Laboratorio pulito

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Una vasta camera bianca (in costruzione) in un'industria di microelettronica e semiconduttori
Una tipica protezione del capo per camera bianca

Il laboratorio pulito è un ambiente adibito a laboratorio chimico, meccanico e/o elettronico la cui caratteristica principale è la presenza di aria molto pura, cioè a bassissimo contenuto di microparticelle di polvere in sospensione.

Il termine corretto in italiano è camera bianca, sebbene quello inglese di cleanroom (diffuso a livello internazionale) sia ampiamente utilizzato. Si tratta di una stanza ad atmosfera controllata (pressione atmosferica ed inquinamento particellare), da non confondere però con la camera iperbarica (pressione controllata) o con le camere sterili (microbiologicamente controllati) o con le camere anecoiche che invece schermano segnali elettromagnetici o sonori.

Descrizione[modifica | modifica sorgente]

I pionieri di questa tecnologia sono stati gli americani, per questo la prima legge di classificazione delle cleanrooms è nata in America (US Federal Standard 209E). Le origini sono da attribuire alle prime industrie di microelettronica, ed in particolare per la lavorazione dei semiconduttori (come il silicio), che, avendo sempre più bisogno di incrementare sia l'efficienza di produzione che la qualità dei prodotti in termini di purezza, hanno sempre più spinto verso lo sviluppo delle camere bianche.

Infatti, nel processo di produzione dei semiconduttori, le particelle in sospensione nell'aria (micro-polvere) vanno a danneggiare irreparabilmente le micro-fotoincisioni che formano i chip, creando un circuito elettronico difettoso e quindi uno scarto. Questo processo industriale ha imposto il miglioramento degli ambienti di produzione, eliminando le particelle dall'aria, per due scopi: incremento dell'efficienza della produzione, aumentando il rendimento di qualità, ed esigenza del produttore (ovviamente basato sulla richiesta di mercato) nel rimpicciolire sempre più l'area di fotoincisione dei semiconduttori (basti pensare ai supporti di memoria USB che in pochi anni, sono passate da 16 MB a 16 GB senza cambiare le dimensioni esterne).

La classificazione delle camere bianche si basa sul conteggio delle microparticelle da 0,5 µm in un volume definito di aria (per la legge americana è un piede cubo, per la UNI è un metro cubo). Questa classificazione o "certificazione" viene rilasciata dal costruttore una volta messa in funzione la camera, mediante un contatore particellare. Meno particelle vengono conteggiate, più "pulita" è la camera bianca e minore è la classe di apparteneza (ISO-5 ISO-6 ecc.).

Per fare un paragone, in un ufficio normale conteremmo qualche milione di particelle da 0,5 µm. In un locale pubblico sono presenti anche 4-5 milioni di particelle. In una acciaieria in produzione potremmo misurarne quasi 10 milioni.

Funzionamento[modifica | modifica sorgente]

Il funzionamento di una camera bianca si basa in sostanza sul principio di ricircolo forzato di aria super-filtrata in una stanza sigillata.

Il sistema che provvede a questo è costituito da grandi ventilatori operanti a bassa velocità, che immettono nella stanza attraverso il soffitto un flusso laminare di aria precedentemente filtrata attraverso poderosi filtri HEPA posizionati all'esterno della stessa, ed aspirata attraverso griglie poste sul pavimento.

La purezza dell'aria in questi locali è decisamente superiore a quella di una sala operatoria, e quindi le persone che vi lavorano devono indossare camici sterili, copriscarpe, cuffie e mascherine. Nelle camere in cui è richiesta purezza dell'aria molto elevata o totale, l'accesso è consentito solo a personale adeguatamente addestrato.

Principi base per i flussi d'aria nelle camere bianche[modifica | modifica sorgente]

Camera bianca con "flusso turbolento"
Camera bianca a "flusso unidirezionale verticale"

Classificazioni[modifica | modifica sorgente]

US FED STD 209E[modifica | modifica sorgente]

Classe numero massimo di particelle/ft³ ISO
corrispondente
≥0.1 µm ≥0.2 µm ≥0.3 µm ≥0.5 µm ≥5 µm
1 35 7 3 1   ISO 3
10 350 75 30 10   ISO 4
100   750 300 100   ISO 5
1,000       1,000 7 ISO 6
10,000       10,000 70 ISO 7
100,000       100,000 700 ISO 8

La US FED STD 209E è stata ufficialmente abolita dal General Services Administration of the US Department of Commerce il 29 novembre 2001, ma è ancora usata.[1][2]

ISO 14644-1[modifica | modifica sorgente]

Classe numero massimo di particelle/m³ FED STD 209E
corrispondente
≥0.1 µm ≥0.2 µm ≥0.3 µm ≥0.5 µm ≥1 µm ≥5 µm
ISO 1 10 2        
ISO 2 100 24 10 4    
ISO 3 1,000 237 102 35 8   Classe 1
ISO 4 10,000 2,370 1,020 352 83   Classe 10
ISO 5 100,000 23,700 10,200 3,520 832 29 Classe 100
ISO 6 1,000,000 237,000 102,000 35,200 8,320 293 Classe 1000
ISO 7       352,000 83,200 2,930 Classe 10,000
ISO 8       3,520,000 832,000 29,300 Classe 100,000
ISO 9       35,200,000 8,320,000 293,000 Aria nella stanza

BS 5295[modifica | modifica sorgente]

  numero massimo di particelle/m³
Classe ≥0.5 µm ≥1 µm ≥5 µm ≥10 µm ≥25 µm
Classe 1 3,000        
Classe 2 300,000   2,000 30  
Classe 3   1,000,000 20,000 4,000 300
Classe 4     200,000 40,000 4,000

La BS 5295 Classe 1 richiede anche che le particelle non siano più grandi di 5 μm.[3]

Impiego[modifica | modifica sorgente]

Le camere bianche sono utilizzate nella ricerca industriale e scientifica wafer-fab, industria della microelettronica in genere, nel campo dell'imbottigliamento e alimentare in genere, campo farmaceutico.

In campo elettronico, vengono usate nei casi in cui un componente o un dispositivo possa essere danneggiato dai granelli di polvere presenti nell'aria normale. Un esempio è rappresentato dall'assemblaggio dei dischi rigidi, e nei casi in cui sia necessario aprire il dispositivo per recuperare i dati contenuti o per riparazione (vedi recupero dati). Aprirlo in un ambiente normale renderebbe il disco inutilizzabile in poco tempo; basti pensare che la particella di fumo di una sigaretta ha un diametro maggiore della distanza che c'è fra la testina magnetica di lettura/scrittura e la superficie magnetica del piatto, distanza dell'ordine di poche decine di nanometri.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ (EN) Abolizione del FED-STD-209E - Institute of Environmental Sciences and Technology
  2. ^ (EN) page 148
  3. ^ Market Venture Philippines Inc.

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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