Hasil produksi serpihan dalam industri manufaktur serpihan berkaitan erat dengan ukuran dan jumlah partikel udara yang menempel pada serpihan. Pengaturan aliran udara yang baik dapat memindahkan partikel yang dihasilkan dari sumber debu dari ruang bersih dan memastikan kebersihan ruang bersih. Dengan demikian, pengaturan aliran udara di ruang bersih memainkan peran penting dalam hasil produksi serpihan. Tujuan yang ingin dicapai dalam perancangan pengaturan aliran udara ruang bersih adalah: mengurangi atau menghilangkan arus eddy dalam medan aliran untuk menghindari retensi partikel berbahaya; mempertahankan gradien tekanan positif yang sesuai untuk mencegah kontaminasi silang.
Menurut prinsip ruang bersih, gaya yang bekerja pada partikel meliputi gaya massa, gaya molekul, gaya tarik antar partikel, gaya aliran udara, dan lain-lain.
Gaya aliran udara: mengacu pada gaya aliran udara yang disebabkan oleh aliran udara suplai dan balik, aliran udara konveksi termal, agitasi buatan, dan aliran udara lain dengan laju aliran tertentu untuk membawa partikel. Untuk pengendalian teknologi lingkungan ruang bersih, gaya aliran udara merupakan faktor terpenting.
Eksperimen telah menunjukkan bahwa dalam pergerakan aliran udara, partikel mengikuti aliran udara dengan kecepatan yang hampir sama persis. Kondisi partikel di udara ditentukan oleh distribusi aliran udara. Efek utama aliran udara terhadap partikel dalam ruangan meliputi: aliran udara suplai udara (termasuk aliran udara primer dan aliran udara sekunder), aliran udara dan aliran udara konveksi termal yang disebabkan oleh orang yang berjalan, dan dampak aliran udara terhadap partikel yang disebabkan oleh operasi proses dan peralatan industri. Berbagai metode suplai udara, antarmuka kecepatan, operator dan peralatan industri, fenomena induksi, dll. di ruang bersih merupakan faktor-faktor yang memengaruhi tingkat kebersihan.
1. Pengaruh metode pasokan udara
(1) Kecepatan pasokan udara
Untuk memastikan aliran udara yang seragam, kecepatan pasokan udara di ruang bersih aliran searah harus seragam; zona mati pada permukaan pasokan udara harus kecil; dan penurunan tekanan dalam filter hepa juga harus seragam.
Kecepatan pasokan udara seragam: yaitu, ketidakrataan aliran udara dikontrol dalam ±20%.
Terdapat lebih sedikit ruang mati pada permukaan pasokan udara: tidak hanya area bidang rangka hepa yang harus dikurangi, tetapi yang lebih penting, FFU modular harus digunakan untuk menyederhanakan rangka redundan.
Untuk memastikan aliran udara bersifat vertikal dan searah, pemilihan penurunan tekanan pada filter juga sangat penting, dan diperlukan agar kehilangan tekanan di dalam filter tidak bias.
(2) Perbandingan antara sistem FFU dan sistem kipas aliran aksial
FFU adalah unit suplai udara dengan kipas dan filter HEPA. Udara dihisap oleh kipas sentrifugal FFU dan mengubah tekanan dinamis menjadi tekanan statis di dalam saluran udara. Udara tersebut dihembuskan keluar secara merata oleh filter HEPA. Tekanan suplai udara di langit-langit adalah tekanan negatif. Dengan demikian, debu tidak akan bocor ke ruang bersih saat filter diganti. Eksperimen menunjukkan bahwa sistem FFU lebih unggul daripada sistem kipas aliran aksial dalam hal keseragaman saluran keluar udara, paralelisme aliran udara, dan indeks efisiensi ventilasi. Hal ini dikarenakan paralelisme aliran udara sistem FFU yang lebih baik. Penggunaan sistem FFU dapat meningkatkan pengaturan aliran udara di ruang bersih.
(3) Pengaruh struktur FFU sendiri
FFU terutama terdiri dari kipas, filter, pemandu aliran udara, dan komponen lainnya. Filter HEPA merupakan jaminan terpenting bagi ruang bersih untuk mencapai kebersihan yang dibutuhkan sesuai desain. Material filter juga akan memengaruhi keseragaman medan aliran. Dengan menambahkan material filter kasar atau pelat aliran ke outlet filter, medan aliran outlet dapat dengan mudah diseragamkan.
2. Dampak kecepatan antarmuka dengan kebersihan yang berbeda
Di ruang bersih yang sama, antara area kerja dan area non-kerja dengan aliran vertikal searah, akibat perbedaan kecepatan udara di kotak HEPA, efek pusaran campuran akan terjadi pada antarmuka, dan antarmuka ini akan menjadi zona aliran udara turbulen. Intensitas turbulensi udara sangat kuat, dan partikel dapat berpindah ke permukaan mesin peralatan dan mencemari peralatan serta wafer.
3. Dampak terhadap staf dan peralatan
Ketika ruang bersih kosong, karakteristik aliran udara di dalam ruangan umumnya memenuhi persyaratan desain. Begitu peralatan memasuki ruang bersih, orang-orang bergerak, dan produk diangkut, pasti akan ada hambatan pada pengaturan aliran udara, seperti titik-titik tajam yang menonjol dari mesin peralatan. Di sudut atau tepi, gas akan teralihkan membentuk area aliran turbulen, dan fluida di area tersebut tidak akan mudah terbawa oleh gas yang masuk, sehingga menyebabkan polusi.
Pada saat yang sama, permukaan peralatan mekanis akan memanas akibat operasi yang terus-menerus, dan gradien suhu akan menyebabkan area reflow di dekat mesin, yang meningkatkan akumulasi partikel di area reflow. Suhu yang tinggi juga akan menyebabkan partikel mudah lepas. Efek ganda ini memperkuat lapisan vertikal secara keseluruhan. Sulitnya mengontrol kebersihan aliran. Debu dari operator di ruang bersih dapat dengan mudah menempel pada wafer di area reflow ini.
4. Pengaruh lantai udara balik
Ketika hambatan udara balik yang melewati lantai berbeda, akan terjadi perbedaan tekanan, yang menyebabkan udara mengalir ke arah hambatan kecil, sehingga aliran udara tidak merata. Metode desain yang populer saat ini adalah menggunakan lantai yang ditinggikan. Ketika rasio bukaan lantai yang ditinggikan mencapai 10%, kecepatan aliran udara dapat didistribusikan secara merata pada ketinggian kerja di dalam ruangan. Selain itu, perhatian khusus harus diberikan pada pekerjaan pembersihan untuk mengurangi sumber polusi di lantai.
5. Fenomena induksi
Fenomena induksi mengacu pada fenomena menghasilkan aliran udara berlawanan arah dengan aliran seragam, yang menginduksi debu yang dihasilkan di dalam ruangan atau debu di area terkontaminasi di sekitarnya, yang berada di sisi berlawanan arah angin, sehingga menyebabkan debu mengontaminasi wafer. Fenomena induksi yang mungkin terjadi antara lain:
(1) Pelat buta
Di ruangan bersih dengan aliran satu arah vertikal, karena adanya sambungan pada dinding, umumnya terdapat panel buta besar yang akan menghasilkan aliran turbulen dan aliran balik lokal.
(2) Lampu
Perlengkapan pencahayaan di ruang bersih akan memberikan dampak yang lebih besar. Karena panas lampu fluoresen menyebabkan aliran udara meningkat, lampu fluoresen tidak akan menjadi area turbulen. Umumnya, lampu di ruang bersih dirancang berbentuk tetesan air mata untuk mengurangi dampak lampu terhadap pengaturan aliran udara.
(3) Celah antar dinding
Bila terdapat celah antara dinding partisi atau langit-langit dengan persyaratan kebersihan yang berbeda, debu dari area dengan persyaratan kebersihan rendah dapat berpindah ke area yang berdekatan dengan persyaratan kebersihan tinggi.
(4) Jarak antara peralatan mekanik dan lantai atau dinding
Jika celah antara peralatan mekanis dan lantai atau dinding kecil, turbulensi pantulan akan terjadi. Oleh karena itu, sisakan celah antara peralatan dan dinding, lalu naikkan platform mesin untuk menghindari kontak langsung dengan tanah.
Waktu posting: 02-Nov-2023