في ورشة تصنيع أشباه الموصلات، يعتبر مرشح الهواء الجزيئي عالي الكفاءة HEPA (عادةً ما يشير إلى درجات H13-H14) أحد الأجهزة الأساسية للحفاظ على نظافة الهواء في الغرفة النظيفة (خاصةً في الفئة 100 وما دونها). وبالمقارنة مع الفلاتر التقليدية عالية الكفاءة المزودة بفواصل، فإنه يوضح العديد من المزايا الرئيسية في تطبيق صناعة أشباه الموصلات، ويلبي بدقة المتطلبات البيئية الصارمة للغاية لتصنيع أشباه الموصلات.

1. التحكم الشديد في التلوث الجزئي لضمان إنتاجية العملية
دخل حجم ميزات أجهزة أشباه الموصلات (مثل الرقائق) مستوى النانومتر (السائد حاليًا هو 7 نانومتر أو 5 نانومتر أو حتى عمليات أكثر تقدمًا). حتى الجسيمات الصغيرة جدًا عند مستوى 0.1 ميكرومتر يمكن أن تتسبب في حدوث دوائر قصيرة في الرقاقة أو عيوب في الدائرة أو تشويه أنماط الطباعة الليثوغرافية الضوئية، مما يؤدي مباشرةً إلى إلغاء المنتج.
ميزة كفاءة الترشيح: عادةً ما يستخدم المرشح غير المنسوج عالي الكفاءة ورق الترشيح من الألياف الزجاجية، ويمكن أن تصل كفاءة الترشيح لجسيمات 0.3 ميكرومتر إلى أكثر من 99.97% (درجة H13) أو حتى أكثر من 99.995% (درجة H14)، مما يؤدي إلى اعتراض الغبار والألياف والجراثيم الميكروبية والملوثات الأخرى في الورشة بشكل فعال.
انتظام تدفق الهواء: يتفادى التصميم غير الفاصل دوامات تدفق الهواء والزوايا الميتة التي قد تتولد عن الفواصل المعدنية أو الورقية في المرشحات المطوية. وبالاقتران مع نظام توزيع الهواء الفعال (ADS)، يمكن أن يحقق التوحيد في سرعة تدفق الهواء واتجاهه داخل الغرفة النظيفة، مما يضمن نقل الملوثات باستمرار بعيدًا بدلاً من ترسبها على سطح الرقاقة.
2. حجمها صغير الحجم، مما يعزز الاستفادة من المساحة
إن تكاليف البناء والتشغيل لورش أشباه الموصلات (خاصة الغرف النظيفة في العمليات الأمامية) مرتفعة للغاية، وتؤثر كفاءة الاستخدام لكل متر مربع من المساحة تأثيرًا مباشرًا على تكاليف الإنتاج.
هيكل مدمج يستخدم المرشح عالي الكفاءة بدون فواصل مادة لاصقة تذوب على الساخن أو قطن من الألياف الزجاجية كفاصلات، لتحل محل الفواصل المعدنية (الألومنيوم) أو الورقية في المرشح المزود بفواصل. وعادةً ما يكون سمكه عادةً من 1/3 إلى 1/2 فقط من سمك المرشح المزود بفواصل (على سبيل المثال، يبلغ سمك مرشح HEPA بالحجم القياسي بدون فواصل حوالي 292 مم، بينما يبلغ سمك مرشح HEPA المزود بفواصل حوالي 592 مم).
توفير المساحة: في ظل نفس متطلبات مساحة الترشيح نفسها، يمكن للمرشح غير المنسوج أن يقلل بشكل كبير من المساحة المشغولة لوحدة المرشح، مما يوفر مرونة أكبر لتخطيط معدات المعالجة (مثل آلات الطباعة الليثوغرافية الضوئية وآلات الحفر وغيرها من المعدات الكبيرة والدقيقة) في الغرفة النظيفة، أو تحقيق قدرة أعلى على معالجة الهواء في مساحة محدودة.
3. مقاومة منخفضة، واستهلاك منخفض للطاقة، وتكاليف تشغيل منخفضة
غرف تنظيف أشباه الموصلات هي أماكن نموذجية "عالية الاستهلاك للطاقة". ويمثل استهلاك الطاقة في نظام تكييف الهواء والتهوية (HVAC) أكثر من 601 تيرابايت 3 تيرابايت من إجمالي استهلاك الطاقة في غرف التنظيف، وتعد مقاومة المرشح عاملاً رئيسيًا يؤثر على استهلاك الطاقة في نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
مقاومة أقل لتدفق الهواء: تكون قناة التدفق بدون فواصل أكثر سلاسة، وتكون المقاومة عند مرور الهواء أقل بكثير من تلك الموجودة في المرشحات المزودة بفواصل (عادةً ما تكون المقاومة الأولية أقل من 10-20 باسكال). وتعني المقاومة المنخفضة أن المروحة لا تحتاج إلى التغلب على ضغط أكبر لنقل الهواء، مما قد يقلل بشكل مباشر من استهلاك طاقة المروحة.
استقرار جيد في استهلاك الطاقة: مع مرور وقت الاستخدام، يكون معدل زيادة مقاومة الفلتر غير المنسوج لطيفًا نسبيًا، مما يطيل من عمر خدمة الفلتر (عادةً ما يصل إلى 1-2 سنة، اعتمادًا على تركيز الغبار في البيئة)، ويقلل من وقت التوقف عن العمل وتقلبات استهلاك الطاقة الناتجة عن الاستبدال المتكرر للمرشح.
4. المادة نظيفة لتجنب التلوث الثانوي
تفرض صناعة تصنيع أشباه الموصلات رقابة صارمة للغاية على "التلوث الثانوي". فأي انفصال من المرشح نفسه (مثل حطام التآكل من الفاصل، والمواد المتطايرة من المادة المانعة للتسرب، وما إلى ذلك) قد يلوث الرقاقة.
لا يوجد خطر الانفصال: يستخدم الفلتر بدون فواصل مادة لاصقة تذوب على الساخن أو قطن الألياف الزجاجية كمادة فاصلة ومانعة للتسرب، مما يجنبك الصدأ الذي قد يحدث في الفواصل المعدنية للمرشح المزود بفواصل ومشكلة انفصال الألياف في الفواصل الورقية. وفي الوقت نفسه، خضعت حواف ورق الترشيح عالي الجودة بدون فواصل إلى معالجة خاصة، مما يضمن عدم تساقط الألياف.
ثبات كيميائي قوي: تتمتع مادة المرشح الأساسية (الألياف الزجاجية) والمواد المساعدة (المادة اللاصقة الذائبة الساخنة) بثبات كيميائي ممتاز ويمكنها تحمل كمية صغيرة من الغازات المسببة للتآكل التي قد توجد في ورشة أشباه الموصلات (مثل مقاوم الضوء المتطاير، وغاز عادم الحفر المتبقي، وما إلى ذلك)، دون توليد ملوثات بسبب التآكل الكيميائي.

5. سهلة التركيب والصيانة، مما يقلل من انقطاع العملية
عادةً ما يكون تصنيع أشباه الموصلات إنتاجًا مستمرًا. وأي تعطل ناتج عن صيانة المعدات يمكن أن يؤدي إلى خسائر كبيرة. ولذلك، فإن كفاءة تركيب المرشحات واستبدالها ذات أهمية حيوية.
أخف وزناً: نظرًا لعدم وجود حاجة إلى فواصل معدنية، فإن وزن المرشح عالي الكفاءة غير المزود بفاصل يبلغ حوالي نصف وزن المرشح المزود بفواصل من نفس الحجم. أثناء التركيب، لا يلزم وجود معدات رفع ثقيلة، ويمكن إتمام العملية بواسطة شخص أو شخصين، مما يقلل من صعوبة التركيب ومخاطر السلامة.
كفاءة استبدال عالية: تصميم الإطار للمرشح بدون فواصل أكثر توحيدًا (مثل إطارات سبائك الألومنيوم)، بالإضافة إلى طرق الختم السريع (مثل ختم الخزان السائل، وختم الحشية)، يمكن إتمام عملية الاستبدال في غضون دقائق، مما يقلل بشكل كبير من وقت التوقف عن العمل للصيانة في الغرفة النظيفة.
6. التكيف مع متطلبات حجم الهواء المرتفع وتلبية احتياجات تصميم الغرف النظيفة
تتميز غرف التنظيف المتقدمة لأشباه الموصلات المتقدمة بمتطلبات عالية للغاية لتكرار استبدال الهواء (على سبيل المثال، يمكن أن يصل تكرار الاستبدال لغرفة التنظيف من الفئة 10 إلى مئات المرات في الساعة)، ويجب أن تتمتع المرشحات بقدرة جيدة على التكيف مع حجم الهواء المرتفع.
تصميم قناة التدفق للمرشح غير المنسوج أكثر منطقية، والتي يمكن أن تحافظ على كفاءة ترشيح مستقرة ومقاومة منخفضة في ظل ظروف حجم الهواء المرتفع. لن يكون لديه مشاكل مثل "زيادة معدل الاختراق" أو "توزيع الهواء المضطرب" بسبب زيادة حجم الهواء، ويمكنه تلبية متطلبات تصميم حجم الهواء للغرف النظيفة ذات المستويات المختلفة.
ملخص: التطابق الدقيق بين المرشح عالي الكفاءة بدون فواصل والطلب على أشباه الموصلات

المتطلبات الأساسية لورشة عمل أشباه الموصلات	المزايا المقابلة للمرشح عالي الكفاءة بدون فواصل
التحكم في التلوث الدقيق على نطاق النانو لضمان الإنتاجية	كفاءة تنقية عالية (درجة H13-H14)، تدفق هواء موحد بدون زوايا ميتة
تحقيق أقصى استفادة من مساحة غرف التنظيف	الهيكل مضغوط، حيث يبلغ سمكه من 1/3 إلى 1/2 فقط من سمك المرشح المزود بفواصل
تقليل استهلاك الطاقة التشغيلية على المدى الطويل	تكون المقاومة الأولية منخفضة، ويكون ارتفاع المقاومة سلسًا، مما يقلل من استهلاك المروحة للطاقة
القضاء على التلوث الثانوي	عدم تقشير المواد، ثبات كيميائي قوي
تقليل وقت تعطل الصيانة	خفيف الوزن وسهل التركيب والاستبدال، مع تصميم موحد
مناسب لأوقات استبدال الهواء العالية	يتمتع بقدرة جيدة على التكيف مع حجم الهواء المرتفع، ولا تتأثر كفاءة الترشيح واستقرار تدفق الهواء بحجم الهواء

لذلك، أصبح الفلتر غير المنسوج عالي الكفاءة هو الجهاز المفضل لنظام تنقية الهواء في الغرفة النظيفة لورشة أشباه الموصلات (خاصة في الروابط الأساسية مثل تصنيع الرقائق الأمامية والتعبئة والاختبار المتقدم)، ويرتبط أداؤه مباشرة بجودة منتجات أشباه الموصلات وكفاءة تصنيعها.