洁净室广泛应用于生产过程对环境污染高度敏感的行业,如电子、制药、生物技术、精密机械行业、医院、食品生产商等。特别是对于竞争激烈的半导体行业,无尘洁净室控制系统是必不可少的设施。各大科技公司现在都在积极投资研发更先进的工艺,以在激烈的全球市场中保持竞争优势。随着生产技术和工艺的不断进步,对设备和环境的要求也越来越高。
鉴于目前的技术状态,粉尘颗粒控制对于洁净室项目来说不再是一项艰巨的任务。当今的高档洁净室不仅对粉尘颗粒的要求很高,而且对温度、湿度、振动、化学污染等方面的要求也越来越高。半导体行业对空气分子污染物 (AMC)、温度、湿度和振动的要求尤为苛刻。本文以液晶显示器 面板厂房为例,探讨未来洁净室工程趋势以及实时监控、自动化系统的一些实际应用。
洁净室的洁净程度取决于其室内装修和洁净室空调控制系统的配置。因此,在选择适当的配置和气流模式时,这取决于生产过程试图达到的清洁度。根据循环气流模式,洁净室分为层流型和扰动(湍流)流型。层流具有单一的气流方向,可用于带走灰尘颗粒。由于单一的气流方向可以防止尘粒的追逐和扩散,因此可以快速去除尘粒,避免尘粒在洁净室中的堆积。这就是为什么对洁净度要求比较严格的洁净室会采用层流式。
层流和湍流的示意图。
为满足生产要求,高科技工厂的洁净室设计了机电框架,不仅考虑到制造机器和自动化生产和运输系统,还考虑到高洁净度空调控制系统,防静电装饰,本地认证和 UL(保险商实验室公司)的防火系统。其他系统包括用于制造、真空、化学品供应、特殊气体供应和 FMCS(工厂监控系统)的电力、纯水、工艺冷却水和干燥的无油压缩空气。当这些系统协同工作时,它们可以控制洁净室中的灰尘颗粒、温度和湿度。洁净室所需的支持系统如图 所示。
高科技工厂洁净室的必要支持系统图。
根据用途和功能,洁净室大致可分为高科技工业洁净室和生物医学洁净室两种,它们需要遵守不同的准则和标准,如下所述。
(1) 高科技工业洁净室
这种洁净室通常用于电子行业或化工行业的生产或研发。由于此类生产和研发对颗粒物、气态化学污染物、空间温度、湿度、微振动、电磁干扰、光的波长和静电的影响极为敏感,因此洁净室一般采用抗震构造。钢筋混凝土 (RC) 钢结构,外墙采用金属夹芯板建造。为保证洁净室内的生产不受外界环境干扰,生产区尽量布置在建筑物的中部。如果清洁生产恰好靠近外墙或一般区域,
(2) 生物医学洁净室
这类洁净室常用于安瓿、片剂、口服药物的生产和研发、生物实验研究和医疗手术。
目前,制药行业采用最广泛的设计标准是由欧盟制定的《欧盟良好生产程序指南》(EU GGMP)。图 5 显示了欧盟 GGMP 中建议的空气悬浮颗粒分类标准。下图显示了每种微生物污染等级的推荐限值。
动态清洁区域微生物监测的推荐限值。
洁净室工程的趋势与前景
洁净室工程因应工业发展的需要而面临许多新的挑战。随着能够更精细调光、尺寸和结构更小的mini-LED的推出,LED显示屏的发展趋势是小型化和矩阵化,我们预计LED单元将成为尺寸小于100微米的Micro LED。未来。此外,鉴于半导体行业已进入纳米直径时代,未来洁净室工程面临的挑战显然远不止控制细尘颗粒和空气中的分子污染 (AMC)。
除了纳米级的尺寸要求和节能要求,洁净室的另一个发展趋势是工厂服务和设备,以实时监控和自动化为重点,旨在建立高效的管理体系,以减少人力。目前,更换初级过滤器的自动化流程已成为普遍做法,可实时监控压差并自动更换清洁过滤器以节省人力。当库存不足时,监控系统会通知工厂工作人员补充新的过滤器。目前,已有多家大型科技公司采用工业4.0概念和机器学习,实现冷冻水系统的全自动化和智能控制。
结论
正如技术不断进步一样,洁净室工程也在不断发展。不同的行业有不同的生产工艺,要了解他们的需求和特点,赶上先进工艺的变化,才能成功设计和交付符合行业需求的项目。
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