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Principi del flusso d'aria in camera bianca: Flusso laminare e turbolento

1960
Sistemi di flusso d'aria per camere bianche che dimostrano i principi del flusso laminare e turbolento nelle applicazioni dei semiconduttori.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Le camere bianche utilizzano due principi principali del flusso d'aria per controllare la contaminazione. Il flusso turbolento (o non unidirezionale) comporta flussi d'aria misti, adatti a classi meno severe (ISO 6-9). Il flusso laminare (o unidirezionale) utilizza flussi d'aria paralleli a velocità costante per spazzare via le particelle dall'ambiente, essenziale per le applicazioni ad alta purezza come ISO 1-5, evitando la contaminazione incrociata e garantendo una rapida rimozione delle particelle.

The choice between turbulent and laminar airflow is a fundamental design decision in cleanroom engineering, driven by the required cleanliness level and cost constraints. Turbulent flow rooms, the more conventional design, supply HEPA-filtered air from ceiling-mounted diffusers. The air enters the room, mixes with the existing air, and removes contaminants as it exits through low-level exhausts. While effective for many applications, the random air currents can create eddies where particles may linger or settle.

In contrast, laminar flow, also known as unidirectional flow, creates a predictable, uniform movement of air. In a vertical laminar flow room, the entire ceiling is composed of HEPA or ULPA filters, and the air travels straight down to a perforated raised floor, acting like a massive, slow-moving piston that pushes particles out. This design provides the highest level of air cleanliness by minimizing the time a particle can remain airborne and preventing lateral movement of contaminants. Horizontal laminar flow systems are also used, where air moves from a filtered wall to an exhaust wall. While significantly more expensive to build and operate due to the large filter area and high air-change rates, laminar flow is non-negotiable for processes like microchip fabrication where a single sub-micron particle can destroy a device.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Meccanica

Tipo

Dispositivo fisico

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • principles of fluid dynamics (Bernoulli’s principle, Reynolds number)
  • sviluppo della tecnologia di filtrazione HEPA
  • L'invenzione della moderna camera bianca da parte di Willis Whitfield
  • comprensione dei meccanismi di trasporto delle particelle trasportate dall'aria

Applicazioni

  • baie di fotolitografia per semiconduttori
  • Linee di riempimento sterili nella produzione farmaceutica
  • sale operatorie per interventi sensibili
  • impianti di assemblaggio e integrazione dei satelliti
  • cabine di sicurezza biologica

Brevetti:

  • US3158457A

Idee e potenziali innovazioni

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Correlato a: flusso laminare, flusso turbolento, flusso d'aria unidirezionale, controllo della contaminazione, progettazione di camere bianche, fluidodinamica, filtro HEPA, rimozione delle particelle.

Contesto storico

Principi del flusso d'aria in camera bianca: Flusso laminare e turbolento

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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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