Reinräume werden auch als staubfreie Räume bezeichnet. Sie dienen dazu, Schadstoffe wie Staubpartikel, schädliche Luft und Bakterien aus der Luft innerhalb eines bestimmten Raumes zu entfernen und die Innentemperatur, Sauberkeit, den Innendruck, die Luftgeschwindigkeit und -verteilung, Lärm, Vibrationen, Beleuchtung und statische Elektrizität in einem bestimmten Bereich zu regulieren. Im Folgenden werden hauptsächlich die vier notwendigen Bedingungen zur Erreichung der Sauberkeitsanforderungen bei Reinraumreinigungsmaßnahmen beschrieben.
1. Sauberkeit der Luftzufuhr
Um sicherzustellen, dass die Luftzufuhr den Anforderungen entspricht, ist die Leistung und Installation des Endfilters des Reinigungssystems entscheidend. Der Endfilter des Reinraumsystems verwendet in der Regel einen HEPA-Filter oder einen Sub-HEPA-Filter. Gemäß nationalen Standards wird die Effizienz von HEPA-Filtern in vier Klassen eingeteilt: Klasse A ist ≥ 99,9 %, Klasse B ist ≥ 99,99 %, Klasse C ist ≥ 99,999 %, Klasse D ist (für Partikel ≥ 0,1 μm) ≥ 99,999 % (auch als Ultra-HEPA-Filter bekannt); Sub-HEPA-Filter sind (für Partikel ≥ 0,5 μm) 95–99,9 %.
2. Luftstromorganisation
Die Luftstromorganisation eines Reinraums unterscheidet sich von der eines herkömmlichen klimatisierten Raums. Der Arbeitsbereich muss zuerst mit möglichst sauberer Luft versorgt werden. Ihre Funktion besteht darin, die Kontamination der verarbeiteten Objekte zu begrenzen und zu reduzieren. Verschiedene Luftstromorganisationen haben ihre eigenen Merkmale und Anwendungsbereiche: Vertikale, unidirektionale Strömung: Beide ermöglichen eine gleichmäßige Abwärtsströmung, erleichtern die Anordnung der Prozessausrüstung, verfügen über eine starke Selbstreinigungskraft und können gängige Einrichtungen wie persönliche Reinraumeinrichtungen vereinfachen. Die vier Luftzufuhrmethoden haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile: Vollständig abgedeckte HEPA-Filter haben den Vorteil eines geringen Widerstands und langer Filterwechselzyklen, aber die Deckenkonstruktion ist komplex und teuer. Die Vor- und Nachteile der seitlich abgedeckten HEPA-Filter-Zuführung von oben und der Zuführung über eine durchgehende Lochplatte sind denen der vollständig abgedeckten HEPA-Filter-Zuführung von oben entgegengesetzt. Bei der Zuführung über eine durchgehende Lochplatte kann sich bei unregelmäßigem Systembetrieb Staub auf der Innenfläche der Blende ansammeln, und mangelhafte Wartung wirkt sich auf die Sauberkeit aus. Die Zufuhr von oben über einen dichten Diffusor erfordert eine Mischschicht und ist daher nur für hohe Reinräume über 4 m geeignet. Ihre Eigenschaften ähneln denen der Zufuhr von oben über eine Volllochplatte. Die Rückluftmethode für Platten mit Gittern auf beiden Seiten und gleichmäßig unten an den Wänden auf beiden Seiten angeordneten Rückluftauslässen ist nur für Reinräume mit einem Nettoabstand von weniger als 6 m auf beiden Seiten geeignet. Die Rückluftauslässe unten an einer einseitigen Wand sind nur für Reinräume mit geringem Abstand zwischen den Wänden (z. B. ≤ 2–3 m) geeignet. Horizontale, unidirektionale Strömung: Nur der erste Arbeitsbereich erreicht die Reinheitsstufe 100. Wenn die Luft zur anderen Seite strömt, steigt die Staubkonzentration allmählich an. Daher ist sie nur für Reinräume mit unterschiedlichen Reinheitsanforderungen für denselben Prozess geeignet. Die lokale Verteilung von HEPA-Filtern an der Luftzufuhrwand kann den Einsatz von HEPA-Filtern reduzieren und Anfangsinvestitionen sparen, es entstehen jedoch Wirbel in lokalen Bereichen. Turbulenter Luftstrom: Die Eigenschaften der oberen Zufuhr von Blenden und der oberen Zufuhr von dichten Diffusoren sind dieselben wie die oben genannten. Die Vorteile der seitlichen Zufuhr sind eine einfache Rohrleitungsführung, keine technischen Zwischenschichten, niedrige Kosten und eine förderliche Wirkung bei der Renovierung alter Fabriken. Die Nachteile sind die hohe Windgeschwindigkeit im Arbeitsbereich und die höhere Staubkonzentration auf der windabgewandten Seite als auf der windzugewandten Seite. Die obere Zufuhr von HEPA-Filterauslässen hat die Vorteile eines einfachen Systems, keine Rohrleitungen hinter dem HEPA-Filter und einen sauberen Luftstrom, der direkt in den Arbeitsbereich geleitet wird. Der saubere Luftstrom verteilt sich jedoch langsam und der Luftstrom im Arbeitsbereich ist gleichmäßiger. Wenn jedoch mehrere Luftauslässe gleichmäßig angeordnet sind oder HEPA-Filterauslässe mit Diffusoren verwendet werden, kann der Luftstrom im Arbeitsbereich ebenfalls gleichmäßiger gemacht werden. Wenn das System jedoch nicht im Dauerbetrieb ist, neigt der Diffusor zur Staubansammlung.
3. Luftzufuhrmenge bzw. Luftgeschwindigkeit
Ein ausreichendes Belüftungsvolumen dient der Verdünnung und Entfernung verschmutzter Raumluft. Je nach Sauberkeitsanforderungen sollte die Belüftungsfrequenz bei hoher Nettohöhe des Reinraums entsprechend erhöht werden. Das Belüftungsvolumen des 1-Millionen-Reinraums wird nach dem hocheffizienten Reinraumsystem berechnet, der Rest nach dem hocheffizienten Reinraumsystem. Wenn die HEPA-Filter des Reinraums der Klasse 100.000 im Maschinenraum konzentriert sind oder die Sub-HEPA-Filter am Ende des Systems verwendet werden, kann die Belüftungsfrequenz entsprechend um 10 bis 20 % erhöht werden.
4. Statische Druckdifferenz
Die Aufrechterhaltung eines bestimmten Überdrucks im Reinraum ist eine der wesentlichen Voraussetzungen dafür, dass der Reinraum nicht oder nur in geringem Maße verschmutzt wird und der vorgesehene Reinheitsgrad eingehalten wird. Selbst bei einem Unterdruckreinraum muss ein angrenzender Raum oder eine Suite vorhanden sein, deren Reinheitsgrad mindestens dem des Unterdruckreinraums entspricht, um den Überdruck aufrechtzuerhalten. Der Überdruckwert des Reinraums bezieht sich auf den Wert, bei dem der statische Innendruck höher ist als der statische Außendruck, wenn alle Türen und Fenster geschlossen sind. Dies wird dadurch erreicht, dass die Zuluftmenge des Reinigungssystems größer ist als die Rückluftmenge und die Abluftmenge. Um den Überdruckwert des Reinraums sicherzustellen, empfiehlt es sich, Zuluft-, Rückluft- und Abluftventilatoren miteinander zu vernetzen. Beim Einschalten der Anlage wird zuerst der Zuluftventilator, dann der Rückluft- und Abluftventilator eingeschaltet; beim Ausschalten der Anlage wird zuerst der Abluftventilator, dann der Rückluft- und Zuluftventilator ausgeschaltet, um eine Kontamination des Reinraums beim Ein- und Ausschalten der Anlage zu verhindern. Die zur Aufrechterhaltung des Überdrucks im Reinraum erforderliche Luftmenge wird hauptsächlich durch die Dichtheit der Wartungsstruktur bestimmt. In der Anfangsphase des Reinraumbaus in China war aufgrund der mangelnden Dichtheit der Umschließungsstruktur eine Luftzufuhr von 2 bis 6 Mal pro Stunde erforderlich, um einen Überdruck von ≥ 5 Pa aufrechtzuerhalten. Heute wurde die Dichtheit der Wartungsstruktur deutlich verbessert, und es sind nur noch 1 bis 2 Mal pro Stunde Luftzufuhr erforderlich, um denselben Überdruck aufrechtzuerhalten; für die Aufrechterhaltung von ≥ 10 Pa sind nur noch 2 bis 3 Mal pro Stunde Luftzufuhr erforderlich. Nationale Designspezifikationen schreiben vor, dass der statische Druckunterschied zwischen Reinräumen unterschiedlicher Ebenen sowie zwischen Rein- und Nicht-Reinräumen nicht weniger als 0,5 mmH2O (~ 5 Pa) und der statische Druckunterschied zwischen dem Reinbereich und der Außenwelt nicht weniger als 1,0 mmH2O (~ 10 Pa) betragen darf.
Beitragszeit: 03.03.2025