Danh Mục Thiết Bị Phòng Sạch Cho Nhà Máy Bán Dẫn Và Linh Kiện Điện Tử

Thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn là tập hợp thiết bị kiểm soát bụi, luồng khí, người ra vào và tĩnh điện. Chúng phục vụ khu sản xuất vi mạch và linh kiện điện tử. Một hạt bụi nhỏ bám lên wafer hoặc bo mạch có thể gây khuyết tật. Vì vậy mỗi thiết bị cần được chọn theo công đoạn và cấp sạch mục tiêu.

Bài viết do đội ngũ kỹ thuật AIRTECH THẾ LONG tổng hợp thành một danh mục có thể dùng khi lập yêu cầu. Nội dung gồm các nhóm thiết bị chính, cách đọc cấp sạch, bộ lọc HEPA và ULPA, ESD, cửa và giám sát. Cuối bài là tiêu chí chọn và những lỗi dự án hay gặp.

Thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn gồm những nhóm nào?

Thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn gồm năm nhóm: cấp khí sạch, kiểm soát ra vào, vùng sạch cục bộ, chống tĩnh điện và giám sát. Các nhóm này phải hoạt động như một hệ thống, không phải những món mua rời rạc.

Cấp sạch là căn cứ đầu tiên để chọn thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn. Phân loại hạt hiện dùng ISO 14644-1:2015. Chuẩn cũ FED-STD-209E đã bị hủy và được thay bằng ISO 14644-1. Bảng sau nêu giới hạn tối đa nồng độ hạt cho các cấp thường gặp.

Cấp sạch không tự quyết định số lượng thiết bị. Lưu lượng khí, số lần trao đổi khí và mật độ FFU phải được tính theo từng dự án. ISO 14644-4:2022 hướng dẫn thiết kế, xây dựng và khởi động. ISO 14644-5:2025 hướng dẫn vận hành và thay bản 2004.

Với khu sản xuất điện tử, cách phân biệt yêu cầu giữa các loại nhà máy được trình bày ở bài phòng sạch điện tử và phòng sạch bán dẫn. Bài này tập trung vào danh mục thiết bị.

Nhà máy bán dẫn có nhiều nguồn nhiễm cùng lúc. Con người phát ra da, tóc và sợi vải. Dụng cụ, xe đẩy và bao bì mang bụi từ bên ngoài. Máy móc sinh hạt từ chuyển động cơ khí. Danh mục thiết bị phải xử lý được từng nguồn này.

Cách đọc danh mục hiệu quả là đi theo đường đi của người và vật tư. Điểm vào có Air Shower và Pass Box. Khu sản xuất có FFU và vùng sạch cục bộ. Toàn bộ chuỗi được bảo vệ bằng ESD, cửa và giám sát.

Air Shower và Pass Box: kiểm soát người và vật tư trước khi vào khu sạch

Air Shower là buồng thổi khí đặt ở lối vào, dùng luồng khí đã lọc để tách bụi bám trên người hoặc hàng hóa. Thiết bị tuần hoàn không khí qua bộ lọc rồi thổi ra các vòi phun. Bụi tách ra được hút về lọc, không bay vào khu sạch.

Theo thông số công bố của hãng, Air Shower của AIRTECH THẾ LONG tạo vận tốc khí khoảng 20-22 m/s. Giá trị này chỉ là thông số thiết bị. Hiệu quả thực tế còn phụ thuộc thời gian thổi, vị trí vòi và cách người vận hành đứng trong buồng.

Khóa liên động là bộ phận bắt buộc cần chú ý. Khi cửa ngoài mở, cửa trong bị khóa, và ngược lại. Nhờ đó khu sạch không thông trực tiếp với khu đệm. Bạn có thể xem nguyên lý và cấu tạo ở bài Air Shower là gì.

Air Shower không thay thế quy trình thay đồ. Người vận hành vẫn phải mặc trang phục phòng sạch đúng trình tự trước khi vào buồng. Hàng hóa và xe đẩy thường dùng buồng thổi khí cỡ lớn hoặc đi qua Pass Box.

Pass Box là hộp trung chuyển giữa hai khu có cấp sạch khác nhau. Hai cửa đối diện được khóa liên động nên không mở cùng lúc. Vật tư đi qua mà không cần mở lối đi chính. Chi tiết nằm ở trang Pass Box hộp trung chuyển.

Có hai kiểu phổ biến. Pass Box tĩnh chủ yếu cách ly cơ học giữa hai khu. Pass Box động có thêm quạt và bộ lọc để làm sạch khoang trong chu trình trung chuyển. Khu có yêu cầu cao hơn thường cân nhắc kiểu động.

Vật liệu inox với mép trong liền, gioăng kín và kính quan sát giúp việc vệ sinh dễ hơn. Khi chọn, cần kiểm tra kích thước khoang so với vật tư thực tế. Khoang quá nhỏ khiến nhân viên phải mở cửa nhiều lần.

Với Air Shower, cần xem kích thước buồng, số người dùng cùng lúc, số vòi phun, thời gian thổi và hiệu suất bộ lọc. Cửa buồng phải thuận hướng đi của người vận hành. Vị trí đặt nên nằm đúng điểm bắt buộc phải đi qua.

Pass Box nên đặt gần khu cần cấp vật tư, tránh vị trí đối diện lối đi chính. Khu dùng Pass Box cũng cần quy định ai được mở, mở lúc nào và lau bề mặt thế nào. Thiết bị tốt vẫn cần quy trình sử dụng rõ ràng.

FFU, HEPA và ULPA: nền tảng cấp khí sạch cho khu sản xuất

FFU là mô-đun gồm quạt và bộ lọc, lắp trên trần để cấp không khí sạch xuống khu sản xuất. Mỗi FFU hoạt động độc lập nên dễ mở rộng hoặc thay thế từng cụm. Chi tiết các dòng thiết bị có tại trang FFU, BFU, HFU.

Bộ lọc trong FFU thường là HEPA hoặc ULPA. Hiệu suất của hai loại này được xác định tại kích thước hạt khó giữ nhất, gọi là MPPS. Tiêu chuẩn ISO 29463 được xây dựng trên nền EN 1822 và chia bộ lọc thành ba nhóm E, H và U. Bạn có thể tham khảo trang mô tả ISO 29463-5:2022 về phương pháp thử.

Bộ lọc nhóm H và U đều được thử riêng từng chiếc về hiệu suất và rò rỉ khi sản xuất. Không nên mặc định lọc càng cao càng tốt. Cấp lọc cao làm tăng trở lực, ảnh hưởng quạt và chi phí thay lọc.

Cách chọn đúng thiết bị phòng sạch bán dẫn là xuất phát từ cấp sạch và công đoạn. Khu cần ISO 5 thường dùng lọc hiệu suất cao đi kèm mật độ phủ trần lớn. Khu ISO 7 hoặc ISO 8 có thể dùng cấu hình nhẹ hơn. Quyết định cuối cùng thuộc về tính toán thiết kế.

FFU cũng cần được tính cùng đường hồi khí và áp suất phòng. Nếu chỉ cấp khí mà hồi khí không phù hợp, luồng khí có thể tạo xoáy. Xoáy khí kéo bụi lên vùng thao tác.

FFU có ưu điểm là tính mô-đun. Số lượng được tính theo diện tích, cấp sạch và lưu lượng khí. Khi cần mở rộng, nhà máy thêm cụm mới thay vì thay cả hệ thống. Nên dự phòng một phần để khi một cụm lỗi, phòng vẫn giữ được điều kiện.

Bộ lọc nhóm H và U được thử rò rỉ khi sản xuất bằng phương pháp quét, mô tả trong ISO 29463-4. Sau lắp đặt, hệ thống vẫn cần kiểm tra tại hiện trường theo kế hoạch nghiệm thu. Gioăng và khung lắp có thể gây rò dù lõi lọc đạt. Màng lọc thay thế cũng cần được dự trù ngay từ đầu.

Clean Booth và thiết bị chống tĩnh điện ESD

Clean Booth là buồng sạch cục bộ, dựng nhanh bằng khung và panel, thường gắn FFU trên đỉnh. Với công đoạn nhỏ như lắp ráp mô-đun cảm biến, buồng này tạo cấp sạch cao. Nhà xưởng không cần nâng cấp toàn bộ. Tham khảo thêm tại trang Clean Booth phòng sạch di động.

AIRTECH THẾ LONG khuyến nghị xác định rõ vị trí đặt buồng trước khi mua. Lối đi, cửa kho và máy móc lân cận đều ảnh hưởng dòng khí. Buồng sạch đặt sai chỗ có thể mất hiệu quả dù thiết bị tốt.

ESD là hiện tượng phóng điện tích tĩnh. Trong sản xuất vi mạch, một lần phóng có thể làm hỏng linh kiện ngay. Cũng có thể gây hư hại tiềm ẩn, chỉ lộ ra khi sản phẩm vận hành. Vì vậy ESD cần được thiết kế từ đầu, không bổ sung sau.

Chương trình kiểm soát ESD thường dựa trên ANSI/ESD S20.20. Theo Hiệp hội ESD, IEC 61340-5-1 là tiêu chuẩn tương đương về mặt kỹ thuật với tài liệu này. Bạn có thể đọc phần tổng quan các tiêu chuẩn ESD trên trang của hiệp hội.

Các hạng mục ESD điển hình gồm bàn thao tác, ghế, thảm sàn, vòng tay nối đất, khay chứa và trang phục chống tĩnh điện. Hệ thống phải liên tục. Bàn chống tĩnh điện nhưng ghế hoặc sàn không đạt thì chuỗi bảo vệ bị đứt.

ESD cũng liên quan đến bụi. Bề mặt mang điện hút các hạt lơ lửng. Cần kiểm tra vật liệu bao bì, khay và dụng cụ cùng lúc với thiết bị phòng sạch. Nên thống nhất yêu cầu ESD ngay trong URS của dự án.

Khu vực áp dụng chương trình ESD thường được khoanh thành vùng bảo vệ tĩnh điện (EPA). Linh kiện đưa ra ngoài vùng này cần bao gói bằng vật liệu phù hợp. Người ra vào phải được đào tạo và kiểm tra dụng cụ nối đất định kỳ.

Trang phục phòng sạch chống tĩnh điện có vai trò kép. Chúng giữ sợi vải và da, đồng thời hỗ trợ nối đất cho người mặc. Tủ quần áo phòng sạch giúp bảo quản trang phục sạch và ngăn lẫn với đồ ngoài khu sản xuất.

Cửa, khóa liên động và thiết bị giám sát môi trường

Cửa phòng sạch cần khít, ít khe, dễ lau và phù hợp với vách panel. Cửa mở sai chiều hoặc đóng không kín làm mất chênh áp. Gioăng, tay co và bản lề cần chịu được việc đóng mở liên tục.

Khóa liên động đặt tại khu đệm và cửa chuyển vật liệu. Đèn báo trạng thái giúp nhân viên biết cửa nào đang khóa. Cơ chế này giảm lỗi vận hành, vì người dùng không thể mở hai cửa cùng lúc.

Đồng hồ chênh áp cho biết sự khác biệt áp suất giữa hai khu. Chênh áp đúng giúp luồng khí đi từ khu sạch sang khu kém sạch hơn. Khi giá trị lệch dải cài đặt, cảnh báo cho phép xử lý trước khi hạt bụi lan rộng.

Nhiệt độ và độ ẩm cũng cần theo dõi. Độ ẩm thấp làm tăng nguy cơ tích điện. Độ ẩm cao có thể ảnh hưởng vật liệu và dụng cụ. Giá trị mục tiêu do quy trình sản xuất xác định, không có con số chung cho mọi nhà máy.

Máy đếm hạt dùng để kiểm tra cấp sạch khi nghiệm thu và theo dõi định kỳ. Dữ liệu cần được xem theo xu hướng, không chỉ so với giới hạn. Việc lập kế hoạch lấy mẫu nên gắn với vị trí rủi ro cao.

Rèm cắt gió ở lối vận chuyển giúp giảm trao đổi không khí giữa hai khu khi xe đẩy đi qua. Thiết bị này không thay thế cửa hay Air Shower. Nó bổ sung cho các điểm cần mở thông thường xuyên.

Tiêu chí lựa chọn và lỗi thường gặp khi mua thiết bị

Khi lập danh mục thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn, nên đi theo trình tự rõ ràng. Các bước dưới đây giúp tránh bỏ sót yêu cầu.

1. Xác định cấp sạch mục tiêu: theo công đoạn và ISO 14644-1.
2. Mô tả sản phẩm và quy trình: wafer, chip, cảm biến, mô-đun hay linh kiện.
3. Vẽ sơ đồ dòng người và vật tư: từ khu ngoài vào khu sạch và ngược lại.
4. Chọn cấu hình cấp khí: FFU, cấp lọc, mật độ và đường hồi.
5. Chọn thiết bị ra vào: Air Shower, Pass Box, cửa và khóa liên động.
6. Bổ sung ESD và giám sát: theo yêu cầu bảo vệ linh kiện và kế hoạch nghiệm thu.
7. Đánh giá vận hành: chu kỳ thay lọc, bảo trì và vật tư tiêu hao.

Vật liệu chế tạo cần nhẵn, ít bám bụi và chịu được lau rửa. Kích thước thiết bị phải khớp mặt bằng và lối vận chuyển. Một Air Shower quá chật hay Pass Box quá nhỏ sẽ tạo điểm nghẽn trong vận hành.

Nên đánh giá cả vòng đời thiết bị. Bộ lọc cần thay, gioăng cần kiểm tra và quạt cần bảo trì. Với thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn, chi phí vận hành lâu dài thường quan trọng hơn giá mua.

Lỗi thứ nhất là chọn theo giá mà bỏ qua cấp sạch. Thiết bị rẻ nhưng không đạt yêu cầu sẽ phải thay, tốn thời gian hơn khoản tiết kiệm ban đầu. Lỗi thứ hai là chọn FFU sai lưu lượng hoặc bố trí quá thưa.

Lỗi thứ ba là đặt Air Shower và Pass Box lệch luồng vận hành, khiến nhân viên đi vòng và tránh thiết bị. Lỗi thứ tư là coi ESD như phụ kiện bổ sung cuối cùng. Lỗi thứ năm là không tính chi phí thay lọc và bảo trì.

Giải pháp thiết bị phòng sạch từ AIRTECH THẾ LONG

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG tư vấn, thiết kế và thi công phòng sạch. Công ty cũng sản xuất thiết bị phòng sạch và phòng thí nghiệm. Công ty thuộc hệ sinh thái Airtech Group, với nhà máy sản xuất ở cả hai miền Bắc và Nam.

Với nhà máy điện tử và bán dẫn, danh mục gồm Air Shower, Pass Box, FFU, BFU, HFU, bàn thao tác sạch và Clean Booth. Công ty còn có tủ quần áo phòng sạch, rèm cắt gió, màng lọc khí sạch, vật tư phòng sạch, sàn vinyl và panel.

Mỗi hạng mục thiết bị phòng sạch bán dẫn nên được chọn trong một thiết kế chung. AIRTECH THẾ LONG đề xuất bắt đầu bằng URS, sơ đồ dòng người và vật tư, rồi mới chốt cấu hình thiết bị. Mỗi dự án cần được khảo sát thực tế trước khi đưa ra phương án cụ thể.

Để nhận tư vấn ban đầu về thiết bị và cấu hình, bạn có thể gửi yêu cầu qua biểu mẫu bên dưới.

Câu hỏi thường gặp về thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn

Thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn gồm những gì?

Gồm FFU, bộ lọc HEPA hoặc ULPA, Air Shower, Pass Box, Clean Booth, thiết bị ESD, cửa khóa liên động và giám sát. Cấu hình cụ thể phụ thuộc cấp sạch và công đoạn sản xuất của từng nhà máy.

Chọn HEPA hay ULPA cho FFU?

Quyết định dựa trên cấp sạch mục tiêu và tính toán thiết kế. ULPA có hiệu suất cao hơn nhưng làm tăng trở lực. Không nên chọn lọc cao nhất cho mọi khu vực khi yêu cầu không cần đến mức đó.

Air Shower có thay được quy trình thay đồ không?

Không. Air Shower chỉ tách bụi bám bề mặt trước khi vào khu sạch. Người vận hành vẫn cần mặc trang phục đúng trình tự và tuân thủ quy trình ra vào đã được ban hành.

ESD có cần thiết nếu đã có phòng sạch?

Có. Phòng sạch kiểm soát hạt, còn ESD kiểm soát phóng tĩnh điện gây hỏng linh kiện. Hai yêu cầu này khác nhau nhưng nên được thiết kế cùng nhau, ngay từ giai đoạn lập URS.

Bao lâu cần thay bộ lọc trong FFU?

Không có mốc chung cho mọi nhà máy. Chu kỳ phụ thuộc môi trường, giờ vận hành và chênh áp qua lọc. Nên đặt kế hoạch thay lọc dựa trên dữ liệu giám sát và hướng dẫn của nhà sản xuất.

Kết luận: chọn thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn theo hệ thống

Thiết bị phòng sạch cho nhà máy bán dẫn chỉ hiệu quả khi được chọn cùng nhau. Căn cứ chọn là cấp sạch, công đoạn và luồng vận hành. Một danh mục rõ ràng giúp giảm sai sót trong thiết kế, mua sắm và nghiệm thu.

Nếu cần trao đổi về thiết bị và giải pháp phòng sạch cho nhà máy, hãy liên hệ AIRTECH THẾ LONG:

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG
Hotline: 0915.283.960 - 0915.283.043 | Tel: 024.3873.7717
Email: info@thelong.com.vn | Zalo: 0915283960
Website: thelong.com.vn | Trụ sở: Số 144 Phố Việt Hưng, Tổ 3, P. Việt Hưng, Hà Nội