Stopa prinosa čipa u industriji proizvodnje integriranih kola (IC) usko je povezana s veličinom i brojem čestica zraka taloženih na čipu. Dobra organizacija protoka zraka može odvesti čestice generirane izvorom prašine dalje od čiste sobe kako bi se osigurala čistoća čiste sobe, odnosno organizacija protoka zraka u čistoj sobi igra vitalnu ulogu u stopi prinosa proizvodnje integriranih kola. Dizajn organizacije protoka zraka u čistoj sobi treba postići sljedeće ciljeve: smanjiti ili eliminirati vrtložne struje u polju strujanja kako bi se izbjeglo zadržavanje štetnih čestica; održavati odgovarajući pozitivni gradijent pritiska kako bi se spriječila unakrsna kontaminacija.
Sila protoka zraka
Prema principu čiste sobe, sile koje djeluju na čestice uključuju silu mase, molekularnu silu, privlačenje između čestica, silu protoka zraka itd.
Sila protoka zraka: odnosi se na silu protoka zraka uzrokovanu usisavanjem, povratnim protokom zraka, termalnim konvekcijskim protokom zraka, vještačkim miješanjem i drugim protokom zraka s određenom brzinom protoka za nošenje čestica. Za tehničku kontrolu okruženja čiste sobe, sila protoka zraka je najvažniji faktor.
Eksperimenti su pokazali da se pri kretanju protoka zraka čestice kreću gotovo istom brzinom. Stanje čestica u zraku određeno je raspodjelom protoka zraka. Protok zraka koji utječe na čestice u zatvorenom prostoru uglavnom uključuje: protok zraka dovoda zraka (uključujući primarni i sekundarni protok zraka), protok zraka i termalnu konvekciju zraka uzrokovan hodanjem ljudi, te protok zraka uzrokovan radom procesa i industrijskom opremom. Različite metode dovoda zraka, brzinski interfejsi, operateri i industrijska oprema, te inducirane pojave u čistim sobama, sve su to faktori koji utječu na nivo čistoće.
Faktori koji utiču na organizaciju protoka zraka
1. Utjecaj načina dovoda zraka
(1). Brzina dovoda zraka
Da bi se osigurao ujednačen protok zraka, brzina dovoda zraka mora biti ujednačena u jednosmjernoj čistoj prostoriji; mrtva zona površine dovoda zraka mora biti mala; a pad pritiska u ULPA također mora biti ujednačen.
Ujednačena brzina dovoda zraka: to jest, neravnomjernost protoka zraka kontrolira se unutar ±20%.
Manje mrtve zone na površini za dovod zraka: ne samo da treba smanjiti ravnu površinu ULPA okvira, već, što je još važnije, treba usvojiti modularnu FFU kako bi se pojednostavio redundantni okvir.
Da bi se osigurao vertikalni jednosmjerni protok zraka, odabir pada pritiska filtera je također vrlo važan, što zahtijeva da gubitak pritiska u filteru ne može odstupati.
(2). Poređenje između FFU sistema i sistema aksijalnog ventilatora
FFU je jedinica za dovod zraka s ventilatorom i filterom (ULPA). Nakon što centrifugalni ventilator FFU-a usisa zrak, dinamički pritisak se pretvara u statički pritisak u zračnom kanalu i ULPA ga ravnomjerno ispuhuje. Pritisak dovoda zraka na stropu je negativan, tako da prašina neće procuriti u čistu prostoriju kada se filter zamijeni. Eksperimenti su pokazali da je FFU sistem superiorniji u odnosu na aksijalni sistem ventilatora u smislu ujednačenosti izlaza zraka, paralelnosti protoka zraka i indeksa efikasnosti ventilacije. To je zato što je paralelnost protoka zraka FFU sistema bolja. Korištenje FFU sistema može učiniti protok zraka u čistoj prostoriji bolje organiziranim.
(3). Utjecaj vlastite strukture FFU-a
FFU se uglavnom sastoji od ventilatora, filtera, uređaja za usmjeravanje protoka zraka i drugih komponenti. Ultra-visoko efikasni filter ULPA je najvažnija garancija da li čista soba može postići potrebnu čistoću dizajna. Materijal filtera će također utjecati na ujednačenost polja protoka. Kada se na izlaz filtera doda materijal grubog filtera ili laminarna ploča protoka, polje izlaznog protoka se može lako ujednačiti.
2. Utjecaj čistoće različitih brzina na interfejsima
U istoj čistoj sobi, između radnog i neradnog područja vertikalnog jednosmjernog protoka, zbog razlike u brzini zraka na izlazu ULPA, na graničnoj površini će se generirati miješani vrtložni efekt, a ova granična površina će postati turbulentna zona protoka zraka s posebno visokim intenzitetom turbulencije zraka. Čestice se mogu prenijeti na površinu opreme i kontaminirati opremu i pločice.
3. Uticaj osoblja i opreme
Kada je čista soba prazna, karakteristike protoka zraka u prostoriji uglavnom ispunjavaju projektne zahtjeve. Nakon što oprema uđe u čistu sobu, osoblje se kreće i proizvodi se prenose, neizbježno će postojati prepreke u organizaciji protoka zraka. Na primjer, na izbočenim uglovima ili rubovima opreme, plin će se preusmjeriti i formirati turbulentnu zonu, a fluid u zoni se ne odnosi lako plinom, što uzrokuje zagađenje. Istovremeno, površina opreme će se zagrijati zbog kontinuiranog rada, a temperaturni gradijent će uzrokovati zonu reflow-a u blizini mašine, što će povećati nakupljanje čestica u zoni reflow-a. Istovremeno, visoka temperatura će lako uzrokovati izlazak čestica. Dvostruki učinak pogoršava poteškoću kontrole ukupne vertikalne laminarne čistoće. Prašina od operatera u čistoj sobi vrlo se lako lijepi za pločice u ovim zonama reflow-a.
4. Utjecaj povratnog zraka na pod
Kada je otpor povratnog zraka koji prolazi kroz pod različit, stvorit će se razlika u pritisku, tako da će zrak strujati u smjeru manjeg otpora i neće se postići ravnomjeran protok zraka. Trenutno popularna metoda projektiranja je korištenje povišenih podova. Kada je stopa otvaranja povišenih podova 10%, brzina protoka zraka u radnoj visini prostorije može se ravnomjerno rasporediti. Osim toga, treba obratiti strogu pažnju na čišćenje kako bi se smanjio izvor zagađenja poda.
5. Fenomen indukcije
Takozvani fenomen indukcije odnosi se na pojavu da se strujanje zraka stvara u smjeru suprotnom od ujednačenog toka, a prašina stvorena u prostoriji ili prašina u susjednom kontaminiranom području se inducira na stranu uz vjetar, tako da prašina može kontaminirati čip. Slijede mogući fenomeni indukcije:
(1). Slijepa ploča
U čistoj prostoriji s vertikalnim jednosmjernim protokom, zbog spojeva na zidu, obično postoje velike slijepe ploče koje će generirati turbulenciju u lokalnom povratnom toku.
(2). Lampe
Rasvjetna tijela u čistoj sobi imat će veći utjecaj. Budući da toplina fluorescentnih lampi uzrokuje porast protoka zraka, neće biti turbulentnog područja ispod fluorescentnih lampi. Općenito, lampe u čistoj sobi su dizajnirane u obliku suze kako bi se smanjio utjecaj lampi na organizaciju protoka zraka.
(3.) Praznine između zidova
Kada postoje praznine između pregrada s različitim nivoima čistoće ili između pregrada i plafona, prašina iz područja s niskim zahtjevima za čistoćom može se prenijeti u susjedno područje s visokim zahtjevima za čistoćom.
(4). Udaljenost između mašine i poda ili zida
Ako je razmak između mašine i poda ili zida vrlo mali, to će uzrokovati povratnu turbulenciju. Stoga, ostavite razmak između opreme i zida i podignite mašinu kako biste izbjegli direktan dodir mašine sa tlom.
Vrijeme objave: 05.02.2025.