Ο ρυθμός απόδοσης του τσιπ στη βιομηχανία κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC) σχετίζεται στενά με το μέγεθος και τον αριθμό των σωματιδίων αέρα που εναποτίθενται στο τσιπ. Μια καλή οργάνωση της ροής του αέρα μπορεί να απομακρύνει τα σωματίδια που παράγονται από την πηγή σκόνης από τον καθαρό χώρο, διασφαλίζοντας την καθαριότητα του καθαρού χώρου. Δηλαδή, η οργάνωση της ροής του αέρα στον καθαρό χώρο παίζει ζωτικό ρόλο στον ρυθμό απόδοσης της παραγωγής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Ο σχεδιασμός της οργάνωσης της ροής του αέρα στον καθαρό χώρο πρέπει να επιτυγχάνει τους ακόλουθους στόχους: μείωση ή εξάλειψη του δινορρεύματος στο πεδίο ροής για την αποφυγή της κατακράτησης επιβλαβών σωματιδίων· διατήρηση κατάλληλης θετικής κλίσης πίεσης για την πρόληψη της διασταυρούμενης μόλυνσης.
Δύναμη ροής αέρα
Σύμφωνα με την αρχή του καθαρού δωματίου, οι δυνάμεις που ασκούνται στα σωματίδια περιλαμβάνουν τη δύναμη της μάζας, τη μοριακή δύναμη, την έλξη μεταξύ των σωματιδίων, τη δύναμη ροής αέρα κ.λπ.
Δύναμη ροής αέρα: αναφέρεται στη δύναμη της ροής αέρα που προκαλείται από τη ροή αέρα παροχής, την επιστροφή αέρα, τη θερμική μεταφορά αέρα, την τεχνητή ανάδευση και άλλες ροές αέρα με ορισμένο ρυθμό ροής για τη μεταφορά των σωματιδίων. Για τον τεχνικό έλεγχο του περιβάλλοντος καθαρού δωματίου, η δύναμη ροής αέρα είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας.
Πειράματα έχουν δείξει ότι κατά την κίνηση της ροής του αέρα, τα σωματίδια ακολουθούν την κίνηση της ροής του αέρα σχεδόν με την ίδια ταχύτητα. Η κατάσταση των σωματιδίων στον αέρα καθορίζεται από την κατανομή της ροής του αέρα. Οι ροές αέρα που επηρεάζουν τα σωματίδια σε εσωτερικούς χώρους περιλαμβάνουν κυρίως: τη ροή αέρα παροχής αέρα (συμπεριλαμβανομένης της κύριας ροής αέρα και της δευτερεύουσας ροής αέρα), τη ροή αέρα και τη ροή θερμικής μεταφοράς που προκαλείται από το περπάτημα των ανθρώπων, και τη ροή αέρα που προκαλείται από τη λειτουργία της διεργασίας και τον βιομηχανικό εξοπλισμό. Διαφορετικές μέθοδοι παροχής αέρα, διεπαφές ταχύτητας, χειριστές και βιομηχανικός εξοπλισμός, καθώς και τα επαγόμενα φαινόμενα σε καθαρούς χώρους είναι όλοι παράγοντες που επηρεάζουν το επίπεδο καθαριότητας.
Παράγοντες που επηρεάζουν την οργάνωση της ροής του αέρα
1. Η επίδραση της μεθόδου παροχής αέρα
(1). Ταχύτητα παροχής αέρα
Για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη ροή αέρα, η ταχύτητα παροχής αέρα πρέπει να είναι ομοιόμορφη σε ένα μονοκατευθυντικό καθαρό δωμάτιο, η νεκρή ζώνη της επιφάνειας παροχής αέρα πρέπει να είναι μικρή και η πτώση πίεσης στο ULPA πρέπει επίσης να είναι ομοιόμορφη.
Ομοιόμορφη ταχύτητα παροχής αέρα: δηλαδή, η ανομοιομορφία της ροής του αέρα ελέγχεται εντός ±20%.
Λιγότερη νεκρή ζώνη στην επιφάνεια παροχής αέρα: όχι μόνο θα πρέπει να μειωθεί η επίπεδη επιφάνεια του πλαισίου ULPA, αλλά, το πιο σημαντικό, θα πρέπει να υιοθετηθεί αρθρωτή FFU για την απλοποίηση του πλεονάζοντος πλαισίου.
Για να διασφαλιστεί η κατακόρυφη μονοκατευθυντική ροή αέρα, η επιλογή της πτώσης πίεσης του φίλτρου είναι επίσης πολύ σημαντική, απαιτώντας να μην μπορεί να αποκλίνει η απώλεια πίεσης στο φίλτρο.
(2). Σύγκριση μεταξύ συστήματος FFU και συστήματος ανεμιστήρα αξονικής ροής
Η FFU είναι μια μονάδα παροχής αέρα με ανεμιστήρα και φίλτρο (ULPA). Αφού ο αέρας αναρροφηθεί από τον φυγοκεντρικό ανεμιστήρα της FFU, η δυναμική πίεση μετατρέπεται σε στατική πίεση στον αεραγωγό και εξάγεται ομοιόμορφα από την ULPA. Η πίεση παροχής αέρα στην οροφή είναι αρνητική, έτσι ώστε να μην διαρρεύσει σκόνη στο καθαρό δωμάτιο όταν αντικατασταθεί το φίλτρο. Πειράματα έχουν δείξει ότι το σύστημα FFU είναι ανώτερο από το σύστημα ανεμιστήρα αξονικής ροής όσον αφορά την ομοιομορφία εξόδου αέρα, την παραλληλία ροής αέρα και τον δείκτη απόδοσης εξαερισμού. Αυτό συμβαίνει επειδή η παραλληλία ροής αέρα του συστήματος FFU είναι καλύτερη. Η χρήση του συστήματος FFU μπορεί να κάνει τη ροή αέρα στο καθαρό δωμάτιο καλύτερα οργανωμένη.
(3). Η επίδραση της ίδιας της δομής της FFU
Το FFU αποτελείται κυρίως από ανεμιστήρες, φίλτρα, συσκευές καθοδήγησης ροής αέρα και άλλα εξαρτήματα. Το φίλτρο εξαιρετικά υψηλής απόδοσης ULPA είναι η πιο σημαντική εγγύηση για το εάν ο καθαρός χώρος μπορεί να επιτύχει την απαιτούμενη καθαριότητα του σχεδιασμού. Το υλικό του φίλτρου θα επηρεάσει επίσης την ομοιομορφία του πεδίου ροής. Όταν ένα χονδρό υλικό φίλτρου ή μια πλάκα στρωτής ροής προστίθεται στην έξοδο του φίλτρου, το πεδίο ροής εξόδου μπορεί εύκολα να γίνει ομοιόμορφο.
2. Επιπτώσεις διαφορετικών διεπαφών ταχύτητας στην καθαριότητα
Στο ίδιο καθαρό δωμάτιο, μεταξύ της περιοχής εργασίας και της μη περιοχής εργασίας με κατακόρυφη μονοκατευθυντική ροή, λόγω της διαφοράς στην ταχύτητα του αέρα στην έξοδο ULPA, θα δημιουργηθεί ένα φαινόμενο μικτού στροβίλου στη διεπαφή, και αυτή η διεπαφή θα μετατραπεί σε μια ζώνη στροβιλώδους ροής αέρα με ιδιαίτερα υψηλή ένταση στροβιλισμού αέρα. Σωματίδια ενδέχεται να μεταδοθούν στην επιφάνεια του εξοπλισμού και να μολύνουν τον εξοπλισμό και τα πλακίδια.
3. Επιπτώσεις του προσωπικού και του εξοπλισμού
Όταν ο καθαρός χώρος είναι άδειος, τα χαρακτηριστικά ροής αέρα στο χώρο γενικά πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Μόλις ο εξοπλισμός εισέλθει στον καθαρό χώρο, το προσωπικό κινηθεί και τα προϊόντα μεταδοθούν, αναπόφευκτα θα υπάρξουν εμπόδια στην οργάνωση της ροής του αέρα. Για παράδειγμα, στις προεξέχουσες γωνίες ή άκρες του εξοπλισμού, το αέριο θα εκτραπεί για να σχηματίσει μια στροβιλώδη ζώνη και το ρευστό στη ζώνη δεν παρασύρεται εύκολα από το αέριο, προκαλώντας έτσι ρύπανση. Ταυτόχρονα, η επιφάνεια του εξοπλισμού θα θερμανθεί λόγω της συνεχούς λειτουργίας και η κλίση της θερμοκρασίας θα προκαλέσει μια ζώνη επανακυκλοφορίας κοντά στο μηχάνημα, η οποία θα αυξήσει τη συσσώρευση σωματιδίων στη ζώνη επανακυκλοφορίας. Ταυτόχρονα, η υψηλή θερμοκρασία θα προκαλέσει εύκολα τη διαφυγή των σωματιδίων. Το διπλό φαινόμενο επιδεινώνει τη δυσκολία ελέγχου της συνολικής κάθετης στρωματικής καθαριότητας. Η σκόνη από τους χειριστές στον καθαρό χώρο είναι πολύ εύκολο να προσκολληθεί στις πλακέτες σε αυτές τις ζώνες επανακυκλοφορίας.
4. Επίδραση του δαπέδου επιστροφής αέρα
Όταν η αντίσταση του αέρα επιστροφής που διέρχεται από το δάπεδο είναι διαφορετική, θα δημιουργηθεί διαφορά πίεσης, έτσι ώστε ο αέρας να ρέει προς την κατεύθυνση μικρότερης αντίστασης και να μην επιτυγχάνεται ομοιόμορφη ροή αέρα. Η τρέχουσα δημοφιλής μέθοδος σχεδιασμού είναι η χρήση υπερυψωμένων δαπέδων. Όταν ο ρυθμός ανοίγματος των υπερυψωμένων δαπέδων είναι 10%, η ταχύτητα ροής αέρα στο ύψος εργασίας του δωματίου μπορεί να κατανεμηθεί ομοιόμορφα. Επιπλέον, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στις εργασίες καθαρισμού για τη μείωση της πηγής ρύπανσης του δαπέδου.
5. Φαινόμενο επαγωγής
Το λεγόμενο φαινόμενο επαγωγής αναφέρεται στο φαινόμενο όπου παράγεται ροή αέρα αντίθετη προς την ομοιόμορφη κατεύθυνση και η σκόνη που παράγεται στο δωμάτιο ή η σκόνη στην παρακείμενη μολυσμένη περιοχή διοχετεύεται στην αντίθετη πλευρά του ανέμου, έτσι ώστε η σκόνη να μπορεί να μολύνει το τσιπ. Τα ακόλουθα είναι τα πιθανά φαινόμενα επαγωγής:
(1). Τυφλή πλάκα
Σε ένα καθαρό δωμάτιο με κατακόρυφη μονοκατευθυντική ροή, λόγω των αρμών στον τοίχο, υπάρχουν γενικά μεγάλες τυφλές πλάκες που θα δημιουργήσουν αναταράξεις στην τοπική ροή επιστροφής.
(2). Λάμπες
Τα φωτιστικά στο καθαρό δωμάτιο θα έχουν μεγαλύτερο αντίκτυπο. Δεδομένου ότι η θερμότητα των λαμπτήρων φθορισμού προκαλεί την άνοδο της ροής του αέρα, δεν θα υπάρχει στροβιλώδης περιοχή κάτω από τους λαμπτήρες φθορισμού. Γενικά, οι λαμπτήρες στο καθαρό δωμάτιο έχουν σχεδιαστεί σε σχήμα δακρύου για να μειωθεί η επίδραση των λαμπτήρων στην οργάνωση της ροής του αέρα.
(3.) Κενά μεταξύ τοίχων
Όταν υπάρχουν κενά μεταξύ χωρισμάτων με διαφορετικά επίπεδα καθαριότητας ή μεταξύ χωρισμάτων και οροφών, η σκόνη από την περιοχή με χαμηλές απαιτήσεις καθαριότητας μπορεί να μεταφερθεί στην παρακείμενη περιοχή με υψηλές απαιτήσεις καθαριότητας.
(4). Απόσταση μεταξύ του μηχανήματος και του δαπέδου ή του τοίχου
Εάν το κενό μεταξύ του μηχανήματος και του δαπέδου ή του τοίχου είναι πολύ μικρό, θα προκληθεί αναταραχή ανάκαμψης. Επομένως, αφήστε ένα κενό μεταξύ του εξοπλισμού και του τοίχου και σηκώστε το μηχάνημα για να αποφύγετε την άμεση επαφή του με το έδαφος.
Ώρα δημοσίευσης: 05 Φεβρουαρίου 2025