સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં, ક્રાયોજેનિક વિતરણ પ્રણાલીઓ ફક્ત પ્રવાહી નાઇટ્રોજન અથવા આર્ગોનને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ પર સ્થાનાંતરિત કરવા કરતાં વધુ કાર્ય કરે તેવી અપેક્ષા છે. પ્રવાહીને ઉપયોગના બિંદુ સુધી સ્થિર, સ્વચ્છ અને સિંગલ-ફેઝ રહેવું જોઈએ. ગરમીના પ્રવેશની થોડી માત્રા પણ ફ્લેશ ગેસ, દબાણમાં વધઘટ અથવા ભેજનું દૂષણ પેદા કરી શકે છે જે પ્રક્રિયા સ્થિરતાને અસર કરે છે.

એટલા માટેવેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ પાઇપપરંપરાગત ફોમ-ઇન્સ્યુલેટેડ પાઇપિંગને બદલે સેમિકન્ડક્ટર ફેબ્રિક્સમાં સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે. જ્યારે યોગ્ય રીતે સંચાલિત પાઇપિંગ સાથે જોડવામાં આવે છેગતિશીલ વેક્યુમ પંપ સિસ્ટમ, સમગ્ર ટ્રાન્સફર લાઇનમાં લાંબા ગાળાની વેક્યુમ સ્થિરતા જાળવી રાખીને એકંદર ગરમીનું લિકેજ 3 W/m થી નીચે રહી શકે છે.

સેમિકન્ડક્ટર એપ્લિકેશન્સ માટે, વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેશનને પાઇપની આસપાસ નિષ્ક્રિય સ્તર તરીકે જોવું જોઈએ નહીં. તે એક સક્રિય થર્મલ સિસ્ટમ છે જેને માપી શકાય તેવી વેક્યુમ કામગીરી અને લાંબા ગાળાની જાળવણીની જરૂર હોય છે. ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા ચિપ ઉત્પાદન વાતાવરણમાં, પ્રવાહી સંતૃપ્તિ તાપમાનમાં થોડો વધારો પણ બે-તબક્કાના પ્રવાહની સ્થિતિ તરફ દોરી શકે છે જે ઠંડક સર્કિટ, શુદ્ધિકરણ પ્રણાલીઓ અથવા પ્રક્રિયા નિયંત્રણ સાધનોમાં દખલ કરે છે.

ક્રાયોજેનિક સેમિકન્ડક્ટર સિસ્ટમ્સમાં હીટ લીક કેમ મહત્વનું છે

દરેક ક્રાયોજેનિક ટ્રાન્સફર લાઇન ગરમીના સ્થાનાંતરણના ત્રણ પ્રાથમિક સ્વરૂપોથી પ્રભાવિત થાય છે:

• વલયાકાર જગ્યામાં કિરણોત્સર્ગ
• અવશેષ અણુઓને કારણે વાયુ વહન
• સપોર્ટ અને સ્પેસર્સ દ્વારા નક્કર વહન

યોગ્ય રીતે ડિઝાઇન કરાયેલવેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ પાઇપ, વલયાકાર દબાણ સામાન્ય રીતે 1×10⁻⁴ Pa ની નીચે ઘટે છે. તે શૂન્યાવકાશ સ્તરે, બાકીના વાયુ પરમાણુઓનો સરેરાશ મુક્ત માર્ગ વલયાકાર અંતર કરતા નોંધપાત્ર રીતે મોટો હોય છે, જે વાયુયુક્ત ગરમી વહનને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે.

કિરણોત્સર્ગી ગરમીના સ્થાનાંતરણને મલ્ટી-લેયર ઇન્સ્યુલેશન (MLI) નો ઉપયોગ કરીને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે. ઇન્સ્યુલેશનમાં પ્રતિબિંબીત ફોઇલ અને ઓછી-વાહકતા સ્પેસર સામગ્રીના વૈકલ્પિક સ્તરો હોય છે. યોગ્ય સ્તરની ઘનતા અને ઇન્સ્ટોલેશન પદ્ધતિ સાથે, કિરણોત્સર્ગી ગરમીના પ્રવાહને પ્રતિ ચોરસ મીટર માત્ર થોડા વોટ સુધી ઘટાડી શકાય છે.

બાકીનો થર્મલ પાથ મુખ્યત્વે યાંત્રિક સપોર્ટથી આવે છે. આ અસરને ઘટાડવા માટે, G-10 ફાઇબરગ્લાસ અથવા ટોર્લોન® જેવી ઓછી વાહકતા સામગ્રીનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે કરવામાં આવે છે. આ સપોર્ટને હજુ પણ ઓપરેશન દરમિયાન થર્મલ સંકોચન, કંપન અને ભૂકંપના ભારણને સહન કરવા માટે પૂરતી યાંત્રિક શક્તિની જરૂર હોય છે.

લાંબા ટ્રાન્સફર અંતર પર, વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેશન અને ફોમ ઇન્સ્યુલેશન વચ્ચેનો તફાવત ખૂબ જ નોંધપાત્ર બને છે. સારી રીતે જાળવણી કરાયેલ વેક્યુમ સિસ્ટમ ઘણા વર્ષો સુધી સ્થિર થર્મલ કામગીરી જાળવી શકે છે, જ્યારે ફોમ ઇન્સ્યુલેશન ધીમે ધીમે વાતાવરણમાંથી ભેજ શોષી લે છે. એકવાર ભેજ ઇન્સ્યુલેશન માળખામાં પ્રવેશ કરે છે અને થીજી જાય છે, ત્યારે થર્મલ કાર્યક્ષમતા સામાન્ય રીતે સમય જતાં ઘટતી જાય છે.

વ્યવહારુ સેમિકન્ડક્ટર LN₂ વિતરણ પ્રણાલીઓમાં,વેક્યુમ-ઇન્સ્યુલેટેડ પાઇપિંગપરંપરાગત ફોમ-ઇન્સ્યુલેટેડ લાઇનોની તુલનામાં, ખાસ કરીને લાંબા આઉટડોર રન અથવા સતત કાર્યરત મુખ્ય હેડરો પર, બોઇલ-ઓફને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે.

ગતિશીલ વેક્યુમ પંપ સિસ્ટમ

સ્ટેટિક વેક્યુમ જેકેટ્સ સાથેની એક સમસ્યા એ છે કે ગેસિંગ, હિલીયમ પરમીએશન અથવા માઇક્રોસ્કોપિક લિકેજને કારણે વર્ષોથી વેક્યુમ ગુણવત્તા ધીમે ધીમે બગડી શકે છે.

આના ઉકેલ માટે, મોટા વ્યાસનાવેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ પાઇપસિસ્ટમો સજ્જ કરી શકાય છેગતિશીલ વેક્યુમ પંપ સિસ્ટમ. સિસ્ટમમાં સામાન્ય રીતે કોમ્પેક્ટ ટર્બોમોલેક્યુલર અથવા સ્ક્રોલ પંપ ગોઠવણીનો સમાવેશ થાય છે જે સમયાંતરે વલયાકાર શૂન્યાવકાશને તેની મૂળ ડિઝાઇન સ્થિતિમાં પુનઃસ્થાપિત કરે છે.

કોલ્ડ-કેથોડ ગેજનો ઉપયોગ કરીને વેક્યુમ સ્તરનું સતત નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. પંપ ફક્ત ત્યારે જ સક્રિય થાય છે જ્યારે દબાણ લક્ષ્ય સેટપોઇન્ટથી વધુ વધે છે, તેથી વીજ વપરાશ અને જાળવણીની જરૂરિયાતો પ્રમાણમાં ઓછી રહે છે.

તાઇવાનના સિંચુમાં એક સેમિકન્ડક્ટર સુવિધા અપગ્રેડ પ્રોજેક્ટમાં, સક્રિય રીતે સંચાલિત વેક્યુમ પમ્પિંગ સિસ્ટમે વૃદ્ધ LN₂ ટ્રાન્સફર હેડરને ઉત્પાદન લાઇન બંધ કર્યા વિના તેની મૂળ ઓપરેટિંગ સ્થિતિની નજીક થર્મલ કામગીરી પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપી. નવા પ્રોજેક્ટ્સ માટે, સક્રિય વેક્યુમ જાળવણી પણ ઓપરેટરોને સિસ્ટમના સમગ્ર સેવા જીવન દરમિયાન લાંબા ગાળાના ઇન્સ્યુલેશન સ્થિરતામાં વધુ સારો વિશ્વાસ આપે છે.

સામગ્રી અને સિસ્ટમ ડિઝાઇન

સેમિકન્ડક્ટર અને અલ્ટ્રા-હાઇ-પ્યુરિટી એપ્લિકેશન્સ માટે, આંતરિક પ્રક્રિયા પાઇપ સામાન્ય રીતે 304L અથવા 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાંથી બનાવવામાં આવે છે. ઓક્સિજન-સ્વચ્છ સેવા આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા અને દૂષણના જોખમને ઘટાડવા માટે આંતરિક સપાટીઓને સાફ, શુદ્ધ અને નિષ્ક્રિય કરવામાં આવે છે.

ઇન્સ્ટોલેશન વાતાવરણના આધારે બાહ્ય જેકેટ પેઇન્ટેડ કાર્બન સ્ટીલ અથવા સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ક્લીનરૂમ-આસપાસના વિસ્તારોમાં, કાટ અથવા સપાટીના દૂષણને ટાળવા માટે સ્ટેનલેસ બાહ્ય જેકેટ ઘણીવાર પસંદ કરવામાં આવે છે.

થર્મલ સંકોચન પણ કાળજીપૂર્વક ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. LN₂ ટ્રાન્સફર લાઇન આસપાસના તાપમાન અને કાર્યકારી તાપમાન વચ્ચે આશરે 2.5-3 મીમી પ્રતિ મીટર સંકોચાઈ શકે છે. આ ગતિને શોષવા માટે, બેલો-પ્રકારના વિસ્તરણ વળતરકર્તાઓ સામાન્ય રીતે પાઇપિંગ નેટવર્કમાં ગણતરી કરેલ એન્કર સ્થાનો પર સ્થાપિત થાય છે.

જ્યાં હલનચલન અથવા સુગમતા જરૂરી હોય,વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ ફ્લેક્સિબલ નળીએસેમ્બલીનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે. લાક્ષણિક સ્થળોમાં ટાંકી જોડાણો, સાધનોના હૂક-અપ્સ, મેનીફોલ્ડ શાખાઓ અને મોબાઇલ પ્રોસેસ સ્કિડનો સમાવેશ થાય છે.

આ લવચીક નળીઓ વેક્યુમ જેકેટ અને કઠોર વેક્યુમ પાઇપ જેવી MLI રચના સાથે લહેરિયું આંતરિક કોરનો ઉપયોગ કરે છે. યોગ્ય રીતે ડિઝાઇન કરાયેલ એસેમ્બલીઓ વારંવાર ક્રાયોજેનિક થર્મલ સાયકલિંગ પછી વેક્યુમ અખંડિતતા જાળવી શકે છે જ્યારે બિન-ઇન્સ્યુલેટેડ બ્રેઇડેડ નળીઓ પર સામાન્ય રીતે થતી બાહ્ય બરફની રચનાને પણ અટકાવી શકે છે.

વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ વાલ્વઅનેફેઝ સેપરેટર્સ

ગરમીના લીકનું સંચાલન ફક્ત સીધા પાઇપ વિભાગો સુધી મર્યાદિત નથી. વાલ્વ અનેફેઝ સેપરેટર્સસ્થિર ક્રાયોજેનિક પ્રવાહની સ્થિતિ જાળવવામાં પણ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે.

A વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ વાલ્વસામાન્ય રીતે વિસ્તૃત બોનેટ અને વેક્યુમ-જેકેટવાળા બોડીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જેથી મહત્વપૂર્ણ સીલિંગ વિસ્તારોને અત્યંત નીચા તાપમાનથી દૂર રાખી શકાય. આ સ્ટેમ પેકિંગની આસપાસ ઠંડું થતું અટકાવવામાં મદદ કરે છે અને વાલ્વ સ્ટ્રક્ચરની અંદર અનિચ્છનીય ઘનીકરણ ઘટાડે છે.

વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેશન વિના, વાલ્વ સિસ્ટમમાં કેન્દ્રિત ગરમી-લિક બિંદુઓ બની શકે છે. પ્રવાહી ક્રાયોજેનિક સેવામાં, આ સ્થાનિક વરાળ ખિસ્સા, અસ્થિર પ્રવાહની સ્થિતિ અથવા પાણીના હેમરની ઘટનાઓ પેદા કરી શકે છે.

સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયા સિસ્ટમો માટે, એક્સટેન્ડેડ-બોનેટ ગ્લોબ વાલ્વ અને ટોપ-એન્ટ્રી બોલ વાલ્વનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ASME B31.3 અને EN 13480 આવશ્યકતાઓ અનુસાર થાય છે.

A વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ ફેઝ સેપરેટરસંવેદનશીલ ડાઉનસ્ટ્રીમ સાધનોમાં પ્રવાહી પ્રવેશે તે પહેલાં ફ્લેશ ગેસ દૂર કરવા માટે વપરાય છે. સેમિકન્ડક્ટર એપ્લિકેશન્સમાં, અસ્થિર બે-તબક્કાનો પ્રવાહ પ્રક્રિયા એલાર્મ અથવા સાધનોના ઇન્ટરલોક્સને ટ્રિગર કરવા માટે પૂરતા મોટા દબાણ સ્વિંગ બનાવી શકે છે.

મોટાભાગની વિભાજક ડિઝાઇન વરાળ-પ્રવાહી વિભાજન કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે આંતરિક ડિમિસ્ટર માળખા સાથે ટેન્જેન્શિયલ ઇનલેટનો ઉપયોગ કરે છે. ઘણા પ્રોજેક્ટ્સમાં, વિભાજકને પ્રક્રિયા ફ્લોરની નજીક સ્થાપિત મીની ટાંકી સાથે જોડવામાં આવે છે. મીની ટાંકી સ્થાનિક બફર વોલ્યુમ તરીકે કાર્ય કરે છે જે નોંધપાત્ર વધારાના ગરમીના ભારને રજૂ કર્યા વિના ટૂંકા ગાળાની માંગના વધઘટને સ્થિર કરવામાં મદદ કરે છે.

સેમિકન્ડક્ટર પ્રોજેક્ટનું ઉદાહરણ

દક્ષિણ કોરિયામાં DRAM સુવિધા વિસ્તરણ પ્રોજેક્ટ માટે એક નવા LN₂ વિતરણ નેટવર્કની જરૂર હતી જે નિમજ્જન-કૂલ્ડ પરીક્ષણ સાધનો અને વેફર પ્રોસેસિંગ સાધનો પ્રદાન કરે છે.

આ ઇન્સ્ટોલેશનમાં વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ ફ્લેક્સિબલ હોઝ એસેમ્બલી દ્વારા બહુવિધ ટૂલ શાખાઓ સાથે જોડાયેલ આશરે 180 મીટર લાંબી કઠોર વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ પાઇપનો સમાવેશ થતો હતો. બલ્ક સ્ટોરેજ એરિયાની નજીક વેક્યુમ ઇન્સ્યુલેટેડ ફેઝ સેપરેટર અને 2 m³ મીની ટાંકી સ્થાપિત કરવામાં આવી હતી.

ડાયનેમિક વેક્યુમ પંપ સિસ્ટમે મુખ્ય 6-ઇંચ ટ્રાન્સફર લાઇન પર 5×10⁻⁶ mbar ની નીચે વલયાકાર દબાણ જાળવી રાખ્યું.

કમિશનિંગ દરમિયાન, સ્થિર ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓમાં પ્રાથમિક હેડર પર માપેલ ગરમીનું લિકેજ સરેરાશ 1.3 W/m2 હતું. એક વર્ષની સતત સેવા પછી, સમયાંતરે વેક્યુમ પુનઃપ્રાપ્તિ ચક્રોએ ઇન્સ્યુલેશન કામગીરીને મૂળ બેઝલાઇન સ્થિતિની નજીક રાખી.

અગાઉના ફોમ-ઇન્સ્યુલેટેડ ખ્યાલની તુલનામાં, સુવિધાએ પ્રવાહી નાઇટ્રોજનના નુકસાનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો અને કાર્યકારી સ્થિરતામાં સુધારો નોંધાવ્યો હતો. પ્રક્રિયા લોગમાં ઇન્સ્યુલેશન ડિગ્રેડેશન સાથે સંકળાયેલ ભેજ-સંબંધિત દૂષણની કોઈ ઘટનાઓ પણ દર્શાવવામાં આવી નથી.

અરજીઓ

વેક્યુમ-ઇન્સ્યુલેટેડ ક્રાયોજેનિક ટ્રાન્સફર સિસ્ટમ્સનો વ્યાપકપણે સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન, LNG ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર, ઔદ્યોગિક ગેસ વિતરણ અને પ્રવાહી હાઇડ્રોજન એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગ થાય છે.

ઓપરેટિંગ વાતાવરણ અલગ હોવા છતાં, એન્જિનિયરિંગ ઉદ્દેશ્ય એ જ રહે છે:

• શૂન્યાવકાશ સ્થિરતા જાળવો
• ગરમીનું પ્રવેશ ઓછું કરો
• ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયા દરમ્યાન તબક્કાની સ્થિરતા જાળવી રાખો

સિસ્ટમ ડિઝાઇન સામાન્ય રીતે પ્રોજેક્ટના અવકાશ અને પ્રાદેશિક જરૂરિયાતોને આધારે ASME B31.3, EN 13480 અને ISO 21029 જેવા આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણોનું પાલન કરે છે.

સેમિકન્ડક્ટર સુવિધાઓ માટે, ક્રાયોજેનિક વિતરણ પ્રણાલીનું પ્રદર્શન સીધી રીતે કાર્યકારી કાર્યક્ષમતા, પ્રવાહી વપરાશ અને લાંબા ગાળાની પ્રક્રિયા વિશ્વસનીયતાને અસર કરે છે. તેના કારણે, પાઇપિંગ, વાલ્વ, વિભાજક અને વેક્યુમ જાળવણી પ્રણાલીઓને સ્વતંત્ર ઘટકોને બદલે એક સંકલિત થર્મલ સિસ્ટમ તરીકે ડિઝાઇન કરવી જોઈએ.

At એચએલ ક્રાયોજેનિક્સ, અમે EPC કોન્ટ્રાક્ટરો, ગેસ કંપનીઓ અને સેમિકન્ડક્ટર સુવિધાઓ સાથે કામ કરીએ છીએ જેથી પ્રમાણભૂત કેટલોગ રૂપરેખાંકનોને બદલે વાસ્તવિક ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ, થર્મલ લોડ લક્ષ્યો અને ઇન્સ્ટોલેશન આવશ્યકતાઓના આધારે ક્રાયોજેનિક ટ્રાન્સફર સોલ્યુશન્સ વિકસાવવામાં આવે.

જો તમે નવા સેમિકન્ડક્ટર ફેબ પ્રોજેક્ટની યોજના બનાવી રહ્યા છો અથવા હાલના LN₂ વિતરણ નેટવર્કને અપગ્રેડ કરી રહ્યા છો, તો અમારી એન્જિનિયરિંગ ટીમ લાંબા ગાળાના સંચાલન માટે હીટ લીક કામગીરી, વેક્યુમ વ્યૂહરચના અને સિસ્ટમ ગોઠવણીનું મૂલ્યાંકન કરવામાં મદદ કરી શકે છે.