EP0768498A2 - Device for producing a clean and poor in turbulences air current, for supplying local clean-rooms - Google Patents
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Definitions
- Another disadvantage is that a possible vibration transmission is associated with the coupling of the air treatment systems to the device units, which is common in local cleanrooms. This vibration transmission has a particularly negative effect on imaging or processing devices and inspection devices. Without complex measures for vibration isolation with problems of coupling to the housing of the device unit and the separation of the environment from the enclosed clean room, work with these devices is not guaranteed.
- the object of the invention is therefore to further reduce the overall depth of the air treatment system and, furthermore, to largely avoid a vibration transmission from the airflow-generating means to the device unit to be supplied.
- the fan is adjacent to the filter in a direction perpendicular to the direction of the cleaned air flow.
- the base frame can at the same time be the carrier of the device unit containing the local clean room, a vibration isolation system being provided between the base frame and the device unit.
- the plenum 1 enclose the walls of a plenum chamber 1, which is supported by a base frame 2, a fan 3 and a high-performance particle filter 4. Except for an inlet opening 5 in one of the walls to which the fan 3 is connected and which the air supply from the Enables surrounding space, the plenum 1 is sealed air-tight from the environment.
- the high-performance suspended matter filter 4 has a side 6 for the entry of unpurified air and encloses an outlet opening 9 with an opposite side 7 for the exit of a cleaned air stream 8. This allows the entry of the cleaned air into a device unit 10 coupled to the plenum chamber 1 via sealing elements 11 Generation and maintenance of a local clean room can only take place via the high-performance particle filter 3 in accordance with its degree of separation.
- the wall of the plenum chamber 1 opposite the outlet opening 9 leaves a space 12 on the side 6 for the entry of the uncleaned air, which is in communication with the remaining space of the plenum chamber 1.
- the features that limit the overall depth are the thickness of the high-performance particle filter 4 and the required width of the space 12, which must be dimensioned in such a way that the properties of a plenum are retained. A reduction of up to 40% compared to conventional arrangements is possible.
- a corresponding selection of fans and filters allows the filter / fan unit to be varied within wide limits.
- the fan 3 is separated from the walls of the plenum chamber 1 in terms of vibration.
- vibration-damping sealing elements 13 are provided at the inlet opening 5 and a vibration-insulated outlet 14, which is airtight to avoid pressure losses from the environment, is attached to the base frame 2 of a holder 15 for the fan 3.
- the filter-fan unit is connected to the device unit 10 directly or to sealing elements 11.
- the device unit 10 has its own vibration isolation system 30, which is supported on the base frame 2.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines gereinigten, turbulenzarmen Luftstromes zur Versorgung lokaler Reinräume, bei der ein Lüfter und ein Filter, das eine Seite zum Eintritt von ungereinigter Luft und eine gegenüberliegende Seite zum Austritt des gereinigten Luftstromes aufweist, von Wänden einer Plenumkammer umschlossen sind, mit einer Einlaßöffnung in einer der Wände, an die der Lüfter zum Ansaugen von Luft angeschlossen ist und einer Auslaßöffnung in einer anderen Wand, an der das Filter mit der Seite des Austrittes des gereinigten Luftstromes anliegt.
Derartige technische Lösungen sind bei der Herstellung integrierter Schaltkreise anwendbar und beispielsweise aus der DE 35 13 902 A1 bekannt.The invention relates to a device for generating a cleaned, low-turbulence air stream for supplying local clean rooms, in which a fan and a filter, which has one side for the entry of unpurified air and an opposite side for the outlet of the cleaned air flow, are enclosed by walls of a plenum chamber , with an inlet opening in one of the walls to which the fan for drawing in air is connected and an outlet opening in another wall against which the filter lies with the side of the outlet of the cleaned air flow.
Such technical solutions can be used in the production of integrated circuits and are known, for example, from DE 35 13 902 A1.
Sinkende Strukturbreiten und die Forderung nach steigender Gutausbeute führen zu ständig steigenden Anforderungen an die Reinraumbedingungen in der Umgebung der zu bearbeitenden Objekte.
Mit Einführung neuer Technologien, wie z. B. dem Einsatz von SMIF-Systemen (Standard Mechanical Interface), ist die Anwendung von lokalen Reinräumen verbunden, die an die verschiedenen Geräteeinheiten gekoppelt sind.
Der Übergang von großen Reinräumen, in denen ein vertikaler laminarer Luftstrom zur Aufrechterhaltung der Reinraumbedingungen dient, zu kleinen lokalen Reinräumen, die häufig mit einem horinzontalen laminaren Luftstrom arbeiten, führt beim Einsatz bekannter technischer Lösungen zu überhöhten Geräteabmessungen.Sinking structural widths and the demand for increasing yield of good lead to constantly increasing demands on the clean room conditions in the environment of the objects to be processed.
With the introduction of new technologies, such as B. the use of SMIF systems (Standard Mechanical Interface), the use of local cleanrooms is connected, which are coupled to the various device units.
The transition from large clean rooms, in which a vertical laminar air flow serves to maintain the clean room conditions, to small local clean rooms, which often work with a horizontal laminar air flow, leads to excessive device dimensions when using known technical solutions.
Wurden zur Erzeugung von vertikalen Luftströmen die Luftaufbereitungsanlagen, bestehend aus Filter und Lüfter üblicherweise an der Decke bzw. über der Geräteeinheit angebracht, so erfordern lokale horizontale Luftströme deren Integration in die Geräte. Damit ergibt sich oft eine Vergrößerung der Aufstellfläche.If the air treatment systems, consisting of filter and fan, were usually installed on the ceiling or above the device unit to generate vertical air flows, then local horizontal air flows require their integration into the devices. This often results in an increase in the footprint.
Zur Luftaufbereitung setzt z. B. die in der DE 35 13 902 A1 offenbarte Lösung einen in das Plenum integrierten Zentrifugallüfter ein, dessen Luft insgesamt parallel zu der Fläche der Filterelemente abgegeben wird. Den Zentrifugallüfter umgebende Leitflächen erzeugen eine Luftströmung von den Randflächen zur Mitte des Filters.For air treatment z. B. the solution disclosed in DE 35 13 902 A1 a centrifugal fan integrated in the plenum, the air is emitted parallel to the surface of the filter elements. The centrifugal fan surrounding baffles create an air flow from the peripheral surfaces to the center of the filter.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades durch eine verwirbelungsarme gleichmäßige Anströmung der Filterfläche sind in der DE 42 36 031 A1 Einlaßöffnung und Axiallüfter durch eine rohrförmige Ummantelung vom Plenum bis auf einen Luftaustritt in Strömungsrichtung getrennt. In den Luftstrom gestellte Luftleitbleche wirken rotatorischen Luftstromkomponenten entgegen.In order to increase the efficiency due to a uniform flow with low turbulence in the filter surface, the inlet opening and axial fan in DE 42 36 031 A1 are separated from the plenum by a tubular jacket except for an air outlet in the flow direction. Air baffles placed in the air flow counteract rotary air flow components.
Neben der für viele Anwendungszwecke noch zu großen Bautiefe beider Lösungen, erfordert die Anwendung von Luftleitblechen einen hohen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand, da einerseits eine genügende Stabilität der Luftleiteinrichtungen erreicht werden muß, um die Erzeugung von Schwingungen zu vermeiden, andererseits kommt es zu einer zusätzlichen Geräuschentwicklung an den Abreißkanten der Luftleitbleche.
Die teilweise Reduzierung der Bautiefe, die durch den Einsatz von Axiallüftern anstelle von Radiallüftern erreicht wird, ist in der Regel mit einem höheren Geräuschpegel verbunden, der sich natürlich störend auf das Bedienpersonal auswirkt.In addition to the depth of both solutions, which is still too great for many applications, the use of air baffles requires a high level of design and manufacturing effort, since on the one hand sufficient stability of the air baffle devices must be achieved to avoid the generation of vibrations, and on the other hand there is an additional noise development at the tear-off edges of the air baffles.
The partial reduction in the overall depth, which is achieved by using axial fans instead of radial fans, is usually associated with a higher noise level, which of course has a disruptive effect on the operating personnel.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß mit der bei lokalen Reinräumen üblichen Kopplung der Luftaufbereitungsanlagen an die Geräteeinheiten eine mögliche Schwingungsübertragung verbunden ist.
Besonders negativ wirkt sich diese Schwingungsübertragung bei bilderzeugenden oder -verarbeitenden Geräten und Inspektionsgeräten aus. Ohne aufwendige Maßnahmen zur Schwingungsisolation mit Problemen der Kopplung zum Gehäuse der Geräteeinheit und der Trennung der Umgebung vom eingeschlossenen Reinraum ist eine Arbeit mit diesen Geräten nicht gewährleistet.Another disadvantage is that a possible vibration transmission is associated with the coupling of the air treatment systems to the device units, which is common in local cleanrooms.
This vibration transmission has a particularly negative effect on imaging or processing devices and inspection devices. Without complex measures for vibration isolation with problems of coupling to the housing of the device unit and the separation of the environment from the enclosed clean room, work with these devices is not guaranteed.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Bautiefe der Luftaufbereitungsanlage weiter zu verringern und außerdem in einfacher Weise eine Schwingungsübertragung von den luftstromerzeugenden Mitteln auf die zu versorgende Geräteeinheit weitgehend zu vermeiden.The object of the invention is therefore to further reduce the overall depth of the air treatment system and, furthermore, to largely avoid a vibration transmission from the airflow-generating means to the device unit to be supplied.
Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines gereinigten, turbulenzarmen Luftstromes zur Versorgung lokaler Reinräume, bei der ein Lüfter und ein Filter, das eine Seite zum Eintritt von ungereinigter Luft und eine gegenüberliegende Seite zum Austritt des gereinigten Luftstromes aufweist, von Wanden einer Plenumkammer umschlossen sind, mit einer Einlaßöffnung in einer der Wände, an die der Lüfter zum Ansaugen von Luft angeschlossen ist und einer Auslaßöffnung in einer anderen Wand, an der das Filter mit der Seite des Austrittes des gereinigten Luftstromes anliegt, dadurch gelöst, daß die der Auslaßöffnung gegenüberliegende Wand der Plenumkammer zu der Seite des Eintrittes der ungereinigten Luft benachbart ist und einen Raum freiläßt, der mit dem übrigen Raum der Plenumkammer in Verbindung steht.The task is accomplished by a device for generating a cleaned, low-turbulence air stream for supplying local clean rooms, in which a fan and a filter, which has one side for the entry of unpurified air and an opposite side for the exit of the cleaned air flow, are enclosed by walls of a plenum chamber, with an inlet opening in one of the walls to which the fan for suction of air is connected and one Discharge opening in another wall, against which the filter lies with the side of the outlet of the cleaned air flow, solved in that the wall of the plenum chamber opposite the outlet opening is adjacent to the side of the inlet of the uncleaned air and leaves a space which is free with the rest Room of the plenum chamber communicates.
Der Lüfter ist dem Filter in einer Richtung senkrecht zur Richtung des gereinigten Luftstromes benachbart.The fan is adjacent to the filter in a direction perpendicular to the direction of the cleaned air flow.
Anstatt des Einsatzes eines Lüfters kann auch dem Filter in einer Richtung senkrecht zur Richtung des gereinigten Luftstromes mindestens ein Paar von Lüftern benachbart sein.
Werden zwei oder mehrere Lüfter eingesetzt ist es von Vorteil, wenn der zu der Seite des Eintrittes der ungereinigten Luft freigelassene Raum entsprechend der Anzahl der Lüfter in Teilräume geteilt ist, die von der Wand der Plenumkammer und Abschnitten der Seite des Eintrittes der ungereinigten Luft gebildet sind, wobei die Trennung an der Seite des Austrittes des gereinigten Luftstromes aufgehoben ist.Instead of using a fan, at least one pair of fans can also be adjacent to the filter in a direction perpendicular to the direction of the cleaned air flow.
If two or more fans are used, it is advantageous if the space left to the side of the inlet of the unpurified air is divided into sub-rooms according to the number of fans, which are formed by the wall of the plenum chamber and sections of the side of the inlet of the unpurified air , wherein the separation on the side of the outlet of the cleaned air flow is eliminated.
Zur Vermeidung einer Schwingungsübertragung von den luftstromerzeugenden Mitteln auf die zu versorgende Geräteeinheit ist es von Vorteil, wenn an jedem Lüfter Halte- und Befestigungselemente angebracht sind, die abgedichtet und schwingungsisoliert aus der Plenumkammer herausgeführt, an einem Grundgestell außerhalb der Plenumkammer befestigt sind. Das Grundgestell kann gleichzeitig Träger der den lokalen Reinraum enthaltenden Geräteeinheit sein, wobei zwischen dem Grundgestell und der Geräteeinheit ein Schwingungsisolationssystem vorzusehen ist.In order to avoid vibrations being transmitted from the airflow-generating means to the device unit to be supplied, it is advantageous if holding and fastening elements are attached to each fan, which are led out of the plenum chamber in a sealed and vibration-isolated manner and are fastened to a base frame outside the plenum chamber. The base frame can at the same time be the carrier of the device unit containing the local clean room, a vibration isolation system being provided between the base frame and the device unit.
Durch diese Anordnung ist die Schwingungsisolation des Lüfters gegenüber dem lokalen Reinraum und der darin angeordneten Baueinheiten ohne größeren Aufwand möglich, und auch der durch Relativbewegungen des schwingungsisolierten Geräteteiles erforderliche Freiraum ist ohne die geometrische Vergrößerung der Filter-Lüfter-Einheit verfügbar.With this arrangement, the vibration isolation of the fan from the local clean room and the structural units arranged therein is possible without great effort, and also by relative movements of the fan Vibration-isolated device part required space is available without the geometric enlargement of the filter-fan unit.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Filter-Lüfter-Einheit, gekoppelt an eine Geräteeinheit mit lokalem Reinraum
- Fig. 2
- eine Filter-Lüfter-Einheit mit einer schwingungsisolierten Kupplung an die Geräteeinheit mit dem lokalen Reinraum
- Fig. 3
- eine Filter-Lüfter-Einheit mit einem Lüfterpaar
- Fig. 1
- a filter-fan unit, coupled to a device unit with a local clean room
- Fig. 2
- a filter-fan unit with a vibration-isolated coupling to the device unit with the local clean room
- Fig. 3
- a filter-fan unit with a pair of fans
Gemäß Fig. 1 umschließen die Wände einer Plenumkammer 1, die von einem Grundgestell 2 getragen wird, einen Lüfter 3 und ein Hochleistungsschwebstoffilter 4. Bis auf eine Einlaßöffnung 5 in einer der Wände, an die der Lüfter 3 angeschlossen ist und die die Luftzufuhr aus dem umgebenden Raum ermöglicht, ist die Plenumkammer 1 gegenüber der Umgebung lufttechnisch dicht abgeschlossen. Das Hochleistungsschwebstoffilter 4 weist eine Seite 6 zum Eintritt ungereinigter Luft auf und umschließt mit einer gegenüberliegenden Seite 7 zum Austritt eines gereinigten Luftstromes 8 eine Auslaßöffnung 9. Dadurch kann der Eintritt der gereinigten Luft in eine, mit der Plenumkammer 1 über Dichtungselemente 11 gekoppelte Geräteeinheit 10 zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines lokalen Reinraumes nur über das Hochleistungsschwebstoffilter 3 entsprechend seinem Abscheidegrad erfolgen.1 enclose the walls of a plenum chamber 1, which is supported by a
Die Anordnung des Lüfters 3, der in diesem Ausführungsbeispiel als Radiallüfter ausgebildet ist, erfolgt zur Reduzierung der Bautiefe der Filter-Lüfter-Einheit in unüblicher Weise in einer Richtung senkrecht zur Richtung des gereinigten Luftstromes 8 benachbart zum Hochleistungsschwebstoffilter 4.
Die der Auslaßöffnung 9 gegenüberliegende Wand der Plenumkammer 1 läßt zu der Seite 6 für den Eintritt der ungereinigten Luft einen Raum 12 frei, der mit dem übrigen Raum der Plenumkammer 1 in Verbindung steht. Der freigelassene Raum 12 ist der Bereich der Plenumkammer 1, der als Stauraum vorwiegend zur Ausbildung des Plenums dient, so daß eine örtlich weitgehend gleichmäßige Durchströmung des Hochleistungsschwebstoffilters 4 und damit verbunden eine turbulenzarme Verdrängungsströmung am reinluftseitigen Austritt des gereinigten Luftstromes 8 gewährleistet ist.The arrangement of the
The wall of the plenum chamber 1 opposite the outlet opening 9 leaves a
Die die Bautiefe begrenzenden Merkmale sind die Dicke des Hochleistungsschwebstoffilters 4 und die erforderliche Breite des Raumes 12, der so dimensioniert sein muß, daß die Eigenschaften eines Plenums erhalten bleiben. Eine Reduzierung bis zu 40 % gegenüber herkömmlichen Anordnungen ist möglich.The features that limit the overall depth are the thickness of the high-
Durch eine entsprechende Auswahl von Lüfter und Filter, deren Größe und Geometrie an die Forderungen des lokalen Reinraumes angepaßt werden können, ist eine Variation der Filter-Lüfter-Einheit in weiten Grenzen möglich.A corresponding selection of fans and filters, the size and geometry of which can be adapted to the requirements of the local clean room, allows the filter / fan unit to be varied within wide limits.
In der Ausführung gemäß Fig. 2 ist der Lüfter 3 schwingungstechnisch von den Wänden der Plenumkammer 1 getrennt. Zu diesem Zweck sind schwingungsdämpfende Dichtungselemente 13 an der Einlaßöffnung 5 und ein schwingungsisolierter und zur Vermeidung von Druckverlusten gegenüber der Umgebung luftdichter Austritt 14 einer an dem Grundgestell 2 befestigten Halterung 15 für den Lüfter 3 vorgesehen.
Im Bereich der Auslaßöffnung 9 ist die Filter-Lüfter-Einheit mit der Geräteeinheit 10 direkt oder mit Dichtungselementen 11 verbunden. Die Geräteeinheit 10 verfügt über ein eigenes Schwingungsisolationssystem 30, das sich auf dem Grundgestell 2 abstützt.2, the
In the area of the outlet opening 9, the filter-fan unit is connected to the
Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist in einer Plenumkammer 16 mit Einlaßöffnungen 17, 18 und einer Auslaßöffnung 19 einem Filter 20 in einer Richtung senkrecht zur Richtung eines gereinigten Luftstromes 21 ein Paar von Lüftern 22, 23 benachbart. Die von jedem Lüfter 22, 23 angesaugte Luft ist auf durch Trennwände 24, 25 geteilte Teilräume 26, 27 gerichtet, die von der Wand der Plenumkammer 16 und Abschnitten 28, 29 der Seite des Eintrittes der ungereinigten Luft gebildet sind. In dieser Anordnung, die nicht auf ein Paar von Lüftern beschränkt sein muß, erzeugt jeder Lüfter sein eigenes Plenum. Da reinluftseitig keinerlei Trennung mehr vorhanden ist, wird eine einzige laminare bzw. turbulenzarme Strömung erzeugt.3, a pair of
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet, daß
die der Auslaßöffnung (9, 19) gegenüberliegende Wand der Plenumkammer (1, 16) zu der Seite (6) des Eintrittes der ungereinigten Luft benachbart ist und einen Raum (12, 26, 27) freiläßt, der mit dem übrigen Raum der Plenumkammer (1, 16) in Verbindung steht.Device for generating a cleaned, low-turbulence air stream for supplying local clean rooms, in which a fan and a filter, which has one side for the entry of unpurified air and an opposite side for the outlet of the cleaned air stream, are enclosed by walls of a plenum chamber, with an inlet opening in one of the walls to which the fan for sucking in air is connected and an outlet opening in another wall to which the filter lies with the side of the outlet of the cleaned air flow,
characterized in that
the wall of the plenum chamber (1, 16) opposite the outlet opening (9, 19) is adjacent to the side (6) of the entry of the uncleaned air and leaves a space (12, 26, 27) free which connects with the remaining space of the plenum chamber ( 1, 16) is connected.
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