La tasa de rendimiento de los chips en la industria de fabricación de circuitos integrados está estrechamente relacionada con el tamaño y la cantidad de partículas de aire depositadas en el chip. Una buena organización del flujo de aire puede alejar las partículas generadas por la fuente de polvo de la sala limpia para garantizar su limpieza; es decir, la organización del flujo de aire en la sala limpia desempeña un papel vital en la tasa de rendimiento de la producción de circuitos integrados. El diseño de la organización del flujo de aire en la sala limpia debe lograr los siguientes objetivos: reducir o eliminar las corrientes parásitas en el campo de flujo para evitar la retención de partículas dañinas; mantener un gradiente de presión positiva adecuado para prevenir la contaminación cruzada.
fuerza del flujo de aire
Según el principio de sala limpia, las fuerzas que actúan sobre las partículas incluyen la fuerza de masa, la fuerza molecular, la atracción entre partículas, la fuerza del flujo de aire, etc.
Fuerza del flujo de aire: se refiere a la fuerza del flujo de aire generada por la impulsión, el retorno, la convección térmica, la agitación artificial y otros flujos de aire con un caudal determinado para transportar las partículas. Para el control técnico del entorno de una sala limpia, la fuerza del flujo de aire es el factor más importante.
Los experimentos han demostrado que, en el movimiento del flujo de aire, las partículas siguen dicho movimiento a una velocidad casi constante. El estado de las partículas en el aire está determinado por la distribución del flujo de aire. Los flujos de aire que afectan principalmente a las partículas en interiores incluyen: el flujo de suministro de aire (tanto primario como secundario), el flujo de aire y la convección térmica generados por el tránsito de personas, y el flujo de aire producido por el funcionamiento de procesos y equipos industriales. Los diferentes métodos de suministro de aire, las interfaces de velocidad, los operarios y los equipos industriales, así como los fenómenos inducidos en las salas blancas, son factores que influyen en el nivel de limpieza.
Factores que afectan la organización del flujo de aire
1. La influencia del método de suministro de aire
(1). Velocidad de suministro de aire
Para garantizar un flujo de aire uniforme, la velocidad de suministro de aire debe ser uniforme en una sala limpia unidireccional; la zona muerta de la superficie de suministro de aire debe ser pequeña; y la caída de presión en el ULPA también debe ser uniforme.
Velocidad de suministro de aire uniforme: es decir, la irregularidad del flujo de aire se controla dentro de un margen de ±20%.
Menor zona muerta en la superficie de suministro de aire: no solo se debe reducir el área plana del marco ULPA, sino que, lo que es más importante, se debe adoptar una unidad de filtro de combustible modular para simplificar el marco redundante.
Para garantizar un flujo de aire vertical unidireccional, la selección de la caída de presión del filtro también es muy importante, requiriendo que la pérdida de presión en el filtro no pueda desviarse.
(2). Comparación entre el sistema FFU y el sistema de ventilador de flujo axial.
La FFU es una unidad de suministro de aire con ventilador y filtro (ULPA). Tras ser aspirada por el ventilador centrífugo de la FFU, la presión dinámica se convierte en presión estática en el conducto de aire y se expulsa uniformemente mediante el ULPA. La presión de suministro de aire en el techo es negativa, lo que evita la entrada de polvo en la sala limpia al cambiar el filtro. Los experimentos han demostrado que el sistema FFU supera al sistema de ventilador axial en cuanto a uniformidad de salida de aire, paralelismo del flujo de aire e índice de eficiencia de ventilación. Esto se debe a que el paralelismo del flujo de aire del sistema FFU es superior. El uso del sistema FFU permite una mejor organización del flujo de aire en la sala limpia.
(3). La influencia de la propia estructura de FFU
La unidad de flujo continuo (FFU) se compone principalmente de ventiladores, filtros, dispositivos de guía de flujo de aire y otros componentes. El filtro de ultra alta eficiencia (ULPA) es la garantía más importante para que la sala limpia alcance el nivel de limpieza requerido. El material del filtro también influye en la uniformidad del flujo. Al añadir un material filtrante grueso o una placa de flujo laminar a la salida del filtro, se puede uniformizar fácilmente el flujo de salida.
2. Impacto de las diferentes velocidades de interfaz de limpieza
En la misma sala limpia, entre la zona de trabajo y la zona de no trabajo del flujo vertical unidireccional, debido a la diferencia de velocidad del aire en la salida del ULPA, se generará un efecto de vórtice mixto en la interfaz. Esta interfaz se convertirá en una zona de flujo de aire turbulento con una intensidad de turbulencia particularmente alta. Es posible que las partículas se transmitan a la superficie del equipo y contaminen tanto el equipo como las obleas.
3. Impacto del personal y el equipo
Cuando la sala limpia está vacía, las características del flujo de aire generalmente cumplen con los requisitos de diseño. Una vez que el equipo ingresa a la sala limpia, el personal se desplaza y los productos se transportan, inevitablemente surgen obstáculos para la organización del flujo de aire. Por ejemplo, en las esquinas o bordes sobresalientes del equipo, el gas se desvía formando una zona turbulenta, y el fluido en esta zona no se elimina fácilmente, lo que provoca contaminación. Al mismo tiempo, la superficie del equipo se calienta debido al funcionamiento continuo, y el gradiente de temperatura crea una zona de reflujo cerca de la máquina, lo que aumenta la acumulación de partículas en dicha zona. Además, la alta temperatura facilita la dispersión de las partículas. Este doble efecto agrava la dificultad de controlar la limpieza laminar vertical general. El polvo de los operarios en la sala limpia se adhiere fácilmente a las obleas en estas zonas de reflujo.
4. Influencia del suelo de retorno de aire
Cuando la resistencia del aire de retorno que pasa a través del piso es diferente, se genera una diferencia de presión, lo que provoca que el aire fluya en la dirección de menor resistencia, impidiendo así un flujo de aire uniforme. El método de diseño más común actualmente consiste en utilizar pisos elevados. Con una apertura del 10 % en los pisos elevados, la velocidad del flujo de aire en la altura de trabajo de la habitación se distribuye uniformemente. Además, es fundamental prestar especial atención a la limpieza para reducir la contaminación del piso.
5. Fenómeno de inducción
El denominado fenómeno de inducción se refiere al fenómeno por el cual se genera un flujo de aire en dirección opuesta al flujo uniforme, y el polvo generado en la habitación o en el área contaminada adyacente es inducido hacia el lado de barlovento, de modo que puede contaminar el chip. A continuación se describen los posibles fenómenos de inducción:
(1). Placa ciega
En una sala limpia con flujo vertical unidireccional, debido a las juntas en la pared, generalmente hay grandes placas ciegas que generan turbulencias en el flujo de retorno local.
(2). Lámparas
Las luminarias en la sala limpia tendrán un mayor impacto. Dado que el calor de las lámparas fluorescentes provoca que el flujo de aire ascienda, no habrá zonas de turbulencia debajo de ellas. Generalmente, las lámparas en la sala limpia tienen forma de lágrima para reducir su impacto en la organización del flujo de aire.
(3.) Espacios entre paredes
Cuando existen huecos entre tabiques con diferentes niveles de limpieza o entre tabiques y techos, el polvo de la zona con bajos requisitos de limpieza puede transferirse a la zona adyacente con altos requisitos de limpieza.
(4). Distancia entre la máquina y el suelo o la pared.
Si la distancia entre la máquina y el suelo o la pared es muy pequeña, se producirán turbulencias de rebote. Por lo tanto, deje un espacio entre el equipo y la pared y eleve la máquina para evitar que toque el suelo directamente.
Fecha de publicación: 5 de febrero de 2025