Výťažnosť čipu v priemysle výroby integrovaných obvodov úzko súvisí s veľkosťou a počtom častíc vzduchu usadených na čipe. Dobrá organizácia prúdenia vzduchu dokáže odviesť častice generované zdrojom prachu z čistej miestnosti, aby sa zabezpečila jej čistota, to znamená, že organizácia prúdenia vzduchu v čistej miestnosti zohráva kľúčovú úlohu vo výťažnosti výroby integrovaných obvodov. Návrh organizácie prúdenia vzduchu v čistej miestnosti musí dosiahnuť nasledujúce ciele: znížiť alebo eliminovať vírivé prúdy v poli prúdenia, aby sa zabránilo zadržiavaniu škodlivých častíc; udržiavať vhodný pozitívny tlakový gradient, aby sa zabránilo krížovej kontaminácii.
Sila prúdenia vzduchu
Podľa princípu čistej miestnosti sily pôsobiace na častice zahŕňajú hmotnostnú silu, molekulárnu silu, príťažlivosť medzi časticami, silu prúdenia vzduchu atď.
Sila prúdenia vzduchu: označuje silu prúdenia vzduchu spôsobenú prívodom, spätným prúdením vzduchu, tepelnou konvekciou vzduchu, umelým miešaním a inými prúdeniami vzduchu s určitým prietokom na prenášanie častíc. Pre technickú kontrolu prostredia čistých priestorov je sila prúdenia vzduchu najdôležitejším faktorom.
Experimenty ukázali, že pri pohybe vzduchu častice sledujú pohyb vzduchu takmer rovnakou rýchlosťou. Stav častíc vo vzduchu je určený rozložením prúdenia vzduchu. Prúdenie vzduchu, ktoré ovplyvňuje častice v interiéri, zahŕňa najmä: prúdenie vzduchu privádzaného do vzduchu (vrátane primárneho a sekundárneho prúdenia vzduchu), prúdenie vzduchu a tepelná konvekcia spôsobená chôdzou ľudí a prúdenie vzduchu spôsobené prevádzkou procesov a priemyselnými zariadeniami. Rôzne metódy prívodu vzduchu, rýchlostné rozhrania, operátori a priemyselné zariadenia a indukované javy v čistých priestoroch sú faktory ovplyvňujúce úroveň čistoty.
Faktory ovplyvňujúce organizáciu prúdenia vzduchu
1. Vplyv spôsobu prívodu vzduchu
(1). Rýchlosť prívodu vzduchu
Aby sa zabezpečilo rovnomerné prúdenie vzduchu, musí byť rýchlosť prívodu vzduchu v jednosmernej čistej miestnosti rovnomerná; mŕtva zóna povrchu prívodu vzduchu musí byť malá; a pokles tlaku v ULPA musí byť tiež rovnomerný.
Rovnomerná rýchlosť prívodu vzduchu: to znamená, že nerovnomernosť prúdenia vzduchu je regulovaná v rozmedzí ±20 %.
Menej mŕtvej zóny na povrchu prívodu vzduchu: nielenže by sa mala zmenšiť rovinná plocha rámu ULPA, ale čo je dôležitejšie, mala by sa prijať modulárna FFU na zjednodušenie redundantného rámu.
Pre zabezpečenie vertikálneho jednosmerného prúdenia vzduchu je veľmi dôležitý aj výber tlakovej straty filtra, ktorý vyžaduje, aby sa tlaková strata vo filtri nemohla odchýliť.
(2). Porovnanie medzi systémom FFU a systémom axiálneho ventilátora
FFU je jednotka prívodu vzduchu s ventilátorom a filtrom (ULPA). Po nasávaní vzduchu odstredivým ventilátorom FFU sa dynamický tlak v potrubí premení na statický tlak a ULPA ho rovnomerne vyfúkne. Tlak privádzaného vzduchu na strop je podtlak, takže po výmene filtra sa do čistej miestnosti nedostane žiadny prach. Experimenty ukázali, že systém FFU je lepší ako systém s axiálnym ventilátorom, pokiaľ ide o rovnomernosť výstupu vzduchu, rovnobežnosť prúdenia vzduchu a index účinnosti vetrania. Je to preto, že rovnobežnosť prúdenia vzduchu systému FFU je lepšia. Použitie systému FFU môže zlepšiť organizáciu prúdenia vzduchu v čistej miestnosti.
(3). Vplyv vlastnej štruktúry FFU
FFU sa skladá hlavne z ventilátorov, filtrov, zariadení na vedenie prúdenia vzduchu a ďalších komponentov. Ultra vysokoúčinný filter ULPA je najdôležitejšou zárukou toho, či čistá miestnosť dokáže dosiahnuť požadovanú čistotu. Materiál filtra tiež ovplyvní rovnomernosť prietokového poľa. Keď sa k výstupu filtra pridá hrubý filtračný materiál alebo laminárna doska, výstupné prietokové pole sa dá ľahko zjednotiť.
2. Vplyv čistoty rôznych rýchlostných rozhraní
V tej istej čistej miestnosti, medzi pracovnou oblasťou a nepracovnou oblasťou vertikálneho jednosmerného prúdenia, sa v dôsledku rozdielu rýchlosti vzduchu na výstupe z ULPA na rozhraní vytvorí zmiešaný vírový efekt a toto rozhranie sa stane turbulentnou zónou prúdenia vzduchu s obzvlášť vysokou intenzitou turbulencie vzduchu. Častice sa môžu prenášať na povrch zariadenia a kontaminovať zariadenie a doštičky.
3. Vplyv personálu a vybavenia
Keď je čistá miestnosť prázdna, charakteristiky prúdenia vzduchu v miestnosti vo všeobecnosti spĺňajú konštrukčné požiadavky. Po vstupe zariadenia do čistej miestnosti, pohybe personálu a preprave produktov sa nevyhnutne vyskytnú prekážky brániace organizácii prúdenia vzduchu. Napríklad v prečnievajúcich rohoch alebo na hranách zariadenia sa plyn odkloní a vytvorí sa turbulentná zóna, ktorá plynom ľahko neodvádza kvapalinu v tejto zóne, čo spôsobuje znečistenie. Zároveň sa povrch zariadenia v dôsledku nepretržitej prevádzky zahrieva a teplotný gradient spôsobí pretavovaciu zónu v blízkosti stroja, čo zvýši hromadenie častíc v pretavovacej zóne. Zároveň vysoká teplota ľahko spôsobí únik častíc. Dvojitý účinok zhoršuje náročnosť kontroly celkovej vertikálnej laminárnej čistoty. Prach od obsluhy v čistej miestnosti sa veľmi ľahko prichytáva na doštičky v týchto pretavovacích zónach.
4. Vplyv podlahy spätného vzduchu
Keď je odpor spätného vzduchu prechádzajúceho cez podlahu odlišný, vzniká tlakový rozdiel, takže vzduch prúdi v smere menšieho odporu a nedosiahne sa rovnomerné prúdenie vzduchu. Súčasnou populárnou metódou návrhu je použitie vyvýšených podláh. Keď je miera otvárania vyvýšených podláh 10 %, rýchlosť prúdenia vzduchu v pracovnej výške miestnosti sa môže rovnomerne rozložiť. Okrem toho by sa mala venovať prísna pozornosť čisteniu, aby sa znížil zdroj znečistenia podlahy.
5. Indukčný jav
Takzvaný indukčný jav sa vzťahuje na jav, pri ktorom sa vytvára prúdenie vzduchu v opačnom smere ako je rovnomerné prúdenie, a prach generovaný v miestnosti alebo prach v susednej kontaminovanej oblasti sa indukuje na náveternú stranu, takže prach môže kontaminovať štiepku. Možné indukčné javy sú nasledovné:
(1). Zaslepovacia doska
V čistej miestnosti s vertikálnym jednosmerným prúdením sa v dôsledku spojov na stene zvyčajne nachádzajú veľké zaslepovacie dosky, ktoré spôsobujú turbulencie v lokálnom spätnom prúdení.
(2). Lampy
Svietidlá v čistej miestnosti budú mať väčší vplyv. Keďže teplo žiariviek spôsobuje stúpanie prúdenia vzduchu, pod žiarivkami nebude žiadna turbulentná oblasť. Lampy v čistej miestnosti sú vo všeobecnosti navrhnuté v tvare slzy, aby sa znížil vplyv lámp na organizáciu prúdenia vzduchu.
(3.) Medzery medzi stenami
Ak sú medzi priečkami s rôznou úrovňou čistoty alebo medzi priečkami a stropmi medzery, prach z oblasti s nízkymi požiadavkami na čistotu sa môže preniesť do susednej oblasti s vysokými požiadavkami na čistotu.
(4). Vzdialenosť medzi strojom a podlahou alebo stenou
Ak je medzera medzi zariadením a podlahou alebo stenou veľmi malá, spôsobí to spätnú turbulenciu. Preto nechajte medzi zariadením a stenou medzeru a zdvihnite zariadenie, aby sa nedotýkalo zeme.
Čas uverejnenia: 5. februára 2025