Was ist ein Reinraum?
Ein Reinraum ist ein Raum, in dem die Reinheit der Luft kontrolliert wird.
Es handelt sich um einen Raum, in dem luftgetragene Partikel und Mikroorganismen unterhalb eines bestimmten Reinheitsgrades kontrolliert werden. Die erforderliche Reinheit der zugeführten Materialien, Chemikalien, des Wassers usw. wird ebenfalls aufrechterhalten, und bei Bedarf werden auch die Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Druck kontrolliert.
Die Reinheit der Luft kann durch Zählen der Größe und Anzahl der Partikel in der Luft mit Hilfe von Partikelsensoren überprüft werden. Reinräume werden für die Herstellung von Produkten verwendet, bei denen Staub und Partikel ein großes Problem darstellen. Reinräume haben je nach Verwendungszweck verschiedene Bezeichnungen, wie z. B. staubdichte Räume, Sterilisationsräume und biologisch reine Räume.
Anwendungen von Reinräumen
Reinräume werden bei der Herstellung von Industrieprodukten wie Halbleitern, Flüssigkristallen und elektronischen Bauteilen verwendet. Denn selbst kleinste Staubpartikel können die Produktqualität erheblich beeinträchtigen.
Insbesondere bei den Front-End-Prozessen von Halbleitern werden Reinräume mit dem höchsten Reinheitsgrad, ISO Standard Class 3 bis 4, eingesetzt. Fabriken, die Präzisionsgeräte wie elektronische Komponenten und optische Maschinen herstellen, sowie solche, die mit Chemikalien und Lebensmitteln umgehen, benötigen Reinräume der ISO-Klasse 5-7.
Auch in anderen Industriezweigen wie der Druck-, Farben-, Linsen- und Folienindustrie sind Reinräume weit verbreitet.
Funktionsweise der Reinräume
1. Vermeidung von Partikeln durch den Menschen
Reinräume sorgen für Sauberkeit, indem sie das Eindringen von vom Menschen verursachten Partikeln in das Innere verhindern und diese mit Hochleistungsfiltern auffangen. Um die Reinheit eines Reinraums aufrechtzuerhalten, müssen zunächst Staub, Schmutz und Bakterien, wie Schweiß, Haare und andere vom Menschen abgegebene Partikel, reduziert werden.
Je nach gefordertem Reinheitsgrad ziehen die Mitarbeiter spezielle weiße staubdichte Kleidung und Schuhe an, tragen Handschuhe und Mützen, um das Austreten von Haaren zu verhindern. Darüber hinaus können Schutzbrillen und Masken verwendet werden. Beim Betreten der Reinräume wird dann eine Luftdusche mit Luft verwendet, um die Verunreinigungen vom ganzen Körper zu spülen.
2. Reinigung der Raumluft
Die von den Ansaugöffnungen des Reinraums angesaugte Luft wird umgewälzt und durch Hochleistungsfilter, so genannte HEPA-Filter, die in den Luftauslässen installiert sind, von Partikeln und anderen Verunreinigungen gereinigt. Die Sauberkeit des Reinraums kann durch Partikelsensoren überwacht werden.
Der Reinraum ist außerdem luftdicht und so konzipiert, dass das Eindringen überschüssiger Partikel von außen verhindert wird, indem der Luftdruck im Raum reguliert wird.
Arten von Reinräumen
Reinräume können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: solche, die für die Herstellung von Präzisionsgeräten verwendet werden, oder solche, die für die Lebensmittelproduktion und die medizinische und biowissenschaftliche Forschung genutzt werden. Reinräume, die in medizinischen und biowissenschaftlichen Forschungseinrichtungen verwendet werden, werden speziell als biologisch reine Räume oder sterile Räume bezeichnet.
In industriellen Anwendungen soll der Staub in der Luft eliminiert werden, in biologisch reinen Räumen muss darüber hinaus auch die Kontamination mit Mikroorganismen wie Bakterien und Viren verhindert werden.
Weitere Informationen zu Reinräumen
1. Reinraum-Normen
Reinräume werden weiter danach klassifiziert, wie viele Partikel pro Volumeneinheit in der Luft enthalten sind. Generell werden verschiedene Arten von Normen für diese Klassifizierungen verwendet: die US-Bundesnorm (FED), die ISO-Norm und andere.
US-Bundesnorm für die Reinheit der Luft FED 209E
Die US-Bundesnorm für Luftqualität, FED 209E, wurde 2001 abgeschafft und durch die ISO-Norm 14644-1 ersetzt, aber die Industrie verwendet häufig die weit verbreitete FED.
FED
Der FED ist in sechs Kategorien unterteilt, von Klasse 1 bis Klasse 100 000, wobei die Klassennummer die Anzahl der Partikel pro Volumeneinheit angibt. Mit anderen Worten: je kleiner die Klassennummer, desto höher der Reinheitsgrad.
ISO-Normen
Die ISO-Normen sind zusätzlich zu den sechs Klassen, die den FED-Normen entsprechen, in neun (ISO) Klassen unterteilt, von Klasse 1 bis Klasse 9.
2. Reinraum-Systeme
Je nachdem, wie die Luft umgewälzt wird, d. h. wie der Luftstrom erzeugt wird, unterscheidet man zwei Arten von Reinraumsystemen: Systeme mit unidirektionaler Strömung und Systeme mit turbulenter Strömung.
Unidirektionales Strömungssystem
Beim System mit unidirektionaler Strömung sind die Luftauslässe und -einlässe einander gegenüber installiert, um einen gleichmäßigen Luftstrom zu erzeugen. Wenn ein Deckenauslass und ein Bodeneinlass installiert sind, kann ein gleichmäßiger Luftstrom in vertikaler Richtung erzeugt werden, und wenn ein Wandauslass an einer Wand und ein Einlass an der gegenüberliegenden Wand installiert ist, kann ein gleichmäßiger Luftstrom in horizontaler Richtung erzeugt werden.
Systeme mit unidirektionaler Strömung können ein hohes Maß an Sauberkeit aufrechterhalten, da der Luftstrom ständig zirkuliert.
Systeme mit turbulenter Strömung
Die Turbulenzmethode ist eine Methode, bei der der Luftauslass an der Decke und der Lufteinlass an der Wand installiert ist. Da es Bereiche gibt, in denen der Luftstrom stagniert, ist die Sauberkeit geringer als beim System mit unidirektionaler Strömung, aber der Vorteil ist, dass es mit relativ geringen Kosten installiert und betrieben werden kann.