1. 먼지 없는 클린룸에서의 먼지 입자 제거
클린룸의 주된 기능은 실리콘 칩 등의 제품이 노출되는 환경의 청결도, 온도, 습도를 제어하여 제품을 최적의 환경에서 생산 및 제조하는 것입니다. 이러한 공간을 클린룸이라고 합니다. 국제 기준에 따르면 청결도는 주로 입방미터당 직경이 기준 규격 이상인 입자의 수로 결정됩니다. 즉, 소위 무진실은 100% 무진실을 의미하는 것이 아니라, 매우 작은 입자까지 제어된 상태를 말합니다. 물론 이 기준에 부합하는 입자는 우리가 흔히 보는 먼지에 비해 매우 작지만, 광학 구조 제품의 경우 미세한 먼지라도 심각한 악영향을 미칠 수 있으므로 무진실은 광학 구조 제품 생산에 필수적인 요건입니다.
입자 크기가 0.5 마이크론 이상인 먼지 입자 수를 세제곱미터당 3,520개 미만으로 제어하면 국제 무분진 기준 A등급을 충족합니다. 칩 레벨 생산 및 가공에 사용되는 무분진 기준은 A등급보다 더 높은 수준의 먼지 기준을 요구하며, 이러한 높은 기준은 주로 일부 고급 칩 생산에 적용됩니다. 먼지 입자 수는 세제곱미터당 35,200개로 엄격하게 제어되며, 이는 클린룸 업계에서 일반적으로 B등급으로 알려져 있습니다.
2. 세 가지 종류의 클린룸 상태
빈 클린룸: 이미 건설되어 사용 가능한 클린룸 시설입니다. 모든 관련 서비스와 기능이 갖춰져 있지만, 작업자가 조작하는 장비는 없습니다.
정적 클린룸: 모든 기능이 완비되어 있고, 적절한 설정과 설비가 갖춰져 있어 설정에 따라 사용하거나 사용 중이지만, 시설 내에 작업자가 없는 클린룸 시설.
동적 클린룸: 모든 서비스 기능, 장비 및 인력을 갖춘 정상적인 사용 환경의 클린룸으로, 필요한 경우 일반적인 작업을 수행할 수 있습니다.
3. 통제 항목
(1). 공기 중에 떠다니는 먼지 입자를 제거할 수 있습니다.
(2) 먼지 입자의 생성을 방지할 수 있습니다.
(3) 온도와 습도 조절.
(4). 압력 조절.
(5) 유해 가스 제거.
(6) 구조물 및 구획의 기밀성.
(7) 정전기 방지.
(8) 전자기 간섭 방지.
(9). 안전 요소의 고려.
(10) 에너지 절약에 대한 고려.
4. 분류
난류형
클린룸으로 유입되는 공기는 에어컨 박스를 통해 공기 덕트와 클린룸 내 공기 필터(HEPA)를 거쳐 클린룸 양쪽의 칸막이 벽이나 바닥을 통해 다시 배출됩니다. 공기 흐름은 직선으로 진행하지 않고 불규칙적인 난류 또는 와류 상태를 나타냅니다. 이 방식은 클래스 1,000~100,000의 클린룸에 적합합니다.
정의: 공기 흐름이 불규칙적인 속도로 흐르고 평행하지 않으며, 역류 또는 와류가 발생하는 클린룸.
원리: 난류형 클린룸은 공기 공급 기류를 이용하여 실내 공기를 지속적으로 희석하고 오염된 공기를 점진적으로 희석시켜 청정도를 달성합니다(난류형 클린룸은 일반적으로 청정도 1,000~300,000 이상으로 설계됩니다).
특징: 난류형 클린룸은 다중 환기를 통해 청정도와 청정 등급을 달성합니다. 환기 횟수는 청정 등급을 결정하는 기준이 되며, 환기 횟수가 많을수록 청정 등급이 높아집니다.
(1) 자정 시간: 설계된 환기량에 따라 클린룸에 공기를 공급하기 시작하고 실내 먼지 농도가 설계된 청정도 등급에 도달하는 시간을 말합니다. 1,000등급의 경우 20분 이내(계산 시 15분 사용 가능), 10,000등급의 경우 30분 이내(계산 시 25분 사용 가능), 100,000등급의 경우 40분 이내(계산 시 30분 사용 가능)로 예상됩니다.
(2) 환기 빈도(상기 자정 시간 요구 사항에 따라 설계됨) 1,000급: 43.5-55.3회/시간(표준: 50회/시간) 10,000급: 23.8-28.6회/시간(표준: 25회/시간) 100,000급: 14.4-19.2회/시간(표준: 15회/시간)
장점: 구조가 간단하고 시스템 구축 비용이 저렴하며 클린룸 확장이 용이하고, 특수 용도 공간에서는 무진 클린 벤치를 사용하여 클린룸 등급을 향상시킬 수 있습니다.
단점: 난류로 인해 발생하는 먼지 입자가 실내 공간에 떠다니며 배출이 어려워 공정 제품을 쉽게 오염시킬 수 있습니다. 또한, 시스템을 정지했다가 다시 가동할 경우 필요한 청정도를 달성하는 데 오랜 시간이 걸리는 경우가 많습니다.
층류
층류 공기 흐름은 균일한 직선 경로를 따라 이동합니다. 공기는 100% 여과율을 가진 필터를 통해 실내로 유입되어 바닥이나 양쪽 칸막이를 통해 배출됩니다. 이 유형은 일반적으로 클래스 1~100과 같은 높은 등급의 클린룸 환경에 적합합니다. 층류 공기 흐름에는 두 가지 유형이 있습니다.
(1) 수평층류: 수평 공기가 필터에서 한 방향으로 불어 나와 반대쪽 벽의 환기 시스템을 통해 되돌아갑니다. 먼지는 공기 방향에 따라 외부로 배출됩니다. 일반적으로 하류 측에서 오염이 더 심각합니다.
장점: 구조가 간단하여 작동 후 단시간 내에 안정화될 수 있습니다.
단점: 건설 비용이 난류형보다 높고, 실내 공간 확장이 어렵다.
(2) 수직 층류: 실내 천장이 ULPA 필터로 완전히 덮여 있고 공기가 위에서 아래로 불어 내려갈 수 있어 더 높은 청결도를 달성할 수 있습니다. 공정 중 또는 직원에 의해 생성된 먼지는 다른 작업 영역에 영향을 주지 않고 신속하게 외부로 배출될 수 있습니다.
장점: 관리가 용이하고, 작동 시작 후 단시간 내에 안정적인 상태에 도달하며, 작동 환경이나 작업자의 영향을 쉽게 받지 않습니다.
단점: 높은 시공 비용, 공간 활용의 유연성 부족, 천장 설치로 인한 공간 차지, 필터 수리 및 교체의 어려움.
복합형
복합형은 난류형과 층류형을 결합하거나 함께 사용하여 국소적으로 초청정 공기를 공급할 수 있습니다.
(1) 클린 터널: 공정 영역 또는 작업 영역의 100%를 HEPA 또는 ULPA 필터로 덮어 청결도를 10등급 이상으로 높이면 설치 및 운영 비용을 절약할 수 있습니다.
이 유형은 기계 유지 보수 중 작업 및 품질에 영향을 미치지 않도록 작업자의 작업 영역을 제품 및 기계 유지 보수 구역과 격리해야 합니다.
클린 터널은 다음과 같은 두 가지 장점을 더 가지고 있습니다. A. 유연한 확장이 용이합니다. B. 유지보수 구역에서 장비 유지보수를 쉽게 수행할 수 있습니다.
(2) 클린 튜브: 제품 흐름이 통과하는 자동 생산 라인을 둘러싸고 정화하여 청정도를 100등급 이상으로 높입니다. 제품, 작업자 및 분진 발생 환경이 서로 격리되어 있어 적은 양의 공기 공급으로도 우수한 청정도를 달성할 수 있으며, 에너지를 절약할 수 있고 수작업이 필요 없는 자동 생산 라인에 가장 적합합니다. 제약, 식품 및 반도체 산업에 적용 가능합니다.
(3) 클린 스팟: 클린룸 레벨 10,000~100,000의 난류 클린룸 내 제품 공정 영역의 청정도 수준을 생산 목적으로 10~1000 이상으로 높인 것. 클린 작업대, 클린 창고, 조립식 클린룸, 클린 옷장 등이 이 범주에 속한다.
클린 벤치: 1~100등급.
클린 부스: 난류 클린룸 공간 내에 정전기 방지 투명 비닐 천으로 둘러싸인 작은 공간으로, 독립형 HEPA 또는 ULPA 필터와 에어컨을 사용하여 고도 클린 공간으로 변환합니다. 클린룸 등급은 10~1000등급이며, 높이는 약 2.5미터, 면적은 약 10m² 이하입니다. 4개의 기둥으로 지지되며 이동식 바퀴가 장착되어 있어 유연하게 사용할 수 있습니다.
5. 공기 흐름
공기 흐름의 중요성
클린룸의 청결도는 공기 흐름의 영향을 크게 받습니다. 다시 말해, 사람, 기계 장치, 건물 구조물 등에서 발생하는 먼지의 이동 및 확산은 공기 흐름에 의해 제어됩니다.
클린룸은 HEPA와 ULPA 필터를 사용하여 공기를 여과하며, 먼지 포집률이 99.97~99.99995%에 달하므로 이 필터를 통과한 공기는 매우 깨끗하다고 할 수 있습니다. 그러나 클린룸 내부에는 사람뿐만 아니라 기계와 같은 먼지 발생원도 존재합니다. 이러한 먼지가 확산되면 청정 공간을 유지하는 것이 불가능해지므로, 공기 흐름을 이용하여 발생된 먼지를 신속하게 외부로 배출해야 합니다.
영향 요인
클린룸의 공기 흐름에 영향을 미치는 요인으로는 공정 장비, 인력, 클린룸 조립 자재, 조명 기구 등이 있습니다. 또한, 생산 설비 상부의 공기 흐름 방향 전환 지점도 고려해야 합니다.
일반적인 작업대나 생산 설비 표면의 공기 흐름 전환 지점은 클린룸 공간과 칸막이 사이 거리의 2/3 지점에 설치해야 합니다. 이렇게 하면 작업자가 작업할 때 공기 흐름이 공정 영역 내부에서 작업 영역으로 흐르면서 분진을 제거할 수 있습니다. 만약 전환 지점을 공정 영역 앞에 설치하면 부적절한 공기 흐름 전환이 되어 대부분의 공기 흐름이 공정 영역 뒤쪽으로 흐르게 되고, 작업자의 작업으로 발생한 분진이 설비 뒤쪽으로 이동하여 작업대를 오염시키고 생산량 감소를 초래할 수밖에 없습니다.
클린룸 내 작업대와 같은 장애물은 접합부에서 와류를 발생시키며, 그 주변의 청정도는 상대적으로 떨어집니다. 작업대에 환기구를 설치하면 와류 현상을 최소화할 수 있습니다. 또한, 조립 자재의 적절한 선택과 장비 배치의 완벽성도 공기 흐름이 와류 현상을 일으키는지 여부를 결정하는 중요한 요소입니다.
6. 클린룸의 구성
클린룸의 구성은 다음과 같은 시스템으로 이루어져 있습니다(시스템 분자 중 어느 것도 필수적인 것은 아닙니다). 이 시스템들이 모두 갖춰지지 않으면 완전하고 고품질의 클린룸을 구성할 수 없습니다.
(1) 천장 시스템: 천장봉, I형 빔 또는 U형 빔, 천장 그리드 또는 천장 프레임을 포함합니다.
(2) 에어컨 시스템: 에어컨실, 필터 시스템, 풍차 등을 포함합니다.
(3) 칸막이벽: 창문과 문을 포함합니다.
(4) 바닥: 고가 바닥 또는 정전기 방지 바닥을 포함합니다.
(5) 조명기구: LED 정화 평면 램프.
클린룸의 주요 구조는 일반적으로 철근이나 골 시멘트로 만들어지지만, 구조의 종류와 관계없이 다음 조건을 충족해야 합니다.
A. 온도 변화 및 진동으로 인한 균열은 발생하지 않습니다.
B. 먼지 입자를 생성하기 어렵고, 입자가 서로 달라붙기도 어렵습니다.
C. 낮은 흡습성;
D. 클린룸의 습도 조건을 유지하기 위해서는 단열 성능이 높아야 합니다.
7. 용도별 분류
산업용 클린룸
이 장치의 주요 목적은 무생물 입자를 제어하는 것입니다. 주로 작업 대상에 대한 공기 중 먼지 입자의 오염을 제어하며, 내부를 양압 상태로 유지합니다. 정밀 기계 산업, 전자 산업(반도체, 집적 회로 등), 항공 우주 산업, 고순도 화학 산업, 원자력 산업, 광학 및 자기 제품 산업(CD, 필름, 테이프 생산), LCD(액정 유리), 컴퓨터 하드 디스크, 컴퓨터 헤드 생산 등 다양한 산업 분야에 적합합니다.
생물학적 클린룸
주로 작업 대상에 대한 생물 입자(박테리아) 및 무생물 입자(먼지)의 오염을 제어합니다. 다음과 같이 나눌 수 있습니다.
A. 일반 생물학적 클린룸: 주로 미생물(세균) 오염을 제어하는 데 사용됩니다. 동시에 내부 자재는 다양한 살균제의 부식에 견딜 수 있어야 하며, 내부는 일반적으로 양압을 유지합니다. 본질적으로 내부 자재는 산업용 클린룸에서 요구되는 다양한 살균 처리를 견딜 수 있어야 합니다. 예: 제약 산업, 병원(수술실, 무균 병동), 식품, 화장품, 음료 생산, 동물 실험실, 물리화학 시험 실험실, 혈액원 등
B. 생물학적 안전 클린룸: 주로 작업 대상의 생물 입자가 외부 및 인체로 오염되는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 내부 압력은 대기압보다 낮은 음압으로 유지되어야 합니다. 예: 세균학, 생물학, 클린 연구실, 물리 공학(유전자 재조합, 백신 제조)
게시 시간: 2025년 2월 7일