Hệ thống HVAC trong phòng sạch điện tử hoạt động ra sao?

HVAC trong phòng sạch điện tử là hệ thống kiểm soát toàn bộ môi trường sản xuất quanh PCB và linh kiện điện tử, bao gồm độ sạch không khí, nhiệt độ, độ ẩm, chênh áp và luồng khí sạch trong line SMT. Đây là hệ thống giữ cho vi mạch vận hành trong môi trường ổn định liên tục suốt quá trình sản xuất.

Đối với các nhà máy điện tử hiện nay, HVAC được triển khai trực tiếp theo cấu trúc line SMT, mật độ PCB và độ nhạy linh kiện thay vì cấp gió đồng đều cho toàn bộ nhà xưởng như hệ thống điều hòa thông thường.

NHỮNG THIẾT BỊ CHỦ CHỐT TRONG HỆ THỐNG

Một hệ thống HVAC hoàn chỉnh có nhiều thiết bị hoạt đồng cùng lúc để xử lý không khí, lọc bụi, điều áp và kiểm soát độ ẩm nhằm giữ môi trường quanh PCB luôn ổn định trong suốt quá trình vận hành.

AHU Xử Lý Nhiệt Độ Và Độ Ẩm Cho Line SMT

AHU là hệ thống trung tâm chịu trách nhiệm xử lý nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng gió trước khi cấp vào phòng sạch điện tử.

Đối với các line SMT mật độ cao, AHU luôn được tính toán theo tải nhiệt thực tế của máy in kem hàn, máy gắp chip, reflow và hệ thống AOI. Các dây chuyền PCB hoạt động liên tục thường phát sinh nhiệt rất lớn, vì vậy lưu lượng gió hồi và công suất lạnh phải được tính riêng theo từng line SMT.

→ Tại nhiều nhà máy điện tử hiện nay, khu SMT và khu kiểm tra chip điện tử còn sử dụng AHU tách biệt để giữ độ ổn định môi trường cho từng khu vực sản xuất linh kiện.

HEPA Và FFU Giữ Ổn Định Độ Sạch Quanh PCB

Sau khi được xử lý tại AHU, không khí sẽ tiếp tục đi qua lọc HEPA để loại bỏ bụi mịn trước khi cấp xuống line SMT.

Quạt lọc FFU thường được bố trí trực tiếp phía trên các khu như:

• Khu in kem hàn

• Khu gắp chip SMT

• Khu AOI

• Khu kiểm tra PCB

Mật độ FFU sẽ thay đổi theo độ nhạy linh kiện điện tử. Các khu sản xuất cảm biến hoặc chip bán dẫn thường tăng số lượng FFU và sử dụng thêm lọc ULPA để giữ mật độ bụi ở mức cực thấp quanh vi mạch.

__________________

»» Nếu muốn hiểu rõ hơn về cấu trúc vận hành thực tế của line SMT, bạn có thể tham khảo thêm bài phòng sạch SMT cho dây chuyền sản xuất bảng mạch điện tử để thấy rõ cách HVAC được triển khai theo từng công đoạn PCB.

_________________

Hệ Thống Điều Áp Giữ Bụi Không Đi Ngược Vào Line SMT

Trong phòng sạch điện tử, áp suất dương sẽ được duy trì liên tục giữa các khu vực để bụi không đi ngược vào line sản xuất PCB khi vận chuyển vật tư hoặc mở cửa thao tác.

Cách điều áp này giúp bụi luôn di chuyển theo đúng hướng thiết kế thay vì phát tán ngược vào khu gắp linh kiện điện tử.

► Đối với khu sản xuất chip điện tử hoặc cảm biến độ nhạy cao, HVAC sẽ tăng khả năng điều áp và mật độ lọc khí để giữ môi trường cực sạch quanh khu thao tác vi mạch.

CÁC THÔNG SỐ QUAN TRỌNG

Hệ thống HVAC cho phòng sạch điện tử phải đáp ứng khắt khe các tiêu chuẩn sau:

HVAC KIỂM SOÁT MÔI TRƯỜNG SẢN XUẤT PCB NHƯ THẾ NÀO?

Trong ngành điện tử, HVAC được tính toán trực tiếp theo cấu trúc line SMT để giữ độ sạch, độ ẩm và độ ổn định môi trường quanh từng công đoạn sản xuất PCB.

Luồng Khí Sạch Được Tập Trung Đúng Vị Trí Thao Tác PCB

Tấn Nghĩa sẽ khảo sát trực tiếp hướng di chuyển PCB, vị trí máy gắp chip và khu AOI trước khi triển khai bản vẽ cấp gió cho phòng sạch điện tử. Tại khu in kem hàn và gắp chip SMT, luồng khí sạch sẽ đi từ trần xuống nhằm đẩy bụi ra khỏi bề mặt PCB trước khi hàn linh kiện điện tử.

Các line SMT tốc độ cao thường tăng mật độ FFU ngay phía trên khu thao tác chính để bụi không tồn tại quanh:

• Đầu gắp chip

• Khu hàn linh kiện

• Camera AOI

• Khu kiểm tra PCB

Trong các dây chuyền sản xuất cảm biến điện tử, HVAC còn triển khai clean booth riêng tại khu thao tác chính để tạo vùng sạch cục bộ quanh vi mạch.

Độ Ẩm Được Duy Trì Ổn Định Để Giảm Phát Sinh ESD

Độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phát sinh điện tích quanh PCB và linh kiện điện tử.

Khi môi trường quá khô, điện tích sẽ tích tụ liên tục trên: quần áo kỹ thuật viên, reel linh kiện, bề mặt pcb, bàn thao tác,... lúc này HVAC sẽ duy trì độ ẩm ổn định khoảng 45 đến 60% RH để giảm phát sinh ESD trong suốt quá trình sản xuất điện tử.

Đối với các dây chuyền chip bán dẫn hoặc cảm biến điện tử độ nhạy cao, cảm biến độ ẩm sẽ kết nối trực tiếp với BMS để cảnh báo ngay khi môi trường dao động vượt ngưỡng cài đặt.

TRIỂN KHAI HVAC THỰC TẾ TRONG DỰ ÁN PHÒNG SẠCH ĐIỆN TỬ

HVAC được triển khai song song với layout line SMT để toàn bộ luồng khí sạch, áp suất và độ ẩm bám sát trực tiếp theo cấu trúc vận hành PCB. Hệ thống sẽ được tính toán riêng cho từng khu vực sản xuất thay vì cấp gió đồng đều cho toàn bộ nhà xưởng.

Đối với các line SMT mật độ cao, đội ngũ kỹ thuật sẽ khảo sát trực tiếp các vị trí quan trọng như: vị trí máy in kem hàn, khu gắp chip SMT, máy reflow, khu sửa lỗi PCB,...

⇒ Từ dữ liệu này, bản vẽ HVAC sẽ được triển khai đồng bộ cùng kết cấu phòng sạch để luồng khí sạch luôn tập trung đúng khu vực thao tác linh kiện điện tử.

Tính Toán Lưu Lượng Gió Theo Mật Độ Thiết Bị SMT

Mỗi line SMT sẽ có mức phát sinh nhiệt và bụi khác nhau nên lưu lượng gió luôn được tính trực tiếp theo mật độ máy móc thực tế.

Các khu in kem hàn và reflow thường phát sinh nhiệt lớn hơn khu AOI hoặc khu kiểm tra PCB. Vì vậy, hệ thống HVAC sẽ tăng lưu lượng hồi gió và khả năng xử lý nhiệt tại các vị trí này để nhiệt độ quanh bo mạch luôn ổn định.

Đối với dây chuyền PCB nhiều tầng hoặc sản xuất liên tục 24/7, AHU thường được chia riêng theo từng khu SMT nhằm tránh tình trạng một khu vực vận hành quá tải làm ảnh hưởng toàn bộ nhà xưởng.

Trong nhiều dự án điện tử hiện nay, các line SMT tốc độ cao còn được tính riêng mật độ FFU phía trên máy gắp chip để bụi luôn được đẩy khỏi khu thao tác PCB trước công đoạn hàn linh kiện.

Bố Trí Hướng Cấp Gió Theo Cấu Trúc Vận Hành PCB

Hướng cấp gió trong phòng sạch điện tử luôn được thiết kế bám trực tiếp theo hướng vận hành của line SMT.

Tại khu in kem hàn và khu gắp chip, luồng khí sạch thường đi từ trần xuống nhằm giữ bụi không tồn tại quanh bề mặt PCB trước khi linh kiện được gắn lên bo mạch. 

Khu AOI sẽ được giữ luồng khí ổn định quanh vị trí camera kiểm tra để bụi không làm ảnh hưởng đến khả năng nhận diện lỗi PCB trong lúc quét hình ảnh.

Đối với các dây chuyền sản xuất cảm biến điện tử hoặc chip bán dẫn, HVAC sẽ tạo vùng sạch cục bộ ngay tại khu thao tác bằng clean booth và FFU mật độ cao để giữ môi trường ổn định quanh vi mạch.

Kiểm Soát Độ Ẩm Và ESD Theo Từng Khu Vực Sản Xuất

Khu SMT, khu AOI và khu thao tác chip điện tử thường duy trì độ ẩm ổn định khoảng 45–60% RH để giảm tích tụ điện tích quanh PCB và linh kiện điện tử.

Đối với các khu sản xuất chip hoặc cảm biến độ nhạy cao, hệ thống sẽ bổ sung cảm biến độ ẩm kết nối trực tiếp với BMS nhằm giám sát liên tục trạng thái môi trường trong suốt quá trình vận hành.

Ngoài HVAC, các dự án điện tử hiện nay còn triển khai đồng bộ: sàn vinyl chống tĩnh điện, bàn thao tác dẫn điện, vòng đeo tay chống tĩnh điện,... Các hệ thống này giúp điện tích được phân tán liên tục thay vì tích tụ quanh line SMT.

Điều Áp Và Phân Tầng Độ Sạch Giữa Các Khu Vực Điện Tử

Khu SMT chính thường duy trì áp suất dương cao hơn khu sửa lỗi PCB hoặc khu hành lang kỹ thuật để bụi không đi ngược vào line sản xuất.

Nhiều nhà máy điện tử hiện nay còn bố trí riêng khu unpack vật tư trước line SMT nhằm giảm bụi từ bao bì carton đi trực tiếp vào khu sản xuất PCB.

Đối với các khu ISO 5 sản xuất chip điện tử, hệ thống HVAC sẽ tăng khả năng điều áp và mật độ lọc khí để giữ môi trường cực sạch quanh khu thao tác vi mạch. Tham khảo thêm phòng sạch nhà máy điện tử nên chọn ISO 5, ISO 7 hay ISO 8?

Cân Chỉnh Và Kiểm Tra HVAC Sau Khi Hoàn Thiện Hệ Thống

Sau khi hoàn thiện lắp đặt HVAC, toàn bộ hệ thống sẽ được cân chỉnh lưu lượng gió, tốc độ cấp khí và chênh áp trước khi đưa line SMT vào vận hành thực tế.

Đội ngũ kỹ thuật sẽ kiểm tra trực tiếp:

• Độ sạch tại từng khu vực

• Chênh áp giữa các phòng

• Độ ổn định nhiệt độ và độ ẩm

• Tốc độ luồng khí sạch

• Hiệu suất FFU và HEPA

• Khả năng duy trì ESD trong môi trường sản xuất

Đối với các dự án điện tử mật độ cao, quá trình test HVAC thường được thực hiện ngay khi line SMT chạy thử để đánh giá chính xác trạng thái môi trường quanh PCB trong điều kiện sản xuất thực tế. Đây cũng là giai đoạn giúp tối ưu lại hướng cấp gió hoặc mật độ FFU trước khi nhà máy vận hành chính thức.