隨著半導體產業的快速發展,潔凈車間的設計與裝修成為確保產品質量和生產效率的關鍵環節。作為一家專注于潔凈車間裝修與設計的資深工程公司,我們深知半導體產業制造對潔凈環境的嚴苛要求。本文將圍繞半導體加工潔凈車間的設計、微塵控制、動力和公用設施等方面,讓客戶朋友初步了解如何建設一個高標準且成本優化型的潔凈場所。
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半導體加工潔凈車間的潔凈度等級通常根據ISO 14644-1標準進行分類,再結合GB50073《潔凈廠房設計規范》等相關規范進行建設。值得注意的是,只有在深度挖掘客戶需求、精確規劃潔凈室及潔凈區的同時,匹配正確的空氣處理系統、動力及公共設施等措施,才會在后期獲得一個運行精良且能耗適中的優質工程。
在半導體產業工程中,比較明顯的需求是一個廠區可能擁有不同的生產工段,這就需要配置不同的制造區,這些工段/工序可能分布在同一層或者在不同樓層。依規范都需設置多個潔凈分區與潔凈室。不同等級的潔凈度對車間的設計、動力和公用設施、施工、運維等都有著不同要求。我們先來看看相關制造區的凈化級別。
1.晶圓制造區
這里有著最精密的半導體制造工藝,如光刻和納米級加工。要求極高的空氣潔凈度和嚴格的溫濕度控制。
光刻區:要求最高,通常為ISO 1-3級,需控制0.1微米及以上的顆粒。
刻蝕和沉積區:潔凈度要求較高,一般為ISO 3-5級,需控制0.3微米及以上的顆粒。
2.封裝測試區
這里適用于高精度芯片封裝和測試。要求較高的空氣潔凈度和穩定的環境條件。
封裝區:潔凈度要求中等,通常為ISO 5-7級,需控制0.5微米及以上的顆粒。
測試區:要求較低,一般為ISO 7-8級,需控制0.5微米及以上的顆粒。
3.輔助區
化學品存儲區:潔凈度要求較低,通常為ISO 7-8級,需控制0.5微米及以上的顆粒。
設備維護區:要求最低,一般為ISO 8級,需控制0.5微米及以上的顆粒。
4.人員與物料進出區
更衣室和風淋室:潔凈度要求中等,通常為ISO 5-7級,需控制0.5微米及以上的顆粒。
物料進出區:潔凈度要求較低,一般為ISO 7-8級,需控制0.5微米及以上的顆粒。
嚴格按照工藝要求設置潔凈室及潔凈區,具體方法是將潔凈室劃分為核心生產區、輔助區和緩沖區。核心生產區(如光刻、蝕刻、封裝等高潔凈要求的區域)設置于潔凈區中心,輔助區(如設備維護區)和緩沖區(如風淋室、物料傳遞區)布置在外圍,減少交叉污染。設置獨立的人員通道和物料通道,避免交叉污染。人員進入需經過更衣及風淋,物料均通過傳遞窗或潔凈傳遞柜進入。
也就是說,潔凈廠房在建設的時候,成本是隨著潔凈度變化的,潔凈度越高造價越貴,而我們
CEIDI西遞會在設計中貫穿成本平衡的原則,優化設計以控制成本。以封測廠房為例,封測工藝對潔凈度要求低于前道制程(通常為ISO Class 5-7),個別高區域做依據工藝流程圖做緊湊隔離設計,例如引線鍵合區:需達到ISO Class 5(0.3μm顆粒≤29,300個/m³);封裝區:ISO Class 6-7;測試區只要做ISO Class 8即可。
平面布局優化設計:
近年來廠區空間足夠的前提下,多采用"回"字形布局,核心區為鍵合/封裝區,物流通道寬度≥3m,滿足AMHS系統需求,設置緩沖間(Air Shower)過渡區。
HVAC系統設計:
換氣次數:鍵合區≥60次/h,封裝區≥40次/h
溫濕度控制:22±1℃,45±5%RH
壓差梯度:核心區>5Pa,緩沖區>10Pa
空氣處理系統:
MAU:配置兩級預冷+三級過濾
FFU:覆蓋率≥80%,風速0.35—0.45m/s
排風:酸性廢氣處理效率≥99%
工藝支持系統:
超純水:電阻率≥18.2MΩ·cm,TOC<1ppb
壓縮空氣:露點≤-40℃,油含量<0.01ppm
真空系統:極限真空度≤10^-3 Pa
特殊工藝區設計:
銅柱凸塊區:需配置局部ISO Class 4環境
3D封裝區:增加惰性氣體保護(N2純度99.999%)
測試區:配置RF屏蔽室(屏蔽效能≥80dB)
我們強調的一站式整體解決方案,就是站在客戶角度思考建廠及運營的流暢性,“成本優化策略”也一直貫穿在我們的設計和施工過程中。例如本文提到的分區設計控制,采用"核心區+普通區"差異化設計,普通區換氣次數可降至20次/h來控制成本。材料選擇方面也可以做區隔優化,例如鍵合區墻面采用不銹鋼,其他區域用彩鋼板。地坪采用環氧自流平與局部PVC導靜電地板結合等,都能有效控成本。作為長三角區域資深實驗潔凈工程服務商,
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