Чиста стая

Чиста стая за производство на електронни елементи. Осветлението е жълто, за да не се повреди фоторезистът, необходим за фотолитографията.

Чиста стая, поглед отвън

Чиста стая (на английски: Clean room, на немски: Reinraum) представлява работно помещение, в което количеството на частиците в работната атмосфера над определен размер се поддържа толкова малко, колкото е необходимо.

Чистите стаи се използват преди всичко в специални производства, като например производството на полупроводници, дискови запаметяващи устройство, оптика, космическа техника и други, където частици във околния въздух с размери даже и с големина на части от микрона могат да доведат до сериозно увреждане на готовия продукт. Други области, в които трябва да се използват чисти стаи са биотехнологията, производство на лекарствени продукти, нанотехнологии, медицина и други.

История

Нуждата от чисти помещения вероятно най-напред е осъзната в областта на медицината и е свързана с желанието да се намали замърсяването в операционните зали. С течение на времето по света се установяват много, характерни за различни сектори и региони изисквания и стандарти за чисти помещения, които в момента са заменени от единен международен стандарт – ISO 14644.

Начин на работа

Облекло за чиста стая (пример)

Една чиста стая е конструирана по такъв начин, че броят на частиците във въздуха да се държи колкото си може по-малък. Наред с това са важни и параметрите температура, налягане и влажност, защото те оказват влияние на цялостното функциониране на чистата стая.

Осигуряването на необходимата чистота на работната среда в чистата стая изисква спазването на редица правила, нарушаването на всяко от които може да доведе до проблеми. Затова може да се говори за технология на чистата стая.

Тъй като човекът обикновено е най-големият източник на замърсяване, се използва специално работно облекло, специални средства за работа и инструменти.

Влизането в чистото помещения става последователно от по-мръсните към по-чистите помещения. Всеки по-висок клас на чистота има по-големи изисквания към облеклото и дисциплината на работа. Персоналът, работещ в чисти стаи с по-високи изисквания, използва гащиризон, качулка, покриваща напълно главата, маска, закриваща устата и носа, гамаши, ръкавици и понякога очила. Забранени са гримът, храненето, шумното говорене и музика, преместването на оборудване и др.

В определени помещения с много висок клас на чистота и изисквания за биологична чистота се осигуряват бани за персонала и се сменя изцяло облеклото. В общия случай се използват т.нар. въздушни душове, които представляват затворена кабина, в които се обдухва персоналът, за да се изчисти облеклото от частици (прах).

Прането на дрехите на персонала се извършва по специални безпрахови технологии и при спазване на потоците на движение – мръсно и чисто облекло не трябва да се смесват.

Използваните флуиди в чистата стая също така трябва да отговарят на високи изисквания по отношение на чистотата – това се отнася за сгъстения въздух, чисти технически газове и др.

Почистването на чистата стая обикновено става чрез централизирана вакумна система, с която праха се изхвърля директно извън помещението.

Движение на въздушните потоци в чистата стая

Пример за поток на въздуха в чиста стая с турбулентно движение

Пример за ламинарен поток на въздуха в чиста стая

В чистата стая се подава непрекъснато филтриран въздух и се извежда замърсеният въздух от помещението. Филтрирането се извършва с използването на HEPA-филтри. Стремежът е потокът на движение на чистият въздух да бъде ламинарен. Турбулентен поток в чистата стая води до получаване на зони с по-замърсен въздух. Турбулентен поток може да се получи при погрешна конструкция на стаята, при неправилно разположение на работното оборудване, наличие на източници на висока температура, които повишават температурата на зони в помещението и други.

При проектирането на системата за обработка и филтриране на въздуха, подаван в чистата стая, трябва да се има предвид, че скоростта на движение на ламинарния поток е свързана със скоростта на частиците, които трябва да бъдат отстранени. Скоростта на движение на частиците с размер 0,5 μm при определена температура на въздуха в чистата стая изисква скорост на въздушният поток 0,5 m/s, за да бъдат отстранени тези частици от помещението. Скоростта трябва да бъде съобразена и с комфорта на работа на персонала.

Скоростта и температурата на въздушния поток в помещенията се определя на базата на чистотата, която трябва да се постигне. При по-висока температура, скоростта на частиците вследствие на брауновото движение се увеличава и ще е необходима по-голяма скорост на ламинарния въздушен поток, за да „увлече“ частиците извън чистата стая. Затова обикновено температурата на въздуха в чистата стая е 20 до 22 °C.

Налягането в чистата стая се регулира по такъв начин, че по-високите класове на чистота да имат по-високо налягане спрямо по-замърсените зони. По този начин не се допуска проникване на замърсен въздух към по-чистите зони. Това се постига чрез регулиране на обемите въздух, които се подават и извеждат от чистата стая.

Класове чисти стаи

За да работи една чиста стая нормално, при строителството и по време на работа трябва да се прави измерване на частиците. На базата на тези измервания се прави класификация на чистите стаи. Например при клас на чистота ISO 5 се допускат максимално 100 броя частици с минимален диаметър 0,5 µm в един кубичен фут въздух (3,5 броя в един литър).

Дефиниране на чистите стаи в зависимост от промишлената област

Отрасъл	Основно замърсяване	Основна норма
Полупроводникова техника	Частици	US Federal Standard 209E, сменен от ISO 14644-1 и ISO 14644-2
Космическа техника	Частици	ECSS-Q-ST-70-01
Хранително-вкусова промишленост	Микроорганизми	VDI 2083
Фармация	Брой бактерии(KB)	EU-GMP Leitfaden, Annex 1 Производство на лекарства

Класове на чистота по ISO 14644-1   Частици на m3 Клас ≥ 0,1 µm ≥ 0,2 µm ≥ 0,3 µm ≥ 0,5 µm ≥ 1 µm ≥ 5 µm ISO 1 10 2         ISO 2 100 24 10 4     ISO 3 1.000 237 102 35 8   ISO 4 10 000 2 370 1 020 352 83   ISO 5 100 000 23 700 10 200 3 520 832 29 ISO 6 1 000 000 237 000 102 000 35 200 8 320 293 ISO 7       352 000 83 200 2 930 ISO 8       3 520 000 832 000 29 300 ISO 9       35 200 000 8 320 000 293 000 Класове на чисти помещения съгласно GMP-указания Annex 1   Максимално допустим брой частици на m3 Клас Спокойно състояние ≥ 0,5 µm Спокойно състояние ≥ 5 µm Работно състояние ≥ 0,5 µm Работно състояние ≥ 5 µm A 3 520 20 3 520 20 B 3 520 29 352 000 2 900 C 352 000 2 900 3 520 000 29 000 D 3 520.000 29 000 не е установено не е установено Класове чисти стаи съгласно US FED STD 209E   Частици на фут3 Klasse 0,1 µm 0,2 µm 0,3 µm 0,5 µm 5 µm - - 1 35 7 3 1   10 350 75 30 10   100   750 300 100   1 000       1.000 7 10 000       10.000 70 100 000       100 000 700 Указание: US FED STD 209E от 29 ноември 2001 не важи

Външни препратки

• В Общомедия има медийни файлове относно Reinraum
• Get Inside an Intel 45nm Chip Factory Channel Intel, YouTube, 7. November 2007, abgerufen am 20. Dezember 2009 (Video zu Intels Fab32; Das Video zeigt unter anderem Bilder aus dem Reinraumbereich einer modernen Halbleiterproduktionsstätte für Mikroprozessoren).

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Reinraum“ в Уикипедия на немски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница. Вижте източниците на оригиналната статия, състоянието ѝ при превода, и списъка на съавторите.