Која су разматрања за грејне плоче које се користе у окружењу чистих соба?

Чак и ситне честице или испарења која се испаравају могу уништити производ у полупроводничким, фармацеутским или ваздухопловним чистим просторијама. Грејне плоче које се користе у таквим ситуацијама треба да буду произведене од материјала и завршних обрада који минимизирају ризик од контаминације и обезбеђују прецизне термичке перформансе. Конвенционалне индустријске грејне плоче могу се љуштити од честица, ослобађати испарљиве хемикалије или загађиваче у површинским несавршеностима, а све то није прикладно у регулисаним ситуацијама. Сваки избор дизајна за -компатибилне грејне плоче је намеран.

Главне опасности од контаминације
Грејне плоче су релевантне за три главна механизма контаминације:

Генерисање честица: Лабаве честице са металних површина, премаза или покретних делова се преносе ваздухом и таложе се на осетљивим производима.

Издвајање - Органске испарљиве материје (ВОЦ) или друге паре настале из материјала на повишеним температурама кондензују се на површинама или мењају хемију процеса.

Захваћање површинске контаминације. Грубе или порозне површине складиште честице и тешко се чисте, што доводи до унакрсне-контаминације у серијама.

Избор материјала, површинска обрада и заптивање компоненти морају бити прилагођени за сваку од ових претњи.

Аусвахл вон Материалиен фур Реинраум{0}}Хеизплаттен
Избор материјала је диктиран потребом за ниским расипањем честица, отпорношћу на корозију и малим испуштањем гасова. Материјали генерално наведени су следећи.

Нерђајући челик (пожељно 316Л)
Међу плочама за грејање чистих просторија, нерђајући челик и посебно 316Л (нискоугљенични) материјал је најчешћи материјал који се користи. Веома је отпоран на корозију, са високом механичком чврстоћом и релативно малим стварањем честица. Али нерђајући челик не формира мекани оксидни премаз који се љушти као алуминијум. Аустенитне класе (304, 316) су немагнетне у жареном облику за апликације којима је потребна магнетна неутралност.

Пријањање честица може се додатно смањити пасивизацијом или електрополирањем површине нерђајућег челика. Пасивација елиминише слободно гвожђе са површине, а електрополирање нуди микрорефлектујућу, глатку завршну обраду која је отпорна на контаминацију. За примену у чистим просторијама, обично је потребан нерђајући челик 316Л са електрополираном завршном обрадом (Ра мањи од или једнак 0,5 µм).

Алуминијум (ограничена употреба)
Због своје високе топлотне проводљивости, алуминијумске грејне плоче се повремено користе у чистим просторијама нижег{0}}класе (ИСО класа 7 или 8). Међутим, алуминијум има одређена ограничења. Мекши је од нерђајућег челика, склонији је осипању честица, а елоксирани премази могу да се ломе или љускају. Ако користите алуминијум, тврди елоксирани премаз (тип ИИИ) са одговарајућим заптивачем може бити адекватан, али електрополирани нерђајући челик је и даље бољи избор за критичне услове.

Полимеризација ПТФЕ и других флуорополимера
ПТФЕ је генерално компатибилан са чистом просторијом ако се на одговарајући начин третира. Хемијски је инертан, не испушта се знатно на температурама испод 260 степени и има низак коефицијент трења, што смањује производњу честица од контакта. Али ПТФЕ премази на металним површинама захтевају пажњу. Лоше везани ПТФЕ премаз може да се раслоји или љушти, стварајући честице. Потребни су висококвалитетни ПТФЕ премази нанети спрејом са храпавом подлогом или слојем прајмера. Алтернативно, чврсте ПТФЕ плоче (без потпоре) могу се користити за грејање чистих просторија на ниској температури, међутим топлотна проводљивост је слаба.

Захтеви за завршну обраду површине
Површинска обрада плоче за грејање чисте просторије директно утиче на задржавање честица и могућност чишћења. Глатка површина има мање пукотина у којима се честице могу сместити и лакше се обришу растварачима или марамицама за чисту собу.

Електрополирана завршна обрада - Златни стандард за грејне плоче за чисте просторије. Електрополирање уклања танак слој метала, изравнавајући мале врхове и долине. Електрополирана плоча од нерђајућег челика постиже храпавост површине (Ра) од само 0,1–0,4 µм. Поступак такође формира слој оксида богатог хромом који је отпоран на корозију и адхезију честица.

Пасивирана завршна обрада - Хемијски третман који елиминише слободно гвожђе и обнавља слој пасивног оксида. Пасивација не смањује у великој мери храпавост површине, али смањује вероватноћу да се честице електростатички или хемијски приањају.

Механичко полирање - Прихватљиво за мање захтевне чисте просторије. Механичким полирањем (нпр. #4 завршни слој) постиже се Ра од 0,5–1,0 µм, али може оставити усмерене огреботине које хватају честице. Електрополирање се преферира у односу на само механичко полирање.

Грубе, ваљане површине или површине од песка нису погодне за грејне плоче у чистим просторијама.

Контрола испуштања гасова на повишеним температурама
Грејне плоче раде на повишеним температурама, што промовише избацивање испарљивих хемикалија. Сви материјали који се користе у склопу плоча-укључујући лепкове, мазива, изолацију жице, материјале термичког интерфејса и заптивне заптивке-морају да имају малу количину гасова.

НАСА АСТМ Е595 стандард је широко признат за компатибилност чистих просторија. Овај тест процењује укупни губитак масе (ТМЛ) и сакупљени испарљиви кондензабилни материјал (ЦВЦМ) из супстанце изложене вакууму и топлоти. За грејне плоче чистих просторија, материјали са ТМЛ < 1,0% и ЦВЦМ < 0,1% су генерално прикладни.

Специфичне компоненте које захтевају сертификацију за ниско испуштање гасова укључују:

Изолација жице - ПТФЕ или полиимидом (Каптон) изоловане жице се препоручују у односу на ПВЦ или конвенционални полиетилен.

Термички материјали за интерфејс - Јастучићи на бази графита или керамичке{1}}силиконске плоче пуњене са ниским степеном испуштања гасова.

Лепкови - Епоксиди развијени за рад са високим вакуумом (нпр. ЕпоТек Х77) се користе за причвршћивање сензора.

Мазива - Ако су присутни покретни делови (нпр. завртњи за нивелисање), наведене су перфлуорополиетерске (ПФПЕ) масти као што су Фомблин или Криток.

Кључно је избегавати типичне индустријске траке, термоскупљајуће цеви са лепљивим облогама и масти на бази угљоводоника.

Дизајн заптивања и кућишта
Електрични прикључци, сензори температуре и терминали грејача морају бити заштићени како би се спречило стварање честица из унутрашњих компоненти. Грејна плоча за чисту просторију обично садржи запечаћену разводну кутију или терминално кућиште са следећим карактеристикама:

ИП65 или изнад заштите од уласка - Отпоран на прашину и заштићен од млаза воде. ИП65 осигурава да честице настале унутар кућишта (нпр. од релејних контаката или абразије жице) не побјегну у чисту просторију.

Глатке спољне површине - Кућиште треба да има заобљене углове и углачану завршну обраду да би се елиминисало заробљавање честица.

Херметички води - Тамо где жице теку кроз зид кућишта, компресиони или стаклени отвори спречавају цурење.

Прочишћавање позитивним притиском (опционо) - У основним применама, кућиште може да се испразни чистим сувим ваздухом или азотом како би се гарантовало да ће све унутрашње честице бити испуштене кроз филтер, а не у чисту просторију.

Контролна листа дизајна грејне плоче за чисту собу
Следећа контролна листа покрива главна питања за дизајн грејних плоча за чисте просторије.

Захтеви за категорију Типично решење
Материјал плоче Ниско осипање честица, отпоран на корозију Нерђајући челик 316Л
Завршна обрада Глатка, лака за чишћење, отпорна на лепљивост Електрополиран (Ра мањи од или једнак 0,4 µм) или пасивиран
Испуштање ТМЛ < 1,0%, ЦВЦМ < 0,1% по АСТМ Е595 ПТФЕ изолацији жице; лепкови са ниским издвајањем гасова; ПФПЕ мазива
Премази (ако се користе) Без љуштења, деламинације или ослобађања честица Висококвалитетни ПТФЕ са прајмером; или голи нерђајући челик
Електрично кућиште Отпоран на прашину; без емисије честица ИП65 или ИП67; глатке спољне површине; херметички улази
Причвршћивачи Нема лабавих честица од навоја Завртњи; или хардвер за закључавање који се не осипа
Могућност чишћења Компатибилан са крпама за чисте собе и растварачима Без оштрих углова, пукотина или порозних површина
Производња и монтажа у чистим условима
Сама монтажа грејне плоче за чисту просторију треба да се заврши у чистом окружењу. Чишћење и паковање након склапања су од кључне важности. Након коначног склапања, плоча је обично:

Ултразвучно очишћено у дејонизованој води или одговарајућем раствору

Исперите изопропил алкохолом

Сушено у ламинарној пећи

Двоструко упаковано у полиетиленске или антистатичке кесе за чисте просторије

Свако руковање током инсталације мора да користи рукавице компатибилне са чистим просторима како би се избегло ширење уља или честица на површину плоче.

Уобичајене замке које треба избегавати
Коришћење алуминијумских плоча са елоксираним премазима - Анодизирани слојеви могу да се разбију под утицајем топлоте, ослобађајући абразивне честице.

Наношење типичних силиконских РТВ заптивача - Многи силиконски заптивачи испуштају силоксане мале молекуларне тежине могу да контаминирају оптичке или електронске површине.

Инсталирање незапечаћених прикључних кутија - Типично НЕМА 1 кућиште омогућава излазак честица и треба га заменити кутијом са ИП65 ознаком.

Занемаривање чистоће затварача - Стандардни поцинковани завртњи расипају честице; неопходни су вијци од нерђајућег челика са пасивизираним површинама.

Закључак
Грејне плоче за чисте просторије захтевају посебну пажњу у погледу материјала, премаза, квалитета испуштања гасова и заптивања како би се очувала чистоћа животне средине. Нерђајући челик 316Л са електрополираном или пасивираном површином је изабрани материјал због минималног осипања честица и отпорности на корозију. ПТФЕ се може користити као премаз или као чврста плоча само ако се наноси без опасности од љуштења. Сва електрична кућишта морају да буду заптивена на ИП65 или више, а све неметалне компоненте (изолација жица, лепкови, мазива) морају да испуњавају стандарде ниске емисије гасова као што је НАСА АСТМ Е595. Контрола контаминације се протеже на сваку компоненту у процесу-од материјала плоче до масти на навоју завртња. Правилно конструисана грејна плоча за чисте просторије нуди прецизну термичку контролу без угрожавања окружења без честица неопходног за производњу полупроводника, фармацеутских производа и ваздухопловства.