በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ፣ ክሪዮጂኒክ የስርጭት ስርዓቶች ፈሳሽ ናይትሮጅን ወይም አርጎንን ከአንድ ነጥብ ወደ ሌላ ቦታ ከማስተላለፍ የበለጠ ነገር እንዲያደርጉ ይጠበቃል። ፈሳሹ የተረጋጋ፣ ንፁህ እና እስከ አጠቃቀሙ ድረስ አንድ-ደረጃ ሆኖ መቆየት አለበት። አነስተኛ የሙቀት መጠን እንኳን የፍላሽ ጋዝ፣ የግፊት መለዋወጥ ወይም የእርጥበት ብክለት ሊፈጥር ይችላል ይህም የሂደቱን መረጋጋት ይነካል።

ለዚህም ነውየቫኩም ኢንሱሌትድ ፓይፕስርዓቶች በተለምዶ በሴሚኮንዳክተር ፋብሎች ውስጥ በተለምዶ ጥቅም ላይ የሚውሉት ከተለመደው የአረፋ-ኢንሱሌትድ ቱቦዎች ይልቅ ነው። ከተገቢው ቁጥጥር ጋር ሲጣመሩዳይናሚክ የቫኩም ፓምፕ ሲስተምበአጠቃላይ የሙቀት መፍሰስ ከ 3 W/m በታች ሊቆይ ይችላል፣ ነገር ግን በመላው የማስተላለፊያ መስመር ላይ የረጅም ጊዜ የቫክዩም መረጋጋትን ይጠብቃል።

ለሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች፣ የቫኩም ኢንሱሌሽን በቧንቧው ዙሪያ እንደ ተለጣፊ ንብርብር መታየት የለበትም። ሊለካ የሚችል የቫኩም አፈጻጸም እና የረጅም ጊዜ ጥገና የሚፈልግ ንቁ የሙቀት ስርዓት ነው። በከፍተኛ ትክክለኛነት ባለው ቺፕ ማምረቻ አካባቢዎች፣ በፈሳሽ ሙሌት የሙቀት መጠን ላይ ትንሽ ጭማሪ እንኳን የማቀዝቀዣ ወረዳዎችን፣ የማጽዳት ስርዓቶችን ወይም የሂደት መቆጣጠሪያ መሳሪያዎችን የሚያስተጓጉሉ ባለ ሁለት ደረጃ የፍሰት ሁኔታዎችን ሊያስከትል ይችላል።

የሙቀት መፍሰስ በክሪዮጀኒክ ሴሚኮንዳክተር ስርዓቶች ውስጥ ለምን አስፈላጊ ነው?

እያንዳንዱ የክሪዮጂኒክ ማስተላለፊያ መስመር በሦስት ዋና ዋና የሙቀት ማስተላለፊያ ዓይነቶች ይጎዳል፡

• በአንጸባራቂው ቦታ ላይ ያለው ጨረር
• በቀሪ ሞለኪውሎች ምክንያት የሚመጣ የጋዝ ማስተላለፊያ
• በድጋፎች እና ስፔሰርስ በኩል ጠንካራ ማስተላለፊያ

በአግባቡ በተሰራ ዲዛይን ውስጥየቫኩም ኢንሱሌትድ ፓይፕየዓምራዊ ግፊት በተለምዶ ከ1×10⁻⁴ ፓ በታች ይቀንሳል። በዚያ የቫክዩም ደረጃ፣ የተቀሩት የጋዝ ሞለኪውሎች ከአንጸባራቂው ክፍተት በእጅጉ የሚበልጥ አማካይ ነፃ መንገድ አላቸው፣ ይህም የጋዝ ሙቀትን ማስተላለፊያ በእጅጉ ይቀንሳል።

የጨረር ሙቀት ማስተላለፊያ የሚቆጣጠረው ባለብዙ-ንብርብር መከላከያ (MLI) በመጠቀም ነው። መከላከያው የሚያንፀባርቁ ፎይል እና ዝቅተኛ-ኮንዳክቲቭ ስፔሰር ቁሶችን የሚያካትት ተለዋጭ ንብርብሮችን ያካትታል። በትክክለኛው የንብርብር ጥግግት እና የመጫኛ ዘዴ፣ የጨረር ሙቀት ፍሰት በአንድ ካሬ ሜትር ወደ ጥቂት ዋት ብቻ ሊቀንስ ይችላል።

የቀረው የሙቀት መንገድ በዋናነት ከሜካኒካል ድጋፎች የመጣ ነው። ይህንን ውጤት ለመቀነስ እንደ G-10 ፋይበርግላስ ወይም ቶርሎን® ያሉ ዝቅተኛ ኮንዳክቲቭነት ያላቸው ቁሳቁሶች በተለምዶ ጥቅም ላይ ይውላሉ። እነዚህ ድጋፎች አሁንም በስራ ወቅት የሙቀት መኮማተርን፣ ንዝረትን እና የመሬት መንቀጥቀጥን ለመቋቋም የሚያስችል በቂ የሜካኒካል ጥንካሬ ያስፈልጋቸዋል።

በረጅም የዝውውር ርቀት፣ በቫክዩም መከላከያ እና በአረፋ መከላከያ መካከል ያለው ልዩነት በጣም የሚታይ ይሆናል። በጥሩ ሁኔታ የተጠበቀ የቫክዩም ሲስተም ለብዙ ዓመታት የተረጋጋ የሙቀት አፈፃፀምን ሊጠብቅ ይችላል፣ የአረፋ መከላከያ ደግሞ ቀስ በቀስ እርጥበትን ከከባቢ አየር ይወስዳል። እርጥበት ወደ መከላከያው መዋቅር ከገባ እና ከቀዘቀዘ በኋላ የሙቀት ውጤታማነት ብዙውን ጊዜ ከጊዜ በኋላ ይቀንሳል።

በተግባራዊ ሴሚኮንዳክተር LN₂ ስርጭት ስርዓቶች ውስጥ፣በቫክዩም-የተሸፈነ ቧንቧበተለይም ረጅም የውጪ ሩጫዎች ላይ ወይም ዋና ዋና ራስጌዎችን ያለማቋረጥ በሚሰሩበት ጊዜ ከባህላዊ የአረፋ-የተሸፈኑ መስመሮች ጋር ሲነጻጸር የፈላ-ፍሰትን በእጅጉ ሊቀንስ ይችላል።

ዳይናሚክ የቫኩም ፓምፕ ሲስተም

ከስታቲክ ቫክዩም ጃኬቶች ጋር የተያያዘ አንድ ችግር የቫክዩም ጥራት ባለፉት ዓመታት በጋዝ መሟጠጥ፣ በሂሊየም ዘልቆ መግባት ወይም በአጉሊ መነጽር መፍሰስ ምክንያት ቀስ በቀስ ሊበላሽ እንደሚችል ነው።

ይህንን ለመፍታት ትልቅ ዲያሜትር ያለውየቫኩም ኢንሱሌትድ ፓይፕስርዓቶች የሚከተሉትን ሊያካትቱ ይችላሉዳይናሚክ የቫኩም ፓምፕ ሲስተም. ስርዓቱ በተለምዶ የታመቀ ቱርቦሞለኪውላር ወይም የመሸብለያ ፓምፕ ዝግጅትን ያካትታል፤ ይህም በየጊዜው የዓንቲላር ቫክዩሙን ወደ መጀመሪያው የዲዛይን ሁኔታ ይመልሳል።

የቫኩም መጠን ያለማቋረጥ የሚከታተለው በቀዝቃዛ-ካቶድ መለኪያዎች ነው። ፓምፑ የሚነቃው ግፊቱ ከዒላማው ቦታ በላይ ሲጨምር ብቻ ነው፣ ስለዚህ የኃይል ፍጆታ እና የጥገና መስፈርቶች በአንጻራዊነት ዝቅተኛ ሆነው ይቆያሉ።

በታይዋን፣ ሂንቹ ውስጥ በተደረገ አንድ የሴሚኮንዳክተር ተቋም ማሻሻያ ፕሮጀክት ውስጥ፣ በንቃት የሚተዳደር የቫክዩም ፓምፕ ሲስተም የእርጅና LN₂ ማስተላለፊያ ራስጌ የምርት መስመሩን ሳይዘጋ ከዋናው የአሠራር ሁኔታ ጋር ቅርብ የሆነ የሙቀት አፈፃፀምን መልሶ እንዲያገኝ አስችሎታል። ለአዳዲስ ፕሮጀክቶች፣ ንቁ የቫክዩም ጥገና ለኦፕሬተሮች በስርዓቱ የአገልግሎት ዘመን ሁሉ የረጅም ጊዜ የኢንሱሌሽን መረጋጋት ላይ የተሻለ እምነት ይሰጣቸዋል።

ቁሳቁሶች እና የስርዓት ዲዛይን

ለሴሚኮንዳክተር እና እጅግ በጣም ከፍተኛ ንፅህና አፕሊኬሽኖች፣ የውስጥ ሂደት ቱቦ በተለምዶ የሚመረተው ከ304L ወይም 316L አይዝጌ ብረት ነው። ውስጣዊ ገጽታዎች የኦክስጅን ንፁህ የአገልግሎት መስፈርቶችን ለማሟላት እና የብክለት አደጋን ለመቀነስ ይጸዳሉ፣ ይጸዳሉ እና ይገለበጣሉ።

ውጫዊው ጃኬት እንደ መጫኛው አካባቢ ቀለም የተቀባ የካርቦን ብረት ወይም አይዝጌ ብረት ሊጠቀም ይችላል። በንፁህ ክፍል አጠገብ ባሉ ቦታዎች፣ ዝገትን ወይም የገጽታ ብክለትን ለማስወገድ አይዝጌ ውጫዊ ጃኬቶች ብዙውን ጊዜ ይመረጣሉ።

የሙቀት መጨማደድም በጥንቃቄ ሊታሰብበት ይገባል። የLN₂ ማስተላለፊያ መስመር በአከባቢው የሙቀት መጠን እና በአሠራር የሙቀት መጠን መካከል በግምት በሜትር ከ2.5–3 ሚሜ ሊወጠር ይችላል። ይህንን እንቅስቃሴ ለመምጠጥ፣ የቤሎው አይነት የማስፋፊያ ማካካሻዎች ብዙውን ጊዜ በቧንቧ ኔትወርክ ውስጥ በተሰሉ የመልህቅ ቦታዎች ላይ ይጫናሉ።

እንቅስቃሴ ወይም ተለዋዋጭነት በሚያስፈልግበት ጊዜ፣የቫክዩም ኢንሱሌትድ ተጣጣፊ ቱቦበተለምዶ ጥቅም ላይ የሚውሉት መገጣጠሚያዎች ናቸው። የተለመዱ ቦታዎች የታንክ ማያያዣዎችን፣ የመሳሪያ ማያያዣዎችን፣ የተለያዩ ቅርንጫፎችን እና የሞባይል ሂደት ስኪዶችን ያካትታሉ።

እነዚህ ተጣጣፊ ቱቦዎች ከቫክዩም ጃኬት እና ከጠንካራ የቫክዩም ቱቦ ጋር ተመሳሳይ የሆነ የMLI መዋቅርን በመጠቀም የቆርቆሮ ውስጣዊ እምብርት ይጠቀማሉ። በአግባቡ የተነደፉ ስብስቦች በተደጋጋሚ ክሪዮጂኒክ የሙቀት ዑደት ከተደረገ በኋላ የቫክዩም ታማኝነትን መጠበቅ ይችላሉ፣ እንዲሁም ባልተሸፈኑ የተጠለፉ ቱቦዎች ላይ የተለመደ የውጭ በረዶ መፈጠርን ይከላከላሉ።

የቫኩም ኢንሱሌተር ቫልቮችእናየደረጃ መለያያዎች

የሙቀት መፍሰስን መቆጣጠር በቀጥታ የቧንቧ ክፍሎች ላይ ብቻ የተወሰነ አይደለም። ቫልቮች እናየደረጃ መለያዎችእንዲሁም የተረጋጋ የክሪዮጀኒክ ፍሰት ሁኔታዎችን በመጠበቅ ረገድ ትልቅ ሚና ይጫወታል።

A የቫክዩም ኢንሱሌተር ቫልቭበተለምዶ ወሳኝ የሆኑ የማሸጊያ ቦታዎችን ከከፍተኛ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ለማራቅ የተዘረጋ ቦኔት እና የቫኩም ጃኬት ያለው አካል ይጠቀማል። ይህ በግንድ ማሸጊያ ዙሪያ እንዳይቀዘቅዝ እና በቫልቭ መዋቅር ውስጥ የማይፈለግ ጤዛን ይቀንሳል።

የቫክዩም መከላከያ ከሌለ፣ ቫልቮች በስርዓቱ ውስጥ የተከማቹ የሙቀት መፍሰስ ነጥቦች ሊሆኑ ይችላሉ። በፈሳሽ ክሪዮጀኒክ አገልግሎት፣ ይህ አካባቢያዊ የእንፋሎት ኪስ፣ ያልተረጋጋ የፍሰት ሁኔታዎች ወይም የውሃ መዶሻ ክስተቶችን ሊያስከትል ይችላል።

ለሴሚኮንዳክተር የሂደት ስርዓቶች፣ የተራዘመ ቦኔት ግሎብ ቫልቮች እና የላይኛው የመግቢያ ኳስ ቫልቮች በተለምዶ በASME B31.3 እና EN 13480 መስፈርቶች መሠረት ጥቅም ላይ ይውላሉ።

A የቫክዩም ኢንሱሌትድ የደረጃ መለያፈሳሹ ወደ ስሱ የታችኛው ክፍል መሳሪያዎች ከመግባቱ በፊት ፍላሽ ጋዝን ለማስወገድ ይጠቅማል። በሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች ውስጥ፣ ያልተረጋጋ ባለ ሁለት-ደረጃ ፍሰት የሂደት ማንቂያዎችን ወይም የመሳሪያዎችን መቆለፍ ለማስነሳት የሚያስችል በቂ የግፊት መወዛወዝ ሊፈጥር ይችላል።

አብዛኛዎቹ የመለያያ ዲዛይኖች የእንፋሎት-ፈሳሽ የመለያያ ቅልጥፍናን ለማሻሻል ከውስጣዊ ዲሚስተር መዋቅር ጋር የታንጀንሻል መግቢያን ይጠቀማሉ። በብዙ ፕሮጀክቶች ውስጥ መለያያው ከሂደቱ ወለል አጠገብ ከተጫነ ሚኒ ታንክ ጋር ይጣመራል። ሚኒ ታንክ ጉልህ የሆነ ተጨማሪ የሙቀት ጭነት ሳያመጣ የአጭር ጊዜ የፍላጎት መለዋወጥን ለማረጋጋት እንደ አካባቢያዊ የቋት መጠን ሆኖ ያገለግላል።

የሴሚኮንዳክተር ፕሮጀክት ምሳሌ

በደቡብ ኮሪያ የDRAM ተቋም ማስፋፊያ ፕሮጀክት አዲስ የLN₂ ስርጭት አውታረ መረብ ያስፈልገዋል፤ ይህም የማጥለቅለቅ ማቀዝቀዣ ያላቸው የሙከራ መሳሪያዎችን እና የዋፈር ማቀነባበሪያ መሳሪያዎችን ያቀርባል።

ተከላው በቫክዩም ኢንሱሌትድ ፍሌክሳይድ ሆስ አሴሽንስ በኩል ከብዙ የመሳሪያ ቅርንጫፎች ጋር የተገናኘ በግምት 180 ሜትር የሚረዝም ጠንካራ የቫክዩም ኢንሱሌትድ ፓይፕን ያካትታል። በጅምላ ማከማቻ ቦታው አቅራቢያ የቫክዩም ኢንሱሌትድ ፌዝ ሴፓሬተር እና 2 ሜ³ ሚኒ ታንክ ተጭነዋል።

የዳይናሚክ ቫክዩም ፓምፕ ሲስተም በዋናዎቹ 6 ኢንች የማስተላለፊያ መስመሮች ላይ ከ5×10⁻⁶ mbar በታች የሆነ የዓምራዊ ግፊትን ጠብቆ ቆይቷል።

በተሰጠበት ጊዜ፣ በዋናው ራስጌ ላይ የሚለካ የሙቀት መፍሰስ በተረጋጋ የአሠራር ሁኔታዎች ውስጥ በአማካይ 1.3 ዋት/ሜ አካባቢ ነበር። ከአንድ አመት ቀጣይነት ያለው አገልግሎት በኋላ፣ ወቅታዊ የቫክዩም ማገገሚያ ዑደቶች የኢንሱሌሽን አፈፃፀሙን ከመጀመሪያው የመነሻ ሁኔታ ጋር ቅርበት አድርገውታል።

ከቀደመው የአረፋ-ኢንሱሌሽን ጽንሰ-ሀሳብ ጋር ሲነጻጸር፣ ተቋሙ በግልጽ ዝቅተኛ የፈሳሽ ናይትሮጅን ኪሳራዎችን እና የተሻሻለ የአሠራር መረጋጋትን ሪፖርት አድርጓል። የሂደት ምዝግብ ማስታወሻዎች ከኢንሱሌሽን መበላሸት ጋር የተያያዙ ከእርጥበት ጋር የተያያዙ የብክለት ክስተቶችን አላሳዩም።

አፕሊኬሽኖች

በቫክዩም የተሸፈኑ ክሪዮጀኒክ ማስተላለፊያ ስርዓቶች በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ፣ በLNG መሠረተ ልማት፣ በኢንዱስትሪ ጋዝ ስርጭት እና በፈሳሽ ሃይድሮጂን አፕሊኬሽኖች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ።

የአሠራር ሁኔታዎች የተለያዩ ቢሆኑም፣ የምህንድስና ዓላማው አንድ ነው፡

• የቫክዩም መረጋጋትን መጠበቅ
• የሙቀት መጨመርን ይቀንሱ
• በማስተላለፊያ ሂደቱ ውስጥ የደረጃ መረጋጋትን ይጠብቁ

የስርዓት ዲዛይን በተለምዶ እንደ ASME B31.3፣ EN 13480 እና ISO 21029 ያሉ ዓለም አቀፍ ደረጃዎችን ይከተላል።

ለሴሚኮንዳክተር ተቋማት፣ የክሪዮጀኒክ ስርጭት ስርዓት አፈፃፀም በቀጥታ የአሠራር ቅልጥፍናን፣ የፈሳሽ ፍጆታን እና የረጅም ጊዜ የሂደት አስተማማኝነትን ይነካል። በዚህ ምክንያት የቧንቧ፣ የቫልቮች፣ የመለያያ እና የቫክዩም ጥገና ስርዓቶች እንደ ገለልተኛ አካላት ሳይሆን እንደ አንድ የተቀናጀ የሙቀት ስርዓት መንደፍ አለባቸው።

At ኤችኤል ክሪዮጂኒክስከመደበኛ የካታሎግ ውቅሮች ይልቅ በእውነተኛ የአሠራር ሁኔታዎች፣ በሙቀት ጭነት ኢላማዎች እና በመጫኛ መስፈርቶች ላይ በመመስረት ክሪዮጂኒክ የዝውውር መፍትሄዎችን ለማዘጋጀት ከ EPC ኮንትራክተሮች፣ ከጋዝ ኩባንያዎች እና ከሴሚኮንዳክተር ተቋማት ጋር እንሰራለን።

አዲስ የሴሚኮንዳክተር ፋብ ፕሮጀክት እያቀዱ ከሆነ ወይም አሁን ያለ የLN₂ ስርጭት ኔትወርክን እያሻሻሉ ከሆነ፣ የምህንድስና ቡድናችን የሙቀት መፍሰስ አፈጻጸምን፣ የቫክዩም ስትራቴጂን እና የረጅም ጊዜ አሠራር የስርዓት ውቅርን ለመገምገም ሊረዳዎት ይችላል።