Phòng Sạch Điện Tử là yếu tố then chốt quyết định chất lượng chip bán dẫn và linh kiện vi mạch. Bởi thách thức lớn nhất trong ngành này không phải là vi khuẩn, mà là kiểm soát tuyệt đối Tĩnh điện (ESD) và Hạt bụi siêu nhỏ để hạn chế tỉ lệ sản phẩm hư hỏng. Trong bài viết này, Air-cleantech.vn sẽ làm rõ các tiêu chuẩn thiết kế quan trọng cùng giải pháp kiểm soát ESD, giúp bạn xây dựng phòng sạch linh kiện điện tử đạt chuẩn quốc tế.
Nội dung bài viết:
1. Phòng sạch điện tử là gì? Có gì khác với phòng sạch thông thường?
Phòng sạch điện tử là môi trường được kiểm soát nghiêm ngặt về nồng độ hạt bụi, nhiệt độ, độ ẩm, và đặc biệt là tĩnh điện (ESD), nhằm loại bỏ các tác nhân có khả năng gây hỏng hóc hoặc làm giảm hiệu suất của các linh kiện điện tử trong quá trình sản xuất, lắp ráp và thử nghiệm.
1.1 Tĩnh điện và hạt bụi nhỏ – 2 Yếu tố cần được quan tâm
Trong sản xuất linh kiện điện tử, đặc biệt là các thiết bị bán dẫn (Semiconductor), hiểm họa lớn nhất không phải là hạt bụi thông thường mà là:
- Tĩnh điện (ESD – Electrostatic Discharge): Như ta đã biết, linh kiện vi mạch điện tử vô cùng nhỏ và nhạy cảm. Chỉ một lần phóng điện tĩnh điện mà mắt thường không thấy được từ người hoặc thiết bị có thể làm hỏng hoàn toàn hoặc làm suy giảm tuổi thọ của chip.
- Hạt bụi siêu nhỏ: Với kích thước của mạch in ngày càng tiệm cận mức nanomet (nm), một hạt bụi có kích thước chỉ cũng đủ gây ra đoản mạch hoặc lỗi nghiêm trọng. Đây là lý do phòng sạch điện tử thường yêu cầu cấp độ sạch cao hơn nhiều (ISO 5 – ISO 1) so với phòng sạch thông thường.
1.2 Phòng sạch điện tử có gì khác với phòng sạch dược phẩm
Để hiểu rõ về phòng sạch điện tử, hãy cùng xét một vài tiêu chí giữa phòng sạch điện tử và phòng sạch dược phẩm để thấy được sự khác nhau này:
| Tiêu chí | Phòng Sạch Điện Tử (Bán dẫn/Linh kiện) | Phòng Sạch Dược phẩm/Y tế (GMP) |
| Mối đe dọa Chính | Tĩnh điện (ESD) và Hạt siêu nhỏ (<0.3μm) | Vi khuẩn, Vi sinh vật và Hạt vật chất (Non-Viability) |
| Tiêu chuẩn Kỹ thuật | ISO 14644-1 (Thường là Class 7 đến Class 1) Tiêu chuẩn ESD (ANSI/ESD S20.20) | ISO 14644-1 GMP/cGMP (FDA, WHO) |
| Kiểm soát Độ Ẩm (RH) | Nghiêm ngặt (Thường 40-60% để kiểm soát ESD) | Cần thiết nhưng ít khắt khe hơn (Chủ yếu liên quan đến sản phẩm/con người) |
| Vật liệu Thiết kế | Yêu cầu chống tĩnh điện (Sàn, vật tư tiêu hao) | Yêu cầu kháng hóa chất, dễ vệ sinh (Sàn Epoxy/PU) |
Có thể thấy kiểm soát ESD cần thiết cho phòng sạch điện tử trong khi phòng sạch dược phẩm chú trọng ngăn ngừa ô nhiễm sinh học và tạp chất hữu cơ. Cũng vì lẽ đó mà yêu cầu thiết kế thi công cũng như tiêu chuẩn kỹ thuật của phòng sạch điện tử và dược phẩm không thể áp dụng cho nhau. Mỗi ngành và lĩnh vực sẽ có yêu cầu thiết kế cụ thể.
>> Xem thêm: Tiêu chuẩn phòng sạch SMT trong sản xuất linh kiện điện tử
2. Tiêu chuẩn phòng sạch điện tử
Để thiết kế một phòng sạch linh kiện điện tử đạt chuẩn, việc tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật là bắt buộc.
2.1. Tiêu chuẩn phòng sạch theo phân loại Hạt: ISO 14644-1
Tiêu chuẩn phòng sạch điện tử thường được xác định theo ISO 14644-1. Đây là tiêu chuẩn quốc tế thay thế tiêu chuẩn FED STD 209E đã cũ, phân loại cấp độ sạch dựa trên số lượng và kích thước hạt bụi ≥0,1 µm. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này là điều kiện bắt buộc để đảm bảo chất lượng sản phẩm và ngăn ngừa hỏng hóc cho các linh kiện điện tử nhạy cảm.
| Cấp độ ISO | Cấp độ FED STD 209E (Cũ) | Nồng độ Hạt (≥0.5μm) tối đa (hạt/m3) | Ứng dụng |
| ISO Class 8 | Class 100,000 | 29,3 | Khu vực đóng gói thô, kho vật liệu |
| ISO Class 7 | Class 10,000 | 3,52 | Khu vực lắp ráp PCB, màn hình cơ bản |
| ISO Class 6 | Class 1,000 | 352 | Khu vực lắp ráp bán dẫn ít nhạy cảm |
| ISO Class 5 | Class 100 | 35.2 | Khu vực chế tạo Vi mạch, màn hình cao cấp (Ví dụ: Litography) |
| ISO Class 4 | Class 10 | 3.52 | Sản xuất chip, vi xử lý tiên tiến |
2.2. Tiêu chuẩn kiểm soát tĩnh điện (ESD)
Đây là yếu tố kiểm soát cốt lõi của phòng sạch điện tử. Mọi thiết bị, vật liệu và nhân viên phải nằm trong Vùng Bảo vệ Tĩnh điện (EPA – ESD Protected Area), tuân thủ các tiêu chuẩn như ANSI/ESD S20.20 – Bộ tiêu chuẩn quốc tế quy định các yêu cầu kỹ thuật bắt buộc để kiểm soát phóng điện tĩnh điện (ESD) hiệu quả trong toàn bộ khu vực sản xuất.
Việc kiểm soát ESD đòi hỏi kiểm soát cả ba yếu tố:
- Vật liệu: Mọi bề mặt tiếp xúc phải có khả năng dẫn điện hoặc phân tán tĩnh điện
- Nhân viên: Phải được trang bị đầy đủ vật tư chống tĩnh điện (dây đeo cổ tay, giày, quần áo).
- Không khí: Cân bằng ion hóa để trung hòa điện tích trên vật thể không nối đất.
>> Xem thêm: Tiêu chuẩn về quần áo phòng sạch và những lưu ý quan trọng
3. Giải pháp kiểm soát tĩnh điện (ESD) trong phòng sạch điện tử
Kiểm soát tĩnh điện không phải là lắp đặt một vài thiết bị, mà là một giải pháp đồng bộ từ thiết kế đến vận hành.
3.1. Vật liệu kiến trúc phòng sạch
- Sàn Chống Tĩnh điện: Yếu tố quan trọng nhất. Sàn phải có độ điện trở bề mặt và điện trở đất nằm trong phạm vi tiêu chuẩn. Sử dụng sàn Vinyl chống tĩnh điện chuyên dụng hoặc sàn Epoxy/PU ESD. Việc tiếp địa sàn và thiết bị phải tuân thủ các yêu cầu về điện trở bề mặt và điện trở đất theo tiêu chuẩn ESD để đảm bảo an toàn điện tích
- Tường và Trần: Nên chọn vật liệu có đặc tính chống tĩnh điện hoặc ít phát sinh tĩnh điện khi ma sát. Tấm panel phòng sạch phải được thiết kế để dễ dàng làm sạch, không tích tụ bụi và không phát sinh điện tích.
3.2. Nội thất phòng sạch
Tất cả nội thất trong phòng sạch điện nên ưu tiên là loại có khả năng chống tĩnh điện:
- Bàn làm việc: Bề mặt Laminate chống tĩnh điện, có điểm nối đất rõ ràng.
- Ghế: Phải có bánh xe hoặc chân dẫn điện, vỏ bọc ghế ESD.
- Dụng cụ/Thiết bị: Khay, thùng chứa, dụng cụ cầm tay phải làm từ vật liệu tản điện.
3.3. Các thiết bị hỗ trợ trong phòng sạch sản xuất điện tử
+ Bộ Xử lý Không khí (AHU): Bộ xử lý không khí AHU cũng cần tích hợp các cảm biến kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ chính xác để tránh sự thay đổi đột ngột ảnh hưởng đến ESD.
+ Hệ thống Lọc Khí Cấp cao:
- Bộ lọc ULPA: Bắt buộc cho cấp độ sạch cao (Class 10, Class 1), lọc hạt ≥0.12μm.
- FFU (Fan Filter Unit): FFU gắn trần không những tạo luồng khí laminar cục bộ mà còn giúp tăng cường độ sạch, giảm thiểu ô nhiễm tạp chất một cách linh hoạt theo khu vực.
+ Thiết bị Cân bằng & Giám sát:
- Bộ Điều khiển Áp suất Tự động: Duy trì sự chênh lệch áp suất dương ổn định.
- Đồng hồ Chênh áp: Giám sát áp suất phòng và áp suất qua bộ lọc.
+ Ionizer (Bộ khử Ion) – Giải pháp trung hòa điện tích không dẫn điện
Nhiều vật liệu như nhựa, gốm hay linh kiện điện tử không thể nối đất, khiến chúng dễ tích điện và gây ra hiện tượng phóng tĩnh điện. Lúc này, Ionizer tạo ra đồng thời các ion dương và ion âm, phân tán vào luồng khí trong phòng. Khi các ion này tiếp xúc với vật thể mang điện tích, chúng sẽ trung hòa điện tích dư thừa, giúp giảm nguy cơ phóng tĩnh điện và đảm bảo an toàn cho quy trình sản xuất.
Do đó, Ionizer thường được lắp trên khu vực làm việc nhạy cảm hoặc tích hợp trực tiếp trong hệ thống luồng khí, nhằm đảm bảo toàn bộ không gian được ion hóa đồng đều và duy trì môi trường ổn định.
Phòng sạch điện tử là yếu tố cốt lõi giúp doanh nghiệp sản xuất linh kiện, bán dẫn, chip… đảm bảo chất lượng và đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế như ISO 14644, ESD, IPC. Việc đầu tư đúng từ khâu thiết kế, thi công đến lựa chọn thiết bị sẽ giúp tối ưu chi phí và nâng cao năng lực cạnh tranh.
Nếu bạn đang cần giải pháp phòng sạch điện tử, hãy liên hệ INTECH Group – đơn vị hàng đầu tại Việt Nam trong lĩnh vực thiết kế và thi công phòng sạch dược phẩm, điện tử, hạ tầng công nghệ cao và các thiết bị phòng sạch sản xuất phân phối ngay tại xưởng chính hãng qua trang web chính thức Air-Cleantech.vn. Liên hệ ngay Hotline: 0976 404 895 để được chúng tôi hỗ trợ tư vấn tận tình.
FAQ
Phòng sạch điện tử là không gian được kiểm soát nghiêm ngặt về bụi, nhiệt độ, độ ẩm và tĩnh điện để đảm bảo quá trình sản xuất, lắp ráp linh kiện điện tử diễn ra ổn định. Mục tiêu là ngăn ngừa hạt bụi siêu nhỏ và tĩnh điện làm hỏng vi mạch, chip bán dẫn hoặc cảm biến tinh vi.
Linh kiện điện tử rất nhạy với hạt bụi kích thước micro và điện tích tĩnh. Chỉ một hạt bụi nhỏ cũng có thể gây lỗi mạch, giảm tuổi thọ sản phẩm hoặc làm sai lệch hiệu suất thiết bị. Phòng sạch giúp duy trì môi trường ổn định, đảm bảo chất lượng và tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn cao.
Tiêu chuẩn phổ biến nhất là ISO 14644 (phân loại và thử nghiệm phòng sạch), IEC 61340 (kiểm soát tĩnh điện), cùng các tiêu chuẩn nội bộ của từng hãng điện tử lớn như Samsung, Intel, Foxconn… để đảm bảo đồng bộ toàn chuỗi sản xuất.
Hệ thống HVAC phòng sạch điện tử phải đảm bảo luồng khí một chiều (laminar flow), áp suất dương ổn định, và lọc bụi cấp HEPA/ULPA. Ngoài ra, cần có bộ lọc tĩnh điện (Ionizer) để trung hòa điện tích, ngăn tĩnh điện gây hỏng linh kiện.
Các thiết bị tiêu biểu gồm FFU (Fan Filter Unit), bàn thao tác chống tĩnh điện, Air Shower, Clean Booth, Ionizer, và pass box. Mỗi thiết bị có vai trò khác nhau trong việc duy trì độ sạch và ngăn bụi, vi sinh, điện tích.
Tin liên quan