Предприятию по производству полупроводников необходимо было заменить вышедший из строя погружной нагреватель из ПТФЭ в компактном станке для мокрого монтажа. Свободное пространство представляло собой прорезь шириной 150 мм вдоль стенки резервуара, глубиной 400 мм и фланцевым отверстием 100 мм. Требуемая мощность составляла 2,5 кВт. Стандартные обогреватели по каталогу были либо слишком широкими, либо слишком длинными, либо слишком высокой удельной мощностью для помещения. Предприятию требовался специальный нагреватель, который подходил бы к слоту и работал при безопасной плотности мощности.
Выбор погружного нагревателя из ПТФЭ для-полупроводникового инструмента с ограниченным пространством требует иного подхода, чем выбор для большой гальванической ванны. Ограничения по пространству ужесточаются, химические процессы часто становятся более агрессивными, а требования к однородности температуры становятся более жесткими. Спецификация должна сбалансировать плотность ватт, площадь поверхности и физическое размещение в очень маленьком корпусе.
Анализ пространственных ограничений
Первый шаг — точно сопоставить доступное пространство. В полупроводниковом приборе пространство нагревателя часто определяется стенкой резервуара с одной стороны, дорожкой держателя пластины с другой и дном резервуара снизу. Доступный объем может иметь неправильную форму, которую не сможет заполнить стандартный обогреватель.
Ключевыми размерами являются максимальная ширина, максимальная глубина, максимальная высота и зазор до движущихся частей. Отверстие фланца определяет максимальный диаметр нагревателя, который можно вставить. Глубина погружения определяет полезную длину нагрева.
| Измерение | Типичное ограничение | Влияние на конструкцию нагревателя |
|---|---|---|
| Доступная ширина | 100–200 мм | Ограничивает ширину нагревателя |
| Доступная глубина | 300–500 мм | Ограничивает длину нагрева |
| Фланцевое отверстие | 80–150 мм | Ограничивает установку нагревателя |
| Глубина погружения | 200–400 мм | Ограничивает длину нагрева |
| Оформление для перевозчика | 50–100 мм | Ограничивает выступ |
Ограничения по пространству в полупроводниковых инструментах для мокрого стенда
Расчет плотности ватт и площади поверхности
Для мощности 2,5 кВт при безопасной плотности ватт 1,0 Вт/см² требуется площадь поверхности оболочки 2500 см². В инструменте с-ограниченным пространством достижение такой площади поверхности требует компактной многопроходной-конфигурации.
При диаметре оболочки 50 мм для площади 2500 см² требуется 1592 мм длины нагрева. В резервуаре глубиной 400 мм с полезным погружением 300 мм это соответствует шести проходам по 265 мм каждый. Многопроходной комплект занимает площадь примерно 300 × 250 мм.
| Диаметр оболочки | Площадь поверхности на 100 мм | Длина обогрева для 2500 см² | Проходит на 300 мм | След |
|---|---|---|---|---|
| 32 мм | 100 см² | 2500 мм | 9 | 300 × 250 мм |
| 40 мм | 126 см² | 1984 мм | 7 | 300 × 220 мм |
| 50 мм | 157 см² | 1592 мм | 6 | 300 × 200 мм |
| 63 мм | 198 см² | 1263 см² | 5 | 300 × 180 мм |
Многоходовые-конфигурации для мощности 2,5 кВт при 1,0 Вт/см².
Установка многопроходного-пакета в слот
Многопроходной-пакет должен проходить через отверстие фланца в доступный паз. Пакет шириной 200 мм не пройдет через фланцевое отверстие шириной 100 мм. Решение состоит в том, чтобы расположить проходы вертикально, чтобы пучок был узким в одном направлении и широким в другом, и вставить его через фланец в узком направлении.
Пучок с шестью проходами диаметром 50 мм, расположенными на расстоянии 30 мм друг от друга, имеет ширину примерно 6 × 50 + 5 × 30=450 мм в одну сторону и 50 мм в другую. Если отверстие фланца составляет 100 мм, пучок можно вставить так, чтобы размер 50 мм совпадал с отверстием, а затем повернуть на место.
| Конфигурация пакета | Ширина (проходы) | Глубина (диаметр прохода) | Подходит для фланца 100 мм. | Подходит для слота 150 мм |
|---|---|---|---|---|
| 4 прохода, 50 мм, шаг 30 мм | 290 мм | 50 мм | Да (повернуто) | Да |
| 5 проходов, 50 мм, шаг 30 мм | 370 мм | 50 мм | Да (повернуто) | Да |
| 6 проходов, 50 мм, шаг 30 мм | 450 мм | 50 мм | Да (повернуто) | Маргинальный |
| 6 проходов, 40 мм, шаг 25 мм | 365 мм | 40 мм | Да (повернуто) | Да |
Конфигурации пучка и установка через фланцевые отверстия
Равномерность потока и температуры в ограниченном пространстве
В инструментах,-ограниченных по пространству, поток вокруг нагревателя часто ограничивается близлежащей стенкой резервуара и держателем пластин. Поток может быть неравномерным, с высокой скоростью с одной стороны и низкой скоростью с другой. Это может создать горячие точки на стороне низкой-скорости.
Перфорированная перегородка или направляющая потока позволяют более равномерно распределить поток вокруг пакета. Перегородка должна быть спроектирована так, чтобы помещаться в доступное пространство и направлять поток через зазоры между проходами. Небольшой эдуктор также можно использовать для увеличения локальной скорости.
Материалы и конструкция для сферы полупроводников
Для полупроводниковых инструментов часто требуются материалы-высокой чистоты. Оболочка из ПТФЭ должна быть из чистого, ненаполненного полимера с низким содержанием экстрагируемых веществ. Фланец должен быть изготовлен из твердого ПТФЭ или нержавеющей стали с покрытием из ПТФЭ-. Клеммный корпус должен быть герметизирован и вентилирован во избежание загрязнения.
Перед установкой нагреватель следует очистить и пассивировать. Любые остатки производственных масел или частиц могут загрязнить технологическую ванну.
Когда стандартный нагреватель не подходит для инструмента
Стандартный нагреватель редко подходит для-полупроводникового инструмента, ограниченного в пространстве. Доступное пространство слишком мало, форма слишком неправильная, а требования к чистоте слишком строгие. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с компактным многоходовым комплектом, сплошным фланцем из ПТФЭ и герметичной клеммной коробкой предназначена для конкретного инструмента. Процесс спецификации требует наличия размеров доступного пространства, отверстия фланца, глубины погружения, химического состава ванны, требуемой мощности и требований к чистоте.
