Thiết kế phòng sạch điện tử - Sản xuất linh kiện, vi mạch
Phòng sạch điện tử được thiết kế để tạo ra môi trường sản xuất có khả năng kiểm soát các yếu tố có thể ảnh hưởng đến linh kiện, bảng mạch, cảm biến, linh kiện bán dẫn và vi mạch. Trong đó, kiểm soát hạt bụi là một yêu cầu quan trọng, đặc biệt tại những công đoạn có độ chính xác cao và sản phẩm nhạy cảm với các hạt có kích thước rất nhỏ.
Tuy nhiên, thiết kế phòng sạch điện tử không chỉ dừng ở việc xác định cấp độ sạch. Mặt bằng, thiết bị sản xuất, dòng người và vật liệu, hệ thống HVAC, kiểm soát tĩnh điện, nhiệt độ, độ ẩm và các hệ thống kỹ thuật đều cần được tính toán trong cùng một phương án. Khi một yếu tố thay đổi, những hạng mục liên quan cũng có thể phải điều chỉnh theo.
► Một phương án thiết kế phù hợp cần bắt đầu từ sản phẩm và công nghệ sản xuất, sau đó chuyển hóa thành các điều kiện môi trường và giải pháp kỹ thuật cụ thể cho từng khu vực.
Phòng sạch phục vụ sản xuất bảng mạch PCB không hoàn toàn giống môi trường dành cho các công đoạn sản xuất cảm biến, linh kiện bán dẫn hay vi mạch. Ngay trong cùng một cơ sở, các công đoạn tiếp nhận vật liệu, lắp ráp, kiểm tra, xử lý bề mặt hoặc những bước có yêu cầu cao về độ chính xác cũng có thể cần những điều kiện môi trường khác nhau.
Do đó, trước khi xây dựng phương án, cần xác định rõ sản phẩm được sản xuất là gì, công nghệ sử dụng ra sao và công đoạn nào thực sự cần môi trường kiểm soát. Đây là cơ sở để xác định diện tích, mức độ sạch, điều kiện không khí, yêu cầu chống tĩnh điện và những hệ thống kỹ thuật liên quan.
Với các dự án sản xuất linh kiện, cảm biến, bán dẫn hoặc vi mạch, việc hiểu được đặc điểm của từng công đoạn giúp phương án thiết kế tránh tình trạng áp dụng cùng một cấu hình cho toàn bộ khu vực dù yêu cầu công nghệ không giống nhau.
Hạt bụi là một trong những yếu tố cần được xem xét kỹ khi thiết kế phòng sạch điện tử. Một hạt có kích thước nhỏ có thể trở thành vấn đề đối với những sản phẩm có cấu trúc rất nhỏ hoặc các công đoạn yêu cầu độ chính xác cao.
Tuy nhiên, mức độ kiểm soát hạt không nên được xác định chỉ bằng cách lựa chọn một cấp độ sạch có sẵn. Đơn vị thiết kế cần xem xét công đoạn sản xuất, mức độ nhạy cảm của sản phẩm, nguồn phát sinh hạt và điều kiện cần duy trì trong khu vực đó.
Từ yêu cầu này, các thông số về lọc khí, lưu lượng gió, số lần trao đổi không khí, hướng dòng khí và cách bố trí cấp hồi gió mới có cơ sở để được tính toán.
Ngoài hạt bụi, sản xuất điện tử còn có thể yêu cầu kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và tĩnh điện tùy theo sản phẩm và công nghệ.
Các thông số này cần được xác định từ yêu cầu thực tế của dây chuyền thay vì đưa ra một giá trị chung cho toàn bộ phòng sạch. Khu vực sản xuất, khu vực kiểm tra hoặc những công đoạn có thiết bị và vật liệu nhạy cảm có thể cần điều kiện ổn định khác nhau.
Việc xác định rõ các điều kiện môi trường từ đầu cũng giúp hệ thống HVAC và các giải pháp kỹ thuật được tính toán đúng tải, đúng phạm vi kiểm soát và phù hợp với cách vận hành của nhà máy.
________________________________________
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI XÂY DỰNG TẤN NGHĨA
Điện thoại: 0899 209 779
_______________
Trong một phòng sạch điện tử, hạt không chỉ đến từ không khí bên ngoài. Nhân sự, vật liệu đưa vào, bao bì, thiết bị, hoạt động thao tác và chính quá trình sản xuất đều có thể trở thành nguồn phát sinh hạt.
Vì vậy, thiết kế cần xem xét nguồn phát sinh ngay từ mặt bằng và cách tổ chức vận hành. Tuyến đưa vật liệu vào khu vực sạch, vị trí thay đồ, khu vực trung chuyển, cửa ra vào và vị trí đặt thiết bị đều có thể ảnh hưởng đến khả năng kiểm soát hạt.
Nếu chỉ tăng mức lọc của hệ thống HVAC nhưng không kiểm soát tốt các nguồn phát sinh và đường di chuyển, hiệu quả kiểm soát môi trường vẫn có thể bị hạn chế.
Dòng không khí có vai trò đưa không khí sạch đến khu vực sản xuất và hỗ trợ kiểm soát các hạt phát sinh trong quá trình vận hành. Vì vậy, hướng cấp gió, vị trí hồi gió và cách phân phối không khí cần được xem xét cùng với hình dạng phòng và vị trí thiết bị.
Một phương án phù hợp cần hạn chế những khu vực có dòng khí yếu, tránh tạo điều kiện cho hạt tích tụ và hạn chế khả năng hạt từ khu vực này phát tán sang khu vực khác.
Đặc biệt, khi thiết bị sản xuất chiếm diện tích lớn hoặc tạo ra nguồn nhiệt, dòng khí cần được tính toán để không bị cản trở bởi máy móc và các cấu kiện trong phòng.
Không phải mọi không gian trong một cơ sở sản xuất điện tử đều cần duy trì cùng một mức kiểm soát hạt. Những công đoạn có sản phẩm nhạy cảm hơn hoặc yêu cầu độ chính xác cao hơn có thể cần điều kiện môi trường nghiêm ngặt hơn các khu vực phụ trợ.
Việc phân chia mức độ kiểm soát giúp tập trung nguồn lực vào những nơi thực sự cần thiết, đồng thời tránh mở rộng yêu cầu phòng sạch quá mức làm tăng diện tích xây dựng, công suất HVAC và chi phí vận hành.
Phương án cấp và hồi gió cần được xây dựng dựa trên mặt bằng, yêu cầu môi trường và vị trí thiết bị sản xuất. Vị trí cửa cấp gió không thể tách rời vị trí hồi gió, bởi cả hai cùng quyết định cách không khí di chuyển trong phòng.
Khi bố trí không hợp lý, dòng khí có thể bị thiết bị chắn, tạo vùng ít lưu thông hoặc làm hạt phát sinh tại một vị trí di chuyển sang khu vực cần kiểm soát cao hơn.
Vì vậy, sơ đồ cấp hồi gió cần được xem xét cùng mặt bằng thiết bị ngay trong quá trình thiết kế.
Hệ thống xử lý không khí cần đáp ứng mức độ kiểm soát đã xác định cho từng khu vực. Tùy cấu hình công trình, phương án có thể sử dụng AHU, FFU và các cấp lọc phù hợp.
Điểm quan trọng không nằm ở việc sử dụng càng nhiều thiết bị lọc càng tốt, mà là lựa chọn cấu hình có khả năng tạo và duy trì điều kiện môi trường cần thiết với lưu lượng, áp suất và tải phù hợp.
Việc lựa chọn thiết bị cũng cần tính đến khả năng tiếp cận để kiểm tra, thay thế bộ lọc và bảo trì trong quá trình vận hành.
Hệ thống HVAC không chỉ xử lý độ sạch mà còn phải duy trì nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu của công nghệ sản xuất.
Tải lạnh, tải nhiệt từ thiết bị, tải từ nhân sự và điều kiện môi trường bên ngoài cần được tính toán để xác định công suất hệ thống. Nếu chỉ dựa vào diện tích phòng để lựa chọn công suất thiết bị, hệ thống có thể không duy trì được điều kiện ổn định khi dây chuyền vận hành thực tế.
Các thông số cần kiểm soát phải có giải pháp đo lường và giám sát tương ứng. Tùy yêu cầu dự án, hệ thống có thể theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, áp suất chênh lệch hoặc những thông số môi trường khác.
Điều này giúp người vận hành nhận biết tình trạng của phòng sạch và có cơ sở xử lý khi điều kiện môi trường thay đổi.
Mặt bằng phòng sạch điện tử phải được tính toán cùng với dây chuyền sản xuất. Kích thước máy, vị trí thao tác, khoảng cách giữa các thiết bị và hướng đưa vật liệu vào đều ảnh hưởng đến diện tích cần thiết.
Đặc biệt, thiết bị không chỉ cần đủ chỗ để đặt. Khu vực xung quanh còn phải đáp ứng thao tác của nhân sự, kết nối hệ thống kỹ thuật, vệ sinh và bảo trì.
Người và vật liệu cần có tuyến di chuyển phù hợp với mức độ kiểm soát của từng khu vực. Nhân sự có thể phải đi qua khu vực thay đồ hoặc không gian chuyển tiếp trước khi vào vùng sản xuất, trong khi vật liệu có thể cần tuyến đưa vào riêng tùy cách tổ chức dây chuyền.
Việc xác định rõ các tuyến này giúp hạn chế giao cắt không cần thiết và giảm khả năng đưa nguồn nhiễm từ khu vực ít kiểm soát sang khu vực sạch hơn.
Một phòng sạch có thể đáp ứng điều kiện môi trường nhưng vẫn gây khó khăn khi vận hành nếu khoảng cách quanh thiết bị quá chật.
Khi thiết kế, cần dành đủ không gian cho nhân sự thao tác, kiểm tra, vệ sinh và thực hiện bảo trì. Những vị trí cần mở cửa máy, tháo bộ phận hoặc đưa thiết bị ra ngoài cũng cần được tính trước.
Ngành điện tử có thể thay đổi sản phẩm, thiết bị và công nghệ theo từng giai đoạn đầu tư. Vì vậy, phương án mặt bằng nên xem xét khả năng bổ sung máy móc hoặc mở rộng dây chuyền.
Dự phòng hợp lý ngay từ đầu có thể giúp doanh nghiệp hạn chế việc phá dỡ hoặc cải tạo lớn khi nhu cầu sản xuất thay đổi.
Dây chuyền điện tử thường sử dụng nhiều thiết bị có nhu cầu về điện và các tiện ích kỹ thuật. Các yêu cầu này cần được xác định để bố trí nguồn cấp, vị trí kết nối và không gian kỹ thuật phù hợp.
Đường gió, đường ống và các tuyến kỹ thuật cần được bố trí đồng bộ với kết cấu và mặt bằng phòng sạch. Vị trí đi tuyến phải hạn chế ảnh hưởng đến không gian sản xuất nhưng vẫn đảm bảo khả năng kiểm tra và bảo trì.
Mỗi thiết bị có thể có yêu cầu kết nối khác nhau. Vì vậy, vị trí máy móc cần được phối hợp với các điểm cấp điện, khí và các tiện ích liên quan ngay trong phương án thiết kế.
Điều này giúp hạn chế tình trạng khi đưa thiết bị vào thực tế mới phát sinh nhu cầu bổ sung đường ống hoặc thay đổi vị trí kết nối.
Không gian dành cho AHU, tủ điện, đường gió, đường ống và các thiết bị phụ trợ cần được tính toán từ đầu. Không gian quá chật sẽ gây khó khăn cho lắp đặt và bảo trì, trong khi bố trí dư thừa không cần thiết lại làm tăng diện tích đầu tư.
Do đó, không gian kỹ thuật cần được cân đối với cấu hình hệ thống và quy mô dây chuyền.
Không phải mọi khu vực đều có mức độ nhạy cảm với tĩnh điện giống nhau. Những công đoạn trực tiếp xử lý linh kiện hoặc sản phẩm nhạy cảm cần được xác định để áp dụng giải pháp kiểm soát phù hợp.
Việc xác định phạm vi ngay trong thiết kế giúp tránh áp dụng giải pháp chống tĩnh điện tràn lan nhưng vẫn đảm bảo những khu vực quan trọng được kiểm soát đúng mức.
Vật liệu hoàn thiện, đặc biệt là sàn, cần được lựa chọn phù hợp với yêu cầu kiểm soát tĩnh điện và điều kiện sử dụng. Giải pháp sàn cần đồng thời đáp ứng khả năng vệ sinh, độ bền và yêu cầu kết nối với hệ thống tiếp địa.
Kiểm soát tĩnh điện còn liên quan đến nhân sự và thiết bị sử dụng trong khu vực sản xuất. Trang phục, giày dép, bàn thao tác, xe đẩy và các thiết bị có liên quan cần được xem xét trong tổng thể giải pháp ESD.
Nếu chỉ xử lý vật liệu sàn mà bỏ qua các nguồn tích điện khác, giải pháp kiểm soát sẽ không đầy đủ.
Một phương án thiết kế phù hợp phải giải thích được vì sao các điều kiện môi trường được lựa chọn và chúng liên quan như thế nào đến sản phẩm, công đoạn sản xuất.
Mặt bằng, HVAC, kiểm soát tĩnh điện, điện, khí kỹ thuật và vị trí thiết bị phải có sự liên kết. Một hạng mục thay đổi có thể kéo theo điều chỉnh ở những hạng mục khác.
Phương án cần được xem xét trên điều kiện vận hành thực tế thay vì chỉ đáp ứng trên bản vẽ. Nhân sự có đủ không gian thao tác hay không, vật liệu có thể đưa vào thuận tiện hay không, thiết bị có được bảo trì dễ dàng hay không đều là những điểm cần được tính đến.
Một hệ thống được thiết kế tốt cần có khả năng tiếp cận để kiểm tra, bảo trì và thay thế thiết bị. Đồng thời, phương án nên có mức dự phòng hợp lý để đáp ứng những thay đổi của dây chuyền trong tương lai.
Tại Tấn Nghĩa, chúng tôi tiếp cận thiết kế phòng sạch điện tử theo mối liên hệ giữa công nghệ sản xuất và môi trường cần kiểm soát.
Mục tiêu không chỉ là tạo ra một không gian sạch, mà là xây dựng phương án có thể đáp ứng yêu cầu sản xuất, vận hành ổn định và thuận tiện cho việc bảo trì, nâng cấp về sau.
_______________________________
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI XÂY DỰNG TẤN NGHĨA
Điện thoại: 0899 209 779
Địa chỉ: 82/24A Huỳnh Văn Nghệ, Phường 15, Quận Tân Bình, TP. HCM
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI - XÂY DỰNG TẤN NGHĨA
Địa chỉ : 82/24A Huỳnh Văn Nghệ, Phường 15, Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Hotline : 0899 209 779
Email : hdtannghia@gmail.com
Website : www.tannghiaconstruct.com
TẤN NGHĨA CONSTRUCT
Email: hdtannghia@gmail.com
