En 2025, Shengtao Metal participó en un proyecto de expansión de fabricación de semiconductores de alta especificación en el sudeste asiático, suministrando sistemas de tuberías de acero inoxidable de precisión para una planta de producción de sala limpia de reciente construcción. El proyecto fue desarrollado por un importante fabricante de componentes semiconductores especializado en tecnologías avanzadas de encapsulado de chips y procesamiento de obleas.
Las nuevas instalaciones abarcaban aproximadamente 48 000 metros cuadrados e incluían múltiples salas blancas de clase 100 y clase 1000, diseñadas para el procesamiento químico de semiconductores, la distribución de agua ultrapura, los sistemas de suministro de gas y las operaciones de fabricación de precisión. Debido al entorno de producción altamente sensible, el proyecto impuso requisitos extremadamente estrictos en cuanto a la limpieza de los materiales, la precisión dimensional, la resistencia a la corrosión y la calidad de las superficies internas.
Shengtao Metal fue seleccionada para suministrar tuberías de acero inoxidable de alta pureza, soporte para soldadura orbital, servicios de fabricación a medida y coordinación técnica para los sistemas de suministro de fluidos ultrapuros de la planta. El proyecto requirió más de 3600 metros de tuberías de acero inoxidable de precisión con diámetros que oscilan entre 1/4 de pulgada y 4 pulgadas, incluyendo tubos de acero inoxidable 316L electropulidos, accesorios sanitarios, componentes para soldadura orbital y conjuntos de tuberías compatibles con salas blancas.
El objetivo principal era establecer una infraestructura de tuberías altamente estable y libre de contaminación, capaz de soportar la producción continua de semiconductores bajo estrictas condiciones de funcionamiento en salas blancas.
Los entornos de fabricación de semiconductores requieren estándares de pureza de materiales significativamente más altos que las aplicaciones industriales convencionales. Incluso la contaminación superficial microscópica, la liberación de partículas metálicas o los productos de corrosión pueden afectar negativamente la calidad de las obleas y el rendimiento de la producción.
Tras una evaluación técnica, el equipo de ingeniería seleccionó acero inoxidable 316L de alta pureza para todos los sistemas de tuberías de proceso críticos. En comparación con los materiales de acero inoxidable estándar, el 316L ofrece una resistencia superior a la corrosión, un menor contenido de carbono y una mayor compatibilidad con sistemas de agua ultrapura y aplicaciones de transferencia de productos químicos especiales.
Todos los materiales de tubería suministrados por Shengtao Metal cumplían con las normas ASTM A269 y SEMI F20 para aplicaciones de semiconductores de alta pureza. El control de la composición química fue particularmente importante para mantener una resistencia a la corrosión estable y minimizar los niveles de impurezas.
El contenido de molibdeno en la aleación 316L mejoró la resistencia a la corrosión por cloruros y a la exposición a productos químicos ácidos, mientras que el bajo contenido de carbono minimizó los riesgos de precipitación de carburos durante las operaciones de soldadura orbital.
Varias líneas de producción que utilizaban sistemas de suministro de productos químicos altamente corrosivos empleaban tubos electropulidos mejorados con un contenido de azufre ultrabajo para mejorar la uniformidad de la soldadura y la limpieza de la superficie interna.
Uno de los aspectos más exigentes del proyecto fue la calidad del acabado superficial interno. Los sistemas de salas blancas para semiconductores requieren superficies internas de tuberías extremadamente lisas para minimizar la generación de partículas, la adhesión bacteriana y la acumulación de residuos químicos.
El cliente especificó valores máximos de rugosidad superficial interna de Ra ≤ 0,25 μm para sistemas de agua ultrapura y Ra ≤ 0,38 μm para líneas de distribución de productos químicos.
Para cumplir con estos requisitos, Shengtao Metal implementó procedimientos de electropulido en varias etapas combinados con procesos de limpieza y pasivación de precisión. Todos los tubos se sometieron a:
- Electropulido interno
- Enjuague con agua de alta pureza
- Decapado y pasivación
- Inspección de recuento de partículas
- Sellado con nitrógeno en la tapa final
- Procedimientos de envasado en salas blancas
Tras el electropulido, las superficies de los tubos desarrollaron capas pasivas ricas en cromo de gran estabilidad que mejoraron significativamente la resistencia a la corrosión y el control de la contaminación.
Se realizaron pruebas de recuento de partículas utilizando un análisis de purga con nitrógeno de alta pureza para garantizar que los estándares de limpieza internos cumplieran con las especificaciones de fabricación de semiconductores.
Todos los productos de tubería terminados se sellaron individualmente en embalajes de doble capa para salas blancas antes de su envío.
El proyecto planteó varios desafíos complejos de ingeniería y logística.
En primer lugar, la sala limpia operaba bajo normas de control de contaminación extremadamente estrictas. Todos los materiales que ingresaban al entorno de la sala limpia requerían trazabilidad documentada, certificación de limpieza y procedimientos de manipulación controlados.
En segundo lugar, muchos sistemas de proceso utilizaban productos químicos ultrapuros y agua desionizada que operaban en condiciones de circulación continua. Cualquier corrosión o contaminación interna podría afectar el rendimiento de la producción de semiconductores y ocasionar costosas pérdidas de producto.
En tercer lugar, las tolerancias de instalación eran excepcionalmente estrictas debido a la densa disposición de los equipos de procesamiento de semiconductores dentro del entorno de la sala limpia. Algunos pasillos de tuberías permitían menos de 120 mm de espacio libre para la instalación entre sistemas adyacentes.
Para hacer frente a estos desafíos, Shengtao Metal coordinó estrechamente con el contratista EPC, los ingenieros de salas blancas y los equipos de instalación durante las fases de fabricación e instalación.
Se utilizaron modelos avanzados de tuberías en 3D para optimizar el trazado de las tuberías, minimizar los tramos muertos y mejorar la eficiencia de la instalación en espacios reducidos de salas blancas.
Proceso de fabricación de precisión
Debido a los estrictos requisitos dimensionales y de limpieza del proyecto, Shengtao Metal estableció controles de fabricación específicos durante todo el proceso de producción.
Todas las secciones de tubería se procesaron utilizando sistemas de corte orbital CNC para garantizar superficies de corte sin rebabas y una precisión dimensional uniforme. Las tolerancias dimensionales se mantuvieron dentro de ±0,1 mm para las secciones de conexión críticas.
La compatibilidad con la soldadura orbital también fue un aspecto fundamental durante la fabricación. El cliente requería soldadura orbital totalmente automatizada para la mayoría de las uniones de tuberías en salas blancas, con el fin de minimizar los riesgos de contaminación y mejorar la uniformidad de la soldadura.
Para cumplir con este requisito, Shengtao Metal optimizó la geometría de preparación de los extremos, la uniformidad del espesor de la pared y el control del contenido de azufre en todos los lotes de tubos.
Cada lote de producción se sometió a:
- Verificación de materiales de PMI
- Pruebas de corrientes de Foucault
- Inspección de la superficie interna
- Verificación dimensional
- Análisis del contenido de ferrita
- Medición de la rugosidad superficial
También se realizaron pruebas de resistencia a la corrosión en secciones de muestras aleatorias mediante procedimientos de inmersión en ácido nítrico para verificar la integridad de la capa pasiva.
El contenido medio de ferrita en las zonas de soldadura se mantuvo dentro de las especificaciones controladas de la industria de semiconductores, lo que garantiza una resistencia a la corrosión estable y una fiabilidad de la soldadura a largo plazo.
Instalación y soldadura orbital
La instalación dentro de la sala limpia requirió procedimientos altamente controlados para evitar la contaminación.
Antes de entrar en las zonas blancas, los tramos de tubería se trasladaron a través de cámaras de esclusa de aire especializadas y se limpiaron con alcohol de alta pureza. El personal de instalación vistió trajes específicos para salas blancas durante las operaciones de montaje.
La soldadura orbital se realizó utilizando sistemas de soldadura automatizados de cabezal cerrado con gas de protección de argón de ultra alta pureza.
El proceso de soldadura orbital ofrecía varias ventajas:
- Penetración de soldadura uniforme
- Oxidación mínima
- Generación reducida de partículas
- Mayor suavidad en la superficie interna.
- Repetibilidad mejorada
Durante la fase de instalación se realizaron más de 2.400 uniones soldadas orbitales.
Cada soldadura fue sometida a una inspección visual con endoscopio y a una verificación endoscópica aleatoria para garantizar la suavidad interna de la soldadura y la ausencia de decoloración por oxidación.
Los sistemas críticos de agua ultrapura también se sometieron a pruebas de fugas de helio para verificar su estanqueidad en condiciones de funcionamiento de semiconductores.
La tasa de fuga promedio medida se mantuvo por debajo de 1×10⁻⁹ atm·cc/seg, superando los requisitos de aceptación del cliente.
Pruebas y validación del sistema
Una vez finalizada la instalación, los sistemas de tuberías se sometieron a exhaustivos procedimientos de puesta en marcha y validación.
Las pruebas de circulación de agua ultrapura se llevaron a cabo de forma continua durante 96 horas, monitorizando el recuento de partículas, los niveles de conductividad y la estabilidad del flujo.
Los sistemas de distribución de productos químicos también se probaron utilizando productos químicos de proceso simulados en condiciones de temperatura y presión operativas.
Los resultados de la validación demostraron lo siguiente:
- Rendimiento estable de conductividad del agua ultrapura
- Niveles mínimos de generación de partículas
- No se detecta corrosión interna
- Excelente integridad de la soldadura
- Distribución estable del flujo a través de las líneas de producción
- Cumplimiento total de los estándares de salas blancas para semiconductores
Se realizaron pruebas de presión en todos los sistemas de proceso a 1,5 veces la presión normal de funcionamiento. No se detectaron fugas ni inestabilidad de presión durante la fase de pruebas.
El equipo de ingeniería del cliente también verificó que todos los sistemas de tuberías cumplían con los estándares de sala limpia de SEMI y los requisitos internacionales de fabricación de semiconductores.
Tres meses después del inicio de la producción, el fabricante de semiconductores llevó a cabo una evaluación del rendimiento de las nuevas instalaciones de sala limpia.
En comparación con los sistemas de producción más antiguos, la nueva infraestructura de tuberías de acero inoxidable logró varias mejoras cuantificables:
- Reducción del tiempo de inactividad relacionado con la contaminación
- Mayor consistencia en el rendimiento de producción de obleas
- Menores requisitos de mantenimiento
- Procedimientos de validación de salas blancas más rápidos
- Reducción de la acumulación de residuos químicos
- Mayor estabilidad operativa durante la producción continua.
El departamento de ingeniería de la planta también informó de una mayor eficiencia durante las paradas por mantenimiento, ya que los sistemas de tuberías soldadas orbitalmente requerían menos intervenciones manuales y demostraron una excelente fiabilidad de sellado a largo plazo.
Las superficies internas de los tubos, sometidas a un proceso de electropulido, mejoraron significativamente la limpieza del sistema de agua ultrapura, reduciendo los riesgos de acumulación de partículas en procesos de producción sensibles.
La finalización con éxito de este proyecto de tuberías para salas blancas de semiconductores demostró la importancia crucial de las soluciones de acero inoxidable de precisión en las industrias de fabricación avanzada.
Las instalaciones de semiconductores exigen niveles extremadamente altos de limpieza de materiales, resistencia a la corrosión, precisión dimensional y calidad de soldadura. Mediante la combinación de acero inoxidable 316L de alta pureza, tecnología avanzada de electropulido, procesos de fabricación de precisión y estrictos controles de instalación en salas blancas, Shengtao Metal proporcionó una infraestructura de tuberías altamente fiable capaz de satisfacer las exigencias de la producción moderna de semiconductores.
A medida que la demanda mundial de capacidad de fabricación de semiconductores sigue creciendo, los estándares de infraestructura para salas blancas se vuelven cada vez más exigentes. Los sistemas de tuberías de acero inoxidable de alto rendimiento son ahora esenciales para garantizar una producción estable, el control de la contaminación y la fiabilidad operativa a largo plazo en entornos avanzados de fabricación de semiconductores.
Shengtao Metal continúa invirtiendo en capacidades de producción de acero inoxidable de alta pureza, tecnologías de electropulido y sistemas de fabricación de precisión para respaldar la creciente demanda mundial de aplicaciones industriales ultralimpias, farmacéuticas y para semiconductores.
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