Los transistores semiconductores son componentes electrónicos extremadamente pequeños cuyas propiedades conductivas pueden controlarse con precisión. Esta capacidad de conmutar y amplificar señales eléctricas es lo que los convierte en la base de los microchips utilizados en todo, desde teléfonos inteligentes y ordenadores hasta sistemas industriales, de Automoción y médicos. Dado que los transistores modernos se fabrican a escala nanométrica, incluso pequeñas variaciones en el Medio Ambiente pueden alterar el procesamiento, por lo que la fabricación de semiconductores requiere un control ambiental extremadamente estricto.
Instalaciones de fabricación de semiconductores: un desglose
Una planta de fabricación de semiconductores («fábrica») suele estar organizada en varios niveles apilados verticalmente, cada uno con una función específica en el proceso de fabricación. En todas estas zonas, es esencial una regulación precisa de la presión, el flujo de aire, la temperatura y los contaminantes. Una presión diferencial adecuada evita el reflujo de partículas, un flujo de aire estable garantiza una filtración y un escape uniformes, y un control estricto de la temperatura y la humedad mantiene la estabilidad del proceso para la litografía, la deposición, el grabado y otros pasos críticos.
Sala limpia (planta principal de procesamiento)
Aquí es donde se fabrica la oblea. La sala limpia mantiene los límites de partículas clasificados por la ISO mediante un filtrado HEPA o ULPA continuo y una regulación cuidadosa de la humedad, la temperatura y el flujo de aire. La mayoría de las herramientas de proceso se encuentran en este nivel, y el entorno debe permanecer extremadamente estable para soportar la litografía, la deposición, el grabado y otros pasos de precisión.
Subfab (directamente debajo de la sala limpia)
La subfab alberga los sistemas mecánicos y de servicios públicos que dan soporte a las herramientas de la planta superior, incluyendo bombas de vacío, sistemas de reducción, enfriadores, conductos de escape y distribución de gas de proceso. La ubicación de estos sistemas debajo de la planta de procesamiento reduce la vibración, el calor y el ruido dentro de la sala limpia, al tiempo que simplifica el mantenimiento y el acceso al equipo.
Nivel de la sala HEPA / Unidad de filtro de ventilador (FFU)
Por encima de la sala limpia se encuentra la cámara de flujo de aire o sala HEPA, donde las unidades de filtro de ventilador empujan el aire filtrado hacia abajo, hacia el área de procesamiento. Este nivel garantiza un flujo de aire laminar vertical uniforme, mantiene una presión positiva en relación con los espacios adyacentes y elimina continuamente las partículas generadas durante el procesamiento.
Nivel de asistencia (sistemas mecánicos/de servicios públicos)
Este nivel superior o adyacente suele contener los principales sistemas del edificio, como los sistemas de climatización, los depuradores, la infraestructura de suministro de productos químicos y los equipos de filtración y extracción de toda la instalación. Estos sistemas mantienen la estabilidad ambiental y el control de la contaminación de los que depende la sala limpia.
Comprensión del entorno de la subfábrica
La subfábrica alberga la infraestructura de apoyo crítica que mantiene el buen funcionamiento de los procesos de la sala limpia. Las bombas de vacío, los enfriadores, los armarios de gas, los sistemas de reducción y otros equipos auxiliares de la subfábrica interactúan con las herramientas de proceso de la sala limpia situada encima. Estos sistemas se encargan de la evacuación, el suministro de gas, la refrigeración y la gestión de residuos.
Dado que la subfábrica está conectada mecánica y neumáticamente a la sala limpia, cualquier desviación en el flujo, la presión o la temperatura puede propagarse hacia arriba, interrumpiendo los procesos de las obleas o creando riesgos de contaminación. Las soluciones de monitorización eficaces permiten detectar y corregir estas desviaciones en tiempo real.
Control de presión en la subfábrica
La presión es uno de los parámetros más estrictamente regulados en entornos de semiconductores. Una instalación de fabricación de semiconductores suele funcionar con una cascada de presión cuidadosamente diseñada: la sala limpia se mantiene a una presión ligeramente superior a la de los espacios adyacentes, lo que garantiza que el flujo de aire se desplace de las zonas limpias a las menos limpias y evita que los contaminantes entren en las zonas sensibles.
En la subfábrica, esto significa mantener una presión negativa o neutra en relación con la sala limpia y las zonas de escape controladas. Las bombas, los depuradores y las líneas de vacío dependen de presiones diferenciales constantes para funcionar de manera eficiente. Incluso pequeñas fluctuaciones en la presión de la subfábrica pueden alterar los patrones de flujo de aire, lo que afecta al control de la contaminación y a la estabilidad de las herramientas.
Gestión del flujo en la subfábrica
El control del flujo en las subfábricas de semiconductores, también fundamental, va más allá del movimiento del aire y abarca todos los fluidos o gases circulantes que sustentan la producción. Las líneas de escape deben evacuar los gases peligrosos del proceso de forma segura y eficiente. Los sistemas de depuración y reducción dependen de un flujo constante para mantener la eficiencia del tratamiento y cumplir con las normativas medioambientales. El agua de refrigeración y los enfriadores deben proporcionar caudales estables para evitar la acumulación de calor en las bombas, los compresores y los equipos electrónicos.
Un flujo inconsistente puede provocar sobrecalentamiento, reducción de la eficiencia del vacío o eliminación inadecuada de los gases de escape, lo que puede interrumpir la producción o causar costosos tiempos de inactividad. La supervisión de la estabilidad del flujo en todos los circuitos críticos ayuda a los operadores a identificar las primeras señales de advertencia de obstrucciones, fugas o degradación de las bombas.
Estabilidad de la temperatura en la subfábrica
Los entornos de subfábrica pueden generar un calor significativo procedente de equipos mecánicos como bombas de vacío, sopladores, enfriadores y unidades de reducción. Sin un control cuidadoso de la temperatura, este calor puede acumularse, creando puntos calientes que afectan tanto al rendimiento de los equipos como a la estabilidad de la sala limpia situada encima.
Las variaciones de temperatura también influyen en la densidad del gas, la eficiencia del vacío y la viscosidad de los fluidos, factores que afectan directamente al control del flujo y la presión. Por ello, la monitorización de la temperatura es esencial para el mantenimiento predictivo y la optimización de los procesos.
Soluciones innovadoras de 
Una vez definidos los parámetros ambientales de presión, caudal y temperatura, el siguiente paso es seleccionar la instrumentación adecuada capaz de funcionar en las exigentes condiciones de las subfábricas. Dado que las subfábricas de semiconductores funcionan con una combinación de aire limpio, gases de escape, agua refrigerada y materiales peligrosos, los dispositivos de monitorización deben ofrecer una construcción robusta, mediciones precisas y compatibilidad con los sistemas de control modernos.
Instrumentos de monitorización de presión
Mantener presiones diferenciales y de vacío estables entre la subfábrica, la sala limpia y los sistemas de escape es esencial para evitar la contaminación y garantizar la estabilidad del proceso. DwyerOmega ofrece una gama completa de soluciones de presión (parámetros mecánicos, digitales y a prueba de explosiones) para satisfacer todos los niveles de requisitos de control.
Manómetro diferencial Magnehelic ® serie 2000
Serie DHC Digihelic ® proporcionan una medición de caudal compacta y económica para aplicaciones tanto de gas como de líquido. Fabricados en nailon transparente para una alta resistencia química, estos caudalímetros moldeados con precisión ofrecen una excelente repetibilidad y visibilidad con un tubo de flujo con fondo blanco para una lectura clara de la coma flotante. El modelo MMA cuenta con una escala de 2" con válvulas frontales opcionales, mientras que el MMF ofrece una escala compacta de 1-1/2", ideal para pequeños volúmenes de aire en sistemas médicos, analíticos y de purga de armarios.
El controlador de presión diferencial Digihelic ® es un versátil instrumento 3 en 1 que combina una pantalla digital, relés de control y salida de transmisor. El DHC ofrece una precisión del 1,5 % para rangos de baja presión, salidas programables de 4-20 mA y de tensión, El ®/BACnet communication. It’s ideal for controlling airflow, duct pressure, and volumetric flow within subfab ventilation and tool exhaust systems.
Series 3000MR/MRS Photohelic ® Switch/Gage
The Conmutador/medidor Photohelic ® Switch/Gage combina una indicación analógica precisa con un control de conmutación fiable. Su diseño de estado sólido permite una conmutación de alta frecuencia de ciclo, al tiempo que mantiene una indicación de presión continua, incluso durante un corte de energía. El Photohelic ® es ideal para aplicaciones de transporte neumático, sistemas de climatización y control de aire en salas blancas.
Conmutador de presión diferencial a prueba de explosiones serie 1950G
El Conmutador de presión diferencial a prueba de explosiones serie 1950G está diseñado para entornos peligrosos y cuenta con las certificaciones UL, ATEX y IECEx para atmósferas explosivas de gas y polvo, además de ser compatible con el servicio de gas natural. Su carcasa compacta y resistente a la lluvia y sus terminales de fácil acceso lo hacen ideal para sistemas de proceso y escape subfabricados donde la seguridad y el cumplimiento son primordiales.
Conmutador de presión diferencial ajustable serie ADPS/EDPS
El Conmutador de presión diferencial ajustable de la serie ADPS/EDPS ofrece una solución rentable para supervisar filtros de aire, la presión de los conductos y los circuitos de ventilación. Su mando de ajuste de doble escala permite cambiar rápidamente el punto de consigna en pulgadas de columna de agua o pascales sin necesidad de herramientas ni manómetros. Sus modelos compactos con certificación UL lo hacen adecuado para su integración en sistemas BAS y HVAC subfab.
Instrumentos de medición de caudal
Desde sistemas de escape y depuración hasta líneas de suministro de agua refrigerada y gas, una medición fiable del caudal garantiza tanto la eficiencia del proceso como el cumplimiento de las normas medioambientales. Los caudalímetros y sensores de DwyerOmega cubren una amplia gama de aplicaciones de aire, gas y líquido.
Sensor de flujo promedio metálico serie MAFS
El sensor de flujo promedio metálico serie MAFS proporciona una medición precisa de la velocidad en los conductos mediante el promedio de múltiples puntos de presión estática y total. Ideal para la verificación del flujo de aire VAV y los sistemas de extracción de campanas extractoras, proporciona una señal estable para los transmisores o controladores que supervisan la ventilación de las subfábricas.
Caudalímetro Rate-Master ® serie RM
El caudalímetro Rate-Master ® de la serie RM es un caudalímetro de precisión de lectura directa disponible en múltiples longitudes de escala para aplicaciones tanto de gas como de líquido. Su cuerpo de policarbonato irrompible y su estructura de acero inoxidable garantizan una larga vida útil, mientras que los cuerpos intercambiables permiten un mantenimiento simplificado y cambios de rango sin alterar las tuberías.
Caudalímetro de policarbonato serie LFM
Series MM Mini-Master ® Flowmeters
Los caudalímetros Mini-Master ® serie MM
Transmisor de presión diferencial inteligente serie 3100D
El Transmisor de presión diferencial inteligente serie 3100D es un transmisor de alto rendimiento basado en microprocesador diseñado para aplicaciones de presión diferencial o nivel. Ofrece calibración de cero y span mediante botones para una configuración rápida sin necesidad de un calibrador de campo y es compatible con la comunicación HART ®. Con un rango de 100:1, compensación térmica y retención de datos EEPROM, el 3100D garantiza un rendimiento preciso y fiable en entornos de proceso críticos. La aprobación FM permite su uso seguro en lugares peligrosos (clasificados), lo que lo hace ideal para la monitorización de caudal, nivel y presión diferencial de filtros o bombas.
Indicadores de flujo a la vista de las series SFI-100 y SFI-300
Indicadores de flujo visibles de la serie SFI-100 y SFI-300 proporcionan una indicación visual clara del flujo de líquido en sistemas hidráulicos, recipientes a presión y depósitos de refrigerante. Disponibles en latón o acero inoxidable 316, estos indicadores duraderos cuentan con conexiones roscadas y diseños de ventana simple o doble con impulsores giratorios para una rápida verificación del flujo. Las ventanas extraíbles facilitan el mantenimiento y la sustitución, lo que garantiza una larga vida útil en aplicaciones industriales exigentes.
Instrumentos de control de temperatura
La estabilidad térmica en los sistemas subfab protege tanto los equipos de proceso como el rendimiento del producto. La supervisión de las temperaturas ambiente, del aire y de los fluidos ayuda a garantizar el rendimiento de la refrigeración y la uniformidad del proceso en los subsistemas críticos.