Was ist ein ULPA-Filter? Wie es sich von HEPA unterscheidet und wo es eigentlich hingehört

Ein ULPA-Filter ist ein Luftfilter mit extrem geringer Durchdringung, der gemäß EN 1822 Gruppe U klassifiziert ist. Die Klassengrenzen sind:

•U15: integraler Wirkungsgrad größer oder gleich 99,9995 %

•U16: integraler Wirkungsgrad größer oder gleich 99,99995 %

•U17: integraler Wirkungsgrad größer oder gleich 99,999995 %

Das ist die formale Klassifizierungsseite. Auf dem Markt werden Sie auch ULPA-Produkte sehen, die als 99,9995 % bei 0,1–0,2 μm oder etwa 0,12 μm beschrieben werden, insbesondere bei Reinraumplattenprodukten für die Elektronik. Beispielsweise wird ein ULPA-Produkt mit niedrigem -Borgehalt für Halbleiteranwendungen mit 99,9995 % bei 0,1–0,2 μm veröffentlicht, und viele Vergleichshandbücher verwenden 0,12 μm als praktische Referenzgröße für ULPA-Diskussionen.

Wenn Käufer nach der Effizienz des U15-Filters fragen, wollen sie normalerweise die Kurzfassung:

•U15 ist die Einstiegsklasse der ULPA

•Nach EN 1822 wird ein integraler Wirkungsgrad von 99,9995 % erreicht

•In der Produktliteratur wird häufig eine Leistung von etwa 0,1–0,2 μm beschrieben

•Die Filtrationseffizienz liegt über H14 und in Bezug auf Anfangswiderstand und Kosten normalerweise auch über H14

Unsere Ingenieure sehen oft, dass Käufer drei verschiedene Systeme verwechseln:

•ISO 16890 / alte EN 779 für allgemeine Lüftungsfilter

•EN 1822 / ISO 29463 für EPA, HEPA und ULPA

•Feldbegriffe wie „medizinischer HEPA“ oder „Reinraum-ULPA“

Vergleichen Sie nicht aG4-, MERV 8- oder ePM1-Filterzu einemU15-Panelals ob sie zum selben Entscheidungsbaum gehören würden. Das tun sie nicht. ULPA gehört zur absoluten -Filterseite des Marktes

Die grundsätzliche Effizienzlücke lässt sich leicht feststellen. Der schwierigere Teil besteht darin, zu erklären, welche Auswirkungen diese Lücke auf das System hat.

Gemäß EN 1822:

H13:Größer oder gleich 99,95 %

H14:Größer oder gleich 99,995 %

U15:Größer oder gleich 99,9995 %

U16:Größer oder gleich 99,99995 %

U17:Größer oder gleich 99,999995 %

Das bedeutet aULPA vs. HEPA-FilterBei dieser Entscheidung geht es nicht nur um „sauberere Luft“. Es betrifft normalerweise:

Anfänglicher Druckabfall

Lüfterauswahl

FFU oder Energieverbrauch des Terminalmoduls

Ökonomie des Austauschintervalls

Lecktest- und Qualifikationserwartungen

ob der Prozess wirklich von diesem letzten Bruchteil der Effizienz profitiert

Dieser Kompromiss-zeigt sich oft deutlich in Produktlinien für Halbleiter-Reinräume. Ihre mikroelektronischen Panels sind in den Größen H14 und U15-U17 erhältlich, wobei der Schwerpunkt auf einem geringen Druckabfall, einer äußerst geringen Gasfreisetzung und der Eignung für mikroelektronische Reinräume und Geräte liegt. Dies verdeutlicht deutlich, dass es beim Eintritt in den Bereich der Halbleiter-Luftfiltration nicht mehr nur um die Entfernung von Partikeln geht, sondern um eine umfassende Betrachtung der Partikelkontrolle, der Sauberkeit auf molekularer Ebene und des Energieverbrauchs.

Eine einfache -englische Art, es zu betrachten

HEPA ist oft die richtige Antwort, wenn der Raum auf Infektionskontrolle, Produktschutz oder hohe Sauberkeit ohne extreme Partikelempfindlichkeit ausgelegt ist.

ULPA ist die richtige Antwort, wenn der Prozess empfindlich auf kleinere Partikel, eine geringere Fehlertoleranz und viel strengere Reinraumziele reagiert.

Deshalb ist eine pauschale Aussage wie „ULPA ist besser“ nicht sinnvoll. In vielen Projekten ist ULPA nur dann besser, wenn der Prozess den zusätzlichen Druckabfall und die Kosten rechtfertigen kann.

Hier ist die Anwendungslogik wichtiger als die Sprache der Broschüre.

Operationssäle und Gesundheitsräume

ASHRAE 170 legt den Filtergrundwert für Operationssäle auf mindestens MERV 16 fest und fordert insbesondere HEPA-Filter am Luftdurchlassgerät in bestimmten OP-Spezialfällen wie orthopädischen Eingriffen, Transplantationen, Neurochirurgie und speziellen Verbrennungseingriffen. Mit anderen Worten: In den Leitlinien des Gesundheitswesens wird ULPA nicht als Standardlösung für das Standard-OP-Design betrachtet. Auch wenn HEPA verwendet wird, besteht das Ziel in der Kontrolle des Infektionsrisikos und der geschützten Luftzirkulation über dem Operationsfeld und nicht in der Sicherung von Erträgen auf Halbleiterebene-.

Wenn Käufer also sagen „OP-Räume verwenden HEPA“, ist das im Allgemeinen die richtige Richtung. Das Filtrationsziel im Gesundheitswesen ist hoch, wird jedoch von der Patientensicherheit und dem verfahrenstechnischen Luftstromdesign bestimmt, nicht von der Partikel- und Molekularempfindlichkeit von Waferprozessen.

Halbleiterfabriken und fortschrittliche Elektronik

Halbleiteranlagen sind eine andere Welt. In den Halbleiterrichtlinien von Camfil heißt es, dass Fabriken vollständige Filter- und AMC{1}-Kontrolllösungen verwenden, um die Partikel- und Molekularkonzentrationen auf ISO-Klasse-1-Werte für Partikel und auf Sub{3}ppb-Werte für luftgetragene molekulare Kontaminationen zu senken. Ihre auf die Elektronik spezialisierten Reinraumpaneele werden in HEPA H14 und ULPA U15, U16, U17 angeboten, speziell für die Mikroelektronikindustrie und mit Komponenten mit extrem geringer Ausgasung.

Aus diesem Grund verlagert sich die fortschrittliche Chipproduktion häufig über HEPA hinaus und hin zu ULPA, insbesondere in kritischen Prozesszonen, Mini-{0}Werkzeugumgebungen, Lithografiebereichen oder anderen Teilen der Fabrik, in denen kleinere Partikel und molekulare Verunreinigungen direkt die Ausbeute beeinträchtigen. Eine praktische Möglichkeit, es auszudrücken, ist folgende:

Das Krankenhaus schützt Patienten und Verfahren

Die Chipfabrik schützt die Ausbeute bei einer weitaus geringeren Fehlerschwelle

Gleiches Wort: sauber. Sehr unterschiedliche Schwelle.

Dies ist eines der Details, die vielen Nicht{0}}Käufern von Elektronikartikeln entgehen.

In Halbleiter-Reinräumen kann der Filter nicht als inerte Box behandelt werden. Der Filter selbst kann zu einer Kontaminationsquelle werden, wenn die Medien oder Komponenten unerwünschte Dotierstoffe oder molekulare Verunreinigungen ausgasen.

Eine Studie aus dem Jahr 1991 zur Silizium-Mikroelektronik ergab, dass die Borkontamination in der Luft auf Borosilikatglas in hocheffizienten Partikelluftfiltern zurückzuführen ist. In späteren Branchenberichten wurde darauf hingewiesen, dass traditionelle Anbieter von Glasfasermedien Produkte mit niedrigem Borgehalt entwickelten und diese Medien als Reaktion auf die Halbleiteranforderungen eine Marktakzeptanz erlangten.

Dieser Hintergrund erklärt, warum moderne ULPA-Produkte in Elektronikqualität auf Konstruktionen mit niedrigem{1}Borgehalt, Dotierstofffreiheit- oder extrem-geringer Ausgasung Wert legen. Ein aktuelles ULPA-Produkt mit niedrigem-Borgehalt für Halbleiteranwendungen unter-14 nm gibt an, dass Glasfasermedien mit niedrigem{8}}Borgehalt -eine vom Filter übertragene Borverunreinigung verhindern, und warnt ausdrücklich davor, dass Bor in Standard-ULPA-Medien in hochreinem Luftstrom ausgasen und unbeabsichtigte Dotierung vom p--Typ verursachen kann. Camfil vertritt einen ähnlichen Punkt aus einem anderen Blickwinkel, indem es in seinen Mikroelektronik-Reinraumpaneelen Komponenten ohne Dotierstoffe mit äußerst geringer Ausgasung fördert.

Wenn Ihr Projekt in:

•Wafer-Herstellung

•Lithografie

•Photoresist-Beschichtung/Belichtung

•fortschrittliche Verpackung

•Mikroelektronikwerkzeuge oder Mini-Umgebungen

dann sollte das Gespräch darüber hinausgehenULPA-Effizienzund umfassen:

•Medien mit niedrigem-Borgehalt

•dotierstofffreie-Konstruktion

•geringe-organische Ausgasung

•Kompatibilität mit der AMC-Steuerungsstrategie

Für die Halbleiter-Luftfiltration ist das kein Luxusartikel. Es ist Teil des Prozessschutzes.

Unsere Ingenieure beginnen normalerweise mit der Anwendung, nicht mit der Filterklasse.

Wir stellen zunächst vier Fragen:

•Was ist das Sauberkeitsziel des Raums oder der Prozesszone?

•Ist der Prozess hauptsächlich gegenüber biologischer Belastung, Partikeln oder molekularer Kontamination empfindlich?

•Kann das System den höheren Druckabfall absorbieren, der normalerweise mit dichteren Filtern einhergeht?

•Liegt das Projekt im Gesundheitswesen/Pharma oder im Bereich Mikroelektronik/Halbleiter?

Kürzlich haben wir einem Kunden in Südostasien geholfen, der zunächst U15 für das gesamte Projekt anforderte, weil sein Team davon ausging, dass „höherer Grad sicherer“ sei. Es stellte sich heraus, dass nur die kritischen mikroelektronischen Prozessbereiche ULPA benötigten. Die unterstützenden Bereiche könnten bei der Endfiltration der HEPA--Klasse bleiben. Diese Änderung reduzierte sowohl die Belastung der Fans als auch das Filterbudget, ohne die eigentlichen Prozessrisikokontrollen zu schwächen.

Das ist normalerweise der richtige Ansatz. Setzen Sie ULPA dort ein, wo es ein echtes Problem löst. Verbreiten Sie es nicht überall, es sei denn, der Prozess benötigt es wirklich.

Bevor Sie die Spezifikation fertigstellen, überprüfen Sie diese Punkte:

Norm: EN 1822 / ISO 29463, keine allgemeinen -Lüftungsnormen

Klasse: H13, H14, U15, U16 oder U17 je nach Prozessbedarf

Effizienzbasis: MPPS und veröffentlichter integraler Wirkungsgrad

Anfänglicher Druckabfall: abgestimmt auf Lüfter, FFU oder Terminalmodul

Anwendung: Chirurgie/Gesundheitswesen, Pharma, Halbleiter oder Werkzeugumgebung

Medienrisiko: Standardglasmedien, Glasmedien mit niedrigem{0}Borgehalt oder dotierstofffreie-Membranmedien

Konstruktion: Komponenten mit geringer -Ausgasung bei Verwendung in Elektronikumgebungen

Lecktest: Einzelscan-getestet, sofern die Anwendung dies erfordert