Qu'est-ce qu'un filtre ULPA ? En quoi il diffère du HEPA et à quoi il appartient réellement

Un filtre ULPA est un filtre à air à très faible pénétration (Ultra Low Penetration) classé selon la norme EN 1822, groupe U. Les limites de classe sont :

•U15 : rendement intégral supérieur ou égal à 99,9995 %

•U16 : rendement intégral supérieur ou égal à 99,99995 %

•U17 : rendement intégral supérieur ou égal à 99,999995 %

C'est le côté classification formelle. Sur le marché, vous verrez également des produits ULPA décrits comme 99,9995 % à 0,1-0,2 μm ou environ 0,12 μm, en particulier dans les panneaux pour salles blanches destinés à l'électronique. Par exemple, un produit ULPA à faible teneur en bore destiné à l'utilisation de semi-conducteurs est publié à 99,9995 % à 0,1–0,2 μm, et de nombreux guides de comparaison utilisent 0,12 μm comme taille de référence pratique pour les discussions ULPA.

Lorsque les acheteurs posent des questions sur l’efficacité du filtre U15, ils souhaitent généralement la version courte :

•U15 est la classe d'entrée ULPA

• selon EN 1822, il est évalué à 99,9995 % d'efficacité intégrale

• dans la littérature produit, les performances sont souvent décrites autour de 0,1 à 0,2 μm

• Il se situe au-dessus de H14 en termes d'efficacité de filtration et généralement au-dessus de H14 en termes de résistance initiale et de coût.

Nos ingénieurs voient souvent les acheteurs mélanger trois systèmes différents :

•ISO 16890 / ancienne norme EN 779 pour les filtres de ventilation générale

•EN 1822 / ISO 29463 pour EPA, HEPA et ULPA

• termes de terrain tels que « HEPA médical » ou « ULPA pour salle blanche »

Ne comparez pas unFiltre G4, MERV 8 ou ePM1à unPanneau U15comme s'ils appartenaient au même arbre de décision. Ce n’est pas le cas. ULPA appartient au côté-filtrage absolu du marché

L’écart fondamental d’efficacité est facile à énoncer. Le plus difficile est d’expliquer l’impact de cette lacune sur le système.

Selon EN 1822 :

H13:Supérieur ou égal à 99,95 %

H14:Supérieur ou égal à 99,995 %

U15:Supérieur ou égal à 99,9995 %

U16:Supérieur ou égal à 99,99995 %

U17:Supérieur ou égal à 99,999995 %

Cela signifie unFiltre ULPA ou HEPALa décision ne concerne pas seulement « un air plus pur ». Cela affecte généralement :

Chute de pression initiale

sélection de fans

Consommation d'énergie des FFU ou des modules terminaux

économie de l'intervalle de remplacement

fuite-attentes en matière de tests et de qualification

si le processus bénéficie réellement de cette dernière fraction d'efficacité

Ce compromis-est souvent clairement démontré dans les gammes de produits à semi-conducteurs pour salles blanches. Leurs panneaux microélectroniques sont disponibles dans les tailles H14 et U15-U17, mettant l'accent sur une faible perte de charge, un dégagement de gaz ultra-faible et une adaptation aux salles blanches et aux équipements microélectroniques. Cela illustre clairement qu'une fois que l'on entre dans le domaine de la filtration de l'air par semi-conducteurs, la discussion ne porte plus seulement sur l'élimination des particules, mais sur une prise en compte globale du contrôle des particules, de la propreté au niveau moléculaire et de la consommation d'énergie.

Une façon-anglaise simple de voir les choses

HEPA est souvent la bonne réponse lorsque la pièce est conçue autour du contrôle des infections, de la protection des produits ou d’une propreté élevée sans sensibilité extrême aux particules.

ULPA est la bonne réponse lorsque le processus est sensible aux particules plus petites, à une tolérance aux défauts plus faible et à des objectifs de salle blanche beaucoup plus stricts.

C’est pourquoi une déclaration générale du type « ULPA, c’est mieux » n’est pas utile. Dans de nombreux projets, l'ULPA n'est meilleur que si le processus peut justifier la chute de pression et le coût supplémentaires.

C’est là que la logique de l’application compte plus que le langage de la brochure.

Salles d'opération et espaces de soins

ASHRAE 170 fixe la base de référence en matière de filtration pour les salles d'opération au minimum MERV 16 et appelle spécifiquement des filtres HEPA au niveau du dispositif terminal d'air dans certains cas de salle d'opération spécialisés tels que les procédures orthopédiques, les transplantations, la neurochirurgie et les procédures de brûlures dédiées. En d’autres termes, les directives en matière de soins de santé ne considèrent pas l’ULPA comme la réponse par défaut pour la conception standard d’une salle d’opération. Même lorsque l'HEPA est utilisé, l'objectif est le contrôle des risques d'infection-et la protection du flux d'air sur le champ chirurgical, et non la protection du rendement au niveau des semi-conducteurs-.

Ainsi, lorsque les acheteurs disent que « les salles de chirurgie utilisent le HEPA », c'est généralement la bonne direction. L'objectif de filtration des soins de santé est élevé, mais il dépend de la sécurité des patients et de la conception du flux d'air procédural, et non de la sensibilité aux particules et aux molécules des processus de fabrication de plaquettes.

Fabriques de semi-conducteurs et électronique avancée

Les installations de semi-conducteurs sont un monde différent. Les directives de Camfil sur les semi-conducteurs indiquent que les usines de fabrication utilisent des solutions complètes de filtration et de contrôle AMC-pour réduire les concentrations de particules et de molécules à des niveaux ISO de classe 1 pour les particules et à des niveaux inférieurs à -ppb pour la contamination moléculaire aéroportée. Leurs panneaux pour salles blanches-axés sur l'électronique sont proposés en HEPA H14 et ULPA U15, U16, U17, spécifiquement pour l'industrie microélectronique et avec des composants à très faible dégazage-.

C'est pourquoi la production de puces avancées va souvent au-delà du HEPA et passe au ULPA, en particulier dans les zones de processus critiques, les mini-environnements d'outils, les zones de lithographie ou d'autres parties de l'usine où les particules plus petites et la contamination moléculaire affectent directement le rendement. Une façon pratique de le dire est la suivante :

l'hôpital protège les patients et les procédures

la fabrique de puces protège le rendement à un seuil de défauts beaucoup plus strict

Même mot : propre. Seuil très différent.

C'est l'un des détails qui manquent à de nombreux acheteurs non-de produits électroniques.

Dans les salles blanches de semi-conducteurs, le filtre ne peut pas être traité comme une boîte inerte. Le filtre lui-même peut devenir une source de contamination si le média ou les composants dégagent des dopants ou des contaminants moléculaires indésirables.

Une étude de 1991 sur la microélectronique au silicium a révélé que la contamination par le bore en suspension dans l'air était attribuée au verre borosilicaté des filtres à air à particules à haute efficacité. Des rapports ultérieurs de l'industrie ont noté que les fournisseurs traditionnels de supports en fibre de verre-développaient des produits à faible-bore, et que ces supports avaient été acceptés par le marché en réponse aux exigences des semi-conducteurs.

Ce contexte explique pourquoi les produits ULPA modernes-de qualité électronique mettent l'accent sur une construction à faible-bore, sans dopant-sans dégazage ou à très faible-dégazage. Un produit ULPA actuel à faible teneur en bore pour les applications de semi-conducteurs inférieurs à 14 nm indique que les supports en fibre de verre à faible teneur en bore empêchent la contamination par le bore transmis par le filtre et avertissent spécifiquement que le bore contenu dans les supports ULPA standard peut dégazer dans un flux d'air de haute pureté et provoquer un dopage involontaire de type p. Camfil fait valoir un point similaire sous un autre angle en promouvant des composants à très faible dégazage et sans dopant dans ses panneaux de salle blanche microélectronique.

Si votre projet est en :

• fabrication de plaquettes

•lithographie

• Revêtement/exposition photorésistant

• emballage avancé

•outils microélectroniques ou mini-environnements

alors la conversation devrait aller au-delàEfficacité ULPAet comprennent :

• média à faible-bore

• construction sans dopant-

•faible-dégazage organique

• compatibilité avec la stratégie de contrôle AMC-

Pour la filtration de l’air à semi-conducteurs, ce n’est pas un article de luxe. Cela fait partie de la protection des processus.

Nos ingénieurs commencent généralement par l'application et non par la classe de filtre.

Nous posons d’abord quatre questions :

•Quel est l'objectif de propreté de la pièce ou de la zone de traitement ?

•Le processus est-il principalement sensible à la charge biologique, aux particules ou à la contamination moléculaire ?

•Le système peut-il absorber la chute de pression plus élevée qui accompagne généralement des filtres plus étanches ?

•Le projet est-il en santé/pharma, ou en microélectronique/semi-conducteur ?

Nous avons récemment aidé un client d'Asie du Sud-Est qui avait initialement demandé U15 pour l'ensemble du projet parce que son équipe pensait que « un niveau plus élevé signifie plus de sécurité ». Il s’est avéré que seuls les domaines critiques des processus microélectroniques avaient besoin de l’ULPA. Les zones de support pourraient rester sur une filtration terminale de qualité HEPA-. Ce changement a réduit à la fois la charge de travail des ventilateurs et le budget des filtres sans affaiblir les contrôles réels des risques du processus.

C'est généralement la bonne approche. Utilisez ULPA là où il résout un problème réel. Ne le diffusez pas partout sauf si le processus en a vraiment besoin.

Avant de finaliser la spécification, vérifiez ces points :

Norme : EN 1822 / ISO 29463, pas de normes générales-de ventilation

Classe : H13, H14, U15, U16 ou U17 en fonction des besoins du processus

Base d'efficacité : MPPS et efficacité intégrale publiée

Chute de pression initiale : adaptée au ventilateur, au FFU ou au module terminal

Application : chirurgie/santé, secteur pharmaceutique, semi-conducteurs ou environnement d'outils

Risque lié au support : support en verre standard, support en verre à faible-verre en bore ou support à membrane-sans dopant

Construction : composants à faible-dégazage s'ils sont utilisés dans des environnements électroniques

Test d'étanchéité : analyse individuelle-testée lorsque l'application l'exige