Основные области применения воздушных компрессоров в электронной промышленности
В современной электронной промышленности система сжатого воздуха играет ключевую роль, подобно кровеносной системе человека, обеспечивая необходимый источник чистой энергии для различного оборудования и процессов на производственной линии. От производства полупроводниковых кристаллов микронного уровня до сборки прецизионных электронных компонентов качество и стабильность сжатого воздуха напрямую определяют производительность и выход готовой продукции. В отличие от традиционной промышленности, электронное производство предъявляет практически строгие требования к сжатому воздуху: он должен поддерживать безупречную чистоту (без масла, воды, частиц), стабильную производительность при постоянном давлении и гарантировать непрерывную и бесперебойную подачу.
Уникальная производственная среда электронной промышленности определяет особый статус системы сжатого воздуха. На заводе по производству полупроводниковых пластин микронная пыль может привести к браку кристалла стоимостью в десятки тысяч юаней; на линии поверхностного монтажа (SMT) незначительное колебание давления воздуха может привести к отклонению в монтаже прецизионных компонентов. В прецизионном испытательном оборудовании воздух, содержащий масло, может привести к выходу из строя оптического датчика. Таким образом, сжатый воздух превратился из простого источника энергии в ключевой элемент, влияющий на качество продукции, и его значение не менее важно, чем у любого ключевого производственного оборудования.
По мере того, как процессы электронного производства достигают наноуровня точности, требования к системам сжатого воздуха также растут. В процессе производства современных высокопроизводительных микросхем сжатый воздух должен соответствовать стандарту ISO 8573-1:2010 по безмасляности, класс 0, температура точки росы должна стабильно поддерживаться ниже -70 °C, а точность фильтрации частиц должна достигать уровня 0,01 мкм. Эти строгие требования стимулируют непрерывный прорыв и инновации в области технологий сжатия воздуха для удовлетворения растущих технических потребностей электронной промышленности.
Анализ основных вариантов применения
Производство полупроводников
Производство полупроводников — это область электронной промышленности с самыми высокими требованиями к сжатому воздуху, используемому на протяжении всего процесса, от подготовки пластин до упаковки и тестирования кристаллов:
Подготовка пластин: На этом этапе сжатый воздух выполняет основную функцию контроля окружающей среды и создает стабильную среду для роста кремниевых пластин, точно контролируя параметры температуры и влажности в чистом помещении (температура поддерживается на уровне 22±0,5°C, влажность 45±3%). Системы сжатого воздуха высокой чистоты эффективно предотвращают окисление и загрязнение поверхности пластины, обеспечивая высокую чистоту подложки. В современных процессах сжатый воздух также используется для привода прецизионных манипуляторов для перемещения пластин в среде класса чистоты 1, чтобы избежать загрязнений, возникающих при ручном управлении.
Литография и травление: В этом основном процессе сжатый воздух играет несколько ключевых ролей. С одной стороны, он обеспечивает питание пневматической системы прецизионного позиционирования, обеспечивая точность перемещения столика пластины литографической машины нанометрового уровня; с другой стороны, сверхчистый сухой воздух (с точкой росы ниже -70 °C) используется для защиты оптической системы лазера и предотвращения ослабления энергии, вызванного запотеванием зеркала. В технологии литографии в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне (EUV) сжатый воздух также требует специальной обработки для удаления любых следов углеводородов, которые могут помешать прохождению оптического пути.
Очистка и обработка поверхности: В процессе влажной очистки в системе сушки с воздушным ножом используется безмасляный воздух под высоким давлением (диапазон давления 5–7 бар) для удаления жидкости с поверхности пластины в ламинарном потоке, предотвращая образование водяных пятен. По сравнению с традиционной центрифугированием, сушка с воздушным ножом позволяет снизить образование частиц и механических повреждений, а также повысить выход готовой продукции. В то же время, в оборудовании для химического осаждения из газовой фазы (CVD) и физического осаждения из газовой фазы (PVD) сжатый воздух используется в качестве защитной воздушной завесы, изолирующей реакционную камеру от внешней среды.
Этап упаковки и тестирования: В процессе упаковки микросхем сжатый воздух приводит в действие высокоточное дозирующее оборудование, контролируя микродозирование паяльной пасты и упаковочного клея (точность до 0,01 мл). На заключительном этапе тестирования стабильный и чистый источник воздуха обеспечивает питание станции испытательного зонда, обеспечивая постоянство давления. Данные показывают, что колебания давления воздуха более 0,1 бар снижают выход годных на 2–3%, что свидетельствует о важности стабильного источника воздуха.
Сборка печатных плат и электронных компонентов
В области производства печатных плат и сборки электронных компонентов сжатый воздух также играет незаменимую роль:
Автоматизированная линия поверхностного монтажа (SMT): В современных технологиях поверхностного монтажа сжатый воздух приводит в действие головку захвата и установки высокоскоростных монтажных машин, обеспечивая точную установку более 25 000 компонентов в минуту. Стабильность давления воздуха напрямую влияет на точность установки. Колебания давления, превышающие 0,1 бар, приведут к смещению установки компонентов типоразмера 0201 (0,6×0,3 мм). Кроме того, безмасляный воздух обеспечивает питание системы охлаждения и пневматического дефлектора печи оплавления, предотвращая загрязнение поверхности платы маслом.
Точное распыление и дозирование: В процессе нанесения трёхслойного защитного покрытия на электронные платы сжатый воздух используется в сочетании с системой безвоздушного распыления для достижения равномерного нанесения защитного покрытия (разница в толщине покрытия контролируется в пределах ±5 мкм). В современных производственных линиях воздушные компрессоры с регулируемой частотой вращения и постоянными магнитами повышают коэффициент использования краски более чем до 95% благодаря точному контролю давления (диапазон колебаний ±0,05 бар), что значительно снижает производственные затраты и выбросы летучих органических соединений.
Автоматизированные испытания и испытания на старение: на этапе функционального тестирования печатных плат сжатый воздух приводит в действие пневматическую матрицу зондов для проведения многоточечного синхронного испытания; при испытании на старение чистый сухой воздух служит средой для системы контроля температуры, имитирующей различные условия окружающей среды. Преимущество сжатого воздуха в этой области заключается в отсутствии электромагнитных помех, что гарантирует точность испытательного сигнала.
Производство дисплеев и оптических компонентов
Производство дисплейных панелей уступает по требованиям к качеству воздуха только производству полупроводников, что в основном отражается в следующих технологических процессах:
Очистка стеклянной подложки: при производстве больших ЖК-панелей (G8.5 и выше) для обдува и сушки подложки после очистки используется сверхчистый сжатый воздух (стандарт класса 1). Из-за увеличения размера панели традиционная контактная сушка подвержена микроцарапинам, поэтому бесконтактная сушка воздушным ножом стала основным решением. Такие системы требуют стабильного потока воздуха (колебания менее 2%) и содержания масла менее 0,01 мг/м³.
Оптическое покрытие: В процессе испарения и оптического покрытия OLED сжатый воздух приводит в действие прецизионную систему дефлекторов, контролируя область осаждения испаряемого материала. В то же время чистый воздух с постоянной температурой и влажностью поддерживает стабильность микроклимата в камере нанесения покрытия, предотвращая неравномерную толщину пленки, вызванную колебаниями температуры и влажности (колебания температуры составляют ±0,5°C, а влажности — ±3%).
Лазерная резка и гравировка: При резке панелей и обработке гибких печатных плат сжатый воздух используется в качестве вспомогательного газа для лазерной резки, что повышает качество и эффективность резки. В прецизионной пневматической гравировке воздушные подшипники обеспечивают отсутствие трения, что позволяет достичь точности перемещения на уровне нанометров. Для этих целей требуется стабильное давление воздуха (обычно 7–10 бар) и отсутствие масла и частиц, которые могут загрязнить оптические компоненты.
