Yarımkeçirici istehsalında kriogen paylama sistemlərinin maye azot və ya arqonu sadəcə bir nöqtədən digərinə ötürməkdən daha çox şey etməsi gözlənilir. Maye istifadə nöqtəsinə qədər sabit, təmiz və tək fazalı qalmalıdır. Hətta az miqdarda istilik daxil olması belə, prosesin sabitliyinə təsir edən alışan qaz, təzyiq dalğalanması və ya nəm çirklənməsi yarada bilər.

Buna görə dəVakuum İzolyasiyalı Borusistemlər, adətən, ənənəvi köpük izolyasiyalı boru kəmərləri əvəzinə yarımkeçirici fabriklərdə istifadə olunur. Düzgün idarə olunan boru kəmərləri ilə birləşdirildikdəDinamik Vakuum Nasos Sistemi, bütün ötürmə xətti boyunca uzunmüddətli vakuum sabitliyini qoruyarkən ümumi istilik sızması 3 Vt/m-dən aşağı qala bilər.

Yarımkeçirici tətbiqlər üçün vakuum izolyasiyasına boru ətrafında passiv təbəqə kimi baxılmamalıdır. Bu, ölçülə bilən vakuum performansı və uzunmüddətli texniki xidmət tələb edən aktiv istilik sistemidir. Yüksək dəqiqlikli çip istehsal mühitlərində maye doyma temperaturunun hətta bir qədər artması belə soyutma dövrələrinə, təmizləyici sistemlərə və ya proses idarəetmə avadanlıqlarına müdaxilə edən iki fazalı axın şəraitinə səbəb ola bilər.

Kriogen Yarımkeçirici Sistemlərdə İstilik Sızması Niyə Vacibdir?

Hər bir kriogen ötürmə xətti istilik ötürülməsinin üç əsas formasından təsirlənir:

• halqavari fəza boyunca şüalanma
• qalıq molekulların yaratdığı qaz keçiriciliyi
• dayaqlar və arakəsmələr vasitəsilə bərk keçiricilik

Düzgün dizayn edilmiş şəkildəVakuum İzolyasiyalı Boru, halqavari təzyiq adətən 1×10⁻⁴ Pa-dan aşağı düşür. Həmin vakuum səviyyəsində qalan qaz molekullarının orta sərbəst yolu halqavari boşluqdan xeyli böyükdür ki, bu da qaz halında istilik keçiriciliyini xeyli azaldır.

Radiasiya istilik ötürülməsi çoxqatlı izolyasiya (MLI) istifadə edilərək idarə olunur. İzolyasiya əks etdirici folqa və aşağı keçiriciliyə malik arakəsmə materialının növbələşən təbəqələrindən ibarətdir. Düzgün təbəqə sıxlığı və quraşdırma metodu ilə radiasiya istilik axını kvadrat metrə cəmi bir neçə vatt qədər azaldıla bilər.

Qalan istilik yolu əsasən mexaniki dayaqlardan gəlir. Bu təsiri minimuma endirmək üçün adətən G-10 şüşə lif və ya Torlon® kimi aşağı keçiricilikli materiallar istifadə olunur. Bu dayaqlar hələ də əməliyyat zamanı istilik daralmasına, vibrasiyasına və seysmik yükə tab gətirmək üçün kifayət qədər mexaniki möhkəmliyə ehtiyac duyur.

Uzun ötürmə məsafələrində vakuum izolyasiyası ilə köpük izolyasiyası arasındakı fərq çox nəzərə çarpır. Yaxşı saxlanılan vakuum sistemi uzun illər sabit istilik göstəricilərini qoruya bilər, köpük izolyasiyası isə tədricən atmosferdən nəm udur. Nəm izolyasiya strukturuna daxil olduqdan və donduqdan sonra istilik səmərəliliyi adətən zamanla azalır.

Praktik yarımkeçirici LN₂ paylama sistemlərində,vakuum izolyasiyalı boru kəməriənənəvi köpük izolyasiyalı xətlərlə müqayisədə, xüsusən də uzun açıq hava yollarında və ya davamlı olaraq işləyən əsas boru kəmərlərində qaynama ehtimalını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.

Dinamik Vakuum Nasos Sistemi

Statik tozsoran örtüklərinin bir problemi, tozsoranın keyfiyyətinin illər ərzində qazın çıxması, heliumun nüfuz etməsi və ya mikroskopik sızma səbəbindən yavaş-yavaş pisləşə bilməsidir.

Bunu həll etmək üçün böyük diametrliVakuum İzolyasiyalı Borusistemlər ilə təchiz oluna bilərDinamik Vakuum Nasos SistemiSistem, adətən, halqavari vakuumu vaxtaşırı olaraq orijinal dizayn vəziyyətinə qaytaran kompakt turbomolekulyar və ya spiral nasos qurğusunu ehtiva edir.

Vakuum səviyyələri soyuq katodlu ölçü cihazları istifadə edilərək davamlı olaraq izlənilir. Nasos yalnız təzyiq hədəf təyin olunmuş nöqtədən yuxarı qalxdıqda işə düşür, buna görə də enerji istehlakı və texniki xidmət tələbləri nisbətən aşağı olaraq qalır.

Tayvanın Hsinçu şəhərindəki bir yarımkeçirici qurğunun təkmilləşdirilməsi layihəsində aktiv şəkildə idarə olunan vakuum nasos sistemi, istehsal xəttini bağlamadan köhnəlmiş LN₂ ötürmə başlığının istilik performansını orijinal iş vəziyyətinə yaxın bərpa etməsinə imkan verdi. Yeni layihələr üçün aktiv vakuum texniki xidməti, operatorlara sistemin xidmət müddəti ərzində uzunmüddətli izolyasiya sabitliyinə daha yaxşı inam verir.

Materiallar və Sistem Dizaynı

Yarımkeçirici və ultra yüksək təmizlik tətbiqləri üçün daxili proses borusu adətən 304L və ya 316L paslanmayan poladdan hazırlanır. Daxili səthlər oksigen təmizliyi tələblərinə cavab vermək və çirklənmə riskini minimuma endirmək üçün təmizlənir, təmizlənir və passivləşdirilir.

Xarici örtük, quraşdırma mühitindən asılı olaraq boyalı karbon poladdan və ya paslanmayan poladdan istifadə edə bilər. Təmiz otaqla bitişik ərazilərdə korroziya və ya səth çirklənməsinin qarşısını almaq üçün paslanmayan poladdan hazırlanmış xarici örtüklərə üstünlük verilir.

İstilik daralması da diqqətlə nəzərdən keçirilməlidir. LN₂ ötürmə xətti ətraf mühitin temperaturu ilə işləmə temperaturu arasında metr başına təxminən 2,5-3 mm darala bilər. Bu hərəkəti udmaq üçün, adətən, boru kəməri şəbəkəsi boyunca hesablanmış lövbər yerlərində körük tipli genişləndirmə kompensatorları quraşdırılır.

Hərəkət və ya elastiklik tələb olunduğu yerlərdə,Vakuum İzolyasiyalı Çevik Şlanqyığımlar adətən istifadə olunur. Tipik yerlərə çən birləşmələri, avadanlıq birləşdiriciləri, manifold qolları və mobil emal dayaqları daxildir.

Bu elastik şlanqlar, vakuum örtüyü və sərt vakuum borusuna bənzər MLI strukturu ilə birlikdə büzməli daxili nüvədən istifadə edir. Düzgün dizayn edilmiş qurğular təkrarlanan kriogen istilik dövriyyəsindən sonra vakuumun bütövlüyünü qoruyub saxlaya bilər və eyni zamanda izolyasiyasız hörülmüş şlanqlarda geniş yayılmış xarici buz əmələ gəlməsinin qarşısını alır.

Vakuum İzolyasiyalı KlapanlarvəFaza ayırıcıları

İstilik sızmasının idarə olunması yalnız düz boru hissələri ilə məhdudlaşmır. Klapanlar vəfaz ayırıcılarıhəmçinin sabit kriogen axın şəraitinin qorunmasında mühüm rol oynayır.

A Vakuum İzolyasiyalı Klapannormal olaraq, vacib möhürləmə sahələrini son dərəcə aşağı temperaturlardan uzaq tutmaq üçün uzadılmış kapot və vakuum örtüklü gövdə istifadə edir. Bu, gövdə örtüyü ətrafında donmanın qarşısını almağa kömək edir və klapan strukturunun içərisində istənməyən kondensasiyanı azaldır.

Vakuum izolyasiyası olmadan klapanlar sistem daxilində konsentrasiya olunmuş istilik sızması nöqtələrinə çevrilə bilər. Maye kriogen xidmətdə bu, lokal buxar cibləri, qeyri-sabit axın şəraiti və ya su çəkici hadisələri yarada bilər.

Yarımkeçirici proses sistemləri üçün, ASME B31.3 və EN 13480 tələblərinə uyğun olaraq, genişlənmiş qapaqlı kürə klapanları və yuxarıdan girişli kürə klapanları adətən istifadə olunur.

A Vakuum İzolyasiyalı Faza Ayırıcısımayenin həssas aşağı axın avadanlığına daxil olmasından əvvəl flaş qazı təmizləmək üçün istifadə olunur. Yarımkeçirici tətbiqlərdə qeyri-sabit iki fazalı axın proses siqnallarını və ya avadanlıqların bloklanmasını tetiklemek üçün kifayət qədər böyük təzyiq dalğalanmaları yarada bilər.

Əksər ayırıcı dizaynlarda buxar-maye ayırma səmərəliliyini artırmaq üçün daxili demister strukturu ilə birlikdə tangensial girişdən istifadə olunur. Bir çox layihələrdə ayırıcı proses sahəsinin yaxınlığında quraşdırılmış Mini Tankla birləşdirilir. Mini tank əhəmiyyətli əlavə istilik yükü yaratmadan qısamüddətli tələb dalğalanmalarını sabitləşdirməyə kömək edən yerli bufer həcmi kimi çıxış edir.

Yarımkeçirici Layihə Nümunəsi

Cənubi Koreyada həyata keçirilən DRAM qurğusunun genişləndirilməsi layihəsi, immersiya ilə soyudulmuş sınaq avadanlığı və lövhə emalı alətlərinə xidmət göstərən yeni LN₂ paylama şəbəkəsi tələb edirdi.

Quraşdırmaya Vakuum İzolyasiyalı Çevik Şlanq qurğuları vasitəsilə birdən çox alət qoluna birləşdirilmiş təxminən 180 metr uzunluğunda sərt Vakuum İzolyasiyalı Boru daxil idi. Toplu saxlama sahəsinin yaxınlığında Vakuum İzolyasiyalı Faza Ayırıcısı və 2 m³ Mini Çən quraşdırılmışdır.

Dinamik Vakuum Nasos Sistemi əsas 6 düymlük ötürmə xətlərində halqavari təzyiqi 5×10⁻⁶ mbar-dan aşağı səviyyədə saxlamışdır.

İstismara verilmə zamanı əsas başlıqda ölçülmüş istilik sızması sabit iş şəraitində orta hesabla təxminən 1,3 Vt/m3 təşkil etmişdir. Bir illik davamlı istismardan sonra dövri vakuum bərpa dövrləri izolyasiya performansını orijinal baza vəziyyətinə yaxın saxlamışdır.

Əvvəlki köpük izolyasiyası konsepsiyası ilə müqayisədə, obyektdə maye azot itkilərinin nəzərəçarpacaq dərəcədə azaldığı və əməliyyat stabilliyinin yaxşılaşdığı bildirilib. Proses qeydləri də izolyasiyanın pozulması ilə əlaqəli nəmlə əlaqəli çirklənmə hadisəsi göstərməyib.

Tətbiqlər

Vakuumla izolyasiya edilmiş kriogen ötürmə sistemləri yarımkeçirici istehsalında, LNG infrastrukturunda, sənaye qaz paylanmasında və maye hidrogen tətbiqlərində geniş istifadə olunur.

Əməliyyat mühitləri fərqli olsa da, mühəndislik məqsədi eyni olaraq qalır:

• vakuum sabitliyini qorumaq
• istilik girişini minimuma endirin
• Transfer prosesi boyunca faza sabitliyini qorumaq

Sistem dizaynı, layihənin əhatə dairəsindən və regional tələblərdən asılı olaraq, adətən ASME B31.3, EN 13480 və ISO 21029 kimi beynəlxalq standartlara uyğundur.

Yarımkeçirici qurğular üçün kriogen paylama sisteminin performansı əməliyyat səmərəliliyinə, maye istehlakına və uzunmüddətli proses etibarlılığına birbaşa təsir göstərir. Buna görə də, boru kəmərləri, klapanlar, ayırıcılar və vakuum texniki xidmət sistemləri müstəqil komponentlər əvəzinə vahid inteqrasiya olunmuş istilik sistemi kimi dizayn edilməlidir.

At HL Kriogenikası, biz standart kataloq konfiqurasiyaları əvəzinə faktiki iş şəraitinə, istilik yük hədəflərinə və quraşdırma tələblərinə əsaslanan kriogen ötürmə həlləri hazırlamaq üçün EPC podratçıları, qaz şirkətləri və yarımkeçirici müəssisələri ilə işləyirik.

Yeni bir yarımkeçirici fabrik layihəsi planlaşdırırsınızsa və ya mövcud bir LN₂ paylama şəbəkəsini təkmilləşdirirsinizsə, mühəndislik qrupumuz istilik sızması performansını, vakuum strategiyasını və uzunmüddətli istismar üçün sistem konfiqurasiyasını qiymətləndirməyə kömək edə bilər.