hạ lưu nghiêm trọng hơn.
Ưu điểm: Cấu trúc đơn giản, có thể ổn định trong thời gian ngắn sau khi vận hành.
Nhược điểm: Chi phí xây dựng cao hơn dòng chảy hỗn loạn và không dễ mở rộng diện tích trong nhà.
(2) Dòng khí tầng thẳng đứng: Trần phòng được phủ hoàn toàn bằng màng lọc ULPA, luồng khí thổi từ trên xuống dưới, có thể đạt được độ sạch cao hơn. Bụi sinh ra trong quá trình làm việc hoặc do nhân viên làm việc có thể nhanh chóng thải ra ngoài mà không ảnh hưởng đến các khu vực làm việc khác.
Ưu điểm: Dễ quản lý, trạng thái ổn định có thể đạt được trong thời gian ngắn sau khi bắt đầu vận hành và không dễ bị ảnh hưởng bởi trạng thái vận hành hoặc người vận hành.
Nhược điểm: Chi phí thi công cao, khó sử dụng linh hoạt không gian, giá treo trần chiếm nhiều diện tích, khó sửa chữa và thay thế bộ lọc.
Loại tổng hợp
Loại hỗn hợp là sự kết hợp hoặc sử dụng loại dòng chảy hỗn loạn và loại dòng chảy tầng với nhau, có thể cung cấp không khí siêu sạch tại chỗ.
(1) Đường hầm sạch: Sử dụng bộ lọc HEPA hoặc ULPA để bao phủ 100% khu vực xử lý hoặc khu vực làm việc để tăng mức độ sạch sẽ lên trên Lớp 10, có thể tiết kiệm chi phí lắp đặt và vận hành.
Loại này yêu cầu khu vực làm việc của người vận hành phải được tách biệt với khu vực bảo trì sản phẩm và máy móc để tránh ảnh hưởng đến công việc và chất lượng trong quá trình bảo trì máy móc.
Đường hầm sạch có hai ưu điểm khác: A. Dễ dàng mở rộng linh hoạt; B. Có thể dễ dàng thực hiện bảo trì thiết bị trong khu vực bảo trì.
(2) Ống sạch: Bao quanh và làm sạch dây chuyền sản xuất tự động mà dòng sản phẩm đi qua, nâng cao độ sạch lên trên 100. Do sản phẩm, người vận hành và môi trường phát sinh bụi được cách ly với nhau, chỉ cần một lượng khí nhỏ cũng có thể đạt được độ sạch tốt, tiết kiệm năng lượng và phù hợp nhất với các dây chuyền sản xuất tự động không cần lao động thủ công. Sản phẩm này được ứng dụng trong các ngành công nghiệp dược phẩm, thực phẩm và chất bán dẫn.
(3) Điểm sạch: Mức độ sạch của khu vực xử lý sản phẩm trong phòng sạch hỗn loạn có mức độ phòng sạch từ 10.000~100.000 được tăng lên 10~1000 hoặc cao hơn để phục vụ mục đích sản xuất; bàn làm việc sạch, nhà kho sạch, phòng sạch đúc sẵn và tủ quần áo sạch thuộc loại này.
Phòng sạch: cấp độ 1~100.
Clean booth: Một không gian nhỏ được bao quanh bởi lớp vải nhựa trong suốt chống tĩnh điện trong không gian phòng sạch hỗn loạn, sử dụng HEPA hoặc ULPA độc lập và các thiết bị điều hòa không khí để trở thành không gian sạch cao cấp hơn, với độ cao từ 10~1000m, chiều cao khoảng 2,5m, diện tích bao phủ khoảng 10m2 hoặc nhỏ hơn. Thiết bị có bốn trụ và được trang bị bánh xe di chuyển, linh hoạt trong sử dụng.
5. Lưu lượng luồng không khí
Tầm quan trọng của luồng không khí
Độ sạch của phòng sạch thường bị ảnh hưởng bởi luồng không khí. Nói cách khác, sự di chuyển và khuếch tán bụi do con người, khoang máy, kết cấu tòa nhà, v.v. tạo ra được kiểm soát bởi luồng không khí.
Phòng sạch sử dụng HEPA và ULPA để lọc không khí, tỷ lệ thu bụi lên tới 99,97~99,99995%, do đó không khí được lọc qua bộ lọc này có thể nói là rất sạch. Tuy nhiên, ngoài con người, trong phòng sạch còn có các nguồn bụi như máy móc. Một khi bụi phát sinh, không thể duy trì không gian sạch sẽ, do đó phải sử dụng luồng không khí để nhanh chóng thải bụi ra ngoài.
Các yếu tố ảnh hưởng
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến luồng không khí của phòng sạch, chẳng hạn như thiết bị xử lý, nhân sự, vật liệu lắp ráp phòng sạch, thiết bị chiếu sáng, v.v. Đồng thời, điểm chuyển hướng luồng không khí phía trên thiết bị sản xuất cũng cần được xem xét.
Điểm chuyển hướng luồng khí trên bề mặt bàn thao tác chung hoặc thiết bị sản xuất nên được đặt ở khoảng cách 2/3 khoảng cách giữa không gian phòng sạch và vách ngăn. Bằng cách này, khi người vận hành làm việc, luồng khí có thể chảy từ bên trong khu vực xử lý đến khu vực vận hành và mang theo bụi; nếu điểm chuyển hướng được thiết lập ở phía trước khu vực xử lý, nó sẽ trở thành luồng khí chuyển hướng không phù hợp. Lúc này, phần lớn luồng khí sẽ chảy về phía sau khu vực xử lý, bụi do thao tác của người vận hành sẽ được mang về phía sau thiết bị, làm ô nhiễm bàn làm việc, và năng suất chắc chắn sẽ giảm.
Các chướng ngại vật như bàn làm việc trong phòng sạch sẽ có dòng điện xoáy tại điểm giao nhau, và độ sạch sẽ gần đó sẽ tương đối kém. Việc khoan lỗ thông gió hồi lưu trên bàn làm việc sẽ giảm thiểu hiện tượng dòng điện xoáy; việc lựa chọn vật liệu lắp ráp có phù hợp hay không và bố trí thiết bị có hoàn hảo hay không cũng là những yếu tố quan trọng quyết định liệu luồng khí có trở thành hiện tượng dòng điện xoáy hay không.
6. Thành phần của phòng sạch
Thành phần của phòng sạch bao gồm các hệ thống sau (không có hệ thống nào là không thể thiếu trong các phân tử của hệ thống), nếu không sẽ không thể hình thành một phòng sạch hoàn chỉnh và chất lượng cao:
(1) Hệ thống trần: bao gồm thanh trần, dầm chữ I hoặc dầm chữ U, lưới trần hoặc khung trần.
(2) Hệ thống điều hòa không khí: bao gồm cabin điều hòa, hệ thống lọc, cối xay gió, v.v.
(3) Tường ngăn: bao gồm cửa sổ và cửa ra vào.
(4) Sàn: bao gồm sàn nâng hoặc sàn chống tĩnh điện.
(5) Thiết bị chiếu sáng: Đèn phẳng thanh lọc LED.
Kết cấu chính của phòng sạch thường được làm bằng thanh thép hoặc xi măng xương, nhưng dù là loại kết cấu nào thì cũng phải đáp ứng các điều kiện sau:
A. Không xảy ra vết nứt do thay đổi nhiệt độ và rung động;
B. Không dễ để tạo ra các hạt bụi và các hạt bụi khó bám vào;
C. Độ hút ẩm thấp;
D. Để duy trì điều kiện độ ẩm trong phòng sạch, độ cách nhiệt phải cao;
7. Phân loại theo mục đích sử dụng
Phòng sạch công nghiệp
Kiểm soát các hạt vô tri vô giác là mục tiêu. Nó chủ yếu kiểm soát sự ô nhiễm của các hạt bụi không khí đến vật thể làm việc, và bên trong thường duy trì trạng thái áp suất dương. Nó phù hợp cho ngành công nghiệp máy móc chính xác, công nghiệp điện tử (bán dẫn, mạch tích hợp, v.v.), công nghiệp hàng không vũ trụ, công nghiệp hóa chất có độ tinh khiết cao, công nghiệp năng lượng nguyên tử, công nghiệp sản phẩm quang học và từ tính (sản xuất đĩa CD, phim, băng), LCD (kính tinh thể lỏng), ổ cứng máy tính, sản xuất đầu đọc máy tính và các ngành công nghiệp khác.
Phòng sạch sinh học
Chủ yếu kiểm soát sự ô nhiễm của các hạt sống (vi khuẩn) và các hạt vô tri (bụi) đối với vật thể làm việc. Có thể chia thành:
A. Phòng sạch sinh học tổng quát: chủ yếu kiểm soát ô nhiễm do các vật thể vi sinh vật (vi khuẩn). Đồng thời, vật liệu bên trong phải chịu được sự ăn mòn của các tác nhân khử trùng khác nhau, và bên trong thường đảm bảo áp suất dương. Về cơ bản, vật liệu bên trong phải chịu được các phương pháp khử trùng khác nhau của phòng sạch công nghiệp. Ví dụ: công nghiệp dược phẩm, bệnh viện (phòng phẫu thuật, khoa vô trùng), sản xuất thực phẩm, mỹ phẩm, đồ uống, phòng thí nghiệm động vật, phòng xét nghiệm vật lý và hóa học, trạm máu, v.v.
B. Phòng sạch an toàn sinh học: chủ yếu kiểm soát sự ô nhiễm của các hạt sống trong vật thể làm việc với môi trường bên ngoài và con người. Áp suất bên trong phải được duy trì âm so với khí quyển. Ví dụ: vi khuẩn học, sinh học, phòng thí nghiệm sạch, kỹ thuật vật lý (gen tái tổ hợp, chế tạo vắc-xin)
Thời gian đăng: 07-02-2025