Phòng sạch điện tử

Trong thời đại công nghệ cao, ngành sản xuất điện tử không còn đơn thuần là lắp ráp linh kiện mà đã vươn tới trình độ siêu chính xác, với các yêu cầu cực kỳ khắt khe về môi trường sản xuất. Các vi mạch, bo mạch chủ, chip bán dẫn hay thiết bị cảm biến đều có cấu trúc vi mô, dễ bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi bụi bẩn, tĩnh điện hoặc độ ẩm không kiểm soát. Chính vì thế, phòng sạch điện tử không còn là yếu tố tùy chọn, mà trở thành một yêu cầu bắt buộc để đảm bảo chất lượng sản phẩm và độ tin cậy trong quá trình sản xuất.

Phòng sạch trong ngành điện tử thường được thiết kế để kiểm soát tối đa số lượng hạt bụi lơ lửng trong không khí, duy trì nhiệt độ - độ ẩm ổn định, đồng thời ngăn chặn tĩnh điện phát sinh trong quá trình thao tác. Các nhà máy sản xuất linh kiện điện tử, vi xử lý, màn hình LED, OLED, sensor hình ảnh, thiết bị y sinh… đều triển khai phòng sạch theo những tiêu chuẩn quốc tế nghiêm ngặt - đặc biệt là ISO 14644.

Tại sao cần đạt chuẩn ISO 14644?

Tiêu chuẩn ISO 14644 không chỉ là một bộ hướng dẫn kỹ thuật, mà còn là “ngôn ngữ chung” giữa các doanh nghiệp, nhà đầu tư và nhà thầu khi triển khai phòng sạch. Việc thi công phòng sạch điện tử đạt chuẩn ISO 14644 mang lại nhiều lợi ích thiết thực:

• Đảm bảo chất lượng sản phẩm: Giảm thiểu hạt bụi và tạp chất ảnh hưởng đến vi mạch và thiết bị siêu nhỏ.
• Tăng uy tín và năng lực cạnh tranh: Đáp ứng yêu cầu của các tập đoàn lớn, các dự án FDI hoặc chuỗi cung ứng toàn cầu.
• Hạn chế rủi ro sản xuất: Giảm tỉ lệ hàng lỗi, tiết kiệm chi phí kiểm tra - bảo hành - thu hồi sản phẩm.
• Đáp ứng các quy định pháp lý và yêu cầu đối tác: Nhiều nhà nhập khẩu yêu cầu chứng minh điều kiện phòng sạch đạt chuẩn quốc tế mới cho phép cung cấp sản phẩm.

Bởi vậy, thi công phòng sạch điện tử không chỉ là việc lắp đặt một không gian kín, mà là quá trình tích hợp nhiều hệ thống kỹ thuật phức tạp, cần được triển khai theo quy trình bài bản và được kiểm soát chặt chẽ từ thiết kế đến nghiệm thu. Phần tiếp theo của bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ về tiêu chuẩn ISO 14644, nền tảng cho mọi quyết định trong việc xây dựng một phòng sạch điện tử đúng chuẩn.

Tổng quan về tiêu chuẩn ISO 14644

ISO 14644 là gì?

ISO 14644 là bộ tiêu chuẩn quốc tế quy định các yêu cầu kỹ thuật và phương pháp kiểm soát môi trường trong phòng sạch - đặc biệt về nồng độ hạt bụi trong không khí. Đây là tiêu chuẩn cốt lõi được sử dụng trong thiết kế, xây dựng, vận hành và đánh giá hiệu suất của phòng sạch trong nhiều lĩnh vực như: điện tử, bán dẫn, dược phẩm, y tế, thực phẩm và công nghệ cao.

Bộ tiêu chuẩn ISO 14644 bao gồm nhiều phần, trong đó quan trọng nhất với ngành điện tử là:

• ISO 14644-1: Phân loại phòng sạch dựa trên nồng độ hạt trong không khí
• ISO 14644-2: Giám sát và duy trì hiệu suất phòng sạch theo thời gian
• ISO 14644-4: Thiết kế và thi công phòng sạch
• ISO 14644-3: Phương pháp thử nghiệm (đo hạt, đo áp suất, đo lưu lượng khí, v.v.)

Tiêu Chuẩn Nhiệt Độ, Độ Ẩm Phòng Sạch

Phân loại cấp độ sạch theo ISO 14644-1

Phòng sạch được phân loại từ ISO Class 1 đến ISO Class 9, dựa trên số lượng hạt bụi có trong một mét khối không khí. Trong sản xuất điện tử, phổ biến nhất là các cấp:

Việc lựa chọn cấp độ sạch phụ thuộc vào sản phẩm, quy trình và độ nhạy của linh kiện với bụi bẩn hoặc tĩnh điện. Các cấp độ sạch cao (Class 5-6) thường yêu cầu FFU nhiều hơn, áp suất dương lớn hơn, và kiểm soát luồng khí nghiêm ngặt hơn.

Mối liên hệ với các tiêu chuẩn khác

• GMP (Good Manufacturing Practice): Áp dụng trong phòng sạch sản xuất thiết bị y sinh, cảm biến y tế.
• IPC-A-610, J-STD-001: Các tiêu chuẩn kỹ thuật lắp ráp PCB, yêu cầu điều kiện môi trường đạt ISO Class 7 hoặc tốt hơn.
• IEC 61340: Liên quan đến kiểm soát tĩnh điện trong phòng sạch điện tử - thường được kết hợp với ISO 14644 để đảm bảo chất lượng.

Việc hiểu đúng và áp dụng linh hoạt các phần của ISO 14644 giúp đảm bảo phòng sạch điện tử không chỉ sạch về bụi, mà còn ổn định về nhiệt độ - độ ẩm - áp suất và an toàn về tĩnh điện, một yếu tố tối quan trọng trong ngành bán dẫn và công nghệ cao.

Các tiêu chuẩn phòng sạch cần biết

Các bước chuẩn bị trước khi thi công phòng sạch

Trước khi bắt đầu quá trình thi công, việc chuẩn bị kỹ lưỡng sẽ giúp đảm bảo rằng phòng sạch điện tử được xây dựng đúng yêu cầu kỹ thuật, đạt chuẩn ISO 14644 và vận hành hiệu quả trong thực tế. Giai đoạn này là nền móng quyết định đến 70% thành công của toàn bộ dự án.

Khảo sát hiện trạng và mặt bằng thi công

Việc khảo sát ban đầu giúp đánh giá điều kiện thực tế của nhà xưởng hoặc khu vực sẽ xây dựng phòng sạch. Các yếu tố cần được xem xét bao gồm:

• Diện tích, chiều cao, kết cấu sàn - trần - tường hiện hữu
• Nguồn điện, cấp - thoát nước, thoát khí
• Môi trường xung quanh có ảnh hưởng đến áp suất và chất lượng không khí hay không
• Tính khả thi trong việc phân luồng người - vật liệu

Khảo sát kỹ lưỡng giúp tránh được những phát sinh tốn kém trong quá trình thi công và vận hành.

Thiết kế layout: luồng người - luồng vật - luồng khí

Một phòng sạch điện tử chuẩn ISO không chỉ sạch về mặt không khí mà còn phải tối ưu hóa luồng di chuyển để hạn chế phát tán bụi bẩn và nhiễm chéo. Trong thiết kế layout cần đảm bảo:

• Luồng nhân sự: đi qua phòng thay đồ, Air Shower trước khi vào khu vực sạch
• Luồng vật liệu: qua Pass Box, kiểm soát một chiều
• Luồng khí: từ khu vực sạch hơn đến bẩn hơn (áp suất dương giảm dần)

Ngoài ra, cần xác định các khu vực chức năng như: phòng chính sản xuất, phòng airlock, phòng thay đồ, kho nguyên liệu, khu vực kỹ thuật (AHU, điện điều khiển, v.v.)

Lựa chọn cấp độ sạch phù hợp với sản phẩm

Không phải mọi sản phẩm điện tử đều cần ISO Class 5. Việc xác định đúng cấp độ sạch giúp tối ưu chi phí mà vẫn đảm bảo chất lượng. Ví dụ:

• ISO Class 5-6: dành cho sản xuất wafer, chip bán dẫn, cảm biến CMOS
• ISO Class 6-7: phù hợp cho lắp ráp SMT, PCB, module camera
• ISO Class 8: dùng cho đóng gói, kho thành phẩm

Cần phối hợp với chuyên gia kỹ thuật hoặc nhà cung cấp thiết bị để lựa chọn hệ thống phù hợp: số lượng FFU, loại lọc HEPA, kiểm soát áp suất, v.v.

Giai đoạn chuẩn bị không chỉ mang tính kỹ thuật, mà còn cần sự phối hợp chặt chẽ giữa chủ đầu tư, đơn vị thiết kế và nhà thầu thi công để xác lập mục tiêu ngay từ đầu. Khi nền móng được xây chắc, toàn bộ quy trình thi công phía sau sẽ trở nên hiệu quả và chính xác hơn rất nhiều.

10 thiết bị không thể thiếu trong phòng sạch điện tử hiện đại

Quy trình thi công phòng sạch điện tử đạt chuẩn ISO 14644

Thi công một phòng sạch điện tử là quá trình tích hợp giữa kết cấu xây dựng, hệ thống HVAC, điện - điều khiển, thiết bị phụ trợ, và yếu tố con người. Mỗi khâu đều ảnh hưởng trực tiếp đến việc phòng sạch có đạt ISO 14644 hay không. Dưới đây là quy trình tiêu chuẩn gồm 5 hạng mục chính:

Thi công kết cấu và bao che

Đây là bước tạo nên “khung xương” cho phòng sạch, ảnh hưởng đến độ kín khí và khả năng duy trì áp suất:

• Vách panel phòng sạch: Sử dụng panel EPS, PU hoặc panel cách nhiệt bọc tôn sơn tĩnh điện.
• Các mối nối cần silicon chuyên dụng chống bám bụi.
• Trần treo sạch: Phải chịu tải FFU và đèn chiếu sáng. Bố trí hệ thống móc treo chắc chắn, có cửa thăm trần để bảo trì.
• Sàn phòng sạch: Dùng sàn vinyl kháng khuẩn hoặc sàn epoxy chống tĩnh điện tùy cấp độ sạch. Bề mặt sàn phải phẳng, không bụi, không dẫn tĩnh điện sai hướng.

Việc thi công cần đảm bảo kín khí tuyệt đối, dễ lau chùi và chống tích tụ bụi.

Hệ thống HVAC và kiểm soát áp suất

Hệ thống HVAC đóng vai trò cốt lõi trong phòng sạch điện tử:

• Thiết bị chính: AHU (Air Handling Unit), FCU, ống gió, bộ làm lạnh (Chiller), và hệ thống hồi khí tuần hoàn.
• Lọc khí: Gồm 3 cấp - Pre-filter, Medium Filter, HEPA (và có thể ULPA). HEPA thường được tích hợp vào FFU (Fan Filter Unit).
• Bố trí FFU: Gắn đều trên trần, tạo dòng khí một chiều hoặc rối, tùy theo cấp độ sạch. Class 5-6 yêu cầu dòng chảy laminar (một chiều), tốc độ 0.3 - 0.5 m/s.
• Kiểm soát áp suất: Tạo chênh lệch áp giữa các khu vực để ngăn bụi từ ngoài vào. Đặt đồng hồ chênh áp tại từng phòng để giám sát liên tục.

Mọi ống gió, quạt và thiết bị phải được kiểm tra độ rò rỉ và đạt hiệu suất trước khi đưa vào vận hành.

Thiết bị phụ trợ phòng sạch

Đây là các thiết bị hỗ trợ vận hành đúng chuẩn và kiểm soát luồng di chuyển, tĩnh điện, bụi bẩn:

• Air Shower: Buồng khí thổi bụi trước khi nhân sự vào khu vực sạch.
• Pass Box (tĩnh hoặc động): Trung chuyển vật liệu giữa hai khu vực có cấp độ sạch khác nhau.
• Cửa interlock: Chốt điện tử ngăn mở hai cửa cùng lúc, giữ áp suất ổn định.
• Sensor & đồng hồ đo: Nhiệt độ - độ ẩm, áp suất chênh, số hạt bụi (trong giai đoạn vận hành) giúp kiểm soát hiệu suất phòng sạch.

Các thiết bị này cần được lắp đặt chính xác và đồng bộ với hệ thống điều khiển trung tâm.

Thi công hệ thống điện và điều khiển

• Chiếu sáng: Sử dụng đèn LED chuyên dụng cho phòng sạch (IP65 trở lên). Đèn âm trần hoặc treo kín, không tạo khe hở.
• Điện điều khiển: Hệ thống BMS hoặc PLC có thể tích hợp điều khiển HVAC, giám sát áp suất, nhiệt độ, độ ẩm và báo lỗi tự động.
• Hệ thống ESD: Nếu sản phẩm nhạy cảm với tĩnh điện, cần lắp thêm hệ thống kiểm soát ESD cho người và thiết bị, bao gồm vòng tiếp đất, sàn dẫn điện, găng tay chống tĩnh điện…

Tủ điện trung tâm nên được đặt ngoài khu vực sạch để dễ thao tác và bảo trì.

Thi công khu vực airlock và phòng thay đồ

• Phòng thay đồ cấp 1 - 2: Tách biệt bằng cửa interlock hoặc rèm, có bàn ghế inox, tủ locker, gương chống tĩnh điện.
• Phòng airlock: Đóng vai trò như buồng đệm để chuyển giao giữa các cấp độ sạch khác nhau.
• Bố trí luồng một chiều: Từ khu vực bẩn sang sạch phải đi theo một chiều duy nhất, tránh giao cắt giữa nhân sự và hàng hóa.

Bước này quan trọng để đảm bảo cách ly không khí và duy trì áp suất chênh chính xác trong toàn bộ hệ thống.

Những chú ý khi thi công phòng sạch

Kiểm tra - nghiệm thu - xác nhận sau thi công

Sau khi hoàn tất toàn bộ quá trình thi công, phòng sạch điện tử chưa thể đưa vào vận hành ngay lập tức. Giai đoạn tiếp theo - kiểm tra và nghiệm thu - đóng vai trò quyết định xem phòng sạch có thực sự đạt chuẩn ISO 14644 hay không. Đây cũng là bước bắt buộc để chuẩn bị cho việc vận hành, kiểm soát chất lượng sản xuất và chứng nhận hệ thống.

Đo kiểm các thông số môi trường

Theo ISO 14644-3, cần tiến hành một loạt phép đo và thử nghiệm để xác định chất lượng phòng sạch:

• Đếm hạt bụi trong không khí: Sử dụng máy đếm hạt laser (particle counter), đo tại nhiều vị trí trong phòng vào trạng thái “At rest” (không hoạt động) và “In operation” (vận hành).
• Đo vận tốc và lưu lượng khí: Kiểm tra tốc độ dòng khí tại các vị trí quan trọng (ví dụ khu vực sản xuất chính), đảm bảo đạt tốc độ thiết kế (thường 0.3-0.5 m/s cho dòng chảy một chiều).
• Đo chênh áp giữa các phòng: Đảm bảo các khu vực sạch hơn có áp suất cao hơn các khu vực liền kề (thường là 10-15 Pa).
• Kiểm tra độ kín khí: Đánh giá độ rò rỉ của hệ thống ống gió, quạt và vỏ phòng sạch.
• Đo nhiệt độ - độ ẩm: Duy trì trong giới hạn kỹ thuật (thường 20-26°C và 45-65% RH cho điện tử).

Mỗi phép đo cần được ghi nhận chi tiết và đối chiếu với giới hạn quy định trong ISO 14644-1 để phân loại cấp độ sạch chính xác.

Xác nhận hệ thống lọc khí

• Kiểm tra hiệu suất HEPA/ULPA filter: Thử nghiệm DOP (Dispersed Oil Particulate) để phát hiện rò rỉ hoặc giảm hiệu suất lọc.
• Kiểm tra lưu lượng qua FFU: So sánh với thiết kế để đảm bảo luồng khí đều và đủ công suất lọc.
• Hiệu chuẩn đồng hồ chênh áp và sensor khí: Đảm bảo thiết bị đo đạt độ chính xác yêu cầu, tránh cảnh báo sai.

Việc này đặc biệt quan trọng với các phòng sạch Class 5-6, nơi chỉ một điểm rò rỉ cũng có thể làm sai lệch toàn bộ hệ thống.

Nghiệm thu theo quy trình FAT - SAT - Commissioning

• FAT (Factory Acceptance Test): Kiểm tra thiết bị (FFU, AHU, Pass Box…) tại xưởng trước khi lắp đặt - thường được thực hiện với các thiết bị quan trọng.
• SAT (Site Acceptance Test): Kiểm tra và chạy thử tại công trình sau khi lắp đặt xong.
• Commissioning: Quá trình tổng hợp toàn bộ kiểm tra hệ thống, từ điện, điều khiển đến HVAC và thiết bị phụ trợ. Đây là bước bắt buộc trước khi bàn giao công trình.

Tất cả các báo cáo kiểm tra, nghiệm thu cần được lập thành hồ sơ kỹ thuật hoàn chỉnh, có chữ ký xác nhận giữa nhà thầu - chủ đầu tư - tư vấn giám sát hoặc bên thứ ba (nếu cần).

Lập hồ sơ xác nhận và chứng nhận tiêu chuẩn

Sau khi kiểm tra đạt yêu cầu, nhà thầu hoặc đơn vị độc lập có thể cấp báo cáo phân loại phòng sạch theo ISO 14644-1.

Chủ đầu tư có thể sử dụng kết quả này để chứng minh điều kiện sản xuất đạt chuẩn, phục vụ kiểm định của đối tác nước ngoài hoặc đánh giá nhà cung cấp.

Việc này đặc biệt quan trọng với các công ty nằm trong chuỗi cung ứng cho tập đoàn công nghệ lớn, nơi yêu cầu về phòng sạch là điều kiện bắt buộc để duy trì hợp đồng.

Những yêu cầu khi kiểm tra và nghiệm thu phòng sạch

Lưu ý trong quá trình thi công thực tế

Dù có thiết kế tốt và vật tư đạt chuẩn, nhiều phòng sạch điện tử vẫn không đạt ISO 14644 do quá trình thi công gặp lỗi hoặc thiếu đồng bộ. Dưới đây là những lưu ý quan trọng giúp các chủ đầu tư, tư vấn và nhà thầu tránh sai sót, tối ưu chi phí và đảm bảo chất lượng công trình.

Lỗi phổ biến trong thi công phòng sạch điện tử

• Kín khí kém tại các mối nối panel và trần → Dẫn đến rò rỉ áp suất, khó duy trì cấp độ sạch ổn định.

• Lắp đặt FFU và HEPA không đúng hướng dòng khí → Gây rối luồng không khí, dẫn đến hiện tượng xoáy bụi hoặc “điểm chết”.

• Hệ thống HVAC không đồng bộ với điều khiển → Áp suất, độ ẩm không được duy trì đúng, gây ảnh hưởng đến vi linh kiện điện tử.

• Thiếu kiểm soát tĩnh điện (ESD) → Dễ làm hỏng vi mạch, cảm biến, đặc biệt ở các nhà máy sản xuất chip và camera module.

• Bỏ qua đào tạo nhân sự vận hành → Kỹ thuật viên không hiểu cách sử dụng phòng sạch đúng cách, dẫn đến sai sót trong quy trình và làm mất cấp độ sạch.

Các nguyên tắc thi công cần tuân thủ

• Thi công “từ trong ra ngoài”: Bắt đầu từ khu vực sạch nhất (ISO Class 5/6), sau đó mới thi công khu phụ trợ để tránh bụi bẩn phát tán ngược lại.
• Lắp đặt theo trình tự logic: Panel → Trần → FFU → Điện - Điều khiển → Air Shower → Pass Box → Sàn → Hoàn thiện.
• Bảo quản thiết bị đúng cách trước khi lắp: HEPA filter, FFU và sensor phải được đóng gói kỹ, lưu kho nơi khô ráo để không bị hỏng trước khi thi công.
• Vệ sinh triệt để sau mỗi công đoạn: Trước khi chuyển bước tiếp theo, toàn bộ khu vực thi công cần được hút bụi, lau khô bằng khăn sạch chống tĩnh điện

Tối ưu tiến độ - chất lượng - chi phí

• Chia nhỏ khu vực thi công theo từng block: Giúp kiểm soát chất lượng từng giai đoạn, tránh sửa chữa trên diện rộng.
• Chọn nhà thầu có kinh nghiệm chuyên sâu trong ngành điện tử: Vì đặc thù thi công khác với phòng sạch dược/phòng thí nghiệm.
• Linh hoạt giữa hệ thống điều hòa trung tâm và FFU: Tùy theo yêu cầu cấp độ sạch và ngân sách mà cân đối số lượng FFU, công suất AHU để đạt hiệu quả tốt nhất.

Việc phối hợp chặt chẽ giữa đơn vị thiết kế - đơn vị thi công - đội ngũ kỹ thuật vận hành sẽ giúp công trình hoàn thiện nhanh, vận hành ổn định và dễ bảo trì về sau.

Kết luận & Khuyến nghị cho chủ đầu tư và nhà thầu

Thi công phòng sạch điện tử theo chuẩn ISO 14644 không chỉ là việc xây dựng một không gian kín và sạch. Đó là quy trình tổng hợp, đòi hỏi sự chính xác cao, phối hợp chặt chẽ giữa thiết kế - thi công - kiểm tra, cùng với việc lựa chọn đúng thiết bị và đơn vị triển khai.

Trong bối cảnh ngành điện tử Việt Nam ngày càng tham gia sâu hơn vào chuỗi cung ứng toàn cầu, một phòng sạch đạt chuẩn không còn là “lợi thế cạnh tranh”, mà đã trở thành điều kiện bắt buộc để duy trì chất lượng và uy tín thương hiệu.

Những yếu tố then chốt quyết định chất lượng phòng sạch

• Thiết kế khoa học và đồng bộ từ đầu → Tránh “vừa làm vừa sửa” gây tốn kém và ảnh hưởng hiệu quả.
• Lựa chọn đúng cấp độ sạch và hệ thống phù hợp → Đảm bảo hiệu năng - tối ưu chi phí đầu tư - dễ vận hành.
• Thi công đúng kỹ thuật - đúng quy trình → Kiểm soát chặt chẽ từng công đoạn, đặc biệt là hệ thống HVAC, áp suất và kiểm soát bụi.
• Đào tạo và kiểm định sau thi công đầy đủ → Không chỉ kiểm tra đạt tiêu chuẩn ISO 14644, mà còn hướng dẫn sử dụng đúng cách cho đội ngũ sản xuất.

Khuyến nghị cho các bên liên quan

• Chủ đầu tư: Nên chọn đơn vị có chuyên môn thực tế trong lĩnh vực phòng sạch điện tử - không nên chỉ dựa trên giá thấp. Hãy yêu cầu hồ sơ kỹ thuật rõ ràng, mô tả cấp độ sạch, vật liệu và thiết bị cụ thể.
• Nhà thầu thi công: Cần có đội ngũ chuyên trách từng mảng: kết cấu, HVAC, điện điều khiển, kiểm tra đo lường. Phối hợp tốt với đơn vị thiết kế để tránh sai lệch thực tế.
• Đơn vị thiết kế/giám sát: Phải am hiểu ISO 14644 và nhu cầu thực tế của sản phẩm điện tử - từ đó tư vấn đúng và giám sát chặt các điểm trọng yếu như hướng dòng khí, vị trí hồi khí, giải pháp chống ESD...