نقش شاورهای هوایی در تولید سیمی‌کندور

نقش بحرانی دش‌های هوا در اتاق‌های پاک نیمه‌رسانا

ریسک‌های آلودگی در تولید میکروچیپ‌ها

در واقع تولید میکروچیپ کاری بسیار ظریف است، چون این قطعات کوچک بسیار حساس‌اند و به انواع چیزها مثل گرد و غبار، ذرات معلق در هوا و حتی بخارات شیمیایی واکنش نشان می‌دهند. تنها یک ذره کوچک به اندازه چند میکرون می‌تواند همه چیز را خراب کند و در نتیجه وافرهای گران‌قیمت سیلیکونی به اسکراب بی‌ارزشی تبدیل شوند. آلودگی از منابع مختلفی ناشی می‌شود. کارکنان مشخص است که گرد و غبار را با لباس‌های خود به داخل می‌برند، مواد اولیه نیز ممکن است ناخالصی حمل کنند و باورکردنی نیست که حتی هوا نیز ذرات میکروسکوپی دارد که همه‌جا را می‌پوشانند. به همین دلیل است که قوانین سفت و سخت اتاق‌های تمیز (کلین‌روم) اهمیت زیادی دارند. سیستم‌های دمش هوا (Air Shower) نقش بزرگی در کارخانه‌های نیمه‌هادی ایفا می‌کنند. این اتاق‌های خاص با فوت کردن هوای قوی روی کارکنان در هنگام ورود، بیشتر گرد و غبار را قبل از ورود به منطقه اصلی تولید از بین می‌برند. این موضوع به حفظ محیط کلین‌روم کمک می‌کند و از اشتباهات گران‌قیمت در آینده جلوگیری می‌کند. شرکت‌ها این سیستم‌های دمش هوا را به عنوان یک خط دفاعی نهایی در برابر آلودگی نصب می‌کنند و لایه دیگری از حفاظت را برای فرآیندهایی که به هیچ وجه نمی‌توانند ناخالصی را تحمل کنند فراهم می‌کنند.

استانداردهای ISO برای محیط‌های تولید نیمه‌رسانا

پیروی از استانداردهای ISO در تولید نیمه‌هادی‌ها اختیاری نیست. به عنوان مثال، استاندارد ISO 14644-1 قوانین سفت و سختی را در مورد تمیز بودن هوا در آن اتاق‌های خاص که تراشه‌ها در آن ساخته می‌شوند، تعیین می‌کند. این استاندارد واقعاً مشخص می‌کند دقیقاً چه تعداد ذره کوچک در هوا در هر لحظه مجاز است وجود داشته باشد تا چیزی در جریان تولید به هم نخورد. رعایت این دستورالعمل‌ها بسیار مهم است، زیرا بدون آن، شرکت‌ها ممکن است با خطر تولید محصولات معیوب یا مواجه شدن با مشکلات جدی کیفیتی در آینده روبرو شوند. دستگاه‌های هوایی (Air showers) نقش بزرگی در حفظ این الزامات دارند. این دستگاه‌ها به عنوان یک مانع مهم در برابر ورود گرد و غبار به منطقه کلین‌روم عمل می‌کنند. وقتی کارکنان از طریق دستگاه هوایی عبور می‌کنند، بیشتر آلاینده‌ها قبل از رسیدن به مناطق حساس تولید، دفع می‌شوند. سازندگان نیمه‌هادی که دستگاه‌های هوایی را به صورت یکپارچه در طراحی سالن‌های خود ایجاد می‌کنند، می‌توانند به راحتی بیشتری استانداردهای سختگیرانه تمیزی مورد نیاز برای تولید تراشه را حفظ کنند و در نتیجه با مشکلات کمتری مواجه شوند و نتایج بهتری کسب کنند.

دوش هوا مکانیک و کارایی حذف ذرات

سیستم‌های جریان هوای فیلتر شده HEPA با سرعت بالا

دستگاه‌های دوش هوا که از جریان هوا با سرعت بالا همراه با فیلترهای HEPA استفاده می‌کنند، بخشی ضروری در حفظ شرایط مناسب اتاق تمیز به شمار می‌روند. خود فیلترهای HEPA نیز در مهار مواد معلق در هوا بسیار شگفت‌انگیز هستند؛ آن‌ها تقریباً ۹۹/۹۷ درصد از ذرات به اندازه ۰/۳ میکرون را که باعث کاهش قابل توجه گرد و غبار و ذرات معلق در هوا می‌شوند، می‌گیرند. اگر به اعداد واقعی عملکرد نگاه کنیم، این سیستم‌ها معمولاً شمار ذرات را قبل از ورود فرد به محیط تمیز از طریق اتاقک هوا، بیش از ۹۵ درصد کاهش می‌دهند. برای مکان‌هایی مانند کارخانه‌های تولید نیمه‌هادی، این نوع فیلتراسیون تفاوت بسیاری ایجاد می‌کند. حتی ذرات بسیار کوچک گرد و خاک یا سایر ذرات میکروسکوپی که در هوا می‌پوشند، می‌توانند فرآیند ظریف ساخت تراشه را مختل کنند و منجر به تولید محصولاتی معیوب شوند که هر کدام هزاران دلار ارزش دارند.

بهینه‌سازی تنظیمات نوزل

تنظیم صحیح نازل‌ها در دستگاه‌های دمش هوا تفاوت بزرگی در حذف ذرات از افراد و تجهیزات ایجاد می‌کند. نحوه قرارگیری و زاویه‌بندی این نازل‌ها نقش مهمی در فراگیری خوب جریان هوا در فضا دارد و از وجود نقاطی که گرد و غبار در آن‌ها باقی می‌ماند جلوگیری می‌کند. برخی مطالعات نشان داده‌اند که تنظیم این عوامل می‌تواند به طور متوسط کارایی حذف ذرات را تا ۲۰ درصد افزایش دهد. این موضوع به معنای فضاهایی تمیزتر است. وقتی جریان هوا به طور یکنواخت روی تمام سطوح حرکت کند، احتمال چسبیدن گرد و غبار در گوشه‌ها یا پشت ماشین‌آلات بسیار کمتر می‌شود. افرادی که وارد محیط‌های استریل می‌شوند از این عملکرد بهتر تمیزکننده بهره می‌برند، به ویژه در آزمایشگاه‌ها یا مراکز تولید که وجود ذرات بسیار کوچک نیز می‌تواند مشکلات بزرگی را در پی داشته باشد.

زمان چرخه و دینامیک نشستن ذرات

دریافت زمان چرخه مناسب برای دوش‌های هوایی بسیار مهم است، زیرا باید تعادلی بین تمیزی کامل و کارایی عملیاتی برای اپراتورها برقرار کند. نحوه ته‌نشین شدن ذرات نقش بزرگی در تعیین طول هر چرخه دارد. ذرات بزرگتر سریع‌تر از ذرات کوچکتر به پایین سقوط می‌کنند، بنابراین ممکن است جریان هوا را باید بسته به نوع آلاینده‌های موجود تنظیم کرد. وقتی تولیدکنندگان زمان چرخه خود را بر اساس رفتار ذرات مختلف تنظیم می‌کنند، در واقع مشکلات آلودگی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند. این موضوع به ویژه در اتاق‌های تمیز که حتی ذرات بسیار کوچک می‌توانند سبب از بین رفتن کل دسته‌های تولید نیمه‌هادی شوند، منطقی به نظر می‌رسد. بیشتر کارخانه‌های تولید نیمه‌هادی نیازمندی‌های سفت و سختی در مورد ذرات معلق در هوا دارند، بنابراین انتخاب صحیح زمان چرخه تنها یک روش خوب نیست، بلکه ضروری برای ادامه فعالیت کسب‌وکار محسوب می‌شود.

نکات طراحی برای دوش‌های هوایی سطح نیمه‌رسانا

سازگاری مواد و کنترل استاتیک

طراحی دوش‌های هوایی برای تولید نیمه‌هادی‌ها نیازمند توجه دقیق هم به انتخاب مواد و هم به مدیریت الکتریسیته ساکن است. مواد سازه‌ای باید سطوح غیرمتخلخل باشند که اجازه ندهند مواد شیمیایی باقی بمانند یا ذراتی رها کنند که ممکن است سبب خرابی ویفرهای ظریف نیمه‌هادی شوند. دستیابی به این موضوع به معنای نگه داشتن مواد ناخواسته از ورود به اتاق تمیزی است که در آن این قطعات بسیار کوچک ساخته می‌شوند. کنترل الکتریسیته ساکن هم اهمیت دارد، چون از آن دشارژ الکترواستاتیکی که همه ما از آن می‌دانیم جلوگیری می‌کند و تجهیزات حساس را از خطر آسیب دیدن حفظ می‌کند. در نهایت، هیچ‌کس نمی‌خواهد چیپ‌هایی به ارزش پنج میلیون دلاری به خاطر یک جرقه ساده خراب شوند. به همین دلیل است که بسیاری از واحدها کف‌های ضد الکتریسیته ساکن نصب می‌کنند یا در حین راه‌اندازی استاندارد خود، پوشش‌های هادی را روی دیوارها و ایستگاه‌های کاری اعمال می‌نمایند.

تونلی در مقابل استاندارد دوش هوا پیکربندی‌ها

هنگام تصمیم‌گیری بین سیستم‌های تونلی و استاندارد دوش هوا، شرکت‌ها باید چندین عامل را در نظر بگیرند، از جمله میزان تمیز شدن هوا، فضای کف در دسترس و اینکه چقدر می‌توانند هزینه کنند. سیستم‌های تونلی یک نوع فضای ورودی دربسته ایجاد می‌کنند که قبل از ورود کارکنان به اتاق‌های تمیز اعمال می‌شود، که به طور کلی هوا را تمیزتر از مدل‌های معمولی می‌کند. عیب این روش چیست؟ این تونل‌ها در فضاهایی که از قبل فضای محدودی دارند، به مقدار قابل توجهی بیشتری فضا نیاز دارند. علاوه بر این، ساخت آن‌ها اغلب هزینه بیشتری دارد، چون به مواد ساختمانی مقاوم‌تر و سازه‌های نگهدارنده نیاز دارند. مدیران ساختمان باید اول از همه به عملیات روزانه خود نگاه کنند. آیا کارکنان به طور مکرر از این فضا عبور می‌کنند؟ چه نوع محصولاتی در حال کار با آن‌ها است؟ گاهی اوقات کمی بیشتر هزینه کردن در ابتدا می‌تواند در بلند مدت به کاهش مشکلات آلودگی و صرفه‌جویی در هزینه‌ها کمک کند.

سیستم‌های درب انترلاک خودکار

درب‌های قفل‌کننده خودکار در دوشگاه‌های هوا در صنعت نیمه‌رسانا تفاوت بزرگی در حفظ بهترین شرایط برای اتاق‌های تمیز ایجاد می‌کنند. کار اصلی این سیستم‌ها جلوگیری از نشت هوا از فضای کنترل‌شده است که به حفظ قوانین ورودی سفت و سخت کمک می‌کند تا آلودگی در حد مطلوبی نگه داشته شود. وقتی افراد یا مواد به درستی فرآیند را طی می‌کنند، ذرات ناخواسته وارد محیط نمی‌شوند. این موضوع اطمینان می‌دهد که همه چیز درون این محیط‌های بسیار حساس به‌خوبی و به‌صورت ایمن کار کند. برای تولیدکنندگان نیمه‌رسانا که با قطعات بسیار ریز سروکار دارند، داشتن سیستم‌های قفل‌کننده قابل‌اعتماد تفاوت را بین اجرای موفقیت‌آمیز تولید و بروز مشکلات گران‌قیمت کیفی در آینده ایجاد می‌کند.

تأثیر عملیاتی بر روی تولید نیمه‌رسانا

افزایش عملکرد از طریق کنترل آلودگی

دستگاه‌های دمش هوا نقش مهمی در افزایش نرخ تولید موثر در صنعت نیمه‌رسانه‌ها ایفا می‌کنند، چرا که به‌خوبی می‌توانند عیوب را کاهش دهند. کارخانه‌های تولید نیمه‌رسانه اغلب پس از نصب این سیستم‌ها شاهد بهبودی حدود ۱۵ درصدی در میزان محصولات بدون عیب هستند، زیرا کنترل آلودگی به‌خوبی انجام می‌شود. با کاهش ذرات معلق در هوا، تعداد کمتری تراشه معیوب تولید می‌شود و کیفیت کلی محصول بهبود پیدا می‌کند. صرفه‌جویی حاصل از کاهش هزینه‌های دوباره‌کاری و دور ریختن قطعات معیوب در طول زمان قابل توجه است و این امر باعث می‌شود فرآیندهای تولید به میزان قابل توجهی مقرون به صرفه‌تر شوند. جلوگیری از ورود ذرات ریز به محیط اتاق تمیز باعث می‌شود تا محصولات نیمه‌رسانه‌ای در طول فرآیند تولید پایدار و قابل اعتماد باقی بمانند، چیزی که تمامی تولیدکنندگان تراشه به دنبال آن هستند.

کاهش هزینه‌های نگهداری فیلترهای اتاق خالی

نگه داشتن این فیلترهای اتاق تمیز در حال کار کردن به خوبی، هزینه‌های زیادی را برای تولیدکنندگان نیمه‌هادی‌ها به همراه دارد، اما دوش‌های هوا واقعاً به کاهش این هزینه کمک می‌کنند. وقتی این سیستم‌ها مقدار گرد و غبار و ذراتی که وارد اتاق تمیز می‌شوند را کاهش می‌دهند، فشار اعمال شده روی فیلترها کمتر می‌شود و این یعنی این قطعات گران‌قیمت مدت زمان بیشتری دوام می‌آورند و نیازی به تعویض ندارند. داده‌های موجود در صنعت نشان می‌دهند که شرکت‌هایی که از فناوری با کیفیت دوش هوا استفاده می‌کنند، اغلب در طول زمان حدود 30 درصد کاهش در تماس‌های تعمیراتی و نیاز به بازرسی را تجربه می‌کنند. این بهبود علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه‌ها، در واقع باعث بهتر شدن عملکرد کلی اتاق تمیز از روزی به روز می‌شود و استانداردهای تولید بدون وقفه‌های مداوم ناشی از تعویض فیلترها یا خرابی‌های سیستم حفظ می‌شوند.

مطالعه مورد: کاهش آلودگی در کارخانه فاب

به عنوان مثال می‌توان به کارخانه تولید نیمه‌هادی‌های XYZ اشاره کرد که دستگاه‌های شستشوی هوا با تکنولوژی پیشرفته را در سراسر کلین‌روم‌های خود نصب کرده است. نتایج واقعاً قابل توجه بودند - نرخ آلودگی پس از اجرای این سیستم‌ها حدوداً ۴۰٪ کاهش یافت. کارکنان متوجه شدند که این کاهش تأثیر واقعی بر عملیات روزانه دارد. تیم‌های تولید می‌توانستند سریع‌تر کار کنند و دیگر نیازی نبود به طور مداوم با مشکلات ذراتی که سرعت کار را کاهش می‌دادند، دست و پنجه نرم کنند. بررسی واحدهای مشابه در سراسر صنعت نشان می‌دهد چرا شرکت‌ها به سرمایه‌گذاری در زمینه کنترل بهتر آلودگی ادامه می‌دهند. زمانی که کارخانه‌ها در مورد خرید فناوری پیشرفته شستشوی هوا تصمیم می‌گیرند، معمولاً در بلندمدت هم صرفه‌جویی در هزینه و هم کاهش تاخیرهای تولید ناشی از مشکلات کیفیت را شاهد هستند. برای تولیدکنندگان نیمه‌هادی که حتی ذرات بسیار کوچک نیز می‌تواند سبب از بین رفتن کل یک محموله شود، این سیستم‌ها دیگر تنها یک امکانات اضافی نیستند، بلکه بخشی ضروری از رقابت‌پذیری در بازار امروز محسوب می‌شوند.

فناوری‌های نوپدید در سیستم‌های شور هوایی

حسگرهای هوشمند برای نظارت واقعی-زمان بر روی ذرات

افزودن سنسورهای هوشمند به سیستم‌های دوشگاه هوا، روش ردیابی ذرات معلق در این فضاها را کاملاً تغییر داده است. این سنسورها بازخورد لحظه‌ای ارائه می‌دهند تا سیستم بتواند در صورت نوسان سطح آلودگی در طول روز، به‌طور مناسبی واکنش نشان دهد. نظارت لحظه‌ای در واقع کار تصمیم‌گیری بهتر و سریع‌تر برای کارکنان فعال در اتاق‌های تمیز را آسان‌تر می‌کند؛ این امر به آن‌ها کمک می‌کند تا ضمن صرفه‌جویی در زمان و منابع، همچنان مطیع استانداردها باقی بمانند. نکته واقعاً مهم این است که این به‌روزرسانی‌های فناوری به دوشگاه‌های هوا این امکان را می‌دهند که به‌طور فوری نسبت به شرایط محیطی خود تطبیق نشان دهند. این موضوع یعنی اینکه تولیدکنندگان می‌توانند بدون نیاز به کالیبره کردن دستی مداوم یا مواجهه با مشکلات غیرمنتظره آلودگی، با آن استانداردهای سخت‌گیرانه صنعتی نیز همراه باشند.

سیستم‌های بازچرخاندن انرژی‌کار

نسل جدید سیستم‌های گردش مجدد هوا در دستگاه‌های هوایی کاربردی‌تر از قبل است و تنها هوا را پاک نگه نمی‌دارد، بلکه مصرف انرژی را نیز کاهش می‌دهد، چیزی که امروزه در اقدامات سبز بسیار اهمیت دارد. واحدهایی که این سیستم‌ها را اجرا می‌کنند، معمولاً مصرف برقی حدود 25 درصدی کمتری نسبت به مدل‌های قدیمی دارند. کاهش هزینه‌های انرژی به معنای پس‌انداز واقعی پول در طول زمان است، به همین دلیل بسیاری از کارخانه‌های تولیدی و آزمایشگاه‌ها به عنوان بخشی از استراتژی‌های زیست‌محیطی خود به این فناوری روی می‌آورند. با اینکه شرکت‌های بسیاری در بخش‌های مختلف به دنبال عملیاتی سبزتر هستند، این سیستم‌های بهبود یافته کمک می‌کنند تا تعادلی میان کاهش بودجه و دستیابی به اهداف سخت‌گیرانه زیست‌محیطی برقرار شود.

جریان هوای انطباقی برای حذف ذرات با اندازه‌های مختلف

آخرین فناوری جریان هوا به طور خودکار واقعاً باعث تغییر بازی برای سیستم‌های دوشگاه هوایی شده است. این سیستم‌ها اکنون قادرند جریان هوای خود را بسته به نوع ذراتی که تشخیص می‌دهند، آن هم چه از لحاظ بزرگی یا کوچکی و چه از نظر آلی یا معدنی بودن، تنظیم کنند. این امر به معنای دستیابی به نتایج بهتر تمیزکاری در مواجهه با آلاینده‌های مختلف است و این امکان را فراهم می‌کند که خطوط تولید از روزی به روز قابل اطمینان‌تر عمل کنند. وقتی دوشگاه‌های هوایی به اندازه کافی انعطاف‌پذیر باشند تا بتوانند شرایط متغیر در واحدهای تولیدی را مدیریت کنند، عملکرد خود را به‌صورت یکنواخت حفظ می‌کنند. این موضوع در اتاق‌های تمیز و سایر محیط‌های حساس بسیار اهمیت دارد، چرا که حتی مقدار بسیار کمی آلودگی نیز می‌تواند باعث از بین رفتن کل محصولات یک دسته تولیدی شود. تولیدکنندگان گزارش می‌دهند که زمانی که این سیستم‌های هوشمند به‌درستی نصب و نگهداری شوند، تعداد عیوب کاهش می‌یابد.