Fil-manifattura tas-semikondutturi, is-sistemi ta' distribuzzjoni krijoġenika huma mistennija li jagħmlu aktar milli sempliċement jittrasferixxu nitroġenu likwidu jew argon minn punt għall-ieħor. Il-fluwidu jrid jibqa' stabbli, nadif, u f'fażi waħda sal-punt tal-użu. Anke ammonti żgħar ta' sħana jistgħu jiġġeneraw gass flash, varjazzjoni fil-pressjoni, jew kontaminazzjoni mill-umdità li taffettwa l-istabbiltà tal-proċess.

Huwa għalhekk liPajp iżolat bil-vakwusistemi huma komunement użati f'fabbriki tas-semikondutturi minflok pajpijiet konvenzjonali iżolati bil-fowm. Meta kkombinati ma' ġestit kif suppostSistema Dinamika tal-Pompa tal-Vakwu, it-tnixxija tas-sħana ġenerali tista' tibqa' taħt it-3 W/m filwaqt li tinżamm l-istabbiltà tal-vakwu fit-tul tul il-linja tat-trasferiment kollha.

Għal applikazzjonijiet ta' semikondutturi, l-insulazzjoni bil-vakwu m'għandhiex titqies bħala saff passiv madwar il-pajp. Hija sistema termali attiva li teħtieġ prestazzjoni tal-vakwu li tista' titkejjel u manutenzjoni fit-tul. F'ambjenti ta' manifattura ta' ċipep ta' preċiżjoni għolja, anke żieda żgħira fit-temperatura tas-saturazzjoni tal-fluwidu tista' twassal għal kundizzjonijiet ta' fluss b'żewġ fażijiet li jinterferixxu maċ-ċirkwiti tat-tkessiħ, is-sistemi ta' purifikazzjoni, jew it-tagħmir tal-kontroll tal-proċess.

Għaliex it-Tnixxija tas-Sħana hija Importanti fis-Sistemi Semikondutturi Krijoġeniċi

Kull linja ta' trasferiment krijoġeniku hija affettwata minn tliet forom primarji ta' trasferiment tas-sħana:

• radjazzjoni fl-ispazju annulari
• konduzzjoni gassuża kkawżata minn molekuli residwi
• konduzzjoni solida permezz ta' appoġġi u spazjaturi

F'disinn xieraqPajp iżolat bil-vakwu, il-pressjoni annulari tipikament titnaqqas taħt 1×10⁻⁴ Pa. F'dak il-livell ta' vakwu, il-molekuli tal-gass li jifdal għandhom mogħdija ħielsa medja ferm akbar mid-distakk annulari, li tnaqqas ħafna l-konduzzjoni tas-sħana gassuża.

It-trasferiment tas-sħana radjattiva huwa kkontrollat ​​bl-użu ta' insulazzjoni b'ħafna saffi (MLI). L-insulazzjoni tikkonsisti f'saffi alternanti ta' fojl riflettiv u materjal spacer b'konduttività baxxa. Bid-densità tas-saff u l-metodu ta' installazzjoni korretti, il-fluss tas-sħana radjattiva jista' jitnaqqas għal ftit watts biss għal kull metru kwadru.

Il-passaġġ termali li jifdal ġej prinċipalment minn appoġġi mekkaniċi. Biex jiġi minimizzat dan l-effett, tipikament jintużaw materjali b'konduttività baxxa bħal fibreglass G-10 jew Torlon®. Dawn l-appoġġi xorta jeħtieġu biżżejjed saħħa mekkanika biex jittolleraw kontrazzjoni termali, vibrazzjoni, u tagħbija sismika waqt it-tħaddim.

Fuq distanzi twal ta' trasferiment, id-differenza bejn l-insulazzjoni bil-vakwu u l-insulazzjoni bil-fowm issir notevoli ħafna. Sistema tal-vakwu miżmuma tajjeb tista' żżomm prestazzjoni termali stabbli għal ħafna snin, filwaqt li l-insulazzjoni bil-fowm tassorbi gradwalment l-umdità mill-atmosfera. Ladarba l-umdità tidħol fl-istruttura tal-insulazzjoni u tiffriża, l-effiċjenza termali ġeneralment tonqos maż-żmien.

F'sistemi prattiċi ta' distribuzzjoni ta' LN₂ semikondutturi,pajpijiet iżolati bil-vakwujista' jnaqqas it-tbaqbiq b'mod sinifikanti meta mqabbel mal-linji tradizzjonali iżolati bil-fowm, speċjalment fuq linji twal ta' barra jew headers ewlenin li joperaw kontinwament.

Sistema Dinamika tal-Pompa tal-Vakwu

Kwistjoni waħda bil-ġakketti tal-vakwu statiċi hija li l-kwalità tal-vakwu tista' tiddeterjora bil-mod matul is-snin minħabba l-ħruġ ta' gass, il-permeazzjoni tal-elju, jew tnixxija mikroskopika.

Biex tindirizza dan, dijametru kbirPajp iżolat bil-vakwusistemi jistgħu jkunu mgħammra b'Sistema Dinamika tal-Pompa tal-VakwuIs-sistema normalment tinkludi arranġament kompatt ta' pompa turbomolekulari jew ta' scroll li perjodikament tirrestawra l-vakwu annulari għall-kundizzjoni oriġinali tad-disinn tiegħu.

Il-livelli tal-vakwu huma mmonitorjati kontinwament bl-użu ta' gauges b'katodu kiesaħ. Il-pompa tattiva ruħha biss meta l-pressjoni titla' lil hinn mill-punt stabbilit fil-mira, għalhekk il-konsum tal-enerġija u r-rekwiżiti ta' manutenzjoni jibqgħu relattivament baxxi.

Fi proġett wieħed ta' aġġornament ta' faċilità ta' semikondutturi f'Hsinchu, it-Tajwan, sistema ta' ppumpjar tal-vakwu ġestita b'mod attiv ippermettiet lil header tat-trasferiment LN₂ li qed jixjieħ jirkupra l-prestazzjoni termali qrib il-kundizzjoni operattiva oriġinali tiegħu mingħajr ma tintefa l-linja tal-produzzjoni. Għal proġetti ġodda, il-manutenzjoni attiva tal-vakwu tagħti wkoll lill-operaturi fiduċja aħjar fl-istabbiltà tal-insulazzjoni fit-tul matul il-ħajja tas-servizz tas-sistema.

Materjali u Disinn tas-Sistema

Għal applikazzjonijiet ta' semikondutturi u ta' purità ultra-għolja, il-pajp tal-proċess intern huwa tipikament manifatturat minn azzar inossidabbli 304L jew 316L. L-uċuħ interni jitnaddfu, jitnaddfu, u jiġu passivati ​​biex jissodisfaw ir-rekwiżiti ta' servizz nadif bl-ossiġnu u jimminimizzaw ir-riskju ta' kontaminazzjoni.

Il-ġakketta ta' barra tista' tuża azzar tal-karbonju miżbugħ jew azzar inossidabbli skont l-ambjent tal-installazzjoni. F'żoni biswit kmamar nodfa, il-ġakketti ta' barra tal-istainless steel ħafna drabi huma preferuti biex tiġi evitata l-korrużjoni jew il-kontaminazzjoni tal-wiċċ.

Il-kontrazzjoni termali trid tiġi kkunsidrata wkoll bir-reqqa. Linja ta' trasferiment LN₂ tista' tikkuntratta madwar 2.5–3 mm kull metru bejn it-temperatura ambjentali u t-temperatura operattiva. Biex jassorbu dan il-moviment, ġeneralment jiġu installati kumpensaturi tal-espansjoni tat-tip minfaħ f'postijiet ta' ankraġġ ikkalkulati fin-netwerk tal-pajpijiet.

Fejn ikun meħtieġ moviment jew flessibbiltà,Pajp Flessibbli Insulat bil-VakwuL-assemblaġġi huma komunement użati. Postijiet tipiċi jinkludu konnessjonijiet tat-tankijiet, hook-ups tat-tagħmir, fergħat tal-manifold, u skids tal-proċess mobbli.

Dawn il-pajpijiet flessibbli jużaw qalba interna korrugata flimkien ma' ġakketta tal-vakwu u struttura MLI simili għal pajp tal-vakwu riġidu. Assemblaġġi ddisinjati sew jistgħu jżommu l-integrità tal-vakwu wara ċikliżmu termali krijoġeniku ripetut filwaqt li jipprevjenu wkoll il-formazzjoni ta' silġ estern li huwa komuni fuq pajpijiet immaljati mhux iżolati.

Valvijiet Insulati bil-VakwuuSeparaturi tal-Fażijiet

L-immaniġġjar tat-tnixxija tas-sħana mhuwiex limitat għal sezzjonijiet dritti ta' pajpijiet. Valvijiet useparaturi tal-fażigħandhom ukoll rwol ewlieni fiż-żamma ta' kundizzjonijiet stabbli ta' fluss krijoġeniku.

A Valv Insulat bil-VakwuNormalment juża bonit estiż u korp miksi bil-vakwu biex iżomm iż-żoni kritiċi tas-siġillar 'il bogħod minn temperaturi estremament baxxi. Dan jgħin biex jipprevjeni l-iffriżar madwar l-ippakkjar taz-zokk u jnaqqas il-kondensazzjoni mhux mixtieqa ġewwa l-istruttura tal-valv.

Mingħajr insulazzjoni bil-vakwu, il-valvijiet jistgħu jsiru punti kkonċentrati ta' tnixxija tas-sħana fis-sistema. Fis-servizz krijoġeniku likwidu, dan jista' jiġġenera bwiet lokalizzati tal-fwar, kundizzjonijiet ta' fluss instabbli, jew avvenimenti ta' martell tal-ilma.

Għas-sistemi tal-proċess tas-semikondutturi, valvijiet globu b'bonit estiż u valvijiet ballun minn fuq jintużaw komunement skont ir-rekwiżiti tal-ASME B31.3 u l-EN 13480.

A Separatur tal-Fażi Insulat bil-Vakwujintuża biex jitneħħa l-gass flash qabel ma l-likwidu jidħol f'tagħmir sensittiv downstream. F'applikazzjonijiet ta' semikondutturi, fluss instabbli f'żewġ fażijiet jista' joħloq varjazzjonijiet fil-pressjoni kbar biżżejjed biex jattivaw allarmi tal-proċess jew interlocks tat-tagħmir.

Il-biċċa l-kbira tad-disinji tas-separaturi jużaw daħla tanġenzjali flimkien ma' struttura interna ta' demister biex itejbu l-effiċjenza tas-separazzjoni tal-fwar-likwidu. F'ħafna proġetti, is-separatur huwa kkombinat ma' Mini Tank installat ħdejn l-art tal-proċess. Il-mini tank jaġixxi bħala volum ta' buffer lokali li jgħin biex jistabbilizza l-varjazzjonijiet fid-domanda għal żmien qasir mingħajr ma jintroduċi tagħbija addizzjonali sinifikanti tas-sħana.

Eżempju ta' Proġett ta' Semikondutturi

Proġett ta' espansjoni ta' faċilità tad-DRAM fil-Korea t'Isfel kien jeħtieġ netwerk ġdid ta' distribuzzjoni tal-LN₂ li jservi tagħmir tat-test imkessaħ bl-immersjoni u għodod tal-ipproċessar tal-wejfers.

L-installazzjoni inkludiet madwar 180 metru ta' Pajp riġidu Insulat bil-Vakwu konness ma' diversi fergħat tal-għodda permezz ta' assemblaġġi ta' Pajpijiet Flessibbli Insulati bil-Vakwu. Separatur tal-Fażijiet Insulat bil-Vakwu u Mini Tank ta' 2 m³ ġew installati ħdejn iż-żona tal-ħażna bl-ingrossa.

Is-Sistema Dinamika tal-Pompa tal-Vakwu żammet il-pressjoni annulari taħt il-5×10⁻⁶ mbar fuq il-linji ewlenin tat-trasferiment ta' 6 pulzieri.

Waqt l-ikkummissjonar, it-tnixxija tas-sħana mkejla fuq il-header primarju kienet medja ta' madwar 1.3 W/m taħt kundizzjonijiet ta' tħaddim stabbli. Wara sena ta' servizz kontinwu, ċikli perjodiċi ta' rkupru tal-vakwu żammew il-prestazzjoni tal-insulazzjoni qrib il-kundizzjoni bażi oriġinali.

Meta mqabbel mal-kunċett preċedenti ta' insulazzjoni bil-fowm, il-faċilità rrappurtat telf ta' nitroġenu likwidu notevolment aktar baxx u stabbiltà operattiva mtejba. Ir-reġistri tal-proċess ma wrew l-ebda avveniment ta' kontaminazzjoni relatat mal-umdità assoċjat mad-degradazzjoni tal-insulazzjoni.

Applikazzjonijiet

Sistemi ta' trasferiment krijoġeniku iżolati bil-vakwu jintużaw ħafna fil-manifattura tas-semikondutturi, l-infrastruttura tal-LNG, id-distribuzzjoni tal-gass industrijali, u l-applikazzjonijiet tal-idroġenu likwidu.

Għalkemm l-ambjenti operattivi huma differenti, l-objettiv tal-inġinerija jibqa' l-istess:

• żomm l-istabbiltà tal-vakwu
• minimizza d-dħul tas-sħana
• jippreservaw l-istabbiltà tal-fażi matul il-proċess tat-trasferiment

Id-disinn tas-sistema normalment isegwi standards internazzjonali bħal ASME B31.3, EN 13480, u ISO 21029 skont l-ambitu tal-proġett u r-rekwiżiti reġjonali.

Għal faċilitajiet tas-semikondutturi, il-prestazzjoni tas-sistema ta' distribuzzjoni krijoġenika taffettwa direttament l-effiċjenza operattiva, il-konsum tal-likwidu, u l-affidabbiltà tal-proċess fit-tul. Minħabba f'hekk, il-pajpijiet, il-valvijiet, is-separaturi, u s-sistemi ta' manutenzjoni tal-vakwu għandhom ikunu ddisinjati bħala sistema termali integrata waħda aktar milli bħala komponenti indipendenti.

At HL Cryogenics, naħdmu ma' kuntratturi tal-EPC, kumpaniji tal-gass, u faċilitajiet tas-semikondutturi biex niżviluppaw soluzzjonijiet ta' trasferiment krijoġeniku bbażati fuq kundizzjonijiet operattivi attwali, miri ta' tagħbija termali, u rekwiżiti ta' installazzjoni aktar milli fuq konfigurazzjonijiet standard tal-katalgu.

Jekk qed tippjana proġett ġdid ta' fabbrika tas-semikondutturi jew qed taġġorna netwerk ta' distribuzzjoni tal-LN₂ eżistenti, it-tim tal-inġinerija tagħna jista' jgħinek tevalwa l-prestazzjoni tat-tnixxija tas-sħana, l-istrateġija tal-vakwu, u l-konfigurazzjoni tas-sistema għal tħaddim fit-tul.