Рождение чистой комнаты
Возникновение и развитие всех технологий обусловлено потребностями производства. Технология чистых помещений не является исключением. Во время Второй мировой войны гироскопы на воздушных подшипниках, производимые в США для авиационной навигации, приходилось переделывать в среднем 120 раз на каждые 10 гироскопов из-за нестабильного качества. Во время войны на Корейском полуострове в начале 1950-х годов в США было заменено более миллиона электронных компонентов в 160 000 единиц электронного коммуникационного оборудования. Отказы радаров происходили в 84% случаев, а отказы гидролокаторов подводных лодок – в 48%. Причина заключается в низкой надежности и нестабильном качестве электронных устройств и деталей. Военные и производители расследовали причину и в конечном итоге, учитывая множество факторов, пришли к выводу, что она была связана с загрязненной производственной средой. Несмотря на все затраты и строгие меры по закрытию производственного цеха, результаты были минимальными. Так родилась концепция чистых помещений!
Разработка чистых помещений
Первый этап: До начала 1950-х годов в системах подачи воздуха в производственных цехах использовался высокоэффективный фильтр HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter), успешно разработанный Комиссией по атомной энергии США в 1951 году для решения проблемы улавливания радиоактивной пыли, вредной для человека. Фильтрация воздуха действительно положила начало концепции «чистых помещений», имеющей современное значение.
Второй этап: В 1961 году Уиллис Уитфилд, старший научный сотрудник Национальных лабораторий Сандия (США), предложил схему организации потока чистого воздуха, которая в то время называлась ламинарным потоком, а сейчас называется однонаправленным потоком. (однонаправленный поток) и применил её в реальных проектах. С тех пор чистые помещения достигли беспрецедентного уровня чистоты.
Третий этап: В том же году ВВС США разработали и выпустили первый в мире стандарт для чистых помещений TO-00-25--203 – Директива ВВС «Стандарт для проектирования и эксплуатационных характеристик чистых помещений и чистых боксов». На его основе в декабре 1963 года был опубликован федеральный стандарт США FED-STD-209, разделивший чистые помещения на три уровня. К настоящему времени сформировался прототип идеальной технологии чистых помещений.
Вышеуказанные три ключевых достижения часто называют тремя вехами в истории развития современных чистых помещений.
В середине 1960-х годов чистые помещения стали появляться в различных отраслях промышленности США. Они использовались не только в военной промышленности, но и получили распространение в электронике, оптике, микроподшипниках, микродвигателях, производстве светочувствительных плёнок, сверхчистых химических реагентов и других отраслях, сыграв важную роль в развитии науки, технологий и промышленности того времени. В связи с этим ниже приводится подробное описание ситуации в стране и за рубежом.
Сравнение развития
За рубежом: В начале 1950-х годов для решения проблемы улавливания радиоактивной пыли, вредной для организма человека, Комиссия по атомной энергии США представила высокоэффективный воздушный фильтр (HEPA), который стал первой вехой в истории развития чистых технологий. В 1960-х годах чистые помещения появились на заводах по производству точного электронного оборудования и других заводах в США. В то же время начался процесс переноса технологий промышленных чистых помещений в биологически чистые помещения. В 1961 году появилась чистая комната с ламинарным (однонаправленным) потоком. Был сформирован самый ранний в мире стандарт чистых помещений — Техническая доктрина ВВС США 203. В начале 1970-х годов акцент в строительстве чистых помещений начал смещаться на медицинскую, фармацевтическую, пищевую и биохимическую промышленность. Помимо США, другие промышленно развитые страны, такие как Япония, Германия, Великобритания, Франция, Швейцария, страны бывшего СССР, Нидерланды и др., также придают большое значение чистым технологиям и активно их развивают. После 1980-х годов США и Япония успешно разработали новые фильтры UltraHEPA с целевым размером частиц 0,1 мкм и эффективностью улавливания 99,99%. Наконец, были построены чистые помещения UltraHEPA с фильтрацией 0,1 мкм 10-го уровня и 0,1 мкм 1-го уровня, что открыло новую эру в развитии чистых технологий.
Китай: С начала 1960-х до конца 1970-х годов эти десять лет были начальным и фундаментальным этапом китайской технологии чистых помещений. Примерно на десять лет позже, чем за рубежом. Это была особенная и сложная эпоха со слабой экономикой и отсутствием сильной дипломатии. В таких сложных условиях и вокруг потребностей точного машиностроения, авиационного приборостроения и электронной промышленности китайские специалисты по технологиям чистых помещений начали свой собственный предпринимательский путь. С конца 1970-х до конца 1980-х годов китайская технология чистых помещений переживала солнечный этап развития. Многие знаковые и важные достижения в процессе развития китайской технологии чистых помещений были почти все рождены на этом этапе. Показатели достигли технического уровня зарубежных стран в 1980-х годах. С начала 1990-х годов и по настоящее время экономика Китая поддерживает стабильный и быстрый рост, международные инвестиции продолжают поступать, и ряд транснациональных корпораций успешно построили многочисленные заводы по производству микроэлектроники в Китае. Таким образом, у отечественных специалистов и исследователей появляется больше возможностей напрямую соприкасаться с концепциями проектирования зарубежных чистых помещений высокого уровня, а также знакомиться с передовым мировым оборудованием и устройствами, управлением и обслуживанием и т. д.
С развитием науки и техники китайские компании, занимающиеся разработкой чистых помещений, также стремительно развиваются. Уровень жизни людей продолжает расти, а их требования к среде обитания и качеству жизни постоянно растут. Технология создания чистых помещений постепенно адаптируется к очистке воздуха в жилых помещениях. В настоящее время китайские проекты создания чистых помещений подходят не только для электронной промышленности, электроприборов, медицины, пищевой промышленности, научных исследований и других отраслей, но и, вероятно, найдут применение в жилых домах, общественных развлекательных заведениях, учебных заведениях и т. д. Благодаря непрерывному развитию науки и техники, компании, занимающиеся разработкой чистых помещений, постепенно охватывают тысячи домохозяйств. Масштабы отечественной индустрии оборудования для чистых помещений также растут с каждым днем, и люди постепенно начинают пользоваться преимуществами создания чистых помещений.
Время публикации: 20 сентября 2023 г.