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洁净室的历史和概述

发布日期:2020-07-20 18:40 浏览次数:
洁净室或洁净室是一种通常用于专业工业生产或科学研究的设施,包括制造药品、集成电路、CRT、LCD、OLED和microLED显示器。洁净室旨在保持极低水平的颗粒物,如灰尘、空气中的有机物或蒸发的颗粒物。洁净室通常有一个清洁度等级,用预先确定的分子量来量化每立方米的颗粒数。典型城市地区的室外环境空气中,每立方米0.5μm及以上的空气中含有35000000个颗粒,相当于ISO 9洁净室,而相比之下,ISO 1洁净室不允许该尺寸范围内的颗粒,每立方米0.3μm及以下的颗粒仅为12个。
历史
现代洁净室是由美国物理学家威利斯·惠特菲尔德发明的。[1]作为桑迪亚国家实验室的雇员,惠特菲尔德在1960年制定了洁净室的初步计划。[1]在惠特菲尔德发明之前,早期的洁净室通常存在粒子和不可预测气流的问题。惠特菲尔德设计的洁净室采用恒定的、高度过滤的气流,以冲出杂质。[1]在20世纪60年代发明的几年内,惠特菲尔德的现代洁净室在全球创造了超过500亿美元的销售额(目前约为4060亿美元)。[2][3]
硅谷的大部分集成电路制造厂由三家公司制造:MicroAire、PureAire和Key Plastics。这些竞争对手生产层流装置、手套箱、洁净室和空气淋浴器,以及集成电路“湿法”建筑中使用的化学罐和工作台。这三家公司是将聚四氟乙烯用于气枪、化学泵、洗涤器、水枪和其他集成电路生产设备的先驱。William(Bill)C.McElroy Jr.曾担任三家公司的工程经理、绘图室主管、QA/QC和设计师,他的设计为当时的技术增加了45项原始专利。麦克尔罗伊还为《微污染杂志》、《湿法加工培训手册》和《湿法加工和洁净室设备手册》撰写了一篇四页的文章
概述
洁净室可以很大。整个生产设施都可以放在一个洁净室里,厂房占地数千平方米。广泛应用于半导体制造、太阳能电池板、充电电池、LED、LCD和OLED显示器制造、生物技术、生命科学等对环境污染非常敏感的领域。还有模块化的洁净室
进入洁净室的外部空气由几个室外空气处理器过滤和冷却,这些空气处理器使用逐渐变细的过滤器来排除灰尘,内部空气通过含有高效微粒空气(HEPA)的风机过滤装置不断再循环,MERV 17-20和/或超低颗粒空气(ULPA)过滤器,以去除内部产生的污染物。使用特殊的照明设备、墙壁、设备和其他材料,以尽量减少空气中颗粒的产生。塑料薄膜可以用来限制空气湍流。[6] [7][8]洁净室内的空气温度和湿度水平受到严格控制。静电可以用电离棒来控制。洁净室也可能有许多抗震基础隔离系统,以防止昂贵的设备故障。[9]
工作人员通过气闸室(有时包括空气淋浴台)进出,并穿戴防护服,如面罩、面罩、手套、靴子和工作服。这是为了尽量减少进入洁净室的人员携带的微粒。
洁净室内的设备设计用于产生最小的空气污染。只使用专用拖把和桶。洁净室家具的设计目的是产生最少的颗粒,并且易于清洁。
洁净室施工材料的选择不应产生任何颗粒,因此最好采用整体环氧树脂或聚氨酯地板涂料。使用抛光不锈钢或粉末涂层MS夹层隔墙板和天花板。通过提供凹形表面,可以避免诸如墙到墙、墙到地板、墙到天花板等角落,所有接缝都需要用环氧密封胶密封,以避免接缝处出现任何沉积或颗粒生成。
常见的材料,如纸、铅笔和天然纤维织物通常被排除在外,而使用替代品。洁净室不是无菌的(即没有不受控制的微生物);[10]只有空气中的颗粒物受到控制。颗粒水平通常使用颗粒计数器进行测试,并通过环境监测方法检测和计数微生物。[11][12]必须仔细确定洁净室中使用的聚合物工具在化学上与洁净室处理流体兼容[13],并确保产生低水平的颗粒生成。[14]
有些洁净室保持正压,因此,如果发生任何泄漏,空气会从室内泄漏,而不是未经过滤的空气进入。
一些洁净室暖通空调系统将湿度控制在如此低的水平,以至于需要额外的设备,如空气离子发生器来防止静电放电问题。
低层洁净室可能只需要特殊的鞋子,鞋底完全光滑,不会在灰尘或污垢中留下痕迹。但是,出于安全考虑,鞋底不得造成滑倒危险。进入洁净室通常只限于穿着洁净室套装的人。
在空气污染标准不太严格的洁净室中,洁净室的入口可能没有空气淋浴。前厅(称为