Yazan : Elif Özdemir, Makina Mühendisi, Nordel Mühendislik Teknik Satış Mühendisi
Yarı iletken ve elektronik bileşen üretimi, hassas süreçler gerektiren ileri teknoloji uygulamalarının başında gelir. Üretim ortamındaki çevresel değişkenlerin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi, bileşenlerin kalitesini ve üretim verimliliğini doğrudan etkiler. Nem, bu süreçlerde kritik bir faktör olup, kontrolsüz değişimleri ciddi üretim hatalarına yol açabilir. Yanlış nem seviyeleri oksidasyonu hızlandırabilir, elektrostatik deşarj (ESD) riskini artırabilir ve üretim sürecinde istikrarsızlığa neden olabilir. Bu nedenle, yarı iletken fabrikalarında hassas nem kontrolü sağlanmalıdır.
Üretim ortamlarında bağıl nem seviyelerinin %40 ila %60 arasında tutulması önerilir. Ancak, süreçlere bağlı olarak daha dar aralıklarda stabilizasyon sağlanması gerekir. Örneğin, fotolitografi aşamasında, fotorezist kaplamanın istenen şekilde yayılabilmesi için bağıl nem seviyesinin %45 ±3 arasında olması önemlidir. Lehimleme süreçlerinde ise fazla nem oksidasyonu tetikleyerek bağlantı kalitesini olumsuz etkileyebilir. Diğer yandan, bağıl nemin %30’un altına düşmesi elektrostatik yüklenmeyi artırarak bileşenlerin zarar görmesine sebep olabilir.
Modern yarı iletken üretim tesisleri, temiz oda standartlarına uygun olarak inşa edilir. Bu tür ortamlarda partikül seviyeleri en aza indirgenirken, aynı zamanda sıcaklık ve nem gibi çevresel faktörler de kesin sınırlar içinde tutulur. İleri seviye HVAC sistemleri ve filtreleme çözümleri kullanılarak nem oranı kontrol altına alınır. HEPA ve ULPA filtreleri, havadaki istenmeyen partikülleri filtrelerken, HVAC sistemleri nem seviyelerini ±%2 RH hassasiyetle düzenleyebilir. Bu sistemler sayesinde, üretim hatasız ve verimli bir şekilde gerçekleştirilebilir.
Nem dengesinin sağlanmasında farklı yöntemler kullanılır. Adsorpsiyon tipi nem alma sistemleri, havadaki fazla nemi lityum klorür veya silika jel bazlı adsorban malzemeler aracılığıyla emer ve geri dönüştürerek kontrollü bir ortam oluşturur. Bu tür cihazlar, özellikle stabilizasyonun kritik olduğu alanlarda kullanılır. Örneğin, 300 m² büyüklüğündeki bir temiz odada, 1500 m³/h hava debisine sahip bir adsorpsiyonlu nem alma cihazı, bağıl nem seviyesini ±%1 RH sapma ile koruyabilir. Alternatif olarak, yoğuşmalı nem alma cihazları da ortam havasındaki nemi uzaklaştırarak optimal koşulların korunmasına katkı sağlayabilir.
Statik elektrik oluşumunu engellemek amacıyla iyonizasyon sistemleri ve antistatik kaplamalar kullanılır. Statik yüklenme, özellikle düşük nem seviyelerinde artış gösterdiği için, nemin belirli bir seviyede tutulması kritik öneme sahiptir. Elektrostatik deşarjın zararlı etkilerini minimize etmek için iyon üfleyiciler (ion blowers) yaygın olarak kullanılır. Bu sistemler, statik yükü saniyeler içinde %90 oranında azaltabilir ve ESD kaynaklı hasarları minimize eder. Üretim tesislerinde ayrıca antistatik yer kaplamaları, özel kıyafetler ve hassas bileşenler için koruyucu muhafazalar gibi ek önlemler de alınarak elektrostatik tehlikelere karşı koruma sağlanır.
Üretim süreçlerinin verimli yönetilebilmesi için, nem seviyelerinin sürekli olarak izlenmesi gereklidir. Hassas nem sensörleri, ortamın bağıl nem seviyelerini ±0.5% RH doğrulukla ölçerek merkezi otomasyon sistemine iletebilir. Bu sistemler, üretim koşullarındaki değişiklikleri anında algılayarak HVAC ve nem alma cihazlarını otomatik olarak ayarlar. Nem seviyesi istenen değerlerin dışına çıktığında, sistem otomatik uyarılar oluşturarak operatörlerin hızlı bir şekilde müdahale etmesini sağlar. Bu sayede, üretim sürecindeki aksaklıklar minimuma indirilir ve yüksek hassasiyet gerektiren üretim süreçleri kesintisiz şekilde yürütülebilir.
Hassas nem kontrolü, üretim süreçlerinde kaliteyi artırmanın yanı sıra, verimlilik ve maliyet avantajları da sağlar. Nem seviyelerinin ±%2 RH hassasiyetle korunması, üretimdeki hata oranlarını %15’e kadar düşürebilir. Ayrıca, kontrollü nem ortamları sayesinde HVAC sistemleri daha az enerji tüketerek işletme maliyetlerini %10’a kadar azaltabilir. Elektrostatik yüklenmenin önlenmesi, bileşen arızalarının %25 oranında azalmasını sağlayarak üretim sürecinin sürdürülebilirliğini artırır.
Yarı iletken ve elektronik bileşen üretiminde nem yönetimi, ürün kalitesini ve üretim verimliliğini optimize eden kritik bir süreçtir. HVAC sistemleri, endüstriyel nem alma çözümleri, iyonizasyon sistemleri ve hassas sensör teknolojileri kullanılarak üretim alanlarında ideal nem dengesi sağlanabilir. Doğru nem kontrolü sağlanmadığında, maskelerde distorsiyon, kimyasal reaksiyon hızlarında değişim ve paketleme hataları gibi sorunlarla karşılaşılabilir. Bu yüzden, üretim mühendisliği süreçlerinde çevresel koşulların titizlikle yönetilmesi gerekir. Nem kontrolü, yalnızca üretim aşamalarında değil, bileşenlerin depolanması ve nakliyesi sırasında da sağlanmalı, böylece kalite standartlarının sürekliliği garanti altına alınmalıdır. Üretim süreçlerinde sürdürülebilir kalite ve güvenilir bileşenler elde etmek için tüm çevresel parametrelerin titizlikle izlenmesi ve gerektiğinde düzeltilmesi büyük önem taşımaktadır.