Características de la construcción de salas blancas de alto nivel en fábricas electrónicas

1. Requisitos del proceso de producción en fábricas electrónicas para un entorno controlado

Las fábricas de electrónica, como las de microelectrónica (CI) para circuitos integrados a gran escala (LSI), circuitos integrados a muy gran escala (VLSI) y optoelectrónica para pantallas de cristal líquido (LCD), pantallas de cristal líquido de transistor de película delgada (TFT-LCD), paneles de plasma (PDP), diodos emisores de luz (LED), diodos orgánicos emisores de luz (OLED) y diodos orgánicos emisores de luz poliméricos (PLED), dependen de un entorno de producción limpio. Este entorno requerido abarca no solo las instalaciones, las estructuras, el aire, el agua, los gases, los disolventes y otras materias primas, sino también diversos factores ambientales como el sonido, la luz, la electricidad, el magnetismo y las vibraciones. Por ejemplo: la forma y la altura del edificio, la capacidad de carga de la estructura, los materiales de acabado de la estructura; la limpieza, la temperatura, la humedad y la presión estática del aire ambiente; la pureza y el contenido de partículas y metales pesados ​​del agua y los gases; así como el ruido ambiental, la iluminación, la electricidad estática, el blindaje electromagnético y las microvibraciones. En términos generales, los requisitos del proceso de producción en las fábricas de productos electrónicos en materia ambiental pueden resumirse en cinco características: grande, limpio, preciso, puro y estricto.

•Gran tamaño: El proceso de producción exige que las salas blancas sean cada vez más grandes. Por ejemplo, en la producción de pantallas TFT-LCD, la superficie de una sala blanca para TFT de quinta generación es de unos 28 000 m²; para TFT de sexta generación, de unos 40 000 m²; y para TFT de octava generación, supera los 80 000 m², una superficie lo suficientemente grande como para albergar más de 20 aviones Boeing 747.

•Limpieza: Las salas blancas en los procesos iniciales de microelectrónica (CI) y optoelectrónica (TFT-LCD) en las fábricas de electrónica tienen requisitos de limpieza ambiental cada vez más estrictos. Por ejemplo, el requisito de limpieza para la sala de fotolitografía en el proceso inicial de VLSI de obleas de 12 pulgadas es de Clase 1 (0,1 μm), lo que significa que el número de partículas ≥ 0,1 μm por pie cúbico de aire no debe superar 1, equivalente a la Clase 1 de la norma ISO.

Precisión: El proceso de producción en las fábricas de electrónica exige una precisión cada vez mayor en el control de la temperatura y la humedad del aire ambiente. Tomemos como ejemplo la sala de fotolitografía de microelectrónica mencionada anteriormente: su precisión de temperatura es de ± 0,1 °C y la de humedad relativa es de ± 3 %.

Pureza: El proceso de fabricación de circuitos integrados a gran escala impone requisitos cada vez más estrictos en cuanto a la pureza del agua, los gases y los disolventes utilizados. Por ejemplo, en el caso del agua de alta pureza, no solo se exige una resistividad adecuada, sino también requisitos estrictos en cuanto a la presencia de partículas, bacterias, metales pesados ​​y componentes iónicos de otros elementos. Con el desarrollo del proceso de producción, los requisitos de pureza son cada vez mayores, alcanzando niveles de pureza cada vez más elevados.

Estricto: La producción en la industria electrónica tiene requisitos estrictos no solo en cuanto a limpieza ambiental, temperatura y humedad, sino también en lo que respecta a factores ambientales como el sonido (ruido), la luz (iluminación), la electricidad (electricidad estática), el magnetismo (apantallamiento de campos electromagnéticos) y las vibraciones (microvibraciones). En particular, en la producción de microelectrónica, se han establecido nuevos y estrictos requisitos para la contaminación a nivel molecular en el ambiente. La contaminación molecular se refiere al control estricto de los elementos perjudiciales para los procesos de semiconductores presentes en el aire ambiente, como el sodio (Na), el carbono (COx), el azufre (SOx) y el nitrógeno (NOx). Por lo tanto, para el tratamiento del aire, se utiliza la pulverización de agua (con agua corriente o agua purificada) para absorber los componentes moleculares nocivos del aire exterior, y se emplean filtros químicos para adsorber los componentes moleculares nocivos del aire fresco.

2. Las salas blancas de alto nivel en las fábricas de electrónica adoptan mayoritariamente salas blancas de flujo mixto.

Para reducir la inversión inicial en construcción y el consumo energético operativo de las salas blancas, en las salas blancas de alto nivel de las fábricas de electrónica, se suele utilizar flujo vertical unidireccional con altos niveles de purificación (de clase ISO 1 a clase ISO 5) en las áreas más importantes y críticas del proceso de producción. En lugar de flujo unidireccional de gran superficie, se utiliza flujo no unidireccional (clase ISO 6 a clase ISO 8). Es decir, se combinan el flujo vertical unidireccional y el flujo no unidireccional en una misma sala blanca para formar una sala blanca de flujo mixto. El sistema de purificación y acondicionamiento de aire de una sala blanca de flujo mixto generalmente adopta el esquema de suministro de aire compuesto por una unidad de aire de reposición (MAU), una unidad de ventilador-filtro (FFU) y una batería de enfriamiento seco (DC). Las salas blancas mixtas, ampliamente adoptadas en grandes plantas de producción de microelectrónica y optoelectrónica tanto en China como en el extranjero, presentan ventajas como una fácil adaptación, un notable ahorro energético, gran flexibilidad, adaptabilidad a la evolución de los procesos de la industria electrónica y la capacidad de ahorrar espacio y áreas no productivas. Es el mejor sistema de tratamiento de aire y el sistema de suministro de aire más excelente.

La unidad de aire de reposición (MAU) del sistema tiene cinco tareas principales:

(1) La unidad de control de la sala blanca (MAU) debe mantener la presión positiva en la sala blanca y suministrar suficiente aire fresco para compensar el aire de extracción de los equipos de proceso, evitando así la infiltración de aire exterior contaminado. Generalmente, el volumen de aire fresco debe ser igual a la suma del volumen de aire de extracción de la sala blanca y el volumen de aire de fuga para mantener la presión positiva interior.

(2) La UAM debe garantizar la humedad relativa estrictamente requerida en la sala blanca. Por lo tanto, en verano, la UAM debe contar con suficiente capacidad de refrigeración y deshumidificación, y en invierno, también se requieren ciertas medidas de humidificación.

(3) Se deben instalar filtros de múltiples etapas (filtros de efecto grueso, efecto medio y alta eficiencia) en la MAU para proteger el filtro de ultra alta eficiencia en el terminal de la FFU.

(4) La unidad de tratamiento de aire (UTA) debe ser capaz de absorber y adsorber los componentes gaseosos nocivos presentes en la atmósfera exterior para eliminar la contaminación molecular del aire fresco. Para ello, se debe instalar una cámara de pulverización de agua en la UTA para absorber elementos nocivos como el nitrógeno y el azufre. La cámara de pulverización de agua cuenta con pulverización en una o dos etapas (en la primera etapa se pulveriza agua del grifo y en la segunda, agua purificada). Asimismo, se debe instalar un filtro químico (filtro de carbón activado) para adsorber los componentes moleculares nocivos presentes en el aire fresco.

(5) Al norte del río Amarillo, especialmente en la región noreste de China, la temperatura exterior en invierno desciende a decenas de grados bajo cero. Por lo tanto, es necesario considerar medidas de precalentamiento anticongelantes para las unidades de tratamiento de aire en el norte.

La unidad de filtrado del ventilador (FFU) del sistema garantiza un alto nivel de limpieza en la sala blanca. Según los requisitos de limpieza, el filtro de la FFU puede ser de alta eficiencia (H14) o de ultra alta eficiencia (U15, U16, U17).

Requisitos de rendimiento para la FFU:

(1) La velocidad del aire en la sección transversal v de la salida de la FFU debe ser ≥ 0,45 m/s; la uniformidad de la velocidad del aire en la sección transversal debe ser ± 15%.

(2) La presión estática externa de la FFU debe ser ≥ 120 Pa.

(3) El ruido externo de la FFU debe ser ≤ 50 dB(A).

(4) La vida útil del ventilador FFU debe ser de 5.000 a 8.000 horas.

Suzhou Pharma Machinery Co., Ltd.

2025/11/20

Gino