MỞ ĐẦU Trong thời đại hiện đại hóa, việc áp dụng khoa học kĩ thuật vào đời sống là vô cùng thiết yếu. Đặc biệt là các ngành công, nông nghiệp phát triển theo hướng bán tự động hoặc tự động. Đóng vai trò như một sống lưng vàng của hầu hết các nước trên thế giới. Và để có thể áp dụng những tỉnh hoa của nền khoa học hiện đại vào nền móng kinh tế đất nước, việc phát triển ngành sản xuất linh kiện điện tử đóng vai trò cốt lõi trong chiến dịch tiên phong công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Dễ thấy nhất khi ở Việt Nam, ngành công nghiệp điện tử sản xuất có vị trí then chốt trong nền kinh tế và tác động lan tỏa mạnh mẽ đến các ngành công nghiệp khác, chiếm tỷ trọng 17.8% toàn ngành công nghiệp, chủ yếu sản xuất linh kiện điện tử, máy vi tính và sản phâm quan học. Theo thống kê từ Bộ Công Thương ngành sản xuất linh kiện điện tử tại Việt Nam, trong 6 tháng đầu năm 2022 tăng 16.4% cùng kỳ so với năm ngoái, ước đạt trên 4.85 tỷ USD trong tháng 5/2022, tăng 8.64% so với tháng 4/2022 và tăng 25.18% so với cùng kỳ năm 2021. Dé có thé dat được các giá tri kinh tế trong ngành sản xuất linh kiện điện tử, các phòng thí nghiệm buộc phải trang bị đầy đủ các thiết bị cũng như xây dựng một hệ thong phong sach phuc vu muc dich sản xuất. Nhung điều đó chỉ có khả năng ở các phòng thí nghiệm lớn và hoàn toàn bất khả thi ở các phòng thí nghiệm nhỏ, trung bình vì không đủ chi phí xây dựng phòng sạch.
Do đó, hướng đến xây dựng các loại phòng sạch nhỏ, hay còn gọi là Glovebox dé phục vu cho nghiên cứu linh kiện bán dẫn hoàn toàn khả thi và tiết kiệm khá nhiều chỉ phí so với việc xây một phòng thí nghiệm sạch với diện tích lớn. GIỚI THIỆU TONG QUAN DE TAI 1. Đặt van đề Dựa trên kết quả bài báo nhóm tác giả DiStefano và Wright vào ngày 19 tháng 9 năm 2005 về kha năng chống oxy hóa cho các siêu hợp kim trong chế tạo vật liệu thì việc oxy hóa là một trong những rào cản mạnh nhất trong phát triển ứng dụng thương mai. Vì thế nên trong dây chuyền sản xuất linh kiện bán dẫn, các yêu tố bên ngoài như: bụi, các tạp chất và nhiều loại khí của môi trường xung quanh không chỉ ảnh hưởng đến quy trình chế tạo mà còn tác động trực tiếp lên bề mặt vật liệu.
Điều này dẫn đến sự oxy hóa trên bề mặt vật liệu bởi các khí như oxi,. hoặc bụi bám trên bề mặt vật liệu gây cản trở sự lưu thông của hạt tải. Do đó, để tránh sự ảnh hưởng của các tác nhân từ môi trường xung quanh đến quy trình chế tạo vật liệu, môi trường sạch thật sự cần thiết và quan trọng trong nhăm đáp ứng các tiêu chuẩn cũng như hạn chế các lỗi trong quy trình chế tao vật liệu cho linh kiện điện tử. Bài toán này được các phòng thí nghiệm lớn trên thế gidi giải quyết thông qua việc xây dựng các phòng sạch đạt tiêu chuẩn cao trong khi đây là bài toán khó đối với các phòng thí nghiệm vừa và nhỏ, đặc biệt đối với các nước đang phát triển như Việt Nam.
Tuy nhiên, hệ máy glovebox là một giải pháp khá hữu hiệu bởi vì, hệ máy glovebox chính là mô hình thu nhỏ của phòng sạch với chi phí phù hợp, kích thước nhỏ gọn và giúp các phòng thí nghiệm vừa và nhỏ vẫn có thê tiếp tục các hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực vật liệu và linh kiện điện tử này. Hướng nghiên cứu đề tài Dé có thé sản xuất các linh kiện bán dẫn với số lượng lớn, mà không phải tốn quá nhiều chỉ phí vào việc xây dựng một môi trường sạch lớn như các phòng thí nghiệm. Hệ may glovebox được tạo ra và là sự lựa chọn khả thi bởi tính nhỏ gọn, chi phí thấp và ít tốn kém việc sử dụng các khí trơ, cho nên chúng được sử dụng rộng rãi trong y học dé sản xuất thuốc trong môi trường vô trùng và trong các phòng thí nghiệm về chê tạo vật liệu. Bằng cách này, việc chế tạo các vật liệu nhạy khí trong môi trường chân không, hoặc thậm chí ta có thé điều chỉnh môi trường khí tùy thuộc vào tính chat vật liệu mà không cần tốn quá nhiều chỉ phí thi công và xây dựng cả căn phòng vô trùng.
Mục tiêu đề tài Dựa trên các bản thiết kế glovebox từ các hãng sản xuất như TMAX, SylaTech, AS- ƠNE,. duoc minh họa như hình 1.1,Itex Lab 2000 Glovebox là một Glovebox siêu thanh lọc. Các thông số nước và oxy được kiểm soát và theo dõi trong thời gian thực, khi có bất thường, các văn bản sẽ được gửi tới thiết bị theo dõi bên ngoài và dữ liệu được ghi lại tối đa mười năm trong trường hợp dùng dé truy vấn.Được thiết kế dé nghiên cứu khoa học vật liệu, hóa học, chất bán dẫn và các ngành liên quan, Sử dụng vật liệu khử oxy BASF của Đức và vật liệu hấp thu hiệu quả cao UOP của My, được sử dụng rộng rãi đê chuân bi vật liệu nano và vật liệu điện cực pin | `.1 Máy Glovebox trong thực tế (theo trang eletux-glovebox.com phan Glovebox IOT Etelux Lab2000 được đăng bởi Christy vào 30/6/2020) 4 Chương2. Quy trình thiết kế hệ máy glovebox Gas inlet Blower Vacuum pump Hình 2.1 Cấu trúc may glovebox (trích Gloveboxes từ Peter Senn, Ph.D) May glove box hoạt động như một môi trường sạch trong phòng thí nghiệm nhưng với điện tích nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí so với việc xây dưng một phòng thí nghiệm có môi trường sạch.Glovebox có một không gian buồng kín ngăn không khí tạp chất từ môi trường bên ngoài , vì vậy một máy bơm chân không sẽ được thiết kế dé có thể bơm chân không vào va day các không khí tạp chất từ trong glovebox ra ngoài, tạo một môi trường sạch trước khi sử dụng, cùng với đó sẽ bơm khí trơ vào sau khi hình thành môi trường sạch trong glovebox, dé buồng có thé hoạt động như một môi trường bình thường mà không có tạp chất.
Và cuối cùng là máy thôi đóng vai trò day chân không và nguồn khí tro được cấp từ ngoài vào trong buồng glovebox cũng như giải phóng chúng sau khi hoàn thành các quy trình chế tạo vật liệu nhạy khí. Phân loại Glovebox Có khá nhiêu loại sản phâm glovebox trên thê giới, tùy thuộc vào nhu câu của người sử dụng cũng như chỉ phí sản xuất nên chia glovebox làm 2 loại chính - Glovebox dang tích hợp!??!: được tạo ra nhằm đáp ứng tất cả các điều kiện nhu cầu của người sử dụng cũng như các quy trình sản xuất, mọi chức năng cần thiết sẽ được thiết kế trên một bộ glovebox dạng lớn - Glovebox dạng đơn giảnZ23l: Phù hợp với kinh tế của người dùng, Glovebox dạng đơn giản được thiết kế với mỗi buồng sạch và buồng bao tay, đáp ứng nhu cầu kinh tế và người dùng sẽ phải thiết kế các bộ phận riêng biệt nhằm hỗ trợ các máy có cau trúc đơn giản trong quy trình chế tạo. Glovebox TMAX Hình 2.2 Glove TMAX brand PLC (theo trang tmaxcn.com sản phẩm Stainless Steel Vacuum Glovebox mô hình TMAX-VGB-6) Glovebox TMAXI2?! được tin dùng khá phổ biến với toàn bộ hộp được làm bằng thép không gỉ, được gia cố và phun nhựa lên bề mặt nên hộp có khả năng chống ăn mòn và dễ dàng làm sạch. Bên trong của hộp có hộp găng tay và có thể nhìn thấy rõ ràng từ kính cường lực cửa số hình ảnh.
Được trang bị găng tay cao su có độ bền cao, các van được cài đặt cả bên trong lẫn bên ngoài, thuận lợi day nước hoặc không khí vào bên trong.Hai cửa ra vào trong quá trình chuyên đối hộp, giải quyết các van đề của bom chân không liên tục cho hộp chính. Đồng thời hệ máy Glovebox này được sản xuất bởi công nghệ Etelux Solutions, nên hộp được thiết kế thiết bị lớp phủ chân không & hộp đựng găng tay khá tốt từ công nghệ cao đảm bảo chất lượng trong quy trình sản xuất. Thông số của hệ máy glovebox TMAX được mô tả như bang 2.1 Thông số kỹ thuật Glovebox TMAX Kết cau Câu trúc tích hợp (Có hệ thống thanh lọc) Nguồn cấp | 110- 220V AC, 50/60Hz, Một pha Hộp glovebox Thép 304, dày 3 mm Kích thước hộp 1220 mm(dai) x 750mm(rộng) x 900mm(cao) 47.4” Cửa buông Thiết kế nghiêng, cửa sô phía trước băng kính cường lực, dày 8mm, vòng đệm OMEGA 3/8 inch 2. Loại Glove Box AS-800S Tủ được thiết kế từ hãng sản xuất AS-ONE đến từ Nhat Bản!23!, được thiết kế nhỏ gọn với chỉ phí tiết kiệm nhưng đủ đảm bảo các chức năng của Glovebox, có trọng lượng khoảng 23.Bên trong hộp bao gồm Kệ đóng mở tiện lợi, 6 căm điện 2 miệng bên trong có tổng công suất 1kW, đèn diệt khuẩn và đèn huỳnh quang (loại thay đôi 50/60Hz), Van an toàn thực hiện áp suất xả tại thời điểm hộp áp suất cao.Thông số của hệ máy glovebox AS-800S được mô tả như bảng 2.3 Glovebox AS-800S(theo sách AS ONE LABORATORY CATALOG 2017-2018 trang 835) Bang 2.2 Thông số kỹ thuật Glovebox AS-800S Kết cau Loại buồng sạch khung than Kích thước 800 x 600 x 620 Nguôn cấp AC 100V 50/60Hz Hộp glovebox Thép không gỉ (SU304) Cửa buồng Polycacbonat (Nhựa nhiệt dẻo) 2.
Vật liệu chế tao Glovebox Buồng sạch : Buồng sạch?*! được xem như một loại phòng sạch thu nhỏ, được thiết kế để giảm thiểu sự ra vào và lưu giữ các hat lơ lửng trong không khí, đồng thời kiểm soát các thông số liên quan khác như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khi cần thiết. Khi tat cả các yếu tố trong buồng được kiểm soát sẽ giúp hạn chế tối đa việc nhiễm khuân hoặc nhiễm chéo của sản phẩm trong quá trình nghiên cứu, sản xuất đảm bảo vô trùng, không có khí độc hạil“*!. Vì là một phòng sạch có diện tích thu nhỏ, nên được sử dụng phô biến dé chế tạo linh kiện điện tử bán dẫn, đồng thời buồng cũng tuân thủ theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt và được kiếm tra định kì. Công dụng chủ yếu của buồng sạch là dé chuyền các vật mẫu nhỏ giữa phòng sạch hoặc phòng không sạch có cấp độ khác nhau nhăm giảm sô lân tôi đa mở cửa trong phòng sạch.
Một buồng sạch kín khí là điều cần thiết, nhóm chủ yếu sử dụng nhôm nguyên khối!”5! đề thiết kế khung buồng, đồng thời bề mặt quan sát sử dụng vật liệu mica dài 20nml26!, / Hình 2.6 Vật liệu mica Buồng đưa mẫu : Buéng đưa mẫu”!