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Tecnologie di controllo del sistema MAU + FFU + DCC nei locali puliti

2024-12-12

Nelle industrie di fascia alta come la produzione di semiconduttori, la biomedicina e l'elettronica di precisione, il controllo dei parametri ambientali nelle camere bianche influisce direttamente sulla qualità dei prodotti e sull'affidabilità dei risultati della ricerca scientifica. Il sistema MAU (Make-up Air Unit) + FFU (Fan Filter Unit) + DCC (Dry Coil Unit), in quanto soluzione principale per la purificazione dell'aria nelle camere bianche, è diventato un supporto fondamentale per il raggiungimento di ambienti puliti rigorosi grazie alle sue caratteristiche di controllo flessibili ed efficienti. Questo articolo approfondirà le tecnologie di controllo fondamentali di questo sistema, rivelando come crea uno spazio pulito stabile e preciso attraverso operazioni collaborative multidimensionali.
I. Panoramica del sistema MAU + FFU + DCC
Il sistema MAU + FFU + DCC è un sistema integrato di trattamento e circolazione dell'aria in cui ogni componente svolge le sue funzioni specifiche collaborando senza soluzione di continuità:
MAU è responsabile della pre-elaborazione dell'aria fresca, compresa la regolazione della temperatura e dell'umidità, la filtrazione primaria e l'immissione di aria fresca;
FFU, come fulcro della purificazione finale, garantisce il controllo delle particelle nelle aree pulite attraverso la filtrazione ad alta efficienza e l'immissione direzionale dell'aria;
DCC regola con precisione i carichi di calore sensibile interni per mantenere l'uniformità del campo di temperatura.
Questa architettura di "pre-elaborazione dell'aria fresca + purificazione finale + regolazione fine del calore sensibile" non solo soddisfa la richiesta di aria fresca della camera bianca, ma consente anche una gestione raffinata dei parametri ambientali attraverso il controllo gerarchico, offrendo una migliore efficienza energetica e flessibilità rispetto ai tradizionali sistemi di condizionamento centralizzati.

II. Punti chiave del controllo del sistema
(I) Controllo della temperatura: regolazione di precisione attraverso la collaborazione multi-modulo
Le fluttuazioni di temperatura sono un fattore critico che influisce sulla produzione di precisione, ad esempio, nei processi di litografia dei semiconduttori, una differenza di temperatura di 0,1°C può causare deviazioni nel trasferimento del modello del chip. Il sistema MAU + FFU + DCC raggiunge una precisione di controllo della temperatura a livello micro attraverso il controllo collaborativo a tre livelli:
Controllo base della temperatura tramite MAU: Adotta un algoritmo PID adattivo per regolare dinamicamente il flusso d'acqua o il flusso di refrigerante delle serpentine di riscaldamento/raffreddamento in base al feedback della temperatura in tempo reale nella camera bianca, stabilizzando la temperatura dell'aria fresca all'interno dell'intervallo impostato (di solito con una precisione di ±0,5°C);
Regolazione indiretta tramite FFU: Sebbene non direttamente coinvolto nel controllo della temperatura, la sua distribuzione del volume d'aria influisce sull'organizzazione del flusso d'aria interno. Ottimizzando la disposizione degli FFU (come la disposizione uniforme a matrice) e le impostazioni della velocità del vento (tipicamente 0,3-0,5 m/s), è possibile ridurre i gradienti di temperatura locali;
Compensazione del calore sensibile tramite DCC: Prendendo di mira le fonti di calore locali generate dal funzionamento delle apparecchiature (come le macchine per litografia e i bioreattori), si ottiene una compensazione in tempo reale dei carichi di calore sensibile regolando il flusso di acqua refrigerata, garantendo che l'errore di uniformità della temperatura nelle aree pulite sia ≤±0,2°C.
Caso applicativo: Nell'officina di litografia di una fabbrica di wafer da 12 pollici, attraverso il controllo di collegamento di MAU e DCC, le fluttuazioni di temperatura sono rigorosamente limitate entro ±0,1°C, migliorando la resa dei chip di circa il 3%.
(II) Controllo dell'umidità: bilanciare l'anticondensa e la stabilità del processo
L'elevata umidità può causare corrosione delle apparecchiature, mentre la bassa umidità può portare all'elettricità statica: il controllo dell'umidità deve bilanciare i requisiti del processo e la protezione delle apparecchiature:
Funzione di regolazione principale di MAU: Integra moduli di umidificazione a vapore/elettrodo e moduli di deumidificazione a condensazione/rotazione, passando automaticamente da una modalità all'altra in base all'umidità in tempo reale (con una precisione di ±2%UR). Ad esempio, nelle officine farmaceutiche di liofilizzazione, l'umidità deve essere stabilizzata al 30-40%UR per prevenire l'assorbimento di umidità del farmaco;
Distribuzione uniforme ausiliaria tramite FFU: Elimina le aree locali ad alta umidità attraverso la circolazione dell'aria, in particolare nelle aree angolari delle camere bianche, per evitare la crescita microbica causata da umidità non uniforme;
Logica di controllo di collegamento: Quando MAU rileva che l'umidità devia dal valore impostato, regolerà prima l'umidità dell'aria fresca e DCC collaborerà per ridurre la temperatura superficiale della serpentina (deve essere 1-2°C superiore al punto di rugiada per prevenire la condensa), formando un controllo ad anello chiuso.
(III) Gestione della pulizia: filtrazione completa dal sorgente alla fine
La pulizia è l'indicatore principale delle camere bianche, che deve essere raggiunto attraverso la filtrazione gerarchica e l'organizzazione del flusso d'aria:
Pre-elaborazione tramite MAU: Utilizza filtri primari G4 e filtri a media efficienza F8 per intercettare le particelle di PM10 e superiori nell'aria fresca, riducendo il carico sulla filtrazione finale;
Purificazione finale tramite FFU: Dotato di filtri HEPA (efficienza di filtrazione ≥99,97% per particelle da 0,3μm) o ULPA (efficienza di filtrazione ≥99,999% per particelle da 0,12μm), garantendo che l'aria fornita alle aree pulite soddisfi gli standard ISO Classe 5 (Classe 100) o superiori;
Ottimizzazione dell'organizzazione del flusso d'aria: Forma un flusso unidirezionale verticale attraverso la disposizione uniforme degli FFU (il tasso di copertura è solitamente del 60-100%), "spingendo fuori" gli inquinanti dalle aree pulite e collabora con il design dell'uscita dell'aria di ritorno per ottenere un "effetto pistone" ed evitare zone morte del flusso d'aria.
Riferimento dati: nelle camere bianche per chip elettronici, quando la velocità del vento operativa degli FFU è stabilizzata a 0,45 m/s, il numero di particelle ≥0,5μm in ogni piede cubo d'aria può essere controllato al di sotto di 35 (soddisfacendo gli standard ISO Classe 5).
(IV) Controllo della pressione: una barriera critica contro la contaminazione incrociata
Il gradiente di pressione è fondamentale per mantenere il "flusso unidirezionale" tra le aree pulite e l'esterno, nonché tra aree con diversi livelli di pulizia:
Regolazione del volume di aria fresca tramite MAU: Monitoraggio in tempo reale delle differenze di pressione tra aree pulite e non pulite (di solito 10-30Pa) tramite sensori di pressione differenziale e regolazione dinamica del volume di aria fresca in collegamento con ventole a frequenza variabile per garantire un ambiente a pressione positiva (prevenendo l'intrusione di inquinamento esterno);
Progettazione gerarchica della pressione: È necessario impostare una differenza di pressione di 5-10Pa tra aree con diversi livelli di pulizia (come ISO Classe 5 e ISO Classe 7) per evitare che l'aria proveniente da aree a bassa pulizia entri in aree ad alta pulizia;
Meccanismo di protezione di emergenza: Quando la differenza di pressione è inferiore alla soglia impostata, il sistema attiverà automaticamente un allarme acustico e visivo e avvierà una ventola di backup per mantenere la pressione, prevenendo l'interruzione della produzione.
III. Applicazione approfondita delle tecnologie di controllo intelligente
Il controllo tradizionale delle camere bianche si basa sull'ispezione manuale e sulla regolazione manuale, che è difficile da gestire con le variazioni dinamiche del carico. Il sistema MAU + FFU + DCC raggiunge una gestione precisa "senza personale" attraverso l'aggiornamento intelligente:
Piattaforma di monitoraggio centralizzata: Basata su sistemi PLC o DCS, integrando più di 30 parametri come la temperatura e l'umidità MAU, lo stato operativo FFU e il flusso d'acqua DCC nell'interfaccia HMI, supportando la visualizzazione dei dati in tempo reale e l'interrogazione della curva storica;
Algoritmo di regolazione adattivo: Quando rileva l'avvio o l'arresto delle apparecchiature di produzione (come l'improvviso aumento del carico termico causato dall'avvio delle macchine di incisione dei semiconduttori), il sistema può regolare automaticamente il flusso della serpentina MAU e l'uscita DCC entro 10 secondi per mantenere la stabilità dei parametri;
Manutenzione predittiva: Analizzando i dati come la corrente della ventola FFU e la pressione differenziale del filtro, viene fornito un avviso precoce di guasti alle apparecchiature (come l'intasamento del filtro e l'invecchiamento del motore) per evitare arresti improvvisi;
Ottimizzazione del consumo energetico: Adottando algoritmi di intelligenza artificiale per abbinare dinamicamente il volume di aria fresca al carico interno, risparmiando il 20-30% di energia rispetto ai sistemi tradizionali, il che è particolarmente adatto per il funzionamento a lungo termine di grandi camere bianche.
IV. Messa in servizio e ottimizzazione del sistema: il passaggio chiave dalla qualificazione all'eccellenza
Un sistema MAU + FFU + DCC di alta qualità richiede rigorose procedure di messa in servizio per ottenere prestazioni ottimali:
Messa in servizio di una singola macchina
MAU:Testare l'intervallo di conversione di frequenza della ventola (di solito 30-100 Hz), la resistenza iniziale del filtro (dovrebbe essere ≤10% del valore di progetto) e la velocità di risposta della regolazione della temperatura e dell'umidità;
FFU:Ispezionare ogni unità per l'uniformità della velocità del vento (deviazione ≤±10%), l'integrità del filtro (tramite rilevamento delle perdite di scansione) e il livello di rumore (dovrebbe essere ≤65 dB);
DCC:Verificare l'accuratezza della regolazione del flusso d'acqua (±5%) e l'efficienza dello scambio termico della serpentina.
Messa in servizio di collegamento
Simulare condizioni di lavoro estreme (come tempo caldo e umido in estate, funzionamento a pieno carico delle apparecchiature) per testare e regolare gli effetti di controllo del sistema su temperatura, umidità, pulizia e pressione;
Utilizzare apparecchiature di precisione come contatori di particelle (dimensione minima rilevabile delle particelle 0,1μm) e registratori di dati di temperatura-umidità (intervallo di campionamento 10 s) per registrare i dati da oltre 50 punti di monitoraggio nella camera bianca;
Ottimizzare i parametri PID (come il coefficiente proporzionale Kp, il tempo integrale Ti) e regolare i parametri del volume d'aria e del flusso d'acqua di MAU, FFU e DCC per garantire che il superamento della regolazione della temperatura sia ≤0,3℃ e il tempo di recupero dell'umidità sia ≤5 minuti.
Ottimizzazione continua
Stabilire un modello di consumo energetico basato sui dati operativi, regolando dinamicamente il numero di FFU operativi (il 20-30% può essere spento in condizioni di non pieno carico);
Sostituire regolarmente i filtri (filtri primari ogni 1-3 mesi, filtri a media efficienza ogni 6-12 mesi, filtri ad alta efficienza ogni 2-3 anni) per mantenere una resistenza stabile del sistema.
Conclusione: la tecnologia che potenzia la produzione pulita
La tecnologia di controllo del sistema MAU + FFU + DCC è il supporto fondamentale per le moderne camere bianche per passare da "operazioni conformi" a "gestione snella". Attraverso il controllo collaborativo multidimensionale di temperatura, umidità, pulizia e pressione, combinato con l'approfondimento delle tecnologie intelligenti, il sistema può fornire un ambiente pulito stabile e affidabile per la produzione di fascia alta e le attività di ricerca scientifica.
In qualità di fornitore di servizi specializzato in tecnologia per camere bianche, puntiamo sempre a "precisione dei parametri, efficienza energetica operativa e intelligenza gestionale", fornendo ai clienti soluzioni complete dalla progettazione del sistema e dalla selezione delle apparecchiature alla messa in servizio e all'ottimizzazione. Se riscontri difficoltà tecniche o hai esigenze nel controllo ambientale delle camere bianche, non esitare a contattarci: utilizzeremo la nostra esperienza professionale per aiutare le tue attività di produzione e ricerca scientifica a raggiungere nuove vette.