स्वच्छ कक्ष इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी का विश्लेषण

1. धूल मुक्त स्वच्छ कमरे में धूल कणों को हटाना

स्वच्छ कमरे का मुख्य कार्य वातावरण की स्वच्छता, तापमान और आर्द्रता को नियंत्रित करना है जो उत्पादों (जैसे सिलिकॉन चिप्स, आदि) के संपर्क में आते हैं, ताकि उत्पादों का उत्पादन और निर्माण एक अच्छे वातावरण वाले स्थान में किया जा सके। हम इस स्थान को स्वच्छ कमरा कहते हैं। अंतर्राष्ट्रीय अभ्यास के अनुसार, स्वच्छता का स्तर मुख्य रूप से वर्गीकरण मानक से अधिक व्यास वाले प्रति घन मीटर हवा के कणों की संख्या से निर्धारित होता है। दूसरे शब्दों में, तथाकथित धूल-मुक्त 100% धूल-मुक्त नहीं है, लेकिन एक बहुत छोटी इकाई में नियंत्रित है। बेशक, इस मानक में धूल के मानक को पूरा करने वाले कण पहले से ही हमारे द्वारा देखी जाने वाली आम धूल की तुलना में बहुत छोटे हैं, लेकिन ऑप्टिकल संरचनाओं के लिए, थोड़ी सी धूल का भी बहुत बड़ा नकारात्मक प्रभाव होगा, इसलिए ऑप्टिकल संरचना उत्पादों के उत्पादन में धूल-मुक्त एक अपरिहार्य आवश्यकता है।

0.5 माइक्रोन प्रति घन मीटर से अधिक या उसके बराबर आकार वाले धूल कणों की संख्या को 3520/घन मीटर से कम पर नियंत्रित करने से अंतर्राष्ट्रीय धूल-मुक्त मानक की श्रेणी A प्राप्त होगी। चिप-स्तरीय उत्पादन और प्रसंस्करण में प्रयुक्त धूल-मुक्त मानक में श्रेणी A की तुलना में धूल के लिए उच्च आवश्यकताएं होती हैं, और इस उच्च मानक का उपयोग मुख्य रूप से कुछ उच्च-स्तरीय चिप्स के उत्पादन में किया जाता है। धूल कणों की संख्या 35,200 प्रति घन मीटर पर कड़ाई से नियंत्रित होती है, जिसे आमतौर पर क्लीन रूम उद्योग में श्रेणी B के रूप में जाना जाता है।

2. तीन प्रकार की स्वच्छ कक्ष स्थितियाँ

खाली क्लीन रूम: एक क्लीन रूम सुविधा जो निर्मित हो चुकी है और उपयोग में लाई जा सकती है। इसमें सभी संबंधित सेवाएँ और कार्य उपलब्ध हैं। हालाँकि, इस सुविधा में ऑपरेटरों द्वारा संचालित कोई उपकरण नहीं है।

स्थैतिक स्वच्छ कक्ष: पूर्ण कार्यों, उचित सेटिंग्स और स्थापना के साथ एक स्वच्छ कक्ष सुविधा, जिसका उपयोग सेटिंग्स के अनुसार किया जा सकता है या उपयोग में है, लेकिन सुविधा में कोई ऑपरेटर नहीं हैं।

गतिशील स्वच्छ कक्ष: सामान्य उपयोग में एक स्वच्छ कक्ष, जिसमें पूर्ण सेवा कार्य, उपकरण और कार्मिक मौजूद हों; यदि आवश्यक हो, तो सामान्य कार्य किया जा सकता है।

3. नियंत्रण आइटम

(1) हवा में तैरते धूल कणों को हटा सकता है।

(2) धूल कणों की उत्पत्ति को रोका जा सकता है।

(3) तापमान और आर्द्रता का नियंत्रण।

(4). दबाव विनियमन.

(5) हानिकारक गैसों का उन्मूलन।

(6) संरचनाओं और डिब्बों की वायुरोधी क्षमता।

(7) स्थैतिक बिजली की रोकथाम।

(8). विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप की रोकथाम।

(9). सुरक्षा कारकों पर विचार.

(10). ऊर्जा बचत पर विचार.

4. वर्गीकरण

अशांत प्रवाह प्रकार

स्वच्छ कक्ष में वायु वाहिनी और वायु फ़िल्टर (HEPA) के माध्यम से वायु कंडीशनिंग बॉक्स से स्वच्छ कक्ष में प्रवेश करती है, और स्वच्छ कक्ष के दोनों ओर विभाजन दीवार पैनलों या ऊँची मंजिलों से वापस आती है। वायु प्रवाह रैखिक रूप से नहीं चलता, बल्कि एक अनियमित अशांत या भंवर अवस्था प्रस्तुत करता है। यह प्रकार 1,000-100,000 वर्ग के स्वच्छ कक्षों के लिए उपयुक्त है।

परिभाषा: एक स्वच्छ कमरा जहां वायु प्रवाह असमान गति से बहता है और समानांतर नहीं होता है, तथा इसके साथ प्रतिप्रवाह या भंवर धारा भी होती है।

सिद्धांत: अशांत स्वच्छ कमरे आंतरिक वायु को लगातार पतला करने के लिए वायु आपूर्ति वायुप्रवाह पर निर्भर करते हैं और स्वच्छता प्राप्त करने के लिए प्रदूषित वायु को धीरे-धीरे पतला करते हैं (अशांत स्वच्छ कमरे आमतौर पर 1,000 से 300,000 से ऊपर के स्वच्छता स्तर पर डिज़ाइन किए जाते हैं)।

विशेषताएँ: अशांत स्वच्छ कमरे स्वच्छता और स्वच्छता के स्तर को प्राप्त करने के लिए बहु-वेंटिलेशन पर निर्भर करते हैं। वेंटिलेशन परिवर्तनों की संख्या परिभाषा में शुद्धिकरण स्तर निर्धारित करती है (वेंटिलेशन में जितने अधिक परिवर्तन होंगे, स्वच्छता का स्तर उतना ही अधिक होगा)

(1) स्व-शुद्धिकरण समय: उस समय को संदर्भित करता है जब स्वच्छ कमरा डिज़ाइन किए गए वेंटिलेशन नंबर के अनुसार स्वच्छ कमरे में हवा की आपूर्ति शुरू करता है और कमरे में धूल की सांद्रता डिज़ाइन किए गए स्वच्छता स्तर तक पहुँच जाती है वर्ग 1,000 20 मिनट से अधिक नहीं होने की उम्मीद है (गणना के लिए 15 मिनट का उपयोग किया जा सकता है) वर्ग 10,000 30 मिनट से अधिक नहीं होने की उम्मीद है (गणना के लिए 25 मिनट का उपयोग किया जा सकता है) वर्ग 100,000 40 मिनट से अधिक नहीं होने की उम्मीद है (गणना के लिए 30 मिनट का उपयोग किया जा सकता है)

(2) वेंटिलेशन आवृत्ति (उपर्युक्त स्व-सफाई समय आवश्यकताओं के अनुसार डिज़ाइन की गई) श्रेणी 1,000: 43.5-55.3 बार/घंटा (मानक: 50 बार/घंटा) श्रेणी 10,000: 23.8-28.6 बार/घंटा (मानक: 25 बार/घंटा) श्रेणी 100,000: 14.4-19.2 बार/घंटा (मानक: 15 बार/घंटा)

लाभ: सरल संरचना, कम प्रणाली निर्माण लागत, स्वच्छ कमरे का विस्तार करने में आसान, कुछ विशेष प्रयोजन स्थानों में, धूल मुक्त स्वच्छ बेंच का उपयोग स्वच्छ कमरे के ग्रेड में सुधार करने के लिए किया जा सकता है।

नुकसान: अशांति के कारण उत्पन्न धूल के कण आंतरिक स्थान में तैरते रहते हैं और उन्हें निकालना मुश्किल होता है, जिससे प्रक्रिया उत्पाद आसानी से दूषित हो सकते हैं। इसके अलावा, यदि सिस्टम को बंद करके फिर से चालू किया जाता है, तो आवश्यक सफाई प्राप्त करने में अक्सर लंबा समय लगता है।

लामिना का प्रवाह

लेमिनार फ्लो वायु एक समान सीधी रेखा में प्रवाहित होती है। वायु 100% कवरेज दर वाले एक फ़िल्टर से होकर कमरे में प्रवेश करती है और दोनों ओर के ऊँचे तल या विभाजन बोर्डों के माध्यम से वापस लौटती है। यह प्रकार उच्च क्लीनरूम ग्रेड, आमतौर पर कक्षा 1 से 100, वाले क्लीनरूम वातावरण में उपयोग के लिए उपयुक्त है। इसके दो प्रकार हैं:

(1) क्षैतिज पटलीय प्रवाह: क्षैतिज हवा फ़िल्टर से एक ही दिशा में बाहर निकलती है और विपरीत दीवार पर स्थित रिटर्न एयर सिस्टम द्वारा वापस लौटती है। धूल हवा की दिशा के साथ बाहर निकल जाती है। आमतौर पर, प्रदूषण नीचे की ओर ज़्यादा गंभीर होता है।

लाभ: सरल संरचना, ऑपरेशन के बाद थोड़े समय में स्थिर हो सकता है।

नुकसान: निर्माण लागत अशांत प्रवाह की तुलना में अधिक है, और इनडोर स्थान का विस्तार करना आसान नहीं है।

(2) ऊर्ध्वाधर लेमिनार प्रवाह: कमरे की छत पूरी तरह से ULPA फ़िल्टर से ढकी होती है, और हवा ऊपर से नीचे की ओर प्रवाहित होती है, जिससे बेहतर स्वच्छता प्राप्त होती है। प्रक्रिया के दौरान या कर्मचारियों द्वारा उत्पन्न धूल को अन्य कार्य क्षेत्रों को प्रभावित किए बिना जल्दी से बाहर निकाला जा सकता है।

लाभ: प्रबंधन में आसान, परिचालन शुरू होने के बाद थोड़े समय के भीतर स्थिर स्थिति प्राप्त की जा सकती है, तथा परिचालन स्थिति या ऑपरेटरों द्वारा आसानी से प्रभावित नहीं होती है।

नुकसान: उच्च निर्माण लागत, लचीले ढंग से स्थान का उपयोग करना कठिन, छत के हैंगर बहुत अधिक स्थान घेरते हैं, तथा फिल्टर की मरम्मत और प्रतिस्थापन में परेशानी होती है।

मिश्रित प्रकार

संयुक्त प्रकार में अशांत प्रवाह प्रकार और लेमिनार प्रवाह प्रकार को एक साथ संयोजित या उपयोग किया जाता है, जो स्थानीय अति-स्वच्छ वायु प्रदान कर सकता है।

(1) स्वच्छ सुरंग: प्रक्रिया क्षेत्र या कार्य क्षेत्र के 100% को कवर करने के लिए HEPA या ULPA फिल्टर का उपयोग करें ताकि सफाई का स्तर कक्षा 10 से ऊपर बढ़ाया जा सके, जिससे स्थापना और संचालन लागत को बचाया जा सकता है।

इस प्रकार के लिए आवश्यक है कि ऑपरेटर के कार्य क्षेत्र को उत्पाद और मशीन रखरखाव से अलग रखा जाए ताकि मशीन रखरखाव के दौरान कार्य और गुणवत्ता प्रभावित न हो।

स्वच्छ सुरंगों के दो अन्य लाभ हैं: A. लचीले ढंग से विस्तार करना आसान; B. रखरखाव क्षेत्र में उपकरण रखरखाव आसानी से किया जा सकता है।

(2) स्वच्छ ट्यूब: उत्पाद प्रवाह वाली स्वचालित उत्पादन लाइन को घेरकर शुद्ध करें, और स्वच्छता स्तर को श्रेणी 100 से ऊपर तक बढ़ाएँ। चूँकि उत्पाद, ऑपरेटर और धूल उत्पन्न करने वाला वातावरण एक-दूसरे से अलग-थलग होते हैं, इसलिए थोड़ी मात्रा में वायु आपूर्ति से अच्छी स्वच्छता प्राप्त की जा सकती है, जिससे ऊर्जा की बचत होती है और यह उन स्वचालित उत्पादन लाइनों के लिए सबसे उपयुक्त है जिनमें शारीरिक श्रम की आवश्यकता नहीं होती। यह दवा, खाद्य और अर्धचालक उद्योगों में लागू होता है।

(3) स्वच्छ स्थान: 10,000 ~ 100,000 के स्वच्छ कमरे के स्तर के साथ अशांत स्वच्छ कमरे में उत्पाद प्रक्रिया क्षेत्र का स्वच्छता स्तर उत्पादन उद्देश्यों के लिए 10 ~ 1000 या उससे अधिक तक बढ़ाया जाता है; स्वच्छ कार्यक्षेत्र, स्वच्छ शेड, पूर्वनिर्मित स्वच्छ कमरे और स्वच्छ वार्डरोब इस श्रेणी के हैं।

स्वच्छ बेंच: वर्ग 1~100.

क्लीन बूथ: अशांत क्लीन रूम स्पेस में एंटी-स्टैटिक पारदर्शी प्लास्टिक कपड़े से घिरा एक छोटा सा स्थान, जो स्वतंत्र HEPA या ULPA और एयर कंडीशनिंग इकाइयों का उपयोग करके एक उच्च-स्तरीय क्लीन स्पेस बनता है, जिसका स्तर 10 से 1000 के बीच, ऊँचाई लगभग 2.5 मीटर और कवरेज क्षेत्र लगभग 10 वर्ग मीटर या उससे कम होता है। इसमें चार स्तंभ होते हैं और लचीले उपयोग के लिए चल पहिये लगे होते हैं।

5. वायु प्रवाह

वायु प्रवाह का महत्व

एक साफ़ कमरे की सफ़ाई अक्सर वायु प्रवाह से प्रभावित होती है। दूसरे शब्दों में, लोगों, मशीन के डिब्बों, इमारतों आदि से उत्पन्न धूल की गति और फैलाव वायु प्रवाह द्वारा नियंत्रित होता है।

स्वच्छ कक्ष हवा को फ़िल्टर करने के लिए HEPA और ULPA का उपयोग करता है, और इसकी धूल संग्रहण दर 99.97 ~ 99.99995% जितनी अधिक होती है, इसलिए इस फ़िल्टर द्वारा फ़िल्टर की गई हवा को बहुत साफ़ कहा जा सकता है। हालाँकि, लोगों के अलावा, स्वच्छ कक्ष में मशीनों जैसे धूल के स्रोत भी होते हैं। एक बार जब ये उत्पन्न धूल फैल जाती है, तो स्वच्छ स्थान बनाए रखना असंभव हो जाता है, इसलिए उत्पन्न धूल को जल्दी से बाहर निकालने के लिए वायु प्रवाह का उपयोग किया जाना चाहिए।

प्रभावित करने वाले कारक

ऐसे कई कारक हैं जो स्वच्छ कमरे के वायु प्रवाह को प्रभावित करते हैं, जैसे प्रक्रिया उपकरण, कार्मिक, स्वच्छ कमरे की असेंबली सामग्री, प्रकाश जुड़नार आदि। साथ ही, उत्पादन उपकरण के ऊपर वायु प्रवाह के मोड़ बिंदु को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए।

सामान्य ऑपरेटिंग टेबल या उत्पादन उपकरण की सतह पर वायु प्रवाह मोड़ बिंदु को क्लीन रूम स्पेस और विभाजन बोर्ड के बीच की दूरी के 2/3 पर सेट किया जाना चाहिए। इस प्रकार, जब ऑपरेटर काम कर रहा होता है, तो वायु प्रवाह प्रक्रिया क्षेत्र के अंदर से ऑपरेटिंग क्षेत्र में प्रवाहित हो सकता है और धूल को दूर ले जा सकता है; यदि मोड़ बिंदु प्रक्रिया क्षेत्र के सामने कॉन्फ़िगर किया गया है, तो यह एक अनुचित वायु प्रवाह मोड़ बन जाएगा। इस समय, अधिकांश वायु प्रवाह प्रक्रिया क्षेत्र के पीछे की ओर प्रवाहित होगा, और ऑपरेटर के संचालन के कारण उत्पन्न धूल उपकरण के पीछे ले जाई जाएगी, जिससे कार्यक्षेत्र दूषित हो जाएगा, और उत्पादन अनिवार्य रूप से कम हो जाएगा।

स्वच्छ कमरों में कार्य-टेबल जैसी बाधाओं के जंक्शन पर भंवर धाराएँ होंगी, और उनके आस-पास की सफ़ाई अपेक्षाकृत कम होगी। कार्य-टेबल पर वापसी वायु छिद्र बनाने से भंवर धारा की घटना कम हो जाएगी; संयोजन सामग्री का उचित चयन और उपकरण का लेआउट सही है या नहीं, ये भी महत्वपूर्ण कारक हैं कि वायु प्रवाह भंवर धारा की घटना बनता है या नहीं।

6. स्वच्छ कमरे की संरचना

स्वच्छ कक्ष की संरचना निम्नलिखित प्रणालियों से बनी होती है (जिनमें से कोई भी प्रणाली अणुओं में अपरिहार्य नहीं है), अन्यथा एक पूर्ण और उच्च गुणवत्ता वाला स्वच्छ कक्ष बनाना संभव नहीं होगा:

(1) छत प्रणाली: छत रॉड, आई-बीम या यू-बीम, छत ग्रिड या छत फ्रेम सहित।

(2) एयर कंडीशनिंग सिस्टम: एयर केबिन, फिल्टर सिस्टम, विंडमिल आदि सहित।

(3) विभाजन दीवार: जिसमें खिड़कियाँ और दरवाजे शामिल हैं।

(4) फर्श: ऊंचा फर्श या एंटी-स्टेटिक फर्श सहित।

(5) प्रकाश जुड़नार: एलईडी शुद्धि फ्लैट लैंप।

स्वच्छ कमरे की मुख्य संरचना आम तौर पर स्टील बार या हड्डी सीमेंट से बनी होती है, लेकिन चाहे वह किसी भी प्रकार की संरचना हो, उसे निम्नलिखित शर्तों को पूरा करना होगा:

A. तापमान परिवर्तन और कंपन के कारण कोई दरार नहीं आएगी;

B. धूल कणों का उत्पादन करना आसान नहीं है, और कणों को संलग्न करना मुश्किल है;

सी. कम आर्द्रताग्राहीता;

डी. स्वच्छ कमरे में आर्द्रता की स्थिति बनाए रखने के लिए, थर्मल इन्सुलेशन उच्च होना चाहिए;

7. उपयोग के आधार पर वर्गीकरण

औद्योगिक स्वच्छ कक्ष

निर्जीव कणों का नियंत्रण वस्तु है। यह मुख्य रूप से कार्यशील वस्तु पर वायु धूल कणों के प्रदूषण को नियंत्रित करता है, और आंतरिक भाग आमतौर पर एक सकारात्मक दबाव की स्थिति बनाए रखता है। यह सटीक मशीनरी उद्योग, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग (अर्धचालक, एकीकृत परिपथ, आदि), एयरोस्पेस उद्योग, उच्च शुद्धता वाले रासायनिक उद्योग, परमाणु ऊर्जा उद्योग, ऑप्टिकल और चुंबकीय उत्पाद उद्योग (सीडी, फिल्म, टेप उत्पादन), एलसीडी (लिक्विड क्रिस्टल ग्लास), कंप्यूटर हार्ड डिस्क, कंप्यूटर हेड उत्पादन और अन्य उद्योगों के लिए उपयुक्त है।

जैविक स्वच्छ कक्ष

मुख्य रूप से कार्यशील वस्तु पर जीवित कणों (बैक्टीरिया) और निर्जीव कणों (धूल) के प्रदूषण को नियंत्रित करता है। इसे निम्न में विभाजित किया जा सकता है;

क. सामान्य जैविक स्वच्छ कक्ष: मुख्य रूप से सूक्ष्मजीवी (जीवाणु) वस्तुओं के प्रदूषण को नियंत्रित करता है। साथ ही, इसकी आंतरिक सामग्री विभिन्न जीवाणुनाशक एजेंटों के क्षरण को झेलने में सक्षम होनी चाहिए, और आंतरिक भाग आमतौर पर सकारात्मक दबाव सुनिश्चित करता है। अनिवार्य रूप से, आंतरिक सामग्री औद्योगिक स्वच्छ कक्षों के विभिन्न जीवाणुनाशक उपचारों को झेलने में सक्षम होनी चाहिए। उदाहरण: दवा उद्योग, अस्पताल (ऑपरेशन कक्ष, जीवाणुरहित वार्ड), खाद्य, सौंदर्य प्रसाधन, पेय उत्पाद उत्पादन, पशु प्रयोगशालाएँ, भौतिक और रासायनिक परीक्षण प्रयोगशालाएँ, रक्त केंद्र, आदि।

B. जैविक सुरक्षा स्वच्छ कक्ष: मुख्य रूप से कार्य स्थल के जीवित कणों के बाहरी दुनिया और लोगों के लिए प्रदूषण को नियंत्रित करता है। आंतरिक दबाव को वातावरण के साथ ऋणात्मक बनाए रखना आवश्यक है। उदाहरण: जीवाणु विज्ञान, जीव विज्ञान, स्वच्छ प्रयोगशालाएँ, भौतिक अभियांत्रिकी (पुनः संयोजक जीन, टीका निर्माण)