Die Quellen von Partikeln lassen sich in anorganische, organische und lebende Partikel unterteilen. Beim Menschen können sie leicht Atemwegs- und Lungenerkrankungen sowie Allergien und Virusinfektionen auslösen. An Siliziumchips kann die Anlagerung von Staubpartikeln zu Verformungen oder Kurzschlüssen der integrierten Schaltkreise führen, wodurch die Chips ihre Funktionsfähigkeit verlieren. Daher ist die Kontrolle von Mikroverschmutzungsquellen zu einem wichtigen Bestandteil des Reinraummanagements geworden.
Die Bedeutung der Reinraum-Umgebungskontrolle liegt darin, sicherzustellen, dass die Umgebungsbedingungen im Produktionsprozess spezifische Reinheitsstandards erfüllen, was für viele Branchen von entscheidender Bedeutung ist. Im Folgenden werden die Bedeutung und die spezifische Rolle der Reinraum-Umgebungskontrolle erläutert:
1. Sicherstellung der Produktqualität
1.1 Vermeidung von Schadstoffen: In Branchen wie der Halbleiter-, Pharma- und Medizintechnik können Feinstaubpartikel zu Produktfehlern oder -ausfällen führen. Durch die Kontrolle der Luftqualität und der Partikelkonzentration in Reinräumen lässt sich verhindern, dass diese Schadstoffe das Produkt beeinträchtigen.
Neben den anfänglichen Investitionen in die Hardwareausrüstung erfordert die Aufrechterhaltung der Reinraumreinheit auch ein effizientes Managementsystem. Die Bediener haben den größten Einfluss auf die Reinraumreinheit. Beim Betreten des Reinraums durch Bediener steigt die Staubbelastung deutlich an. Durch das Ein- und Ausgehen von Personen verschlechtert sich die Reinheit unmittelbar. Es zeigt sich, dass menschliche Faktoren die Hauptursache für die Verschlechterung der Reinheit sind.
1.2 Konsistenz: Die Reinraumumgebung trägt dazu bei, die Konsistenz und Wiederholbarkeit des Produktionsprozesses aufrechtzuerhalten und somit eine gleichbleibende Produktqualität zu gewährleisten.
Die Anhaftung von Staubpartikeln auf dem Glassubstrat führt zu Kratzern, Kurzschlüssen, Blasenbildung und anderen Qualitätseinbußen, was Ausschuss zur Folge hat. Daher ist die Kontrolle von Verschmutzungsquellen ein wichtiger Bestandteil des Reinraummanagements geworden.
Eindringen von Staub von außen und Prävention
Der Reinraum muss einen ausreichenden Überdruck (>0,5 mmHg) aufweisen. Im Vorfeld der Errichtung muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass keine Luftlecks entstehen. Personal, Ausrüstung, Rohstoffe, Werkzeuge, Verbrauchsmaterialien usw. müssen vor dem Betreten des Reinraums gereinigt und abgewischt werden. Reinigungswerkzeuge müssen ordnungsgemäß platziert und regelmäßig ausgetauscht oder gereinigt werden.
Staubentstehung und -vermeidung in Reinräumen
Geeignete Reinraummaterialien wie Trennwände und Fußböden, Kontrolle der Staubentwicklung in den Prozessanlagen, z. B. durch regelmäßige Wartung und Reinigung, das Verbot für das Produktionspersonal, sich an seinen Arbeitsplätzen frei zu bewegen oder größere Körperbewegungen auszuführen, und vorbeugende Maßnahmen wie das Anbringen von Klebematten an speziellen Stationen.
2. Verbesserung der Produktionseffizienz
2.1 Reduzierung der Ausschussquote: Durch die Reduzierung von Verunreinigungen und Schadstoffen im Produktionsprozess kann die Ausschussquote gesenkt, die Ausbeute erhöht und somit die Produktionseffizienz verbessert werden.
Beispiel: Die Waferproduktion umfasst 600 Schritte. Wenn die Ausbeute jedes einzelnen Prozesses 99 % beträgt, wie hoch ist die Gesamtausbeute der 600 Prozessschritte? Antwort: 0,99600 = 0,24 %.
Damit ein Prozess wirtschaftlich rentabel ist, wie hoch muss die Ausbeute jedes einzelnen Schrittes sein?
•0,999600 = 54,8 %
•0,9999600=94,2%
Um eine Gesamtausbeute von über 90 % zu erreichen, muss die Ausbeute jedes einzelnen Prozessschritts mehr als 99,99 % betragen, und die Verunreinigung durch Mikropartikel wirkt sich direkt auf die Prozessausbeute aus.
2.2 Den Prozess beschleunigen: Arbeiten in einer sauberen Umgebung kann unnötige Reinigungs- und Nachbearbeitungszeiten reduzieren und so den Produktionsprozess effizienter gestalten.
3. Gewährleistung der Gesundheit und Sicherheit des Personals
3.1 Arbeitsschutz: Bei einigen Produktionsprozessen, die Schadstoffe freisetzen können, verhindern Reinräume deren Verbreitung in die Umwelt und schützen die Gesundheit der Beschäftigten. Seit der Entwicklung der Menschheit haben sich Technologie, Ausrüstung und Wissen verbessert, die Luftqualität jedoch verschlechtert. Ein Mensch atmet im Laufe seines Lebens etwa 270.000 m³ Luft ein und verbringt 70 bis 90 % seiner Zeit in Innenräumen. Dabei werden winzige Partikel eingeatmet, die sich in den Atemwegen ablagern. Partikel mit einer Größe von 5 bis 30 µm setzen sich im Nasenrachenraum, Partikel mit einer Größe von 1 bis 5 µm in der Luftröhre und den Bronchien und Partikel unter 1 µm in den Alveolarwänden ab.
Wer sich längere Zeit in einem Raum mit unzureichender Frischluftzufuhr aufhält, neigt zum sogenannten „Indoor-Syndrom“ mit Symptomen wie Kopfschmerzen, Engegefühl in der Brust und Müdigkeit und ist zudem anfälliger für Erkrankungen der Atemwege und des Nervensystems. Die nationale Norm GB/T18883-2002 meines Landes schreibt eine Frischluftzufuhr von mindestens 30 m³/h pro Person vor.
Das Frischluftvolumen des Reinraums sollte den Maximalwert der folgenden beiden Faktoren annehmen:
a. Die Summe des Luftvolumens, das erforderlich ist, um das Abluftvolumen im Innenraum auszugleichen und den positiven Druck im Innenraum sicherzustellen.
b. Stellen Sie die für das Reinraumpersonal benötigte Frischluftzufuhr sicher. Gemäß den Reinraum-Designvorgaben beträgt das Frischluftvolumen pro Person und Stunde mindestens 40 m³.
3.2 Sichere Produktion: Durch die Kontrolle von Umgebungsparametern wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur können Sicherheitsrisiken wie elektrostatische Entladungen vermieden und somit die Produktionssicherheit gewährleistet werden.
4. Einhaltung der regulatorischen und normativen Anforderungen
4.1 Branchenstandards: Viele Branchen unterliegen strengen Reinheitsstandards (z. B. ISO 14644), und die Produktion muss in Reinräumen bestimmter Klassen erfolgen. Die Einhaltung dieser Standards ist nicht nur eine gesetzliche Vorgabe, sondern auch ein Indikator für die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens.
Für Reinraumwerkbänke, Reinraumhallen, Laminarströmungs-Transferfenster, Lüfterfiltereinheiten (FFU), Reinraumschränke, Laminarströmungshauben, Wiegehauben, Reinraumsiebe, Selbstreiniger und Luftduschen ist es notwendig, die Methoden zur Prüfung der Reinheit der bestehenden Produkte zu standardisieren, um die Vertrauenswürdigkeit der Produkte zu verbessern.
4.2 Zertifizierung und Audit: Bestehen Sie das Audit durch unabhängige Zertifizierungsstellen und erlangen Sie entsprechende Zertifizierungen (wie GMP, ISO 9001 usw.), um das Vertrauen der Kunden zu stärken und den Marktzugang zu erweitern.
5. Technologische Innovation fördern
5.1 Unterstützung für Forschung und Entwicklung: Reinräume bieten eine ideale experimentelle Umgebung für die Entwicklung von Hightech-Produkten und tragen dazu bei, die Entwicklung neuer Produkte zu beschleunigen.
5.2 Prozessoptimierung: In einer streng kontrollierten Umgebung lassen sich die Auswirkungen von Prozessänderungen auf die Produktleistung leichter beobachten und analysieren, wodurch die Prozessverbesserung gefördert wird.
6. Markenimage verbessern
6.1 Qualitätssicherung: Hochwertige, saubere Produktionsanlagen können das Markenimage verbessern und das Vertrauen der Kunden in die Produktqualität stärken.
6.2 Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt: Produkte, die in einer sauberen Umgebung hergestellt werden können, gelten oft als Symbol für hohe Qualität und hohe Zuverlässigkeit, was Unternehmen hilft, sich im harten Wettbewerb auf dem Markt abzuheben.
7. Reparatur- und Wartungskosten reduzieren
7.1 Verlängerung der Anlagenlebensdauer: Produktionsanlagen und Werkzeuge, die unter sauberen Bedingungen betrieben werden, sind weniger anfällig für Korrosion und Verschleiß. Dadurch wird die Nutzungsdauer verlängert und die Häufigkeit und Kosten der Wartung reduziert.
7.2 Reduzierung des Energieverbrauchs: Durch die Optimierung der Gestaltung und des Managements von Reinräumen werden die Energieeffizienz, der Energieverbrauch und die Betriebskosten verbessert.
Vier Grundsätze des Reinraumbetriebsmanagements:
1. Bitte nicht mitbringen:
Der Rahmen des HEPA-Filters darf nicht undicht sein.
Der vorgesehene Druck muss im Innenraum aufrechterhalten werden.
Die Bediener müssen sich nach der Luftdusche umziehen und den Reinraum betreten.
Sämtliche Materialien, Geräte und Werkzeuge müssen gereinigt werden, bevor sie hereingebracht werden dürfen.
2. Nicht generieren:
Die Menschen müssen staubfreie Kleidung tragen.
Reduzieren Sie unnötige Handlungen.
Verwenden Sie keine Materialien, die leicht Staub erzeugen.
Unnötige Gegenstände dürfen nicht mitgebracht werden.
3. Nicht anhäufen:
Es sollte keine Ecken und Randbereiche der Maschine geben, die schwer zu reinigen sind.
Versuchen Sie, die Anzahl freiliegender Lüftungskanäle, Wasserleitungen usw. in Innenräumen zu minimieren.
Die Reinigung muss nach Standardmethoden und innerhalb vorgegebener Zeiträume erfolgen.
4. Sofort entfernen:
Erhöhen Sie die Anzahl der Luftwechsel.
Abgasanlage in der Nähe des stauberzeugenden Teils.
Verbessern Sie die Form des Luftstroms, um zu verhindern, dass Staub am Produkt haften bleibt.
Kurz gesagt, die Kontrolle der Reinraumumgebung ist von großer Bedeutung für die Sicherstellung der Produktqualität, die Steigerung der Produktionseffizienz, den Schutz der Gesundheit und Sicherheit des Personals, die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben, die Förderung technologischer Innovationen und die Stärkung des Markenimages. Unternehmen sollten diese Faktoren beim Bau und der Instandhaltung von Reinräumen umfassend berücksichtigen, um sicherzustellen, dass diese den Anforderungen von Produktion und Forschung & Entwicklung gerecht werden.
Veröffentlichungsdatum: 12. Februar 2025