Nếu ai đó từng xem quảng cáo của hãng Intel, thế nào cũng từng thấy cảnh quảng cáo các kỹ sư của Intel mặc bộ đồ kín từ đầu đến chân nhảy múa trong phòng, trông như các phi hành gia nhảy múa trên tàu vũ trụ. Và nếu có một chút yêu thích về kỹ thuật, thế nào bạn cũng tò mò tự hỏi họ mặc bộ quần áo ấy để làm gì, và nếu yêu thích hơn chút nữa, thế nào bạn cũng từng mơ có ngày mặc bộ đồ ấy để làm việc như họ, một công việc thật thú vị? Xin thưa, đó là các bộ quần áo bảo hộ khi làm việc trong phòng sạch (ví dụ như phòng sạch về công nghệ bán dẫn của Intel chẳng hạn), và khi làm việc phải mặc nó cũng chẳng dễ chịu gì đâu. Bạn sẽ hỏi tiếp, thế phòng sạch là gì? Tại sao phải có phòng sạch? Hi vọng bài viết này sẽ giúp cho bạn có những hiểu biết ban đầu về phòng sạch.
Nói một cách đơn giản, phòng sạch là một phòng kín mà trong đó, lượng bụi trong không khí, được hạn chế ở mức thấp nhất nhằm tránh gây bẩn cho các quá trình nghiên cứu, chế tạo và sản xuất. Đồng thời, nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của không khí cũng được khống chế và điều khiển để có lợi nhất cho các quá trình trên. Ngoài ra, phòng còn được đảm bảo vô trùng, không có các khí độc hại đúng theo nghĩa "sạch" của nó. Và theo định nghĩa bởi tiêu chuẩn ISO 14644-1 là:
"Là một phòng mà nồng độ của hạt lơ lửng trong không khí bị khống chế và nó được xây dựng và sử dụng trong một kết cấu sao cho sự có mặt, sự sản sinh và duy trì các hạt trong phòng được giảm đến tối thiểu và các yếu tố khác trong phòng như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất đều có thể khống chế và điều khiển". Nguyên văn tiếng Anh: "A room in which the concentration of airborne is controlled, and which is constructed and used in a manner to minimise the introduction, generation and retention of particles inside the room and in which other relevant parameters, e.g. temperature, humidity, and pressure, are controlled as neccessary." [1]
2. Phòng sạch tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn đầu tiên của phòng sạch là hàm lượng bụi, tức là hàm lượng các hạt bụi lơ lửng trong không khí được khống chế đến mức nào (tất nhiên là bụi bám càng phải làm sạch rồi). Nếu ta so sánh một cách hình tượng, đường kính sợi tóc người vào cỡ 100μm, hạt bụi trong phòng có thể có đường kính từ 0,5 đến 50μm (xem hình ảnh so sánh).
Kỹ nghệ làm mạch IC càng ngày càng nhỏ hơn cho nên cần tới môi trường sản xuất thật sạch sẽ. Tất cả các IC làm ngày nay được làm trong "phòng sạch" (cleanroom).
Tưởng tượng các bạn vẽ bo mạch điện dùng mực cảm quang. Các mạch điện cách nhau chừng 10mil mà lỡ có một hột cát nằm giữa hai mạch khi bạn chụp hình lên bo. Nếu hột nhỏ thì không sao, lỡ gặp một hột to chừng 15 mil thế là chụp lên 2 mạch điện bây giờ bị hột cát làm cho nối lại với nhau.
Cleanroom có nhiều hạng. Hạng 1, 10, 100, vv. Trong các hạng thì hạng 1 là sạch nhất. Không khí bình thường trong nhà là hạng 1,000,000. Các bạn xem thêm tại đây http://en.wikipedia.org/wiki/Cleanroom
Tất cả mọi người làm trong cleanroom phải mặc đồ đặc biệt để chống bụi. Đồ này mầu trắng nhìn giống như con thỏ cho nên được đặt tên là bunny suit. Tuy nhiên có nhiều hãng thì operator mặc đồ trắng, còn thợ sửa máy mặc đồ mầu để dễ phân biệt. Link dưới nói về đồ mặc và cách mặc tại Intel.
http://www.tomshardware.com/forum/26...tel-bunny-suit
Phụ nữ làm trong cleanroom thì bị cấm son phấn vì gây ra bụi. Còn người hút thuốc thì bị bắt xúc miệng ngay sau khi hút thuốc, trước khi vô làm việc. Ai bị gầu khô, được khuyến khích đi trị bệnh ngay.
Các giấy tờ trong fab (fabrication) là loại giấy không bụi (lint free paper), và chỉ được dùng bút mực, không được dùng bút chì. Họp hành đông người là phải đi ra ngoài, vì hơi nói "văng" ra nhiều Natri (Na) gây hư hại cho IC. Hãng như AMD thì có cầu tiêu trong fab luôn, vì thay đồ mất 5-10 phút.
Có nhiều người nói phòng cleanroom còn sạch hơn phòng mổ. Cái này là đúng sự thật đấy.
Từ ngoài bước vô phòng thay đồ là phải đưa chân vô máy "đánh giầy" có bàn chải chà bớt đất cát trên giầy. Sau đó bước lên một tấm nhựa có keo là sticky mat để "dính" bớt những chất dơ dưới đế giầy (nó giống y như một miếng băng keo lớn với mặt dính nằm ngửa lên trên, chừng 1m vuông). Cuối cùng là mặt một đôi vớ mỏng để bọc đôi giầy lại (hơi giống như trong phòng mổ). Sau khi đi "dớ" thì mặc nón chống bụi tóc (hair net)
Sau đó thì dùng loại 1 loại găng tay để mặc đồ. Đồ mặc gồm bộ bunny suit (vừa quần vừa áo), nón che đầu và cổ (hood), khăn che mặt (face mask), và giầy (boot). Mắt thì đeo kiếng (hay dùng trong các phòng hóa học). Mặc đồ song là thay loại găng tay khác để làm việc, còn đôi găng đầu tiên thì vô xọt rác.
Quần áo gọn ghẽ xong thì vô phòng "tắm hơi" (air shower). Phòng này thường rất hẹp để các ống phun hơi nằm xát vô người. Các nhân viên vô phòng tắm này phải quơ chân, giơ tay cho tất cả các hột bụi bị thổi văng ra và hút ra ngoài. Một lần tắm như vậy chừng 30 giây.
Thay đồ xong là không được kéo áo ra thò tay vô trong người gãi ngứa, lấy điện thoại, móc bóp coi hình người yêu, vv. Mấy chuyện này phải ra khỏi fab mới được làm.
Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (International Standards Organization - ISO) đã quy định các tiêu chuẩn về phòng sạch tiêu chuẩn quốc tế. Tiêu chuẩn ISO 14644-1 được phát hành năm 1999 có tên "Phân loại độ sạch không khí" (Classification of Air Cleanliness). Các loại phòng sạch được quy định dựa trên biểu thức: Cn=10N[0,1D]2,08 với:
Cn là hàm lượng cho phép tối đa (tính bằng số hạt/m3) của bụi lửng không khí lớn hơn hoặc bằng kích thước xem xét.
N là chỉ số phân loại ISO, không vượt quá 9 và chỉ số cho phép nhỏ nhất là 0,1
D là đường kính hạt tính theo μm
0,1 ở đây là hằng số với thứ nguyên là μm.
Như vậy, có thể dễ dàng xác định các giới hạn hàm lượng bụi từ công thức trên và dễ dàng phân loại từng cấp phòng sạch (bảng 3).
Cần chú ý rằng, mức độ nhiễm bẩn không khí trong phòng còn phụ thuộc vào các hạt bụi sinh ra trong các hoạt động trong phòng, chứ không chỉ là con số cố định của phòng. Chính vì thế, trong các tiêu chuẩn của phòng, luôn đòi hỏi các hệ thống làm sạch liên hoàn và còn quy định về quy mô phòng và số người, số hoạt động khả dĩ trong phòng sạch.
Ngoài các tiêu chuẩn này, mỗi ngành còn có thể có thêm các đòi hỏi riêng cho mình, ví dụ như làm về công nghiệp vi mạch bán dẫn đòi hỏi khác với ngành y... Ta nhớ là công nghiệp bán dẫn thao tác với các phần tử vật liệu tới cỡ micron, vì thế mà yêu cầu rất khắt khe về hàm lượng bụi nhỏ, trong khi ngành y tế lại đòi hỏi cao về mức độ sạch và điều hòa không khí nhằm chống nhiễm khuẩn...
Air flow pattern for "Laminar Flow Cleanroom"
Air flow pattern for "Turbulent Cleanroom"
5. Một số thuật ngữ về phòng sạchAir Lock – (Phòng ngăn không khí) là phòng đặt giữa phòng sạch và khu vực bên ngoài và nó có tác dụng là phòng đệm hay phòng trung chuyển khi vận chuyển vật liệu vào hay ra khỏi khu vực phòng sạch.
Air flow rate - (Lưu lượng dòng khí) là thể tích dòng khí trong mỗi đơn vị thời gian
Air Shower – (Phòng tắm khí) là phòng nhỏ trong đó có bố trí các vòi phun khí nén để làm sạch nhân viên trước khi đi vào khu vực phòng sạch.
Airborne Particulate Cleanliness Class Number – (Số cấp độ sạch về số lượng các hạt có trong không khí) thể hiện số lượng các hạt có kích thước cỡ 0,5 micron hoặc lớn hơn có trong một thể tích không khí trong phòng sạch. Số cấp độ càng nhỏ nghĩa là không khí trong phòng càng tinh khiết.
Ceiling Grid System – (Hệ thống khung của trần nhà) là cấu trúc xây dựng trên đó lắp đặt hệ thống chiếu sáng và lọc không khí cho phòng sạch.
Cleanroom Partitions – (Các tấm ngăn trong phòng sạch) là các tầm tường được sử dụng để ngăn phòng sạch thành nhiều khu vực sạch đáp ứng các yêu cầu sạch khác nhau.
Clean Room Pass Thrus – (Phòng đi ngang qua phòng sạch) là phòng ngăn không khí nhưng dùng để làm hành lang dành cho sản phẩm và các nguyên vật liệu vào hoặc ra khỏi khu vực phòng sạch mà không có nhân viên đi vào nhằm giảm thiểu sự xâm nhập của các yếu tố nhiễm bẩn không khí của phòng sạch.
Clean Room Suits – (Quần áo sạch) thường được gọi là “bộ quần áo thỏ” và được mặc trùm bên ngoài quần áo thông thường. Bộ quần áo này được làm từ vải không dệt bằng sợi chống tĩnh điện.
Clean Room Tables – (bàn làm việc trong phòng sạch) là bàn có mặt bàn được đột lỗ hoặc đặc, đáp ứng các yêu cầu của phòng sạch.
Cleanzone: Một không gian được phân định trong đó sự tập trung của các hạt có trong không khí được kiểm soát sao cho ở dưới mức độ cho phép.
Contamination – (sự nhiễm bẩn) các chất nguy hại hoặc chất không mong muốn mà sự có mặt của chúng trong môi trường có thể làm giảm độ tinh khiết của môi trường đó.
Electrostatic Discharge (ESD) – (phóng điện do tĩnh điện) Sự giải phóng điện tích không có kiểm soát của điện thế, nó cũng được gọi là “điện giật” và dễ dàng phá hỏng các sản phẩm bán dẫn.
Equipment Layout – (Mặt bằng triển khai thiết bị) là bản tóm tắt về phòng sạch và các khu vực chức năng khác cần thiết liên kết ăn khớp với nhau về chức năng và phối hợp hoạt động.
Federal Standard 209E – là văn bản tuyên bố tiêu chuẩn độ sạch không khí của phòng sạch.
Filter Module – (Máy lọc) là thiết bị có lắp bộ lọc HEPA hoặc ULPA và được lắp trong trần nhà hay trong tường của phòng sạch.
HEPA (High Efficiency Particulate Air) Filter – (Bộ lọc bụi trong không khí hiệu năng cao) là khả năng lọc không khí với việc giữ lại ít nhất 99,97% các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,3 micron.
ULPA (Ultra Low Particulate Air) Filter – (Bộ lọc bụi cực nhỏ trong không khí) là bộ lọc không khí có thể giữ lại 99,9999% các tiểu phân có kích thước nhỏ tới 0,12 micron.
HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) Systems – (hệ thống Sưởi, thông gió và Điều hòa không khí) là thiết bị để cung cấp và duy trì việc sưởi ấm, làm mát và điều hòa không khí trong tòa nhà hay cơ sở sản xuất.
Laminar Flow – (Thổi gió từng lớp) là việc thổi gió trong một khu vực có giới hạn không gian xác định với hướng và vận tốc gió không thay đổi.
Microbes – (Vi sinh vật) là các sinh vật cực nhỏ và thường mang theo bệnh. Chúng thường được phát tán từ da người trong khi bong tróc tế bào da.
Particle Size – (Kích thước tiểu phân) thể hiện số đo hoặc các kích thước của một hạt.
Particle – (Tiểu phân) là vật thể, có thể ở dạng rắn hoặc dạng lỏng, có kích thước từ 0,001 cho đến 1,000 micron.
Particulate – (Hạt) là vật thể bao gồm nhiều tiểu phân tách biệt nhau.
Prefilters – (Lọc sơ bộ, tiền lọc) là bộ lọc bổ sung dược dùng để nói tiếp với bộ lọc chính; nó lọc các tiểu phân cỡ lớn và bảo vệ bộ lọc chính không bị nhiễm bẩn quá mức.
Sample Acquisition Time - (Thời gian tiếp nhận mẫu) Thời gian mà thiết bị đếm hạt tích luỹ dữ liệu đếm trước khi tự động trả về zero và tiếp tục đếm lần nữa.
Sealant – (gioăng, keo bít kín) là chất thường bao gồm chất dẻo hoặc silicone dùng để gắn các bộ lọc HEPA vào trong khung trần nhà.
Sticky Mat – (Vật liệu dẻo dính) là tấm thảm cửa đặt ở lối vào phòng sạch và phòng tắm. Tấm thảm này sử dụng màng phim dính để làm sạch giầy dép của nhân viên.
Testing/Certification Services – (Dịch vụ Kiểm tra và Chứng nhận) là việc kiểm tra và duy trì các thành phần của phòng sạch, bao gồm các bộ lọc HEPA, hệ thồng HVAC và các thiết bị khác. Việc kiểm tra bộ lọc HEPA bao gồm các khảo sát và đếm tiểu phân, đo lường về điều hòa không khí, đo độ rung và độ ổn định dòng không khí.
Turbulent Flow – (Dòng chảy rối) là dòng không khí trong một không gian nhất định chảy không theo cùng một hướng.
Utility Matrix – (Bảng khai thác sử dụng thiết bị) cũng được gọi là “bảng khai thác quá trình và thiết bị”, “Bảng dụng cụ”, “Bảng các yêu cầu khai thác” trong đó tổng kết các phân tích về việc khai thác sử dụng từng thiết bị để lập kế hoạch xây dựng một phòng sạch
Unidirectional Airflow Cleanrooms/Laminar airflow cleanrooms - (Phòng sạch có dòng khí theo 1 hướng duy nhất/dòng khí phân nhiều lớp) là phòng sạch trong đó khí lọc vào trong phòng tới khu vực làm việc theo một hướng duy nhất, giảm thiểu sự hỗn loạn của dòng khí. Phòng sạch có dòng khí theo 1 hướng duy nhất thường dùng bộ lọc HEPA hay ULPA bao phủ 80% hoặc nhiều hơn ở trần nhà (luồng khí dọc) hoặc một bức tường (luồng khí ngang)
Nguồn tham khảo: nhathaucodienlanh và điện tử việt nam
0 comments: