電子芯片是現代高科技產業的核心部件,其生產過程對環境的潔凈度要求極高。潔凈車間裝修是確保芯片生產環境符合要求的關鍵環節,它涉及到多個技術領域,包括空氣凈化、建筑裝修、防靜電處理等諸多方面。
一、建筑結構要求
(一)空間布局
合理規劃車間的功能區域,如生產區、物料緩沖區、設備維護區等。生產區應根據芯片生產流程進行布局,盡量減少物料和人員的交叉流動,以降低污染風險。例如,在光刻區、刻蝕區等關鍵生產環節周圍設置潔凈通道,便于設備的進出和維護。
考慮到芯片生產設備的尺寸和重量,車間的凈高一般應在 2.6 - 3.0 米以上,以滿足大型設備的安裝和維護需求。同時,要預留足夠的空間用于設備的擺放和操作,設備與設備之間、設備與墻壁之間應保持一定的安全距離。
(二)墻體與地面
墻體材料應選用平整、光滑、不產塵、耐腐蝕的材料,如彩鋼板。彩鋼板具有良好的密封性和抗靜電性能,其表面的涂層可以有效防止灰塵附著。墻體的拼接處要嚴密,防止空氣泄漏和灰塵進入。
地面材料通常采用環氧自流平地面。環氧自流平地面具有耐磨、耐腐蝕、易清潔的特點,其平整度能夠達到較高的標準,減少灰塵的積聚。地面的坡度設計也很重要,一般應設置一定的排水坡度,以便于清潔廢水的排放。
二、空氣凈化系統
(一)過濾系統
潔凈車間的空氣過濾一般采用多級過濾方式。初效過濾器主要用于過濾大顆粒的灰塵和雜質,如粒徑大于 5μm 的顆粒物。中效過濾器則可以進一步過濾粒徑在 1 - 5μm 的灰塵,高效過濾器(HEPA)主要用于過濾粒徑小于 0.3μm 的微小顆粒,對于芯片生產環境,高效過濾器的過濾效率應達到 99.99% 以上,超高效過濾器(ULPA)甚至可以過濾粒徑小于 0.12μm 的顆粒物,確保車間內的空氣質量達到 ISO 1 - 4 級潔凈度標準。
過濾器的安裝位置要合理,初效過濾器一般安裝在空調機組的進氣口,中效和高效過濾器則安裝在送風口等位置。并且要定期對過濾器進行檢查和更換,根據車間的使用情況和空氣質量監測結果,制定合理的過濾器更換周期。
(二)氣流組織
潔凈車間的氣流組織形式主要有單向流和非單向流。單向流又稱為層流,空氣以均勻的速度平行流動,能夠有效帶走灰塵和污染物。在芯片生產的關鍵區域,如光刻車間、芯片封裝車間等,通常采用垂直單向流或水平單向流。垂直單向流的空氣從天花板的高效過濾器垂直向下流動,經過工作區域后從地面排出;水平單向流則是空氣從一側墻壁的高效過濾器水平向另一側流動。
非單向流也稱為亂流,適用于潔凈度要求相對較低的區域。它通過送風口將經過過濾的空氣送入車間,然后通過回風口將空氣排出,在車間內形成混合的氣流。在設計氣流組織時,要考慮車間內的設備布局和人員操作位置,確保空氣能夠充分循環,避免出現氣流死角。
三、溫濕度控制
電子芯片生產過程對溫濕度的變化非常敏感。一般來說,芯片生產車間的溫度應控制在 22 ± 2℃,相對濕度控制在 40% - 60%。為了實現精確的溫濕度控制,潔凈車間通常配備專業的空調系統,如恒溫恒濕空調機組。
空調系統要根據車間的面積、設備發熱量、人員數量等因素進行合理的選型和配置。同時,要在車間內安裝溫濕度傳感器,實時監測溫濕度的變化,并將數據反饋給空調控制系統,通過調節制冷量、加濕量或除濕量來維持車間內溫濕度的穩定。
四、防靜電處理
芯片生產過程中,靜電的產生可能會對芯片造成損害。因此,潔凈車間的裝修要采取有效的防靜電措施。地面應采用防靜電的環氧自流平材料,其表面電阻一般應控制在 1.0×10⁵ - 1.0×10⁹Ω 之間。
墻面材料也應具備防靜電性能,并且在車間內要安裝防靜電接地系統。設備的安裝也要注意防靜電,設備的金屬外殼應與接地系統可靠連接,操作人員要穿著防靜電工作服、防靜電鞋,并佩戴防靜電手環,以確保靜電能夠及時釋放。
五、照明系統
潔凈車間的照明要滿足生產操作的需求,同時要避免產生陰影和眩光。一般采用凈化燈具,這種燈具的燈罩采用透明的、不易積塵的材料,如亞克力。燈具的安裝位置要合理,確保工作區域有足夠的光照強度,一般照度應達到 300 - 500lx。
照明系統應具備應急照明功能,在突發停電等情況下,應急照明能夠為人員疏散和設備的安全關閉提供必要的照明。并且要注意照明系統與空氣凈化系統、消防系統等的兼容性,避免相互干擾。
六、給排水系統
潔凈車間的給排水系統主要用于設備冷卻、清潔用水等。給水系統要保證水質符合生產要求,對于芯片生產過程中的超純水需求,要配備專門的超純水制備系統。排水系統要確保排水暢通,并且要進行分類收集和處理。含有化學物質的廢水要經過專門的化學處理,達到環保標準后才能排放。
七、消防系統
雖然潔凈車間對火災的防范措施要求很高,但也必須配備完善的消防系統。消防系統包括火災自動報警系統、滅火系統等。火災自動報警系統應能夠及時檢測到火災的發生,采用煙霧探測器、溫度探測器等多種探測器進行聯合監測。
滅火系統可以采用氣體滅火系統,如二氧化碳滅火系統、七氟丙烷滅火系統等。這些氣體滅火系統不會對芯片生產設備和產品造成水漬損害,同時能夠快速有效地撲滅火災。
潔凈車間的裝修技術要求是一個綜合性的系統工程,需要從建筑、空氣凈化、溫濕度控制、防靜電等多個方面進行全面考慮,以確保電子芯片生產環境的潔凈度、穩定性和安全性。在裝修過程中,要嚴格按照相關的標準和規范進行施工和驗收,為芯片生產提供一個良好的環境。
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