En 2025, Shengtao Metal a participé à un projet d'expansion de production de semi-conducteurs de haute spécification en Asie du Sud-Est, en fournissant des systèmes de tubes en acier inoxydable de précision pour une nouvelle salle blanche. Ce projet a été développé par un important fabricant de composants semi-conducteurs spécialisé dans les technologies avancées d'encapsulation de puces et de traitement de plaquettes.
La nouvelle installation couvrait environ 48 000 mètres carrés et comprenait plusieurs salles blanches de classe 100 et 1000, conçues pour le traitement chimique des semi-conducteurs, la distribution d'eau ultrapure, les systèmes de distribution de gaz et les opérations de fabrication de précision. Compte tenu de l'environnement de production extrêmement sensible, le projet imposait des exigences très strictes en matière de propreté des matériaux, de précision dimensionnelle, de résistance à la corrosion et de qualité des surfaces internes.
Shengtao Metal a été sélectionnée pour fournir des tubes en acier inoxydable de haute pureté, un support en soudage orbital, des services de fabrication sur mesure et une coordination technique pour les systèmes de distribution de fluides ultra-purs de l'installation. Le projet nécessitait plus de 3 600 mètres de tubes de précision en acier inoxydable, d'un diamètre allant de 6,35 mm à 101,6 mm, incluant des tubes en acier inoxydable 316L électropolis, des raccords sanitaires, des composants de soudage orbital et des assemblages de tuyauterie compatibles avec les salles blanches.
L'objectif principal était de mettre en place une infrastructure de tubes hautement stable et exempte de contamination, capable de supporter une production continue de semi-conducteurs dans des conditions d'exploitation de salle blanche strictes.
Les environnements de fabrication de semi-conducteurs exigent des normes de pureté des matériaux nettement supérieures à celles des applications industrielles classiques. Même une contamination microscopique de surface, la libération de particules métalliques ou des produits de corrosion peuvent nuire à la qualité des plaquettes et au rendement de production.
Après évaluation technique, l'équipe d'ingénierie a sélectionné l'acier inoxydable 316L de haute pureté pour tous les systèmes de tuyauterie critiques. Comparé aux aciers inoxydables standards, le 316L offre une résistance à la corrosion supérieure, une teneur en carbone plus faible et une meilleure compatibilité avec les systèmes d'eau ultrapure et les applications de transfert de produits chimiques spécifiques.
Tous les tubes fournis par Shengtao Metal étaient conformes aux normes ASTM A269 et SEMI F20 pour les applications semi-conducteurs de haute pureté. Le contrôle de la composition chimique était primordial pour garantir une résistance à la corrosion stable et minimiser les niveaux d'impuretés.
La teneur en molybdène de l'alliage 316L a amélioré la résistance à la corrosion par les chlorures et à l'exposition aux produits chimiques acides, tandis que la faible teneur en carbone a minimisé les risques de précipitation de carbures lors des opérations de soudage orbital.
Plusieurs lignes de production utilisant des systèmes d'alimentation en produits chimiques hautement corrosifs ont utilisé des tubes électropolis améliorés à très faible teneur en soufre afin d'améliorer la régularité des soudures et la propreté des surfaces internes.
L'un des aspects les plus exigeants du projet concernait la qualité de la finition des surfaces internes. Les systèmes de salles blanches pour semi-conducteurs nécessitent des surfaces internes de tubulure extrêmement lisses afin de minimiser la génération de particules, l'adhésion bactérienne et l'accumulation de résidus chimiques.
Le client a spécifié des valeurs maximales de rugosité de surface interne de Ra ≤ 0,25 μm pour les systèmes d'eau ultra-pure et de Ra ≤ 0,38 μm pour les lignes de distribution de produits chimiques.
Pour répondre à ces exigences, Shengtao Metal a mis en œuvre des procédés d'électropolissage en plusieurs étapes, associés à des processus de nettoyage et de passivation de précision. Tous les tubes ont subi :
- électropolissage interne
- Rinçage à l'eau de haute pureté
- Décapage et passivation
- Inspection par comptage de particules
- Scellage à l'azote du bouchon d'extrémité
- procédures d'emballage en salle blanche
Après électropolissage, les surfaces des tubes ont développé des couches passives riches en chrome très stables qui ont considérablement amélioré la résistance à la corrosion et les performances de contrôle de la contamination.
Des tests de comptage de particules ont été effectués à l'aide d'une analyse par purge à l'azote de haute pureté afin de garantir que les normes de propreté interne étaient conformes aux spécifications de fabrication des semi-conducteurs.
Tous les produits tubulaires finis ont été scellés individuellement dans un emballage double couche en salle blanche avant expédition.
Le projet a présenté plusieurs défis complexes en matière d'ingénierie et de logistique.
Tout d'abord, la salle blanche fonctionnait selon des normes de contrôle de la contamination extrêmement strictes. Tous les matériaux entrant dans l'environnement de la salle blanche devaient faire l'objet d'une traçabilité documentée, d'une certification de nettoyage et de procédures de manipulation contrôlées.
Deuxièmement, de nombreux systèmes de traitement utilisent des produits chimiques ultra-purs et de l'eau déminéralisée en circulation continue. Toute corrosion ou contamination interne pourrait affecter le rendement de production des semi-conducteurs et entraîner des pertes de produit importantes.
Troisièmement, les tolérances d'installation étaient extrêmement strictes en raison de la forte densité des équipements de traitement des semi-conducteurs dans la salle blanche. Dans certains couloirs de tuyauterie, le dégagement entre les systèmes adjacents était inférieur à 120 mm.
Pour relever ces défis, Shengtao Metal a collaboré étroitement avec l'entrepreneur EPC, les ingénieurs de salles blanches et les équipes d'installation lors des phases de fabrication et d'installation.
Des modèles de tuyauterie 3D avancés ont été utilisés pour optimiser le routage des tubes, minimiser les longueurs mortes et améliorer l'efficacité de l'installation dans des espaces de salles blanches restreints.
Processus de fabrication de précision
En raison des exigences strictes du projet en matière de dimensions et de propreté, Shengtao Metal a mis en place des contrôles de fabrication dédiés tout au long de la production.
Tous les tubes ont été usinés par découpe orbitale CNC afin d'obtenir des surfaces de coupe sans bavures et une précision dimensionnelle constante. Les tolérances dimensionnelles ont été maintenues à ±0,1 mm près pour les sections de raccordement critiques.
La compatibilité avec le soudage orbital a également constitué un axe majeur de la fabrication. Le client exigeait un soudage orbital entièrement automatisé pour la plupart des joints de tuyauterie en salle blanche afin de minimiser les risques de contamination et d'améliorer la régularité des soudures.
Pour répondre à cette exigence, Shengtao Metal a optimisé la géométrie de préparation des extrémités, la constance de l'épaisseur des parois et le contrôle de la teneur en soufre sur tous les lots de tubes.
Chaque lot de production a subi :
- Vérification des matériaux PMI
- Essais par courants de Foucault
- Inspection de surface interne
- Vérification dimensionnelle
- Tests de teneur en ferrite
- Mesure de la rugosité de surface
Des échantillons aléatoires ont également subi des tests de résistance à la corrosion par immersion dans de l'acide nitrique afin de vérifier l'intégrité de la couche passive.
La teneur moyenne en ferrite dans les zones de soudure est restée conforme aux spécifications contrôlées de l'industrie des semi-conducteurs, garantissant une résistance stable à la corrosion et une fiabilité à long terme des soudures.
Installation et soudage orbital
L'installation à l'intérieur de la salle blanche a nécessité des procédures très contrôlées afin d'éviter toute contamination.
Avant d'être introduits dans les salles blanches, les tubes étaient transférés dans des sas spécifiques et nettoyés à l'aide d'alcool de haute pureté. Le personnel d'installation portait une tenue de salle blanche complète pendant les opérations d'assemblage.
Le soudage orbital a été réalisé à l'aide de systèmes de soudage automatisés à tête fermée utilisant un gaz de protection à l'argon de très haute pureté.
Le procédé de soudage orbital présentait plusieurs avantages :
- Pénétration de soudure constante
- Oxydation minimale
- Génération de particules réduite
- Amélioration de la régularité de la surface interne
- Répétabilité améliorée
Plus de 2 400 joints soudés orbitaux ont été réalisés durant la phase d'installation.
Chaque soudure a fait l'objet d'une inspection visuelle par endoscope et d'une vérification endoscopique aléatoire afin de garantir la régularité interne de la soudure et l'absence de décoloration par oxydation.
Les systèmes critiques d'eau ultra-pure ont également subi des tests d'étanchéité à l'hélium afin de vérifier leur étanchéité dans des conditions de fonctionnement de semi-conducteurs.
Le taux de fuite moyen mesuré est resté inférieur à 1×10⁻⁹ atm·cc/sec, dépassant les exigences d'acceptation du client.
Tests et validation du système
Une fois l'installation terminée, les systèmes de tuyauterie ont fait l'objet de procédures approfondies de mise en service et de validation.
Des tests de circulation d'eau ultra-pure ont été effectués en continu pendant 96 heures, avec surveillance du nombre de particules, des niveaux de conductivité et de la stabilité du débit.
Les systèmes de distribution de produits chimiques ont également été testés à l'aide de produits chimiques simulant le procédé, dans des conditions de température et de pression opérationnelles.
Les résultats de la validation ont démontré :
- Performances stables en matière de conductivité de l'eau ultra-pure
- Niveaux minimaux de génération de particules
- Aucune corrosion interne détectable
- Excellente intégrité des soudures
- Distribution stable du flux sur les lignes de production
- Conformité totale aux normes des salles blanches pour semi-conducteurs
Des essais de pression ont été réalisés sur l'ensemble des systèmes de traitement à 1,5 fois la pression de service normale. Aucune fuite ni instabilité de pression n'a été détectée durant cette phase d'essai.
L'équipe d'ingénierie du client a également vérifié que tous les systèmes de tuyauterie répondaient aux normes de salles blanches SEMI et aux exigences internationales de fabrication de semi-conducteurs.
Trois mois après le démarrage de la production, le fabricant de semi-conducteurs a procédé à une évaluation des performances de la nouvelle salle blanche.
Comparée aux anciens systèmes de production, la nouvelle infrastructure de tubes en acier inoxydable a permis de réaliser plusieurs améliorations mesurables :
- Temps d'arrêt réduits liés à la contamination
- Amélioration de la constance du rendement de production des plaquettes
- exigences d'entretien réduites
- Procédures de validation des salles blanches plus rapides
- Accumulation réduite de résidus chimiques
- Stabilité opérationnelle améliorée en production continue
Le service d'ingénierie de l'établissement a également signalé une efficacité accrue lors des arrêts pour maintenance, car les systèmes de tuyauterie soudés orbitalement nécessitaient moins d'interventions manuelles et ont démontré une excellente fiabilité d'étanchéité à long terme.
Le polissage électrolytique des surfaces internes des tubes a considérablement amélioré la propreté du système d'eau ultra-pure, réduisant ainsi les risques d'accumulation de particules dans les processus de production sensibles.
La réussite de ce projet de tuyauterie pour salles blanches de semi-conducteurs a démontré l'importance cruciale des solutions de précision en acier inoxydable dans les industries manufacturières de pointe.
Les installations de production de semi-conducteurs exigent des niveaux extrêmement élevés de propreté des matériaux, de résistance à la corrosion, de précision dimensionnelle et de qualité de soudage. En combinant l'acier inoxydable 316L de haute pureté, une technologie d'électropolissage avancée, des procédés de fabrication de précision et des contrôles rigoureux en salle blanche, Shengtao Metal a fourni une infrastructure de tubes d'une grande fiabilité, capable de répondre aux exigences modernes de la production de semi-conducteurs.
Face à la demande mondiale croissante de capacités de production de semi-conducteurs, les normes relatives aux infrastructures de salles blanches deviennent de plus en plus exigeantes. Les systèmes de tuyauterie en acier inoxydable haute performance sont désormais indispensables pour garantir une production stable, la maîtrise de la contamination et une fiabilité opérationnelle à long terme dans les environnements de fabrication de semi-conducteurs de pointe.
Shengtao Metal continue d'investir dans les capacités de production d'acier inoxydable de haute pureté, les technologies d'électropolissage et les systèmes de fabrication de précision afin de répondre à la demande mondiale croissante pour les applications industrielles dans les secteurs des semi-conducteurs, de la pharmacie et des environnements ultra-propres.
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