సెమీకండక్టర్ తయారీలో, క్రయోజెనిక్ పంపిణీ వ్యవస్థలు కేవలం ద్రవ నైట్రోజన్ లేదా ఆర్గాన్‌ను ఒక ప్రదేశం నుండి మరొక ప్రదేశానికి బదిలీ చేయడం కంటే ఎక్కువ చేయాల్సి ఉంటుంది. ఆ ద్రవం, వినియోగించే ప్రదేశానికి చేరేంత వరకు స్థిరంగా, శుభ్రంగా మరియు ఏకదశలో (సింగిల్-ఫేజ్) ఉండాలి. స్వల్ప మొత్తంలో వేడి ప్రవేశించినా కూడా, అది ఫ్లాష్ గ్యాస్, పీడన హెచ్చుతగ్గులు లేదా తేమ కాలుష్యాన్ని ఉత్పన్నం చేసి, ప్రక్రియ స్థిరత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

అందుకేవాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ పైపుసాంప్రదాయ ఫోమ్-ఇన్సులేటెడ్ పైపింగ్‌కు బదులుగా సెమీకండక్టర్ ఫ్యాబ్‌లలో ఈ వ్యవస్థలు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి. సరిగ్గా నిర్వహించబడిన దానితో కలిపినప్పుడుడైనమిక్ వాక్యూమ్ పంప్ సిస్టమ్, మొత్తం బదిలీ లైన్ అంతటా దీర్ఘకాలిక వాక్యూమ్ స్థిరత్వాన్ని కొనసాగిస్తూ, మొత్తం ఉష్ణ నష్టం 3 W/m కంటే తక్కువగా ఉండగలదు.

సెమీకండక్టర్ అనువర్తనాల కోసం, వాక్యూమ్ ఇన్సులేషన్‌ను పైపు చుట్టూ ఉండే ఒక నిష్క్రియ పొరగా చూడకూడదు. ఇది కొలవగల వాక్యూమ్ పనితీరు మరియు దీర్ఘకాలిక నిర్వహణ సామర్థ్యం అవసరమయ్యే ఒక క్రియాశీల ఉష్ణ వ్యవస్థ. అధిక-ఖచ్చితత్వ చిప్ తయారీ వాతావరణాలలో, ద్రవ సంతృప్త ఉష్ణోగ్రతలో స్వల్ప పెరుగుదల కూడా ద్వి-దశ ప్రవాహ పరిస్థితులకు దారితీయవచ్చు, ఇవి శీతలీకరణ సర్క్యూట్లు, శుద్ధీకరణ వ్యవస్థలు లేదా ప్రక్రియ నియంత్రణ పరికరాలకు అంతరాయం కలిగిస్తాయి.

క్రయోజెనిక్ సెమీకండక్టర్ సిస్టమ్స్‌లో ఉష్ణ లీకేజీ ఎందుకు ముఖ్యమైనది

ప్రతి క్రయోజెనిక్ ట్రాన్స్‌ఫర్ లైన్ మూడు ప్రాథమిక రకాల ఉష్ణ బదిలీల ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది:

• వలయాకార స్థలం అంతటా వికిరణం
• అవశేష అణువుల వలన వాయు ప్రసరణ
• సపోర్ట్‌లు మరియు స్పేసర్‌ల ద్వారా ఘన వాహకత

సరిగ్గా రూపొందించినవాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ పైపుసాధారణంగా, వలయాకార పీడనం 1×10⁻⁴ Pa కంటే తక్కువకు తగ్గించబడుతుంది. ఆ శూన్య స్థాయిలో, మిగిలిన వాయు అణువుల సగటు స్వేచ్ఛా మార్గం వలయాకార ఖాళీ కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది వాయు ఉష్ణ వాహకతను బాగా తగ్గిస్తుంది.

బహుళ-పొరల ఇన్సులేషన్ (MLI) ఉపయోగించి వికిరణ ఉష్ణ బదిలీని నియంత్రిస్తారు. ఈ ఇన్సులేషన్‌లో, పరావర్తన రేకు మరియు తక్కువ వాహకత గల స్పేసర్ పదార్థం యొక్క పొరలు ఒకదాని తర్వాత ఒకటిగా ఉంటాయి. సరైన పొర సాంద్రత మరియు సంస్థాపన పద్ధతితో, వికిరణ ఉష్ణ ప్రవాహాన్ని ప్రతి చదరపు మీటరుకు కేవలం కొన్ని వాట్లకు తగ్గించవచ్చు.

మిగిలిన ఉష్ణ మార్గం ప్రధానంగా యాంత్రిక ఆధారాల నుండి వస్తుంది. ఈ ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి, సాధారణంగా G-10 ఫైబర్‌గ్లాస్ లేదా టోర్లాన్® వంటి తక్కువ వాహకత గల పదార్థాలను ఉపయోగిస్తారు. అయినప్పటికీ, ఈ ఆధారాలు పనిచేస్తున్నప్పుడు ఉష్ణ సంకోచం, కంపనం మరియు భూకంప భారాన్ని తట్టుకోవడానికి తగినంత యాంత్రిక బలాన్ని కలిగి ఉండాలి.

సుదూర ప్రసరణలో, వాక్యూమ్ ఇన్సులేషన్ మరియు ఫోమ్ ఇన్సులేషన్ మధ్య వ్యత్యాసం చాలా స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. సరిగ్గా నిర్వహించబడిన వాక్యూమ్ వ్యవస్థ చాలా సంవత్సరాల పాటు స్థిరమైన ఉష్ణ పనితీరును కొనసాగించగలదు, అయితే ఫోమ్ ఇన్సులేషన్ వాతావరణం నుండి క్రమంగా తేమను గ్రహిస్తుంది. ఒకసారి తేమ ఇన్సులేషన్ నిర్మాణంలోకి ప్రవేశించి గడ్డకట్టిన తర్వాత, ఉష్ణ సామర్థ్యం సాధారణంగా కాలక్రమేణా తగ్గుతుంది.

ఆచరణాత్మక సెమీకండక్టర్ LN₂ పంపిణీ వ్యవస్థలలో,వాక్యూమ్-ఇన్సులేటెడ్ పైపింగ్సాంప్రదాయ ఫోమ్-ఇన్సులేటెడ్ లైన్లతో పోలిస్తే, ముఖ్యంగా పొడవైన బహిరంగ మార్గాలలో లేదా నిరంతరం పనిచేసే ప్రధాన హెడర్లలో, ఇది మరిగే నీటిని గణనీయంగా తగ్గించగలదు.

డైనమిక్ వాక్యూమ్ పంప్ సిస్టమ్

స్టాటిక్ వాక్యూమ్ జాకెట్‌లతో ఒక సమస్య ఏమిటంటే, వాయువులు వెలువడటం, హీలియం వ్యాపించడం లేదా సూక్ష్మ లీకేజీల కారణంగా సంవత్సరాలు గడిచేకొద్దీ వాక్యూమ్ నాణ్యత నెమ్మదిగా క్షీణించవచ్చు.

దీన్ని పరిష్కరించడానికి, పెద్ద వ్యాసంవాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ పైపువ్యవస్థలను అమర్చవచ్చుడైనమిక్ వాక్యూమ్ పంప్ సిస్టమ్ఈ వ్యవస్థలో సాధారణంగా ఒక కాంపాక్ట్ టర్బోమాలిక్యులర్ లేదా స్క్రోల్ పంప్ అమరిక ఉంటుంది, ఇది కాలానుగుణంగా వలయాకార వాక్యూమ్‌ను దాని అసలు డిజైన్ స్థితికి పునరుద్ధరిస్తుంది.

కోల్డ్-కాథోడ్ గేజ్‌లను ఉపయోగించి వాక్యూమ్ స్థాయిలను నిరంతరం పర్యవేక్షిస్తారు. పీడనం లక్షిత సెట్‌పాయింట్‌ను మించి పెరిగినప్పుడు మాత్రమే పంపు పనిచేస్తుంది, కాబట్టి విద్యుత్ వినియోగం మరియు నిర్వహణ అవసరాలు సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటాయి.

తైవాన్‌లోని సిన్‌చులో ఒక సెమీకండక్టర్ ప్లాంట్ అప్‌గ్రేడ్ ప్రాజెక్ట్‌లో, చురుకుగా నిర్వహించబడిన వాక్యూమ్ పంపింగ్ సిస్టమ్, ఉత్పత్తి శ్రేణిని నిలిపివేయకుండానే, పాతబడిన LN₂ ట్రాన్స్‌ఫర్ హెడర్ యొక్క ఉష్ణ పనితీరును దాని అసలు నిర్వహణ స్థితికి దగ్గరగా పునరుద్ధరించడానికి వీలు కల్పించింది. కొత్త ప్రాజెక్టుల కోసం, చురుకైన వాక్యూమ్ నిర్వహణ అనేది సిస్టమ్ యొక్క సేవా కాలమంతటా దీర్ఘకాలిక ఇన్సులేషన్ స్థిరత్వంపై ఆపరేటర్లకు మరింత విశ్వాసాన్ని కూడా ఇస్తుంది.

మెటీరియల్స్ మరియు సిస్టమ్ డిజైన్

సెమీకండక్టర్ మరియు అత్యంత అధిక స్వచ్ఛత గల అనువర్తనాల కోసం, లోపలి ప్రాసెస్ పైపును సాధారణంగా 304L లేదా 316L స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌తో తయారు చేస్తారు. ఆక్సిజన్-క్లీన్ సర్వీస్ అవసరాలను తీర్చడానికి మరియు కాలుష్య ప్రమాదాన్ని తగ్గించడానికి లోపలి ఉపరితలాలను శుభ్రపరిచి, పర్జ్ చేసి, పాసివేట్ చేస్తారు.

సంస్థాపన వాతావరణాన్ని బట్టి బయటి జాకెట్ కోసం పెయింట్ చేసిన కార్బన్ స్టీల్ లేదా స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. క్లీన్‌రూమ్‌కు సమీపంలో ఉన్న ప్రాంతాలలో, తుప్పు పట్టకుండా లేదా ఉపరితలం కలుషితం కాకుండా నివారించడానికి స్టెయిన్‌లెస్ బయటి జాకెట్‌లకు తరచుగా ప్రాధాన్యత ఇస్తారు.

ఉష్ణ సంకోచాన్ని కూడా జాగ్రత్తగా పరిగణించాలి. ఒక LN₂ బదిలీ గొట్టం పరిసర ఉష్ణోగ్రత మరియు నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత మధ్య ప్రతి మీటరుకు సుమారుగా 2.5–3 మి.మీ. సంకోచించగలదు. ఈ కదలికను గ్రహించడానికి, పైపింగ్ నెట్‌వర్క్ అంతటా లెక్కించిన యాంకర్ ప్రదేశాలలో సాధారణంగా బెలోస్-రకం వ్యాకోచ పరిహారకాలను (ఎక్స్‌పాన్షన్ కాంపెన్సేటర్స్) అమర్చుతారు.

కదలిక లేదా వశ్యత అవసరమైన చోట,వాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ ఫ్లెక్సిబుల్ హోస్అసెంబ్లీలు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి. ట్యాంక్ కనెక్షన్‌లు, పరికరాల హుక్-అప్‌లు, మానిఫోల్డ్ బ్రాంచ్‌లు మరియు మొబైల్ ప్రాసెస్ స్కిడ్‌లు వంటివి సాధారణ ప్రదేశాలు.

ఈ ఫ్లెక్సిబుల్ హోస్‌లు, దృఢమైన వాక్యూమ్ పైపును పోలిన వాక్యూమ్ జాకెట్ మరియు MLI నిర్మాణంతో పాటు, ఒక ముడతలుగల లోపలి కోర్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. సరిగ్గా రూపొందించిన అసెంబ్లీలు, పదేపదే జరిగే క్రయోజెనిక్ థర్మల్ సైక్లింగ్ తర్వాత కూడా వాక్యూమ్ సమగ్రతను కాపాడుకోగలవు, అలాగే ఇన్సులేషన్ లేని బ్రెయిడెడ్ హోస్‌లపై సాధారణంగా ఏర్పడే బాహ్య మంచు ఏర్పడటాన్ని కూడా నివారిస్తాయి.

వాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ వాల్వ్‌లుమరియుదశ విభజకాలు

ఉష్ణ లీకేజీని నియంత్రించడం అనేది కేవలం నిటారుగా ఉండే పైపు భాగాలకే పరిమితం కాదు. వాల్వ్‌లు మరియుదశ విభజనకారులుస్థిరమైన క్రయోజెనిక్ ప్రవాహ పరిస్థితులను నిర్వహించడంలో కూడా ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తాయి.

A వాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ వాల్వ్సాధారణంగా కీలకమైన సీలింగ్ ప్రాంతాలను అత్యంత తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల నుండి దూరంగా ఉంచడానికి ఇది పొడిగించిన బోనెట్ మరియు వాక్యూమ్-జాకెట్ బాడీని ఉపయోగిస్తుంది. ఇది స్టెమ్ ప్యాకింగ్ చుట్టూ గడ్డకట్టడాన్ని నివారించడంలో సహాయపడుతుంది మరియు వాల్వ్ నిర్మాణం లోపల అవాంఛిత ఘనీభవనాన్ని తగ్గిస్తుంది.

వాక్యూమ్ ఇన్సులేషన్ లేకపోతే, సిస్టమ్‌లో వాల్వ్‌లు కేంద్రీకృత ఉష్ణ-లీకేజీ పాయింట్లుగా మారవచ్చు. లిక్విడ్ క్రయోజెనిక్ సర్వీస్‌లో, ఇది స్థానికీకరించిన ఆవిరి పాకెట్‌లు, అస్థిర ప్రవాహ పరిస్థితులు లేదా వాటర్ హామర్ సంఘటనలను సృష్టించవచ్చు.

సెమీకండక్టర్ ప్రాసెస్ సిస్టమ్‌ల కోసం, ASME B31.3 మరియు EN 13480 అవసరాలకు అనుగుణంగా ఎక్స్‌టెండెడ్-బోనెట్ గ్లోబ్ వాల్వ్‌లు మరియు టాప్-ఎంట్రీ బాల్ వాల్వ్‌లు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి.

A వాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ ఫేజ్ సెపరేటర్సున్నితమైన తదుపరి పరికరాల్లోకి ద్రవం ప్రవేశించే ముందు ఫ్లాష్ గ్యాస్‌ను తొలగించడానికి దీనిని ఉపయోగిస్తారు. సెమీకండక్టర్ అనువర్తనాల్లో, అస్థిరమైన ద్వి-దశ ప్రవాహం, ప్రాసెస్ అలారాలు లేదా పరికరాల ఇంటర్‌లాక్‌లను ప్రేరేపించేంత పెద్ద పీడన హెచ్చుతగ్గులను సృష్టించగలదు.

చాలా సెపరేటర్ డిజైన్‌లు ఆవిరి-ద్రవ విభజన సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి అంతర్గత డెమిస్టర్ నిర్మాణంతో పాటు టాంజెన్షియల్ ఇన్లెట్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. అనేక ప్రాజెక్టులలో, సెపరేటర్‌ను ప్రాసెస్ ఫ్లోర్ సమీపంలో ఏర్పాటు చేసిన మినీ ట్యాంక్‌తో కలుపుతారు. ఈ మినీ ట్యాంక్ ఒక స్థానిక బఫర్ వాల్యూమ్‌గా పనిచేస్తుంది, ఇది గణనీయమైన అదనపు ఉష్ణ భారాన్ని కలిగించకుండా స్వల్పకాలిక డిమాండ్ హెచ్చుతగ్గులను స్థిరీకరించడంలో సహాయపడుతుంది.

సెమీకండక్టర్ ప్రాజెక్ట్ ఉదాహరణ

దక్షిణ కొరియాలోని ఒక DRAM ప్లాంట్ విస్తరణ ప్రాజెక్టుకు, ఇమ్మర్షన్-కూల్డ్ టెస్ట్ పరికరాలు మరియు వేఫర్ ప్రాసెసింగ్ టూల్స్‌కు సేవలందించే కొత్త LN₂ పంపిణీ నెట్‌వర్క్ అవసరమైంది.

ఈ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లో, వాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ ఫ్లెక్సిబుల్ హోస్ అసెంబ్లీల ద్వారా బహుళ టూల్ బ్రాంచ్‌లకు అనుసంధానించబడిన సుమారు 180 మీటర్ల దృఢమైన వాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ పైపు ఉంది. బల్క్ స్టోరేజ్ ఏరియా సమీపంలో ఒక వాక్యూమ్ ఇన్సులేటెడ్ ఫేజ్ సెపరేటర్ మరియు ఒక 2 m³ మినీ ట్యాంక్ ఇన్‌స్టాల్ చేయబడ్డాయి.

డైనమిక్ వాక్యూమ్ పంప్ సిస్టమ్ ప్రధాన 6-అంగుళాల బదిలీ లైన్లపై వార్షిక పీడనాన్ని 5×10⁻⁶ mbar కంటే తక్కువగా నిర్వహించింది.

కమీషనింగ్ సమయంలో, స్థిరమైన ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులలో ప్రైమరీ హెడర్‌పై కొలవబడిన ఉష్ణ లీకేజ్ సగటున సుమారుగా 1.3 W/m గా నమోదైంది. ఒక సంవత్సరం నిరంతర సేవ తర్వాత, ఆవర్తన వాక్యూమ్ రికవరీ సైకిల్స్ ఇన్సులేషన్ పనితీరును అసలు బేస్‌లైన్ స్థితికి దగ్గరగా ఉంచాయి.

మునుపటి ఫోమ్-ఇన్సులేటెడ్ కాన్సెప్ట్‌తో పోలిస్తే, ఈ ప్లాంట్‌లో ద్రవ నత్రజని నష్టాలు గణనీయంగా తగ్గాయని మరియు నిర్వహణ స్థిరత్వం మెరుగుపడిందని నివేదించబడింది. ఇన్సులేషన్ క్షీణతకు సంబంధించిన తేమ వలన కలిగే కాలుష్య సంఘటనలు ఏవీ జరగలేదని ప్రాసెస్ లాగ్‌లు కూడా చూపించాయి.

అప్లికేషన్లు

వాక్యూమ్-ఇన్సులేటెడ్ క్రయోజెనిక్ ట్రాన్స్‌ఫర్ సిస్టమ్‌లను సెమీకండక్టర్ తయారీ, LNG మౌలిక సదుపాయాలు, పారిశ్రామిక గ్యాస్ పంపిణీ మరియు ద్రవ హైడ్రోజన్ అనువర్తనాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.

నిర్వహణ వాతావరణాలు వేర్వేరుగా ఉన్నప్పటికీ, ఇంజనీరింగ్ లక్ష్యం మాత్రం ఒకే విధంగా ఉంటుంది:

• వాక్యూమ్ స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించండి
• వేడి ప్రవేశాన్ని తగ్గించండి
• బదిలీ ప్రక్రియ అంతటా దశ స్థిరత్వాన్ని కాపాడుకోండి

ప్రాజెక్ట్ పరిధి మరియు ప్రాంతీయ అవసరాలను బట్టి సిస్టమ్ డిజైన్ సాధారణంగా ASME B31.3, EN 13480 మరియు ISO 21029 వంటి అంతర్జాతీయ ప్రమాణాలను అనుసరిస్తుంది.

సెమీకండక్టర్ ప్లాంట్ల విషయంలో, క్రయోజెనిక్ పంపిణీ వ్యవస్థ యొక్క పనితీరు నిర్వహణ సామర్థ్యం, ​​ద్రవ వినియోగం మరియు దీర్ఘకాలిక ప్రక్రియ విశ్వసనీయతను నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. అందువల్ల, పైపింగ్, వాల్వ్‌లు, సెపరేటర్లు మరియు వాక్యూమ్ నిర్వహణ వ్యవస్థలను స్వతంత్ర భాగాలుగా కాకుండా, ఒకే సమీకృత థర్మల్ వ్యవస్థగా రూపొందించాలి.

At HL క్రయోజెనిక్స్మేము ప్రామాణిక కేటలాగ్ కాన్ఫిగరేషన్‌లకు బదులుగా, వాస్తవ నిర్వహణ పరిస్థితులు, థర్మల్ లోడ్ లక్ష్యాలు మరియు ఇన్‌స్టాలేషన్ అవసరాల ఆధారంగా క్రయోజెనిక్ బదిలీ పరిష్కారాలను అభివృద్ధి చేయడానికి EPC కాంట్రాక్టర్లు, గ్యాస్ కంపెనీలు మరియు సెమీకండక్టర్ సౌకర్యాలతో కలిసి పని చేస్తాము.

మీరు కొత్త సెమీకండక్టర్ ఫ్యాబ్ ప్రాజెక్ట్‌ను ప్లాన్ చేస్తున్నా లేదా ఇప్పటికే ఉన్న LN₂ పంపిణీ నెట్‌వర్క్‌ను అప్‌గ్రేడ్ చేస్తున్నా, దీర్ఘకాలిక నిర్వహణ కోసం హీట్ లీక్ పనితీరు, వాక్యూమ్ వ్యూహం మరియు సిస్టమ్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను మూల్యాంకనం చేయడంలో మా ఇంజనీరింగ్ బృందం సహాయం చేయగలదు.