अर्धचालक निर्माणमा, क्रायोजेनिक वितरण प्रणालीहरूले तरल नाइट्रोजन वा आर्गनलाई एक बिन्दुबाट अर्को बिन्दुमा स्थानान्तरण गर्नुभन्दा बढी गर्ने अपेक्षा गरिन्छ। तरल पदार्थ प्रयोगको बिन्दुसम्म स्थिर, सफा र एकल-चरणमा रहनुपर्छ। थोरै मात्रामा ताप प्रवेशले पनि फ्ल्यास ग्यास, दबाबको उतार-चढ़ाव, वा आर्द्रता प्रदूषण उत्पन्न गर्न सक्छ जसले प्रक्रिया स्थिरतालाई असर गर्छ।

त्यसैले होलाभ्याकुम इन्सुलेटेड पाइपपरम्परागत फोम-इन्सुलेटेड पाइपिङको सट्टा अर्धचालक फ्याबहरूमा प्रणालीहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ। उचित रूपमा व्यवस्थित गरिएकोसँग जोड्दागतिशील भ्याकुम पम्प प्रणाली, सम्पूर्ण स्थानान्तरण लाइनमा दीर्घकालीन भ्याकुम स्थिरता कायम राख्दै समग्र ताप चुहावट ३ वाट/मीटर भन्दा कम रहन सक्छ।

अर्धचालक अनुप्रयोगहरूको लागि, भ्याकुम इन्सुलेशनलाई पाइप वरिपरि निष्क्रिय तहको रूपमा हेर्नु हुँदैन। यो एक सक्रिय थर्मल प्रणाली हो जसलाई मापनयोग्य भ्याकुम प्रदर्शन र दीर्घकालीन मर्मतसम्भार आवश्यक पर्दछ। उच्च-परिशुद्धता चिप निर्माण वातावरणमा, तरल पदार्थ संतृप्ति तापमानमा थोरै वृद्धिले पनि दुई-चरण प्रवाह अवस्थाहरू निम्त्याउन सक्छ जसले शीतलन सर्किटहरू, शुद्धीकरण प्रणालीहरू, वा प्रक्रिया नियन्त्रण उपकरणहरूमा हस्तक्षेप गर्दछ।

क्रायोजेनिक सेमीकन्डक्टर प्रणालीहरूमा ताप चुहावट किन महत्त्वपूर्ण छ?

प्रत्येक क्रायोजेनिक स्थानान्तरण लाइन ताप स्थानान्तरणका तीन प्राथमिक रूपहरूबाट प्रभावित हुन्छ:

• कुण्डलाकार ठाउँमा विकिरण
• अवशिष्ट अणुहरूको कारणले हुने ग्यासीय प्रवाह
• समर्थन र स्पेसरहरू मार्फत ठोस चालन

राम्रोसँग डिजाइन गरिएकोभ्याकुम इन्सुलेटेड पाइप, वलयाकार चाप सामान्यतया 1×10⁻⁴ Pa भन्दा कम हुन्छ। त्यो भ्याकुम स्तरमा, बाँकी ग्यास अणुहरूको औसत मुक्त मार्ग वलयाकार अन्तर भन्दा उल्लेखनीय रूपमा ठूलो हुन्छ, जसले ग्यासीय ताप प्रवाहलाई धेरै कम गर्छ।

विकिरण ताप स्थानान्तरण बहु-तह इन्सुलेशन (MLI) प्रयोग गरेर नियन्त्रण गरिन्छ। इन्सुलेशनमा परावर्तक पन्नी र कम-चालकता स्पेसर सामग्रीको वैकल्पिक तहहरू हुन्छन्। सही तह घनत्व र स्थापना विधिको साथ, विकिरण ताप प्रवाह प्रति वर्ग मीटर केही वाटमा मात्र घटाउन सकिन्छ।

बाँकी थर्मल मार्ग मुख्यतया मेकानिकल सपोर्टहरूबाट आउँछ। यो प्रभावलाई कम गर्न, G-10 फाइबरग्लास वा Torlon® जस्ता कम-चालकता सामग्रीहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ। यी सपोर्टहरूलाई अझै पनि सञ्चालनको क्रममा थर्मल संकुचन, कम्पन र भूकम्पीय भार सहन पर्याप्त मेकानिकल बल चाहिन्छ।

लामो स्थानान्तरण दूरीमा, भ्याकुम इन्सुलेशन र फोम इन्सुलेशन बीचको भिन्नता धेरै देखिने हुन्छ। राम्रोसँग मर्मत गरिएको भ्याकुम प्रणालीले धेरै वर्षसम्म स्थिर थर्मल कार्यसम्पादन कायम राख्न सक्छ, जबकि फोम इन्सुलेशनले बिस्तारै वायुमण्डलबाट आर्द्रता अवशोषित गर्दछ। एक पटक आर्द्रता इन्सुलेशन संरचनामा प्रवेश गरेपछि र जमेपछि, समयसँगै थर्मल दक्षता सामान्यतया घट्दै जान्छ।

व्यावहारिक अर्धचालक LN₂ वितरण प्रणालीहरूमा,भ्याकुम-इन्सुलेटेड पाइपिङपरम्परागत फोम-इन्सुलेटेड लाइनहरूको तुलनामा, विशेष गरी लामो बाहिरी रनहरू वा निरन्तर सञ्चालन हुने मुख्य हेडरहरूमा, यसले फोहोर-अफलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्छ।

गतिशील भ्याकुम पम्प प्रणाली

स्थिर भ्याकुम ज्याकेटहरूको एउटा समस्या भनेको ग्यास उत्सर्जन, हेलियम पारगमन, वा सूक्ष्म चुहावटको कारणले गर्दा भ्याकुमको गुणस्तर वर्षौंमा बिस्तारै बिग्रन सक्छ।

यसलाई सम्बोधन गर्न, ठूलो व्यासकोभ्याकुम इन्सुलेटेड पाइपप्रणालीहरू एक संग सुसज्जित गर्न सकिन्छगतिशील भ्याकुम पम्प प्रणाली। प्रणालीमा सामान्यतया कम्प्याक्ट टर्बोमोलेकुलर वा स्क्रोल पम्प व्यवस्था समावेश हुन्छ जसले आवधिक रूपमा कुण्डलीय भ्याकुमलाई यसको मूल डिजाइन अवस्थामा पुनर्स्थापित गर्दछ।

कोल्ड-क्याथोड गेजहरू प्रयोग गरेर भ्याकुम स्तरहरू निरन्तर निगरानी गरिन्छ। पम्प केवल तब सक्रिय हुन्छ जब चाप लक्ष्य सेटपोइन्टभन्दा बाहिर जान्छ, त्यसैले बिजुली खपत र मर्मत आवश्यकताहरू अपेक्षाकृत कम रहन्छन्।

ताइवानको सिन्चुमा रहेको एउटा अर्धचालक सुविधा स्तरोन्नति परियोजनामा, सक्रिय रूपमा व्यवस्थित भ्याकुम पम्पिङ प्रणालीले पुरानो LN₂ ट्रान्सफर हेडरलाई उत्पादन लाइन बन्द नगरी यसको मूल सञ्चालन अवस्थाको नजिक थर्मल प्रदर्शन पुन: प्राप्त गर्न अनुमति दियो। नयाँ परियोजनाहरूको लागि, सक्रिय भ्याकुम मर्मतसम्भारले अपरेटरहरूलाई प्रणालीको सेवा जीवनभर दीर्घकालीन इन्सुलेशन स्थिरतामा राम्रो विश्वास दिन्छ।

सामग्री र प्रणाली डिजाइन

अर्धचालक र अति-उच्च-शुद्धता अनुप्रयोगहरूको लागि, भित्री प्रक्रिया पाइप सामान्यतया 304L वा 316L स्टेनलेस स्टीलबाट निर्मित हुन्छ। अक्सिजन-सफा सेवा आवश्यकताहरू पूरा गर्न र प्रदूषण जोखिम कम गर्न आन्तरिक सतहहरू सफा, शुद्ध र निष्क्रिय गरिन्छ।

बाहिरी ज्याकेटमा स्थापना वातावरणको आधारमा चित्रित कार्बन स्टील वा स्टेनलेस स्टील प्रयोग गर्न सकिन्छ। सफा कोठा-छेउछाउका क्षेत्रहरूमा, क्षरण वा सतह प्रदूषणबाट बच्न स्टेनलेस बाहिरी ज्याकेटहरू प्रायः रुचाइन्छ।

थर्मल संकुचनलाई पनि ध्यानपूर्वक विचार गर्न आवश्यक छ। LN₂ स्थानान्तरण लाइन परिवेशको तापक्रम र सञ्चालन तापक्रम बीच प्रति मिटर लगभग २.५–३ मिमी संकुचित हुन सक्छ। यो चाललाई अवशोषित गर्न, बेलो-प्रकारको विस्तार क्षतिपूर्तिकर्ताहरू सामान्यतया पाइपिङ नेटवर्कभरि गणना गरिएको एङ्कर स्थानहरूमा स्थापना गरिन्छ।

जहाँ चाल वा लचकता आवश्यक छ,भ्याकुम इन्सुलेटेड लचिलो नलीएसेम्बलीहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ। विशिष्ट स्थानहरूमा ट्याङ्की जडानहरू, उपकरण हुक-अपहरू, मेनिफोल्ड शाखाहरू, र मोबाइल प्रक्रिया स्किडहरू समावेश छन्।

यी लचिलो नलीहरूले भ्याकुम ज्याकेट र कठोर भ्याकुम पाइप जस्तै MLI संरचनाको साथ नालीदार भित्री कोर प्रयोग गर्छन्। उचित रूपमा डिजाइन गरिएका एसेम्बलीहरूले बारम्बार क्रायोजेनिक थर्मल साइकल चलाउँदा भ्याकुम अखण्डता कायम राख्न सक्छन् र साथै गैर-इन्सुलेटेड ब्रेडेड नलीहरूमा सामान्य हुने बाह्य बरफ गठनलाई पनि रोक्न सक्छन्।

भ्याकुम इन्सुलेटेड भल्भहरूरचरण विभाजकहरू

ताप चुहावट व्यवस्थापन सीधा पाइप खण्डहरूमा सीमित छैन। भल्भ रचरण विभाजकहरूस्थिर क्रायोजेनिक प्रवाह अवस्था कायम राख्न पनि प्रमुख भूमिका खेल्छ।

A भ्याकुम इन्सुलेटेड भल्भसामान्यतया विस्तारित बोनट र भ्याकुम-ज्याकेट गरिएको बडी प्रयोग गरिन्छ जसले गर्दा महत्वपूर्ण सिलिङ क्षेत्रहरूलाई अत्यन्त कम तापक्रमबाट टाढा राखिन्छ। यसले स्टेम प्याकिङ वरिपरि जम्नबाट रोक्न मद्दत गर्छ र भल्भ संरचना भित्र अनावश्यक संक्षेपण कम गर्छ।

भ्याकुम इन्सुलेशन बिना, भल्भहरू प्रणाली भित्र केन्द्रित ताप-चुहावट बिन्दु बन्न सक्छन्। तरल क्रायोजेनिक सेवामा, यसले स्थानीयकृत वाष्प पकेटहरू, अस्थिर प्रवाह अवस्थाहरू, वा पानी हथौडा घटनाहरू उत्पन्न गर्न सक्छ।

अर्धचालक प्रक्रिया प्रणालीहरूको लागि, विस्तारित-बोनट ग्लोब भल्भहरू र शीर्ष-प्रवेश बल भल्भहरू सामान्यतया ASME B31.3 र EN 13480 आवश्यकताहरू अनुसार प्रयोग गरिन्छ।

A भ्याकुम इन्सुलेटेड फेज सेपरेटरसंवेदनशील डाउनस्ट्रीम उपकरणहरूमा तरल पदार्थ प्रवेश गर्नु अघि फ्ल्यास ग्यास हटाउन प्रयोग गरिन्छ। अर्धचालक अनुप्रयोगहरूमा, अस्थिर दुई-चरण प्रवाहले प्रक्रिया अलार्म वा उपकरण इन्टरलकहरू ट्रिगर गर्न पर्याप्त ठूलो दबाब स्विङहरू सिर्जना गर्न सक्छ।

धेरैजसो विभाजक डिजाइनहरूले वाष्प-तरल पृथकीकरण दक्षता सुधार गर्न आन्तरिक डेमिस्टर संरचनाको साथ ट्यान्जेन्टियल इनलेट प्रयोग गर्दछ। धेरै परियोजनाहरूमा, विभाजकलाई प्रक्रिया भुइँ नजिकै स्थापित मिनी ट्याङ्कसँग जोडिएको हुन्छ। मिनी ट्याङ्कले स्थानीय बफर भोल्युमको रूपमा काम गर्दछ जसले महत्त्वपूर्ण अतिरिक्त ताप भार परिचय नगरी छोटो अवधिको माग उतार-चढावलाई स्थिर गर्न मद्दत गर्दछ।

अर्धचालक परियोजना उदाहरण

दक्षिण कोरियामा DRAM सुविधा विस्तार परियोजनालाई इमर्सन-कूल्ड परीक्षण उपकरण र वेफर प्रशोधन उपकरणहरू प्रदान गर्ने नयाँ LN₂ वितरण नेटवर्क आवश्यक थियो।

स्थापनामा भ्याकुम इन्सुलेटेड फ्लेक्सिबल होज एसेम्बलीहरू मार्फत धेरै उपकरण शाखाहरूमा जडान गरिएको लगभग १८० मिटरको कडा भ्याकुम इन्सुलेटेड पाइप समावेश थियो। बल्क भण्डारण क्षेत्र नजिकै भ्याकुम इन्सुलेटेड फेज सेपरेटर र २ m³ मिनी ट्याङ्की स्थापना गरिएको थियो।

गतिशील भ्याकुम पम्प प्रणालीले मुख्य ६-इन्च ट्रान्सफर लाइनहरूमा ५×१०⁻⁶ mbar भन्दा कम कुण्डलाकार दबाव कायम राख्यो।

कमिसनिङको क्रममा, स्थिर सञ्चालन अवस्थाहरूमा प्राथमिक हेडरमा मापन गरिएको ताप चुहावट औसतमा लगभग १.३ वाट/मीटर थियो। एक वर्षको निरन्तर सेवा पछि, आवधिक भ्याकुम रिकभरी चक्रले इन्सुलेशन प्रदर्शनलाई मूल आधारभूत अवस्थाको नजिक राख्यो।

अघिल्लो फोम-इन्सुलेटेड अवधारणाको तुलनामा, सुविधाले उल्लेखनीय रूपमा कम तरल नाइट्रोजन हानि र सुधारिएको सञ्चालन स्थिरता रिपोर्ट गर्‍यो। प्रक्रिया लगहरूले इन्सुलेशन गिरावटसँग सम्बन्धित कुनै पनि आर्द्रता-सम्बन्धित प्रदूषण घटनाहरू पनि देखाएनन्।

अनुप्रयोगहरू

भ्याकुम-इन्सुलेटेड क्रायोजेनिक ट्रान्सफर प्रणालीहरू अर्धचालक निर्माण, एलएनजी पूर्वाधार, औद्योगिक ग्यास वितरण, र तरल हाइड्रोजन अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

सञ्चालन वातावरण फरक भए तापनि, इन्जिनियरिङ उद्देश्य उस्तै रहन्छ:

• भ्याकुम स्थिरता कायम राख्नुहोस्
• गर्मीको प्रवेशलाई न्यूनतम गर्नुहोस्
• स्थानान्तरण प्रक्रियाभरि चरण स्थिरता कायम राख्नुहोस्

प्रणाली डिजाइनले सामान्यतया परियोजनाको दायरा र क्षेत्रीय आवश्यकताहरूमा निर्भर गर्दै ASME B31.3, EN 13480, र ISO 21029 जस्ता अन्तर्राष्ट्रिय मापदण्डहरू पालना गर्दछ।

अर्धचालक सुविधाहरूको लागि, क्रायोजेनिक वितरण प्रणालीको कार्यसम्पादनले सञ्चालन दक्षता, तरल पदार्थ खपत, र दीर्घकालीन प्रक्रिया विश्वसनीयतालाई प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्छ। त्यसकारण, पाइपिङ, भल्भ, विभाजक, र भ्याकुम मर्मत प्रणालीहरूलाई स्वतन्त्र घटकहरूको सट्टा एक एकीकृत थर्मल प्रणालीको रूपमा डिजाइन गर्नुपर्छ।

At एचएल क्रायोजेनिक्सहामी मानक क्याटलग कन्फिगरेसनको सट्टा वास्तविक सञ्चालन अवस्था, थर्मल लोड लक्ष्य र स्थापना आवश्यकताहरूमा आधारित क्रायोजेनिक स्थानान्तरण समाधानहरू विकास गर्न EPC ठेकेदारहरू, ग्यास कम्पनीहरू र अर्धचालक सुविधाहरूसँग काम गर्छौं।

यदि तपाईं नयाँ अर्धचालक फ्याब परियोजनाको योजना बनाउँदै हुनुहुन्छ वा अवस्थित LN₂ वितरण नेटवर्क अपग्रेड गर्दै हुनुहुन्छ भने, हाम्रो इन्जिनियरिङ टोलीले दीर्घकालीन सञ्चालनको लागि ताप चुहावट कार्यसम्पादन, भ्याकुम रणनीति र प्रणाली कन्फिगरेसनको मूल्याङ्कन गर्न मद्दत गर्न सक्छ।