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导管室设计中的几点常见问题

来源:净化装备网 发布时间:2020-11-21热度:
对当前较被关怀的问题,如导管室的气流速度的判断,FFU体系的利用及悬浮分子沾染把持,进行情况演绎跟剖析。 一.前言 导管室的气流速度/换气次数,始终是导管室设计中受到关注的...


对当前较被关怀的问题,如导管室的气流速度的判断,FFU体系的利用及悬浮分子沾染把持,进行情况演绎跟剖析。

一.前言
导管室的气流速度/换气次数,始终是导管室设计中受到关注的问题,随着导管室沾染源的把持后果增加及末级过滤器效力的进步等,对有关标准、导则等提出的推荐或参考值是否偏于守旧,已有不少探讨;FFU在利用中人们担心的噪音、破坏维修等问题已在实际中得到解决,随着FFU的一直改进,对是否采取FFU回风体系也是个热点:悬浮分子沾染(AMC)的把持在微电子及IC产业中已日益提到日程上来,受到关注。以下对这些问题的情况分辨作演绎跟剖析。
 
 
二.气流速度
2.1有关推荐或参考值的利用
 
导管室内一定清洁度下气流速度的判断,随导管室用处等具体情况而异,它不仅受室内发尘量及过滤器效力还受其余因素影响,就产业导管室而言,影响清洁度及抉择气流速度的因素重要是:
 
(1)室内沾染源:建造物组件、人员数量及操作活动、工艺设备、工艺资料及工艺加工自身等都是尘粒开释源,依据具体情况而异,变更很大;
 
(2)室内气流流型及散布:单向流请求均匀、等同的流线,但会受到工艺设备安排跟位置变动及人员活动情况等的烦扰形成局部涡流;而非单向流请求充混淆,避免逝世角及温度分层;
 
(3)自净时光(恢复时光)的把持请求:导管室中事变开释或带入沾染物或空气气流的中断或畸形操作时的间歇性对流气流或人及设备的挪动等都会造成清洁度的恶化,恢复到原来清洁度的自净时光决定于气流速度;对自净时光的把持请求取决于此时光框架内(恶化的清洁度下),对产品生产的品质及成品率影响的蒙受才干;
 
(4)末级过滤器的效力:在一定的室内发尘量下,可采取较高效力的过滤器以降落气流速度;为节能应考虑采取较高效力的过滤器,并降落气流速度,或采取较低效力的过滤器并采取较高的气流速度,以求流量与阻力的乘积最小;
 
(5)经济性考虑:过大的气流速度造成投资及运行用度的增加,适合的气流速度为以上诸因素公道的综合,过大往往不必要,亦不一定有后果;
 
(6)对清洁度请求低的导管室,有时换气次数决定于室内排热的请求。导管室做心脏造影的地方,一般人是不能进去的。导管室就是介入手术室,主要用途是用于微创检查的。孕妇不宜长期留在导管室或周围,因为里面有辐射,虽然不强,但也要注意。
 
以上因素,皆很难量化,只能剖析对比并估计。因此在工程利用中,对导管室的气流速度往往参照有关标准、导则等的推荐或参考值,再按具体情况估计以上各影响因素进行综合考虑后判断。
 
气流速度用于单向流导管室;非单向流导管室宜用换气次数,因为其气流速度难于测准;亦有用末级过滤满布率来反应的,可用于各种气流流型的导管室,个别满布率100%绝对流速0.5m/s(100fpm),25%绝对0.125m/s(25fpm)。当前有关标准、导则等的推荐或参考值见表1。
 
此主题相干图片如下:
 
表1中有关气流速度跟换气次数的推荐或参考值,应当说是教训的反应。如ISO/DIS 14664-4提出的数值皆明白实用于那类导管室的;IEST的推荐值亦是被一些权威机构认为仅实用于半导体工厂。因为具体情况变更较大,有的教训值可能已不适合当前的室内尘源把持办法及过滤器效力进步的情况。
 
2.2对有关推荐或参考值的探讨
 
近年来不少人通过实验认为这些推荐或参考值过于守旧,其论点可演绎为:
 
(1)导管室内气流的横向扩散只在甚低的流速下才有可能,单向流在公道的气流组织下,流速0.05~0.1m/s就足够带走沾染物,在此流速下亚微米粒子的扩散机能远低于对流机能;而大于0.36m/s的气流速度反而易千百万涡流,引起沾染物的再卷入。因此,导管室的幻想自净时光Tr=体积/流率,到一定值后因为沾染物的再卷入,再增大气流速度,实际的Tr并不再有明显的减少。
 
(2)末级过滤器的效力对清洁度的影响是值得起留神的。有的气流速度/换气次数推荐或参考值对末级过滤器效力进步的因素往往没作考虑。当前HEPA/ULPA的效力从99.67%、99.99%、99.999%、99.9995%直至8个9以上都可抉择。其效力对气流速度的影响除以上已提及外,以下方面亦值得引起留神,在非单向流情况下,按衡释原理的导管室内含尘浓度牢固公式可能得出:
 
(a)室内发尘量较高时,末级过滤器效力的变更对清洁度影响甚微,因此在这种情况下,过高的过滤效力是无必要的。
 
(b)室内产生尘量较低的情况下,采取低的气流速度下,末级过滤器效力的变速器变更,对清洁度的影响增大。
 
以上情况可能引用的图1a~1c看出。
 
此主题相干图片如下:
 
作图有关数据:
 
新风进末过滤器前的含尘浓度1.75×106个/m3
 
室内产生量:G1=350个/m3.min
 
G2=3500个/m3.min
 
G3=35000个/m3.min
 
G4=350000个/m3.min
 
新风量对全空气度的比率 0.03
 
当前有的IC工厂其ISO5级(0.3μm)的导管室,采取FFU体系,带ULPA(99.9995%,0.12μm),出口风速为0.38m/s,其满布率为25%,这样室内均匀气流速度为0.095m/s,在各有关推荐或参考值的下限下。此导管室的工艺加工在微环境内导管室内的人员亦较少,可能认为导管室内产生较低,这种情况下采取低的气流速度可能是可取的。
 
据报道,目前IEST对导管室内气流速度推荐值的下限有所降落,如:
 
≤ISO5级:气流速度0.2~0.5m/s;
 
ISO6级或5级(非单向流);换气次数>200次/h;
 
ISO7级:换气次数20~200次/h;
 
ISO8级:换气次数2~20次/h;
 
三.FFU体系的利用
3.1当前FFU的情况
 
FFU在利用寿命及维护上已经实际证明无可担心。当前其改进重要是:
 
(1)采取均流及减少噪音的办法,噪音可在50db以内;
 
(2)电念头采取DC/EC(电子整流电机),以耗较原交换电机节俭近50%,因为小风机所用小容量(功率<1/2HP)的交换电机,个别皆为电容分相式或隐极式,其效力仅40%左右,而DC/EC电机的效力可达75~80%;在调速把持上可每台单独的以过滤器降压进行把持以节俭能耗,但目前投资回收期尚长而未普遍采取,个别常用分组群控或全部群控。
 
(3)但FF瓣出口静压不能过大,个别采取出口风速成0.38m/s,此时其静压个别在250Pa以内。
 
3.2FFU回风体系与其余方法比较的优点
 
3.2.1个别评估
 
优点:
 
(1)机动性大,便于改革;
 
(2)占用建造物空间较少;
 
(3)导管室内空气压力大于回风静压室,消除静压室对导管室沾染的可能性。
 
毛病:
 
(1)请求回风道全部阻力(包含多孔地板、格栅及风道)、干表冷器阻力及末级过滤器的阻力(在初阻力时),总共应把持在165Pa左右,以满意运行时最大阻力在250Pa以内。因此干表冷器的传热面积要较大,回风道尺寸亦要较大,多孔地板及格栅等的阻力要小,个别作法是:把持干表冷器阻力在50Pa左右,回风道阻力在15Pa以内,否则就须要再增设加压风机体系,这就是降落了FFU体系的综合优点。
 
(2)采取DC/EC电机后,单位风量的能耗可能比当前个别大型离心风机的集中体系为低,但已有研究指出,比采取改进后的大型轴流风机的回风体系的能耗还是要高。因此须要留神大型轴流风机的效力进步及其体系的阻力降落的因素。
 
(3)个别FFU体系因为单位风量的能耗较大,因此导管室的冷负荷亦相应增加。杂交手术室为了适应多学科综合手术而出现的新兴手术室,具有传统手术室无可比拟的多种优势。DSA手术室也是介入手术的主要场所,DSA,全名为数字减影血管成像,是利用数码技术为医务人员提供服务,从而更好的完成手术。
 
3.2.2具体情况下的评估
 
(1)FFU用于老建造物改革成导管室时,其综合经济性个别往往可取。
 
(2)清洁度请求严的导管室,末级过滤器满布率100%时,对大的体系采取FFU,当前还是不经济的;对小体系有意思作具体比较。
 
(3)对清洁度请求不甚严的导管室,末级过滤器满布率≤40%时对大体系综合经济性往往相差未几,但对IC工厂而言FFU体系的机动性是重要的,因此当前IC工厂对过滤器满布率≤40%时,采取FFU体系已经普遍。
 
四.悬浮分子沾染(AMC)
4.1AMC的分类及把持请求情况
 
AMC作为IC工厂所关怀的问题于20年前最先由日自己提出,近年来,IC生产园片直径已达φ300mm,工艺加工尺寸(线宽)已小于0.15μm,在某些加工工序及工序间园片的传递跟寄存环境中AMC已成为重大影响成品率的问题,已被明白的意识到,因此,AMC的把持已由念叨转到须要履行。
 
对IC生产,AMC分为
  A、
  B、
  C、D四类,即:
 
A——酸性物质,如Hcl等;
 
B——碱性物质,如NH3等;
 
C——沸点高于室温能在光洁名义冷凝的物质,重要是碳氢化合物,某些工艺加工环境中的水蒸汽亦须要考虑;
 
D——掺杂物质,能为园片名义吸附或与名义彼此反应的物质,如砷、硼、磷等。
 
AMC对当前的IC生产其潜在的沾染比粒子沾染要普遍多,粒子沾染把持只有判断粒径及个数,但对AMC把持而言,除了受芯片线宽的缩小而变更外,并受工艺、工艺设备、工艺资料及园片传递体系等的影响,更有甚者用于某一工序的各种工艺资料(化学品、特种气体等)在很多情况下其微量的分子对下一工序往往可能是沾染物,而园片加工工序当前已多于300多个独破工序,对AMC把持指标的判断更是庞杂。因此,IC生产对AMC的把持,对不同的产品、不同的工艺、不同的工序及不同的工艺资料会有不同的请求,对各种沾染物质的请求当前总的说法是把持在亚pptm~1000pptm间。
 
4.2AMC把持的履行情况
 
对线宽0.25μm的IC生产,个别已常在新风处理中设活性炭过滤器;有关要害工序以及工序间园片的传递及寄存,有的生产厂采取了AMC把持,有的生产厂则并未进行把持,重要在于经济后果的衡量上,有关具体把持请求及办法报道甚少见,可能是因为保密的起因,但一点可能判断,只能在局部环境内进行把持。
 
为满意φ300mm园片,<0.15mm线宽的加工请求,近年来对AMC把持,重点在以下三方面发展工作:
 
(1)正确的丈量技巧及标准测试方法的树破。因为这是控制AMC把持的基本,必须先行;
 
(2)按今后IC的生产请求,生产线的设备采取微环境隔离,各设备间园片的传递采取前开式标准片盒(FOUPs)体系,对园片进行隔离。因此,早已对设备、FOUPs体系及微环境所用的资料请求不开释及吸附有关悬浮分子沾染物的问题以及对此沾染物的去除办法进行研发,并一直改进中;
 
(3)把持AMC的过滤器。
 
近年来尤其是近2~3年来,对把持AMC过滤器的开发及推出有少进展;
 
A.不开释AMC物质的HEPA/ULPA;
 
a.低硼超细玻璃纤维过滤器,现已在亚洲及欧洲的IC厂利用较多;
 
b.多孔聚四氟乙稀(ePTFE)过滤器,为薄膜结构,价格比a要高出十倍左右。目前利用尚未几,正在开发下一代的。
 
B.化学过滤器
 
目前已推出的化学过滤器重要是:
 
a.活性炭过滤器,大多数是晶粒状的,有盘片式、蜂窝式等;亦已有活性炭纤维过滤器,存在吸附速度快的特点,价格尚较高;还已有晶粒与纤维粘合的过滤器。
 
b无纺合成织物上浸渍各种功能晶粒(如活性炭、活性铝,但重要是活性炭)以吸附AMC物质。
 
至今,据报道,φ300mm园片加工除二条实验生产线外,已有四条生产线(德国一条、美国一条、我国台湾二条)开端运行,对AMC的把持情况,当然不详,但导管室环境为ISO5~6级,对导管室设计较简单些。可能看到,今后IC生产,其生产环境的沾染把稳重点必定转到工艺设备及园片传、寄存体系的研发及制造上.

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