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浅谈超声波加湿器对半导体制造的发展有多重要性

网站编辑:深圳优优电器 │ 发表时间:2019-02-28 

浅谈超声波加湿器对半导体制造的发展有多重要性-深圳优优电器

随着300毫米晶圆制造的出现,控制半导体制造环境中的湿度水平与过去一样重要。这种重要性继续在更大的一般洁净室中得到解决,但在针对特定制造过程进行整合的微环境中变得越来越重要。对加湿器的要求要愈来愈高,下面小编就这点浅谈超声波加湿器对半导体制造的发展有多重要性。

 

涉及300毫米晶圆制造的问题的特别性,而是与200毫米相比放大了。较大尺寸的晶片增加了材料上静电荷以及工作区表面上的静电放电(ESD)的可能性。由于较大芯片的单位成本,生产效率和产品损失也更为关键。自动化材料处理系统(AMHS),前开式统一吊舱(FOUP)和新制造工艺固有的每小时高风量变化(ACH)都为ESD带来了额外的潜力。

 

较旧的制造设施正在升级以满足当前300毫米的需求,通常需要应用改造加湿系统。在新的或改造的洁净室项目的规划和设计阶段,在选择加湿器技术时请考虑以下因素:

 

  •     系统容量
  •     控制参数
  •     可靠性/冗余
  •     吸收距离
  •     能源效率
  •     维护要求
  •     首要成本包括安装和实用程序
  •     冷却负荷

 

近年来,典型洁净室所需的湿度水平没有变化:中值目标为45RH,控制在±5RH。然而,光刻是晶片生产的一个特定子过程,其需要较低的目标湿度水平,通常为30-35RH,控制在±0.5RH

 

在新的300毫米洁净室中考虑湿度时,每个工艺和制造商都有许多不同的要求。各个国家的半导体制造商在不同的温度设定点运行洁净室。在计算机械HVAC设备参数时,各种温度使得气流的露点控制对于理解洁净室相对湿度非常重要。

 

由于半导体制造需要中等湿度水平,因此制冷剂冷却系统足以在这些设施中进行除湿。干燥剂除湿适用于需要干燥器空气 - 低于30RH的过程。由于可能会从干燥剂介质中产生空气中的颗粒,因此需要进行后过滤,并为洁净室应用计算额外的过滤器负载。

 

许多技术可用于添加水蒸气以增加湿度水平。由于用于维护锅炉和蒸汽分配系统的防腐蚀化学品的空气分布,直接注入建筑物加热或工艺蒸汽不再用于洁净室设计。使用直接喷射锅炉蒸汽进行加湿的洁净室设施是加湿设备升级或改造的主要候选者。来自现有蒸汽源的能量可用于通过热交换器煮沸去离子(DI)水。这被称为蒸汽 - 蒸汽加湿器。使用中央蒸汽需要全年运行锅炉。

 

有许多电动和燃气蒸汽加湿器可供选择。最常见且低成本的商用工业加湿器使用需要水中矿物质含量的电极罐来操作; 因此,在加湿器上进行定期维护。不需要在水中传导操作的加湿器可以使用去离子水并利用集中的定期维护点来在水处理系统中去除矿物质。在规划蒸汽加湿器时,请考虑燃气或电力公用设施。

 

两种可用的喷嘴技术,也称为雾化,使用压缩空气或高压水供应来产生雾或雾。雾化器产生的平均液滴尺寸为10微米,通常需要使用除雾器以减少管道或空气处理单元(AHU)应用中的残留物。喷嘴加湿非常适合高容量要求。

 

在超声波加湿器中,由超声波振荡器产生的电能通过压电转换器转换成机械能。压电物质是由于电场激发而由于其自身的分子运动而变形的物质。超声波加湿器中的压电转换器被称为换能器。

 

换能器位于浅水储层的底部。通过“厚度振动方法”,当施加正电压和负电压时,该换能器将改变厚度。水试图跟随高频机械振荡,但由于其质量惯性,瞬时真空和在水中产生的强烈压缩而不能。

 

在换能器的负振荡中,瞬时真空使水在低温和低压下空化成蒸汽。在换能器的正振荡中,产生高压压缩波,并且通过将压力波聚焦在水的表面上,产生约1微米的液滴并迅速吸收到气流中。

 

超声波加湿器提供独特的优势:

1、降低能源需求。操作原理不使用任何电热水加热或沸腾,因此超声波加湿器的能耗比同类蒸汽加湿器低约93%。因此,电力需求远低于蒸汽。一些电力公司为超声波加湿的应用提供折扣以代替电蒸汽加湿器。与电动蒸汽加湿器相比,改造和新安装的回报通常为六个月至两年,具体取决于每年的运行小时数和能源成本。

2、清洁操作。根据设计,超声波加湿器使用干净,无矿物质的去离子水。这可确保防止污染物和细菌,特别是在使用紫外线水净化设备和排水循环时。超声波加湿器由不锈钢或高品质ABS塑料制成,以避免腐蚀造成的污染。如果现场没有去离子水,DI水净化系统可作为加湿系统的补充组件。

3、容量范围和控制。超声波加湿器系统每小时可产生不到1/小时至数千磅的重量。由于不需要沸水来产生蒸汽,超声波加湿器可以提供对加湿呼叫的即时响应。通过使用标准比例控制器和/或传感器输出调节,可以在大容量或小容量应用中实现紧密的湿度控制。

4、设计冗余。每个加湿模块独立布线,因此如果一个换能器或单元发生故障,则通过其他模块实现冗余。

5、经济用水量。不需要除雾器,因此没有去离子水排出。

6、降低空调要求。超声波加湿器提供绝热冷却,在具有高显热负荷或全年冷却要求的设施中具有额外的优势。

 

对于大型AHU应用,超声波加湿器系统作为单独的加湿器模块提供,安装在不锈钢机架中,每个模块预先通过管道连接,用于单点水和电源连接。小型,专用的应用,如微型环境,可通过低调节输出单元,手动调节和/或比例控制来解决。


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