1. 무진실에서의 먼지 입자 제거
클린룸의 주요 기능은 제품(실리콘 칩 등)이 노출되는 분위기의 청정도, 온도, 습도를 제어하여 제품이 양호한 환경 공간에서 생산 및 제조될 수 있도록 하는 것입니다.우리는 이 공간을 클린룸이라고 부릅니다.국제적인 관행에 따르면 청정도는 주로 분류 기준보다 큰 직경을 가진 공기 1m3당 입자 수에 의해 결정됩니다.즉, 소위 무진공은 100% 무진공이 아니라 매우 작은 단위로 제어됩니다.물론 이 기준에서 먼지 기준을 충족하는 입자는 우리가 보는 일반적인 먼지에 비하면 이미 매우 작지만 광학 구조물의 경우 약간의 먼지라도 매우 큰 부정적인 영향을 미치므로 무진공은 광학 구조물 제품 생산에 필수적인 요구 사항입니다.
입자 크기가 0.5마이크론/m³ 이상인 먼지 입자의 개수를 3,520개/m³ 미만으로 제어하면 국제 무진공 기준 A등급에 도달합니다. 칩 생산 및 가공에 사용되는 무진공 기준은 A등급보다 먼지에 대한 요건이 더 높으며, 이러한 높은 기준은 주로 일부 고급 칩 생산에 적용됩니다. 먼지 입자의 개수는 35,200개/m³로 엄격하게 관리되며, 클린룸 업계에서는 이를 일반적으로 B등급으로 분류합니다.
2. 클린룸의 3가지 상태
빈 클린룸: 이미 건설되어 사용 가능한 클린룸 시설입니다. 모든 관련 서비스와 기능을 갖추고 있습니다. 단, 이 시설 내에서는 작업자가 직접 조작하는 장비가 없습니다.
정적 클린룸: 완벽한 기능과 적절한 설정 및 설비를 갖춘 클린룸 시설로, 설정에 따라 사용할 수 있거나 사용 중이지만 시설 내에 작업자가 없는 상태입니다.
동적 청정실: 정상적으로 사용되는 청정실로, 완벽한 서비스 기능, 장비 및 인력을 갖추고 있습니다. 필요한 경우 정상적인 작업을 수행할 수 있습니다.
3. 제어 항목
(1) 공기 중에 떠다니는 먼지 입자를 제거할 수 있습니다.
(2) 먼지 입자 발생을 방지할 수 있습니다.
(3) 온도 및 습도 조절
(4). 압력 조절.
(5) 유해가스 제거
(6) 구조물 및 구획의 기밀성.
(7) 정전기 방지
(8) 전자파 간섭 방지
(9) 안전요소의 고려
(10) 에너지 절약에 대한 고려.
4. 분류
난류형
공기는 공조 박스에서 공기 덕트와 클린룸 내 공기 필터(HEPA)를 거쳐 클린룸으로 유입되고, 클린룸 양쪽의 격벽 패널이나 높은 바닥을 통해 다시 배출됩니다. 기류는 선형적으로 흐르지 않고 불규칙적인 난류 또는 와류 상태를 보입니다. 이 유형은 클래스 1,000~100,000 클린룸에 적합합니다.
정의: 공기 흐름이 평행하지 않고 속도가 고르지 않으며 역류나 와전류가 발생하는 청정실입니다.
원리: 난류 청정실은 공기 공급 기류를 이용해 실내 공기를 지속적으로 희석하고 오염된 공기를 점진적으로 희석하여 청정도를 달성합니다(난류 청정실은 일반적으로 청정도 수준이 1,000~300,000 이상으로 설계됩니다).
특징: 난류 청정실은 청정도와 청정도를 달성하기 위해 여러 차례 환기를 실시합니다. 환기 횟수는 정의에서 정화 수준을 결정합니다(환기 횟수가 많을수록 청정도가 높아짐).
(1) 자체 정화 시간 : 클린룸이 설계된 환기 횟수에 따라 클린룸으로 공기를 공급하기 시작하고 실내 먼지 농도가 설계된 청정도에 도달할 때까지의 시간을 말한다. Class 1,000은 20분 이내로 예상(15분으로 계산 가능) Class 10,000은 30분 이내로 예상(25분으로 계산 가능) Class 100,000은 40분 이내로 예상(30분으로 계산 가능)
(2) 환기빈도(상기 자체세척시간 요구조건에 따라 설계) Class 1,000 : 43.5~55.3회/시(기준: 50회/시) Class 10,000 : 23.8~28.6회/시(기준: 25회/시) Class 100,000 : 14.4~19.2회/시(기준: 15회/시)
장점: 구조가 간단하고, 시스템 구축 비용이 낮고, 클린룸을 확장하기 쉽고, 일부 특수 용도 장소에서는 먼지가 없는 클린 벤치를 사용하여 클린룸 등급을 향상시킬 수 있습니다.
단점: 난류로 인해 발생하는 먼지 입자가 실내에 떠다니며 배출이 어려워 공정 제품을 쉽게 오염시킬 수 있습니다. 또한, 시스템을 정지했다가 다시 가동하는 경우, 필요한 청정도를 달성하는 데 시간이 오래 걸리는 경우가 많습니다.
층류
층류 공기는 균일한 직선으로 흐릅니다. 공기는 100% 포집률을 가진 필터를 통해 실내로 유입되어 높은 바닥이나 양쪽 칸막이판을 통해 배출됩니다. 이 유형은 일반적으로 1~100등급의 클린룸 등급이 높은 클린룸 환경에 적합합니다. 두 가지 유형이 있습니다.
(1) 수평 층류: 수평 공기는 필터에서 한 방향으로 배출되어 반대쪽 벽면의 환기 시스템을 통해 되돌아옵니다. 먼지는 공기 방향을 따라 외부로 배출됩니다. 일반적으로 하류 쪽의 오염이 더 심각합니다.
장점: 구조가 간단하고, 작동 후 단시간 내에 안정화될 수 있습니다.
단점: 난류 흐름보다 시공 비용이 높고, 실내 공간 확장이 쉽지 않습니다.
(2) 수직 층류: 실내 천장을 ULPA 필터로 완전히 덮고, 공기를 위에서 아래로 불어내어 더욱 높은 청정도를 달성할 수 있습니다. 공정 중 또는 작업자에 의해 발생하는 분진은 다른 작업 공간에 영향을 주지 않고 신속하게 외부로 배출할 수 있습니다.
장점: 관리가 쉽고, 작업 시작 후 짧은 시간 내에 안정적인 상태를 달성할 수 있으며, 작업 상태나 작업자의 영향을 쉽게 받지 않습니다.
단점: 시공 비용이 높고, 공간을 유연하게 활용하기 어렵고, 천장 걸이가 공간을 많이 차지하며, 필터 수리 및 교체가 번거롭습니다.
복합형
복합형은 난류형과 층류형을 결합하거나 함께 사용하여 국부적으로 초청정 공기를 제공할 수 있습니다.
(1) 클린 터널 : HEPA 또는 ULPA 필터를 사용하여 공정 구역 또는 작업 구역의 100%를 커버하여 청정도를 Class 10 이상으로 높여 설치 및 운영 비용을 절감할 수 있습니다.
이 유형에서는 기계 유지관리 중 작업과 품질에 영향을 미치지 않도록 작업자의 작업 영역을 제품 및 기계 유지관리로부터 분리해야 합니다.
깨끗한 터널에는 두 가지 장점이 있습니다. A. 유연하게 확장하기 쉽습니다. B. 유지 관리 구역에서 장비 유지 관리를 쉽게 수행할 수 있습니다.
(2) 클린 튜브: 제품 흐름이 통과하는 자동 생산 라인을 포위하고 정화하여 청정도를 클래스 100 이상으로 높입니다. 제품, 작업자, 분진 발생 환경이 서로 분리되어 있어 소량의 공기 공급만으로도 우수한 청정도를 달성할 수 있어 에너지를 절약할 수 있으며, 수작업이 필요 없는 자동 생산 라인에 가장 적합합니다. 제약, 식품, 반도체 산업 등에 적용 가능합니다.
(3) Clean Spot : 10,000~100,000의 클린룸 수준을 생산 목적으로 10~1000 이상으로 높이는 난류 클린룸의 제품 가공 구역 청정도; 청정 작업대, 청정 창고, 조립식 클린룸, 청정 옷장 등이 이에 속한다.
클린 벤치: 1~100등급.
클린 부스: 난류가 발생하는 클린룸 공간 내, 정전기 방지 투명 플라스틱 천으로 둘러싸인 작은 공간으로, 독립형 HEPA 또는 ULPA 필터와 공조 장치를 사용하여 더욱 높은 수준의 클린 공간을 구현합니다. 클린 부스는 10~1000m²의 청정도, 약 2.5m 높이, 약 10m² 이하의 면적을 갖습니다. 4개의 기둥과 이동식 바퀴가 장착되어 있어 자유롭게 사용할 수 있습니다.
5. 공기 흐름
공기 흐름의 중요성
클린룸의 청결도는 종종 기류의 영향을 받습니다. 즉, 사람, 기계실, 건물 구조물 등에서 발생하는 먼지의 이동과 확산은 기류에 의해 제어됩니다.
클린룸은 HEPA와 ULPA 필터를 사용하여 공기를 필터링하며, 집진율은 99.97~99.99995%로 매우 높아 이 필터로 필터링된 공기는 매우 깨끗하다고 할 수 있습니다. 하지만 클린룸에는 사람뿐만 아니라 기계와 같은 분진 발생원도 존재합니다. 이렇게 생성된 분진이 확산되면 청정 공간을 유지하는 것이 불가능하므로, 기류를 이용하여 생성된 분진을 신속하게 외부로 배출해야 합니다.
영향 요인
청정실의 공기 흐름에 영향을 미치는 요인에는 공정 장비, 인력, 청정실 조립 재료, 조명 설비 등이 있습니다. 동시에 생산 장비 위의 공기 흐름이 분산되는 지점도 고려해야 합니다.
일반 작업대나 생산 장비 표면의 기류 전환 지점은 클린룸 공간과 칸막이판 사이 거리의 2/3 지점에 설치해야 합니다. 이렇게 하면 작업자가 작업할 때 기류가 공정 구역 내부에서 작업 구역으로 흘러 먼지를 제거할 수 있습니다. 전환 지점을 공정 구역 앞쪽에 설치하면 부적절한 기류 전환이 발생합니다. 이때 대부분의 기류가 공정 구역 뒤쪽으로 흘러 작업자 작업으로 인한 먼지가 장비 뒤쪽으로 이동하여 작업대가 오염되고 수율이 저하될 수밖에 없습니다.
클린룸의 작업대와 같은 장애물은 접합부에서 와전류가 발생하며, 주변 청정도는 상대적으로 낮습니다. 작업대에 환기구를 뚫으면 와전류 현상을 최소화할 수 있습니다. 조립 재료의 적절한 선택과 장비 배치의 완벽성 또한 기류가 와전류 현상으로 발생하는지 여부를 결정하는 중요한 요소입니다.
6. 클린룸의 구성
클린룸의 구성은 다음과 같은 시스템으로 이루어져 있습니다(이 중 어느 것도 시스템 분자에 필수적이지는 않습니다). 그렇지 않으면 완전하고 고품질의 클린룸을 형성할 수 없습니다.
(1) 천장 시스템: 천장 막대, I형 빔 또는 U형 빔, 천장 그리드 또는 천장 프레임을 포함합니다.
(2) 공조시스템 : 에어캐빈, 필터시스템, 풍차 등을 포함한다.
(3) 구획벽 : 창문 및 문을 포함합니다.
(4) 바닥 : 고가바닥 또는 정전기 방지 바닥을 포함합니다.
(5) 조명기구 : LED정화평등.
클린룸의 주요 구조는 일반적으로 철근이나 뼈 시멘트로 만들어지지만, 어떤 구조이든 다음 조건을 충족해야 합니다.
A. 온도 변화나 진동으로 인한 균열이 발생하지 않습니다.
나. 먼지 입자의 생성이 쉽지 않고, 입자가 부착되기 어렵다.
C. 낮은 흡습성
D. 청정실의 습도 조건을 유지하기 위해서는 단열성이 높아야 합니다.
7. 용도별 분류
산업용 클린룸
무생물 입자 제어가 목적입니다. 주로 작업 대상물에 대한 대기 중 먼지 입자 오염을 제어하며, 내부는 일반적으로 양압 상태를 유지합니다. 정밀 기계 산업, 전자 산업(반도체, 집적 회로 등), 항공우주 산업, 고순도 화학 산업, 원자력 산업, 광학 및 자기 제품 산업(CD, 필름, 테이프 생산), LCD(액정 유리), 컴퓨터 하드 디스크, 컴퓨터 헤드 생산 및 기타 산업에 적합합니다.
생물학적 청정실
주로 작업 대상물에 대한 생물 입자(박테리아)와 무생물 입자(먼지)의 오염을 제어합니다. 다음과 같이 구분할 수 있습니다.
A. 일반 생물학적 클린룸: 주로 미생물(박테리아) 물체의 오염을 제어합니다. 동시에 내부 재질은 다양한 살균제의 부식을 견뎌야 하며, 일반적으로 양압을 유지합니다. 기본적으로 내부 재질은 산업용 클린룸의 다양한 살균 처리를 견딜 수 있어야 합니다. 예: 제약 산업, 병원(수술실, 무균실), 식품, 화장품, 음료 생산, 동물 실험실, 물리·화학 검사실, 혈액원 등
B. 생물 안전 청정실: 주로 작업 대상물의 생물 입자가 외부 및 사람에게 오염되는 것을 방지합니다. 내부 압력은 대기압과 음압을 유지해야 합니다. 예: 세균학, 생물학, 청정 실험실, 물리 공학(재조합 유전자, 백신 제조)
게시 시간: 2025년 2월 7일