Í framleiðslu hálfleiðara er gert ráð fyrir að lághitadreifikerfi geri meira en aðeins að flytja fljótandi köfnunarefni eða argon frá einum stað til annars. Vökvinn verður að vera stöðugur, hreinn og einfasa alla leið að notkunarstað. Jafnvel lítill hitinnstreymi getur myndað hraðgas, þrýstingssveiflur eða rakamengun sem hefur áhrif á stöðugleika ferlisins.

Þess vegnaTómarúm einangruð pípaKerfi eru almennt notuð í hálfleiðaraverksmiðjum í stað hefðbundinna froðueinangraðra pípa. Þegar þau eru notuð ásamt rétt stjórnuðumDynamískt lofttæmisdælukerfi, getur heildarvarmalekinn haldist undir 3 W/m² en viðhaldið langtímastöðugleika í lofttæmi yfir alla flutningslínuna.

Í hálfleiðaraforritum ætti ekki að líta á lofttæmiseinangrun sem óvirkt lag utan um pípuna. Það er virkt hitakerfi sem krefst mælanlegrar lofttæmisafkasta og langtíma viðhalds. Í umhverfi þar sem mikil nákvæmni er í framleiðslu örgjörva getur jafnvel lítilsháttar hækkun á vökvamettunarhita leitt til tveggja fasa flæðisskilyrða sem trufla kælirásir, hreinsunarkerfi eða ferlastýringarbúnað.

Af hverju skiptir hitaleki máli í lághita hálfleiðarakerfum

Sérhver lághitaflutningslína verður fyrir áhrifum af þremur meginformum varmaflutnings:

• geislun yfir hringlaga rýmið
• Leiðni í lofttegundum af völdum leifar af sameindum
• fast leiðni í gegnum stuðninga og millileggi

Í rétt hönnuðuTómarúm einangruð pípa, þá lækkar hringlaga þrýstingurinn venjulega niður fyrir 1×10⁻⁴ Pa. Við það lofttæmisstig hafa eftirstandandi gassameindir meðalfría leið sem er töluvert stærri en hringlaga bilið, sem dregur verulega úr varmaleiðni lofttegundarinnar.

Geislunarvarmaflutningur er stjórnaður með fjöllaga einangrun (MLI). Einangrunin samanstendur af til skiptis lögum af endurskinsfilmu og lágleiðni millilagsefni. Með réttri þéttleika laganna og uppsetningaraðferð er hægt að minnka geislunarvarmaflæði niður í aðeins nokkur vött á fermetra.

Eftirstandandi varmaleið kemur aðallega frá vélrænum undirstöðum. Til að lágmarka þessi áhrif eru venjulega notuð lágleiðandi efni eins og G-10 trefjaplast eða Torlon®. Þessir undirstöður þurfa samt sem áður nægilegan vélrænan styrk til að þola varmasamdrátt, titring og jarðskjálftaálag meðan á notkun stendur.

Yfir langar flutningsvegalengdir verður munurinn á lofttæmiseinangrun og froðueinangrun mjög áberandi. Vel viðhaldið lofttæmiskerfi getur viðhaldið stöðugri hitauppstreymi í mörg ár, en froðueinangrun dregur smám saman í sig raka úr andrúmsloftinu. Þegar raki kemst inn í einangrunarbygginguna og frýs, minnkar hitauppstreymivirknin venjulega með tímanum.

Í hagnýtum LN₂ dreifikerfum fyrir hálfleiðara,lofttæmiseinangruð rörgetur dregið verulega úr uppsuðu samanborið við hefðbundnar froðueinangrunarleiðslur, sérstaklega á löngum utandyraleiðslum eða í stöðugt starfandi aðalframleiðslurásum.

Dynamískt lofttæmisdælukerfi

Eitt vandamál með kyrrstæð lofttæmishlífar er að gæði lofttæmis geta hægt og rólega versnað með árunum vegna útgasunar, helíumgegndræpis eða smásæis leka.

Til að bregðast við þessu, stórir þvermálTómarúm einangruð pípakerfi geta verið útbúin meðDynamískt lofttæmisdælukerfiKerfið inniheldur venjulega þjappaða túrbínu- eða skrúfdælu sem endurheimtir reglulega hringlaga lofttæmið í upprunalegt hönnunarástand.

Lofttæmisstig eru stöðugt fylgst með með köldkaþóðumælum. Dælan virkjast aðeins þegar þrýstingur fer yfir markgildið, þannig að orkunotkun og viðhaldsþörf helst tiltölulega lítil.

Í einu uppfærsluverkefni á hálfleiðaraverkstæði í Hsinchu á Taívan gerði virkt stýrt lofttæmisdælukerfi kleift að aldrandi LN₂ flutningshaus endurheimti varmaafköst sem voru nálægt upprunalegu rekstrarástandi án þess að stöðva framleiðslulínuna. Fyrir ný verkefni veitir virkt viðhald lofttæmis einnig rekstraraðilum meiri trú á langtímastöðugleika einangrunar allan líftíma kerfisins.

Efni og kerfishönnun

Fyrir hálfleiðara og notkun með afar hreinum efnum er innri vinnslupípan venjulega framleidd úr 304L eða 316L ryðfríu stáli. Innri yfirborð eru hreinsuð, hreinsunar og óvirkjuð til að uppfylla kröfur um súrefnishreinsun og lágmarka mengunarhættu.

Ytra hlífðarhlífin getur verið úr máluðu kolefnisstáli eða ryðfríu stáli, allt eftir uppsetningarumhverfi. Í rýmum sem liggja að hreinrýmum eru ytra hlífðarhlífar úr ryðfríu stáli oft æskilegri til að forðast tæringu eða mengun yfirborðs.

Einnig þarf að huga vandlega að hitasamdrætti. LN₂ flutningslína getur dregist saman um það bil 2,5–3 mm á metra milli umhverfishita og rekstrarhita. Til að taka á móti þessari hreyfingu eru belgjar venjulega settir upp á útreiknuðum akkeristaði um allt pípulagnakerfið.

Þar sem hreyfing eða sveigjanleiki er nauðsynlegur,Tómarúm einangruð sveigjanleg slöngaSamsetningar eru algengar. Algengar staðsetningar eru meðal annars tengingar við tanka, tengingar við búnað, greinar á margvíslegum búnaði og færanlegar vinnslugrindur.

Þessar sveigjanlegu slöngur nota bylgjupappa innri kjarna ásamt lofttæmishlíf og MLI uppbyggingu svipað og stíf lofttæmisrör. Rétt hönnuð samsetning getur viðhaldið lofttæmisheilleika eftir endurtekna lághitahitun og kemur einnig í veg fyrir utanaðkomandi ísmyndun sem er algeng á óeinangruðum fléttuðum slöngum.

Lofttæmiseinangraðir lokarogFasaskiljarar

Meðhöndlun hitaleka takmarkast ekki við beinar pípulagnir. Lokar ogfasaskiljurgegna einnig lykilhlutverki í að viðhalda stöðugum lágflæðisskilyrðum.

A Lofttæmis einangruð lokinotar venjulega framlengda vélarhlíf og lofttæmda hylki til að halda mikilvægum þéttisvæðum frá mjög lágum hita. Þetta hjálpar til við að koma í veg fyrir frost í kringum stilkþéttibúnaðinn og dregur úr óæskilegri rakaþéttingu inni í ventilbyggingunni.

Án lofttæmiseinangrunar geta lokar orðið að einbeittum hitalekapunktum innan kerfisins. Í fljótandi lághitameðferð getur þetta valdið staðbundnum gufuvasa, óstöðugum flæðisskilyrðum eða vatnshöggum.

Fyrir hálfleiðarakerfi eru almennt notaðir kúlulokar með framlengdri húfu og kúlulokar með efri inngöngu í samræmi við kröfur ASME B31.3 og EN 13480.

A Tómarúm einangruð fasaskiljarier notað til að fjarlægja hraðgas áður en vökvi kemst inn í viðkvæman búnað eftir vinnslu. Í hálfleiðaraforritum getur óstöðugt tveggja fasa flæði skapað þrýstingssveiflur sem eru nógu stórar til að virkja viðvörunarkerfi eða búnaðarlæsingar.

Flestar aðskiljuhönnun notar snertiflöt ásamt innri móðueyði til að bæta skilvirkni gufu-vökvaaðskilnaðar. Í mörgum verkefnum er aðskiljan sameinuð litlum tanki sem er settur upp nálægt vinnslugólfinu. Litli tankurinn virkar sem staðbundið biðrými sem hjálpar til við að stöðuga skammtímasveiflur í eftirspurn án þess að valda verulegu viðbótarhitaálagi.

Dæmi um hálfleiðaraverkefni

Stækkunarverkefni fyrir DRAM-aðstöðu í Suður-Kóreu krafðist nýs LN₂ dreifikerfis fyrir kældan prófunarbúnað og verkfæri fyrir skífurvinnslu.

Uppsetningin fól í sér um það bil 180 metra af stífri, lofttæmdri einangruðum pípu sem tengdist við margar verkfæragreinar með lofttæmdum sveigjanlegum slöngusamstæðum. Lofttæmdur fasaskiljari og 2 m³ smátankur voru settir upp nálægt geymslusvæðinu.

Dýnamíska lofttæmisdælukerfið hélt hringþrýstingi undir 5×10⁻⁶ mbar á aðal 6 tommu flutningsleiðslunum.

Við gangsetningu var mæld varmaleka á aðalframleiðslu að meðaltali um það bil 1,3 W/m² við stöðugar rekstrarskilyrði. Eftir eins árs samfellda notkun héldu reglubundnar lofttæmisendurheimtarlotur einangrunarafköstum nálægt upprunalegu grunnlínuástandi.

Í samanburði við fyrri froðueinangrunaraðferðina sýndi aðstaðan mun minni tap á fljótandi köfnunarefni og bættan rekstrarstöðugleika. Ferlisskrár sýndu heldur engin rakatengd mengunartilvik sem tengdust niðurbroti einangrunar.

Umsóknir

Lofttæmiseinangruð kryógenísk flutningskerfi eru mikið notuð í framleiðslu hálfleiðara, LNG innviðum, iðnaðargasdreifingu og fljótandi vetni.

Þótt rekstrarumhverfið sé mismunandi er verkfræðilega markmiðið það sama:

• viðhalda stöðugleika í lofttæmi
• lágmarka hitainnstreymi
• varðveita fasastöðugleika í gegnum flutningsferlið

Hönnun kerfa fylgir venjulega alþjóðlegum stöðlum eins og ASME B31.3, EN 13480 og ISO 21029, allt eftir umfangi verkefnisins og svæðisbundnum kröfum.

Fyrir hálfleiðaraverksmiðjur hefur afköst lághitadreifikerfisins bein áhrif á rekstrarhagkvæmni, vökvanotkun og langtímaáreiðanleika ferla. Vegna þess ætti að hanna pípur, lokar, skiljur og viðhaldskerfi fyrir lofttæmi sem eitt samþætt hitakerfi frekar en sem sjálfstæða íhluti.

At HL KryógeníkVið vinnum með EPC verktaka, gasfyrirtækjum og hálfleiðaraverksmiðjum að því að þróa lausnir fyrir lághitaflutning byggðar á raunverulegum rekstrarskilyrðum, markmiðum um varmaálag og uppsetningarkröfum frekar en stöðluðum vörulistastillingum.

Ef þú ert að skipuleggja nýtt hálfleiðaraverkefni eða uppfæra núverandi LN₂ dreifikerfi, getur verkfræðiteymi okkar aðstoðað við að meta afköst varmaleka, lofttæmisstefnu og kerfisstillingu fyrir langtímarekstur.