在半導體產業高速發展的當下，芯片制造、晶圓加工等精密工藝對生產環境的潔凈度要求達到了近乎嚴苛的程度。百級凈化的無塵實驗室是保障半導體產品質量與性能的關鍵，其中 FFU（Fan Filter Unit，風機過濾單元）過濾系統和防靜電家具的合理配置與應用，更是實現百級凈化的核心要素。本文將圍繞半導體無塵實驗室建設，詳細闡述基于 FFU 過濾與防靜電家具的百級凈化實戰方案，助力打造符合行業高標準的潔凈實驗環境。
根據國際標準 ISO 14644 - 1，百級凈化意味著在每立方米空氣中，粒徑≥0.1μm 的粒子數不超過 100 個 ，同時對空氣中的微生物、溫濕度、氣壓等參數也有嚴格要求。在半導體制造過程中，微小的塵埃粒子或靜電都可能導致芯片短路、性能下降甚至報廢，因此必須嚴格控制實驗室的潔凈環境，確保生產過程不受污染。
半導體無塵實驗室除了對潔凈度的高要求外，還需滿足防靜電、恒溫恒濕、微振控制等特殊條件。芯片制造工藝中，電子元件對靜電極為敏感，靜電放電可能損壞芯片內部電路；而精確的溫濕度控制能保證光刻、蝕刻等工藝的穩定性；微振控制則可防止精密設備因震動產生偏差。因此，在建設無塵實驗室時，需綜合考慮這些因素，構建全方位的環境保障體系。
FFU 是一種將風機和高效過濾器（HEPA 或 ULPA）集成在一起的空氣凈化單元，其工作原理是通過風機將空氣吸入，經過高效過濾器過濾后，以均勻的氣流送出，形成垂直層流或水平層流，從而實現局部區域的高潔凈度環境。FFU 具有安裝靈活、維護方便、節能高效等優勢，可根據實驗室的布局和需求進行模塊化安裝，是半導體無塵實驗室實現百級凈化的理想選擇。
1. 過濾效率：FFU 的過濾效率直接決定了實驗室的潔凈程度，應選用過濾效率不低于 H14 的 HEPA 過濾器或 U15 的 ULPA 過濾器。ULPA 過濾器對 0.12μm 粒子的過濾效率可達 99.9995%，能滿足半導體制造對超潔凈環境的需求。
2. 風量與風速：根據實驗室的面積和換氣次數要求計算所需的 FFU 風量。一般來說，半導體無塵實驗室的換氣次數需達到 400 - 600 次 / 小時，FFU 的送風風速應控制在 0.3 - 0.5m/s，以確保空氣能夠充分過濾并形成穩定的層流。
3. 噪音控制：FFU 運行時的噪音會影響實驗人員的工作環境，應選擇噪音低于 65dB 的產品。可通過優化風機設計、采用靜音軸承等技術降低 FFU 的運行噪音。
4. 節能性能：考慮到無塵實驗室需 24 小時不間斷運行，FFU 的節能性能至關重要。可選擇配備變頻風機的 FFU，根據實際需求自動調節風量，降低能耗。
FFU 的布局應根據實驗室的功能分區和氣流組織進行科學規劃。通常采用滿布或密布的方式，在天花板上均勻安裝 FFU，確保整個實驗室的潔凈度均勻一致。對于關鍵工藝區域，如光刻區、芯片封裝區等，可增加 FFU 的布置密度，提高局部潔凈度。同時，需合理設計回風系統，使空氣形成循環，維持室內正壓，防止外界污染空氣進入。
在半導體無塵實驗室中，靜電是威脅芯片質量的主要隱患之一。靜電的產生源于物體表面電荷的積累，當靜電放電時，瞬間產生的高電壓和強電流會擊穿芯片的絕緣層，導致電路損壞。防靜電家具通過采用導電或抗靜電材料，將靜電及時導除，避免靜電積累，從而保護半導體產品免受靜電危害。
1. 材料選擇：防靜電家具的主體材料應選用金屬（如不銹鋼、鋁合金）或表面經過特殊處理的抗靜電工程塑料。金屬材質具有良好的導電性，可迅速導除靜電；抗靜電工程塑料則通過添加抗靜電劑，使其表面電阻值控制在 10? - 101?Ω 之間，滿足防靜電要求。
2. 表面處理：家具表面應進行防靜電噴涂或貼膜處理，進一步增強防靜電性能。同時，表面需光滑平整，無毛刺、裂縫，防止灰塵和微粒附著，便于清潔維護。
3. 接地設計：所有防靜電家具必須進行可靠接地，確保靜電能夠安全導入大地。接地電阻應不大于 10Ω，可通過專用接地線將家具與實驗室的接地系統連接。
4. 結構設計：家具的結構應穩固耐用，便于實驗操作和設備安裝。例如，實驗臺的高度可根據人體工程學設計，抽屜和柜門應采用防靜電滑軌和鉸鏈，開關順暢且無靜電產生。
1. 實驗臺：實驗臺是半導體無塵實驗室的核心家具，應選用防靜電實驗臺。臺面可采用防靜電陶瓷板或防靜電環氧樹脂板，具有耐腐蝕、耐磨、易清潔等特點。臺面上可安裝防靜電插座、接地端子等設施，方便實驗設備的接地和用電需求。
2. 儲物柜：儲物柜用于存放半導體原材料、半成品和實驗工具，應具備防靜電和防塵功能。柜體可采用金屬材質，內部設置防靜電隔板和襯墊，防止物品在存放過程中產生靜電。柜門應密封良好，避免灰塵進入。
3. 座椅：實驗人員使用的座椅需采用防靜電材質，如防靜電皮革或防靜電織物，內部填充導電材料。座椅底部應安裝防靜電腳輪，確保移動時不會產生靜電。
1. 潔凈施工環境：在施工過程中，需保持施工現場的潔凈度，采取防塵、防潮、防靜電等措施。施工人員應穿戴無塵服、口罩、手套等防護用品，避免將灰塵和污染物帶入施工現場。
2. 嚴格施工工藝：FFU 的安裝需確保水平度和密封性，避免漏風影響凈化效果；防靜電家具的接地連接必須牢固可靠；墻面、地面和天花板的接縫處應采用密封膠處理，防止灰塵滲透。
3. 設備調試：施工完成后，需對 FFU 過濾系統、溫濕度控制系統、防靜電接地系統等進行全面調試。檢測 FFU 的風速、風量、噪音等參數是否符合要求，測試防靜電家具的接地電阻，確保各項設備正常運行。
1. 檢測項目：驗收時需對實驗室的潔凈度、溫濕度、氣壓、靜電防護等指標進行檢測。采用激光粒子計數器檢測空氣中的塵埃粒子數，溫濕度傳感器測量室內溫濕度，靜電測試儀檢測防靜電家具的表面電阻和接地電阻。
2. 驗收流程：首先由施工單位進行自檢，提交自檢報告；然后邀請第三方檢測機構進行全面檢測，出具檢測報告；最后由建設單位組織相關專家進行驗收評審，確保實驗室各項指標符合百級凈化標準和半導體生產工藝要求。
半導體無塵實驗室的建設是一項復雜的系統工程，FFU 過濾系統和防靜電家具的合理配置是實現百級凈化的關鍵。通過嚴格遵循建設標準，科學選型設備，規范施工管理，能夠打造出滿足半導體產業需求的高潔凈度實驗環境，為半導體產品的研發與生產提供堅實保障。在實際建設過程中，還需結合具體工藝需求和預算，不斷優化方案，確保項目的順利實施和高效運行。
掃一掃,關注我們
24H
服務熱線：
020-28902858
手機：13316009954
地址：廣州市黃埔區綠地中央廣場C2棟303
13316009954
微信
