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排気付きミニエンバイロメント(逆ミニエン)

クリーンルーム(クリーンブース)の内部でも発塵を伴う作業・工程はあります。このような場合には、内部の清浄度をある程度保ちつつ、周囲に発塵が広がらないようにしなければなりません。この条件に対応する給・排気にHEPAフィルターを備えたクリーンブースをシーズシーでは「逆ミニエン」と呼んでいます。
逆ミニエンでは給気と排気のバランスが大切です。また、気流方向にも注意を払う必要があります。

 インバーター付き逆ミニエン

写真はインバーター付き逆ミニエンの一例です。


①ブース全景

②給気FFU

③排気FFU

④外部排気口

この逆ミニエンはクラス1万程度のクリーンルーム内に設置しますが、内部はクラス1000以下/CF(0.5μm対象)の清浄度を保ちつつ、内部で行う発塵作業の影響が外部には出さないようにするものです。
発塵作業は③の排気口近くに作業テーブルを置いて行います。
通常のクリーンブースと違い、下部に余剰空気を逃がす隙間はなく、余剰空気は排気口、および反対方向にある出入り口のビニールカーテン部から逃げます。
右天井部にある給気用FFU(※この場合は50Hz)からの風量は固定ですが、左壁にある排気用FFUにはインバーター制御が付いていて60Hz~の調整が可能です。このケースでは内部を陽圧~イーブン~陰圧に調整が可能なので、内部の清浄度を優先、やや陰圧にして外部への発塵をシャットアウトにするなどの運転法案を選択することができます。
また、排気用FFUの目詰まりによる風量低下にも調整が可能です。

壁面・天井はアルミサンドイッチパネル、窓は帯電防止アクリル板です。(仮組み時に撮影したので壁の番号や窓の養生があります)

※室圧の変化は入り口のビニールカーテンの様子で簡単に確認することができます。この場合、微差圧計でも室間差圧を測定するのは難しいのでカーテンでの確認が有効です。

※写真には写っていませんが同様のブースの3連式となっています。この写真はその右端の部分でW4700×D4250×H2850、内部を帯電防止帯電防止ビニールシートで間仕切り、W3500、W3000の3連式です。

 逆ミニエンと気流

この逆ミニエンの排気用FFUをインバーター調整で30Hzにあわせ、(給気用FFUは50Hz)内部の清浄度を優先したモードで運転した場合の微粒子の動きを発煙管を使って試してみました。吸込み口の面積は約600×500 吸込み速度は約0.6m/secです。
発煙管の煙が徐々に吸い込まれていく様子が分かります。

インバーター
写真は市販の超音波加湿器を改造したスモーク発生装置(気流可視化装置)です。
微小な水滴を直線等間隔の穴から出すことでシート状のスモークを作り出すことができます。スモークは途中気化し上昇気流に転じるので非常に質量の軽い微粒子と同様の振る舞いを可視化することができるというものです。

このスモークの側面にレーザーシート光を当てると気流の動きをさらに詳しく観察することができます。
写真は左から装置の様子、そして、吸込み面に遠いところから徐々に近づいていったときの気流の変化ですが、近いほど早く水平に近い状態で吸い込まれていることが分かります。

※デジカメをシャッター速度優先モードに設定し、「1秒」に設定しています。
※気流可視化装置は非売品。 純水対応ではありません。
  
 
【まとめ】
内部の清浄度はクラス1000以下に維持している状態で、排気用FFUの前に作業テーブルを置いて発塵作業を行うとした場合、気流によって効果的に微粒子を吸収できることが確認できた。(清浄度は発塵前に測定)
しかし、全てのダストを排気用FFUで吸収できるわけではない。室内の気流方向と重力との影響で落下方向が決まるが、大半は床に落ちるものと思われる。ここでも清掃は内部の状態を維持するのに大変重要である。

 発塵工程用 逆ミニエン

ハンダ工程などクリーンルームの中で発塵を伴う工程にはプッシュ・プルタイプのミニエンが有効です。
上部側面からHEPAフィルターで給気を行い、下部側面から排気ユニット(中性能フィルターシートタイプ入り)で排気します。中性能フィルターを重ねて使用することでHEPAフィルター並みの捕集をローコストで行うことが出来ます。

※逆ミニエンが「クリーンテクノロジー」誌に掲載されました。

 クリーン化技術の今後の動向

組立工程のミニエンには、高清浄度が要求される装置ユニット回りをテントで覆いクリーンルーム側からエアフィルターを通して清浄化エアを取り入れる方式と、発塵源となる装置をテントで覆いエアフィルターを通して排気させクリーンルーム側を汚染させない方式の2種類がある。前者がミニエン、後者が逆ミニエンとなる。
・・・中略・・・
図2に発塵が著しいとされるモールド装置の逆ミニエンについて説明する。ミニエン室外のクリーンルーム清浄度は0.5μmで1,000個/cfレベルであり、このエアはHEPAを通してミニエン内部に送り込まれる。モールド作業中はミニエン内で約5,000~6,000個/cfの発塵があるが、ミニエン内から再びクリーンルームへ排気するときは中性能フィルターを通すので清浄度は約200個/cfとなり、吸気より排気の方が清浄なエアを送り出すことになる。このミニエン内では発塵量が相当増加してもフィルターの除塵効率に応じて清浄化することが可能でクリーンルーム内を汚染させることはない。
・・・以下略・・・。

引用:園田信夫「半導体組立工場のクリーン化技術」『クリーンテクノロジー』8月号(日本工業出版、2004)47-48頁

  
 

簡易逆ミニエン  クリーンルーム内で発塵作業を行う場合、内部の清浄度を確保しつつ、ミニエン外部へのパーティクルの漏洩を最小限に抑えることができます。CS-CUTE-05Aを給排気に使用した簡易版逆ミニエンです。

メルマガ会員ページの「クリーン化事例」のコーナーに簡易逆ミニエンの清浄度・気流についてのレポートがあります。ご参照ください。
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