1. Élimination des particules de poussière dans une salle blanche sans poussière
La fonction principale d'une salle blanche est de contrôler la propreté, la température et l'humidité de l'atmosphère à laquelle sont exposés les produits (tels que les puces de silicium, etc.), afin que ceux-ci puissent être fabriqués dans un environnement sain. On appelle cet espace une salle blanche. Selon les pratiques internationales, le niveau de propreté est principalement déterminé par le nombre de particules par mètre cube d'air dont le diamètre est supérieur à la norme de classification. Autrement dit, l'absence totale de poussière n'est pas garantie, mais contrôlée dans une très petite unité. Bien sûr, les particules conformes à cette norme sont déjà très petites par rapport à la poussière courante, mais pour les structures optiques, même une petite quantité de poussière aura un impact négatif considérable. L'absence de poussière est donc une exigence incontournable dans la production de structures optiques.
Le contrôle du nombre de particules de poussière d'une granulométrie supérieure ou égale à 0,5 micron par mètre cube à moins de 3 520/mètre cube permettra d'atteindre la classe A de la norme internationale d'absence de poussière. Cette norme, utilisée pour la production et le traitement des puces, impose des exigences plus élevées en matière de poussière que la classe A, et cette norme élevée est principalement utilisée pour la production de puces de qualité supérieure. Le nombre de particules de poussière est strictement contrôlé à 35 200/mètre cube, ce qui correspond à la classe B dans l'industrie des salles blanches.
2. Trois types d'états de salle blanche
Salle blanche vide : une salle blanche construite et prête à être utilisée. Elle dispose de tous les services et fonctions nécessaires. Cependant, aucun équipement n'est utilisé par des opérateurs.
Salle blanche statique : une salle blanche dotée de fonctions complètes, de réglages et d'une installation appropriés, qui peut être utilisée selon les réglages ou est en cours d'utilisation, mais il n'y a pas d'opérateurs dans l'installation.
Salle blanche dynamique : salle blanche en utilisation normale, avec fonctions de service complètes, équipement et personnel ; si nécessaire, le travail normal peut être effectué.
3. Éléments de contrôle
(1). Peut éliminer les particules de poussière flottant dans l'air.
(2). Peut empêcher la génération de particules de poussière.
(3). Contrôle de la température et de l’humidité.
(4). Régulation de pression.
(5). Élimination des gaz nocifs.
(6). Étanchéité à l’air des structures et des compartiments.
(7). Prévention de l’électricité statique.
(8). Prévention des interférences électromagnétiques.
(9). Prise en compte des facteurs de sécurité.
(10). Prise en compte des économies d’énergie.
4. Classification
Type d'écoulement turbulent
L'air pénètre dans la salle blanche depuis le caisson de climatisation, passe par le conduit d'air et le filtre à air (HEPA) de la salle blanche, puis est renvoyé par les cloisons ou les planchers surélevés des deux côtés de la salle blanche. Le flux d'air ne se déplace pas de manière linéaire, mais présente un état turbulent ou tourbillonnaire irrégulier. Ce type de système est adapté aux salles blanches de classe 1 000 à 100 000.
Définition : Salle blanche où le flux d'air circule à une vitesse irrégulière et n'est pas parallèle, accompagné de reflux ou de courants de Foucault.
Principe : Les salles blanches turbulentes s'appuient sur le flux d'air d'alimentation pour diluer en continu l'air intérieur et diluer progressivement l'air pollué pour atteindre la propreté (les salles blanches turbulentes sont généralement conçues à des niveaux de propreté supérieurs à 1 000 à 300 000).
Caractéristiques : Les salles blanches turbulentes nécessitent une ventilation multiple pour atteindre la propreté et les niveaux de propreté. Le nombre de changements de ventilation détermine le niveau de purification défini (plus le nombre de changements de ventilation est élevé, plus le niveau de propreté est élevé).
(1) Temps d'auto-épuration : désigne le moment où la salle blanche commence à fournir de l'air à la salle blanche selon le numéro de ventilation conçu et la concentration de poussière dans la salle atteint le niveau de propreté conçu. La classe 1 000 ne devrait pas dépasser 20 minutes (15 minutes peuvent être utilisées pour le calcul). La classe 10 000 ne devrait pas dépasser 30 minutes (25 minutes peuvent être utilisées pour le calcul). La classe 100 000 ne devrait pas dépasser 40 minutes (30 minutes peuvent être utilisées pour le calcul).
(2) Fréquence de ventilation (conçue selon les exigences de temps d'autonettoyage ci-dessus) classe 1 000 : 43,5 à 55,3 fois/heure (standard : 50 fois/heure) classe 10 000 : 23,8 à 28,6 fois/heure (standard : 25 fois/heure) classe 100 000 : 14,4 à 19,2 fois/heure (standard : 15 fois/heure)
Avantages : structure simple, faible coût de construction du système, salle blanche facile à agrandir, dans certains endroits à usage spécial, un banc blanc sans poussière peut être utilisé pour améliorer la qualité de la salle blanche.
Inconvénients : les particules de poussière générées par les turbulences flottent dans l'espace intérieur et sont difficiles à évacuer, ce qui peut facilement contaminer les produits du procédé. De plus, si le système est arrêté puis réactivé, il faut souvent beaucoup de temps pour atteindre la propreté requise.
Flux laminaire
L'air à flux laminaire se déplace en ligne droite et uniforme. Il pénètre dans la pièce à travers un filtre à 100 % de couverture et est renvoyé par le plancher surélevé ou les cloisons de chaque côté. Ce type de ventilation est adapté aux salles blanches de classes élevées, généralement de classe 1 à 100. Il existe deux types :
(1) Flux laminaire horizontal : l'air horizontal est expulsé du filtre dans une seule direction et renvoyé par le système de reprise d'air situé sur la paroi opposée. Les poussières sont évacuées vers l'extérieur dans le sens de l'air. En général, la pollution est plus importante en aval.
Avantages : Structure simple, peut devenir stable en peu de temps après l'opération.
Inconvénients : le coût de construction est plus élevé que celui d'un écoulement turbulent et l'espace intérieur n'est pas facile à agrandir.
(2) Flux laminaire vertical : Le plafond de la pièce est entièrement recouvert de filtres ULPA et l'air est soufflé de haut en bas, ce qui permet d'obtenir une propreté optimale. La poussière générée pendant le processus ou par le personnel peut être rapidement évacuée à l'extérieur sans affecter les autres zones de travail.
Avantages : Facile à gérer, l'état stable peut être atteint dans un court laps de temps après le début de l'opération et n'est pas facilement affecté par l'état de fonctionnement ou les opérateurs.
Inconvénients : coût de construction élevé, espace difficile à utiliser de manière flexible, les supports de plafond occupent beaucoup d'espace et il est difficile de réparer et de remplacer les filtres.
Type composite
Le type composite consiste à combiner ou à utiliser ensemble le type d'écoulement turbulent et le type d'écoulement laminaire, ce qui peut fournir de l'air ultra-propre local.
(1) Tunnel propre : utilisez des filtres HEPA ou ULPA pour couvrir 100 % de la zone de processus ou de la zone de travail afin d'augmenter le niveau de propreté au-dessus de la classe 10, ce qui peut réduire les coûts d'installation et d'exploitation.
Ce type nécessite que la zone de travail de l'opérateur soit isolée du produit et de la maintenance de la machine pour éviter d'affecter le travail et la qualité pendant la maintenance de la machine.
Les tunnels propres présentent deux autres avantages : A. Faciles à étendre de manière flexible ; B. La maintenance de l'équipement peut être facilement effectuée dans la zone de maintenance.
(2) Tube propre : Entoure et purifie la ligne de production automatisée traversée par le flux de produits, augmentant ainsi le niveau de propreté à une classe supérieure à 100. L'isolation du produit, de l'opérateur et de l'environnement générateur de poussières permet d'obtenir une bonne propreté avec une faible quantité d'air, ce qui permet d'économiser de l'énergie et est particulièrement adapté aux lignes de production automatisées ne nécessitant pas de main-d'œuvre. Ce système est applicable aux industries pharmaceutique, agroalimentaire et des semi-conducteurs.
(3) Zone propre : Le niveau de propreté de la zone de traitement du produit dans la salle blanche turbulente avec un niveau de salle blanche de 10 000 à 100 000 est augmenté à 10 à 1 000 ou plus à des fins de production ; les établis propres, les hangars propres, les salles blanches préfabriquées et les armoires propres appartiennent à cette catégorie.
Banc propre : classe 1~100.
Cabine propre : un petit espace entouré d'une toile plastique transparente antistatique dans une salle blanche turbulente, utilisant des filtres HEPA ou ULPA et des unités de climatisation indépendantes pour créer une cabine propre de niveau supérieur, avec un niveau de 10 à 1 000, une hauteur d'environ 2,5 mètres et une zone de couverture d'environ 10 m² ou moins. Elle est dotée de quatre piliers et de roues mobiles pour une utilisation flexible.
5. Flux d'air
Importance du flux d'air
La propreté d'une salle blanche est souvent influencée par la circulation de l'air. Autrement dit, le mouvement et la diffusion des poussières générées par les personnes, les compartiments des machines, les structures des bâtiments, etc. sont contrôlés par le flux d'air.
La salle blanche utilise des filtres HEPA et ULPA pour filtrer l'air, avec un taux de dépoussiérage atteignant 99,97 à 99,99995 %. L'air filtré par ces filtres est donc très propre. Cependant, outre les personnes, la salle blanche est également exposée à des sources de poussière, telles que les machines. Une fois ces poussières dispersées, il est impossible de maintenir un espace propre ; il est donc nécessaire d'utiliser un flux d'air pour évacuer rapidement les poussières générées vers l'extérieur.
Facteurs d'influence
De nombreux facteurs affectent le flux d'air d'une salle blanche, tels que l'équipement de traitement, le personnel, les matériaux d'assemblage de la salle blanche, les appareils d'éclairage, etc. Dans le même temps, le point de dérivation du flux d'air au-dessus de l'équipement de production doit également être pris en considération.
Le point de déviation du flux d'air sur la surface d'une table d'opération ou d'un équipement de production doit être placé aux deux tiers de la distance entre la salle blanche et la cloison. Ainsi, lorsque l'opérateur travaille, le flux d'air peut circuler de l'intérieur de la zone de traitement vers la zone d'opération et évacuer la poussière. Si le point de déviation est configuré devant la zone de traitement, la déviation sera incorrecte. À ce moment-là, la majeure partie du flux d'air s'écoulera vers l'arrière de la zone de traitement, entraînant la poussière générée par l'opérateur vers l'arrière de l'équipement, contaminant ainsi la table de travail et diminuant inévitablement le rendement.
Dans les salles blanches, les obstacles tels que les tables de travail présentent des courants de Foucault à leur jonction, et la propreté à proximité est relativement mauvaise. Le perçage d'un trou de retour d'air sur la table de travail minimisera le phénomène de courants de Foucault. Le choix judicieux des matériaux d'assemblage et la parfaite disposition des équipements sont également des facteurs importants pour déterminer si le flux d'air devient un phénomène de courants de Foucault.
6. Composition de la salle blanche
La composition d'une salle blanche est composée des systèmes suivants (aucun d'entre eux n'est indispensable dans les molécules du système), sinon il ne sera pas possible de former une salle blanche complète et de haute qualité :
(1) Système de plafond : comprenant une tige de plafond, une poutre en I ou en U, une grille de plafond ou un cadre de plafond.
(2) Système de climatisation : comprenant l'habitacle, le système de filtration, l'éolienne, etc.
(3) Cloison de séparation : y compris les fenêtres et les portes.
(4) Plancher : y compris plancher surélevé ou plancher antistatique.
(5) Appareils d'éclairage : Lampe plate de purification LED.
La structure principale de la salle blanche est généralement constituée de barres d'acier ou de ciment osseux, mais quel que soit le type de structure, elle doit répondre aux conditions suivantes :
A. Aucune fissure ne se produira en raison des changements de température et des vibrations ;
B. Il n’est pas facile de produire des particules de poussière et il est difficile pour les particules de s’y fixer ;
C. Faible hygroscopicité ;
D. Afin de maintenir les conditions d’humidité dans la salle blanche, l’isolation thermique doit être élevée ;
7. Classification par usage
Salle blanche industrielle
Le contrôle des particules inanimées est l'objectif principal. Il s'agit principalement de contrôler la pollution de l'air par les particules de poussière, et l'intérieur maintient généralement une pression positive. Il est adapté aux industries des machines de précision, de l'électronique (semi-conducteurs, circuits intégrés, etc.), de l'aérospatiale, de la chimie de haute pureté, de l'énergie atomique, des produits optiques et magnétiques (production de CD, de films, de bandes magnétiques), des écrans LCD (verres à cristaux liquides), des disques durs d'ordinateur, de la production de têtes d'ordinateur et autres.
Salle blanche biologique
Contrôle principalement la pollution de l'objet en fonctionnement par des particules vivantes (bactéries) et inanimées (poussières). Il peut être divisé en :
A. Salle blanche biologique générale : contrôle principalement la pollution microbienne. Ses matériaux internes doivent résister à l'érosion de divers agents stérilisants et l'intérieur garantit généralement une pression positive. Ces matériaux doivent résister aux différents traitements de stérilisation des salles blanches industrielles. Exemples : industrie pharmaceutique, hôpitaux (blocs opératoires, salles stériles), production agroalimentaire, cosmétique, boissons, laboratoires animaliers, laboratoires d'analyses physico-chimiques, stations de transfusion sanguine, etc.
B. Salle blanche de sécurité biologique : contrôle principalement la pollution des particules vivantes de l'objet en fonctionnement vers l'extérieur et les personnes. La pression interne doit être maintenue négative par rapport à l'atmosphère. Exemples : bactériologie, biologie, laboratoires propres, ingénierie physique (gènes recombinants, préparation de vaccins).
Date de publication : 07/02/2025