سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں، کرائیوجینک ڈسٹری بیوشن سسٹم سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ مائع نائٹروجن یا ارگون کو ایک مقام سے دوسرے مقام پر منتقل کرنے سے زیادہ کام کریں۔ سیال کو استعمال کے مقام تک ہر طرح سے مستحکم، صاف اور سنگل فیز رہنا پڑتا ہے۔ یہاں تک کہ تھوڑی مقدار میں حرارت کے داخل ہونے سے بھی فلیش گیس، دباؤ میں اتار چڑھاؤ، یا نمی کی آلودگی پیدا ہو سکتی ہے جو عمل کے استحکام کو متاثر کرتی ہے۔

اسی لیےویکیوم موصل پائپسسٹمز عام طور پر روایتی فوم سے موصل پائپنگ کے بجائے سیمی کنڈکٹر فیبس میں استعمال ہوتے ہیں۔ جب ایک مناسب طریقے سے منظم کے ساتھ مل کرمتحرک ویکیوم پمپ سسٹم، پوری ٹرانسفر لائن میں طویل مدتی ویکیوم استحکام کو برقرار رکھتے ہوئے مجموعی طور پر گرمی کا رساو 3 W/m سے نیچے رہ سکتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر ایپلی کیشنز کے لیے، ویکیوم موصلیت کو پائپ کے ارد گرد ایک غیر فعال پرت کے طور پر نہیں دیکھا جانا چاہیے۔ یہ ایک فعال تھرمل نظام ہے جس کے لیے قابل پیمائش ویکیوم کارکردگی اور طویل مدتی برقرار رکھنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اعلی درستگی والے چپ مینوفیکچرنگ ماحول میں، سیال کی سنترپتی درجہ حرارت میں معمولی اضافہ بھی دو مرحلے کے بہاؤ کے حالات کا باعث بن سکتا ہے جو کولنگ سرکٹس، پیوریفیکیشن سسٹم، یا پروسیس کنٹرول آلات میں مداخلت کرتے ہیں۔

کریوجینک سیمی کنڈکٹر سسٹمز میں ہیٹ لیک کی اہمیت کیوں ہے۔

ہر کرائیوجینک ٹرانسفر لائن حرارت کی منتقلی کی تین بنیادی شکلوں سے متاثر ہوتی ہے:

• کنڈلی خلا میں تابکاری
• بقایا مالیکیولز کی وجہ سے گیسی ترسیل
• سپورٹ اور سپیسرز کے ذریعے ٹھوس ترسیل

ایک مناسب طریقے سے ڈیزائن میںویکیوم موصل پائپ، کنڈلی دباؤ عام طور پر 1×10⁻⁴ Pa سے کم ہو جاتا ہے۔ اس خلا کی سطح پر، گیس کے باقی مالیکیولز کا درمیانی خالی راستہ ہوتا ہے جو کنڈلی خلا سے نمایاں طور پر بڑا ہوتا ہے، جو گیسی حرارت کی ترسیل کو بہت کم کرتا ہے۔

ریڈی ایٹیو ہیٹ ٹرانسفر کو ملٹی لیئر انسولیشن (MLI) کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ موصلیت عکاس ورق اور کم چالکتا سپیسر مواد کی متبادل تہوں پر مشتمل ہے۔ درست تہہ کی کثافت اور تنصیب کے طریقے کے ساتھ، ریڈی ایٹیو ہیٹ فلوکس کو صرف چند واٹ فی مربع میٹر تک کم کیا جا سکتا ہے۔

باقی تھرمل راستہ بنیادی طور پر مکینیکل سپورٹ سے آتا ہے۔ اس اثر کو کم کرنے کے لیے، عام طور پر G-10 فائبر گلاس یا Torlon® جیسے کم چالکتا مواد استعمال کیے جاتے ہیں۔ آپریشن کے دوران تھرمل سنکچن، کمپن اور زلزلے کی لوڈنگ کو برداشت کرنے کے لیے ان سپورٹوں کو ابھی بھی کافی میکانکی طاقت کی ضرورت ہے۔

منتقلی کے طویل فاصلے پر، ویکیوم موصلیت اور فوم کی موصلیت کے درمیان فرق بہت نمایاں ہو جاتا ہے۔ ایک اچھی طرح سے برقرار رکھنے والا ویکیوم سسٹم کئی سالوں تک مستحکم تھرمل کارکردگی کو برقرار رکھ سکتا ہے، جبکہ فوم کی موصلیت آہستہ آہستہ ماحول سے نمی جذب کرتی ہے۔ ایک بار جب نمی موصلیت کے ڈھانچے میں داخل ہو جاتی ہے اور جم جاتی ہے، تو تھرمل کارکردگی عام طور پر وقت کے ساتھ کم ہو جاتی ہے۔

عملی سیمی کنڈکٹر LN₂ ڈسٹری بیوشن سسٹم میں،ویکیوم موصل پائپنگروایتی فوم انسولیٹڈ لائنوں کے مقابلے میں بوائل آف کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے، خاص طور پر لمبی آؤٹ ڈور رن یا مین ہیڈرز کو مسلسل چلانے پر۔

متحرک ویکیوم پمپ سسٹم

جامد ویکیوم جیکٹس کے ساتھ ایک مسئلہ یہ ہے کہ آؤٹ گیسنگ، ہیلیم پارمیشن، یا مائکروسکوپک رساو کی وجہ سے ویکیوم کا معیار سالوں میں آہستہ آہستہ خراب ہو سکتا ہے۔

اس سے نمٹنے کے لیے، بڑے قطرویکیوم موصل پائپنظام ایک کے ساتھ لیس کیا جا سکتا ہےمتحرک ویکیوم پمپ سسٹم. سسٹم میں عام طور پر ایک کمپیکٹ ٹربومولیکولر یا اسکرول پمپ کا انتظام شامل ہوتا ہے جو وقتاً فوقتاً کنڈلی ویکیوم کو اس کی اصل ڈیزائن کی حالت میں بحال کرتا ہے۔

کولڈ کیتھوڈ گیجز کا استعمال کرتے ہوئے ویکیوم کی سطح کی مسلسل نگرانی کی جاتی ہے۔ پمپ صرف اس وقت چالو ہوتا ہے جب دباؤ ہدف کے سیٹ پوائنٹ سے بڑھ جاتا ہے، اس لیے بجلی کی کھپت اور دیکھ بھال کی ضروریات نسبتاً کم رہتی ہیں۔

سنچو، تائیوان میں ایک سیمی کنڈکٹر سہولت اپ گریڈ پروجیکٹ میں، ایک فعال طور پر منظم ویکیوم پمپنگ سسٹم نے پروڈکشن لائن کو بند کیے بغیر ایک عمر رسیدہ LN₂ ٹرانسفر ہیڈر کو اس کی اصل آپریٹنگ حالت کے قریب تھرمل کارکردگی کو بحال کرنے کی اجازت دی۔ نئے پروجیکٹس کے لیے، فعال ویکیوم مینٹیننس آپریٹرز کو نظام کی سروس لائف کے دوران طویل مدتی موصلیت کے استحکام میں بہتر اعتماد فراہم کرتا ہے۔

مواد اور سسٹم ڈیزائن

سیمی کنڈکٹر اور الٹرا ہائی پیوریٹی ایپلی کیشنز کے لیے، اندرونی عمل پائپ عام طور پر 304L یا 316L سٹینلیس سٹیل سے تیار کیا جاتا ہے۔ آکسیجن کلین سروس کی ضروریات کو پورا کرنے اور آلودگی کے خطرے کو کم سے کم کرنے کے لیے اندرونی سطحوں کو صاف، صاف اور غیر فعال کیا جاتا ہے۔

بیرونی جیکٹ تنصیب کے ماحول کے لحاظ سے پینٹ شدہ کاربن سٹیل یا سٹینلیس سٹیل استعمال کر سکتی ہے۔ کلین روم سے ملحقہ علاقوں میں، سٹینلیس بیرونی جیکٹس کو اکثر سنکنرن یا سطح کی آلودگی سے بچنے کے لیے ترجیح دی جاتی ہے۔

تھرمل سنکچن کو بھی احتیاط سے غور کرنے کی ضرورت ہے۔ ایک LN₂ ٹرانسفر لائن محیطی درجہ حرارت اور آپریٹنگ درجہ حرارت کے درمیان تقریباً 2.5–3 ملی میٹر فی میٹر سکڑ سکتی ہے۔ اس حرکت کو جذب کرنے کے لیے، بیلو ٹائپ ایکسپینشن کمپنسیٹر عام طور پر پورے پائپنگ نیٹ ورک کے حسابی اینکر مقامات پر نصب کیے جاتے ہیں۔

جہاں حرکت یا لچک کی ضرورت ہو،ویکیوم موصل لچکدار نلیاسمبلیاں عام طور پر استعمال ہوتی ہیں۔ عام مقامات میں ٹینک کنکشن، آلات ہک اپ، کئی گنا شاخیں، اور موبائل پروسیس سکڈز شامل ہیں۔

یہ لچکدار ہوزز ویکیوم جیکٹ اور سخت ویکیوم پائپ کی طرح MLI ڈھانچہ کے ساتھ ایک نالیدار اندرونی کور کا استعمال کرتی ہیں۔ مناسب طریقے سے ڈیزائن کی گئی اسمبلیاں بار بار کرائیوجینک تھرمل سائیکلنگ کے بعد ویکیوم کی سالمیت کو برقرار رکھ سکتی ہیں جبکہ بیرونی برف کی تشکیل کو بھی روک سکتی ہیں جو کہ غیر موصل لٹ والی ہوزز پر عام ہے۔

ویکیوم موصل والوزاورفیز الگ کرنے والے

گرمی کے رساو کا انتظام سیدھے پائپ حصوں تک محدود نہیں ہے۔ والوز اورمرحلہ الگ کرنے والےمستحکم cryogenic بہاؤ کے حالات کو برقرار رکھنے میں بھی ایک اہم کردار ادا کرتا ہے.

A ویکیوم موصل والوعام طور پر سیل کرنے والے اہم علاقوں کو انتہائی کم درجہ حرارت سے دور رکھنے کے لیے ایک بڑھا ہوا بونٹ اور ویکیوم جیکٹ والا باڈی استعمال کرتا ہے۔ یہ تنے کی پیکنگ کے ارد گرد جمنے کو روکنے میں مدد کرتا ہے اور والو کے ڈھانچے کے اندر غیر مطلوب گاڑھا پن کو کم کرتا ہے۔

ویکیوم موصلیت کے بغیر، والوز سسٹم کے اندر مرتکز ہیٹ لیک پوائنٹس بن سکتے ہیں۔ مائع کرائیوجینک سروس میں، یہ مقامی بخارات کی جیبیں، غیر مستحکم بہاؤ کے حالات، یا پانی کے ہتھوڑے کے واقعات پیدا کر سکتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر پروسیس سسٹمز کے لیے، توسیعی بونٹ گلوب والوز اور ٹاپ انٹری بال والوز عام طور پر ASME B31.3 اور EN 13480 کے تقاضوں کے مطابق استعمال ہوتے ہیں۔

A ویکیوم موصل فیز سیپریٹراس کا استعمال فلیش گیس کو ہٹانے کے لیے کیا جاتا ہے اس سے پہلے کہ مائع بہاو کے حساس آلات میں داخل ہو۔ سیمی کنڈکٹر ایپلی کیشنز میں، دو فیز کا غیر مستحکم بہاؤ دباؤ کے جھولوں کو اتنا بڑا بنا سکتا ہے کہ عمل کے الارم یا آلات کے انٹرلاک کو متحرک کر سکے۔

زیادہ تر الگ کرنے والے ڈیزائن بخارات سے مائع علیحدگی کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے اندرونی ڈیمسٹر ڈھانچے کے ساتھ ٹینجینٹل انلیٹ کا استعمال کرتے ہیں۔ بہت سے منصوبوں میں، سیپریٹر کو پروسیس فلور کے قریب نصب ایک منی ٹینک کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ منی ٹینک مقامی بفر والیوم کے طور پر کام کرتا ہے جو اہم اضافی گرمی کے بوجھ کو متعارف کرائے بغیر قلیل مدتی مانگ کے اتار چڑھاو کو مستحکم کرنے میں مدد کرتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر پروجیکٹ کی مثال

جنوبی کوریا میں DRAM سہولت کے توسیعی منصوبے کے لیے ایک نئے LN₂ ڈسٹری بیوشن نیٹ ورک کی ضرورت ہے جو وسرجن-کولڈ ٹیسٹ آلات اور ویفر پروسیسنگ ٹولز کی خدمت کرتا ہے۔

تنصیب میں تقریباً 180 میٹر کا سخت ویکیوم انسولیٹڈ پائپ شامل ہے جو ویکیوم انسولیٹڈ لچکدار ہوز اسمبلیوں کے ذریعے متعدد ٹول برانچوں سے منسلک ہے۔ ایک ویکیوم انسولیٹڈ فیز سیپریٹر اور ایک 2 m³ منی ٹینک بلک اسٹوریج ایریا کے قریب نصب کیا گیا تھا۔

ڈائنامک ویکیوم پمپ سسٹم مین 6 انچ ٹرانسفر لائنوں پر 5×10⁻⁶ mbar سے نیچے کنڈلی پریشر کو برقرار رکھتا ہے۔

کمیشننگ کے دوران، پرائمری ہیڈر پر ماپا گیا ہیٹ لیک مستحکم آپریٹنگ حالات میں تقریباً 1.3 W/m تھا۔ ایک سال کی مسلسل سروس کے بعد، وقفے وقفے سے ویکیوم ریکوری سائیکل نے موصلیت کی کارکردگی کو اصل بنیادی حالت کے قریب رکھا۔

پچھلے فوم سے موصل تصور کے مقابلے میں، سہولت نے نمایاں طور پر مائع نائٹروجن کے نقصانات اور بہتر آپریٹنگ استحکام کی اطلاع دی۔ پروسیسنگ لاگز نے بھی نمی سے متعلق آلودگی کے واقعات کو موصلیت کے انحطاط سے منسلک نہیں دکھایا۔

ایپلی کیشنز

ویکیوم انسولیٹڈ کرائیوجینک ٹرانسفر سسٹمز بڑے پیمانے پر سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ، ایل این جی انفراسٹرکچر، صنعتی گیس کی تقسیم، اور مائع ہائیڈروجن ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔

اگرچہ آپریٹنگ ماحول مختلف ہیں، انجینئرنگ کا مقصد ایک ہی رہتا ہے:

• ویکیوم استحکام کو برقرار رکھنا
• گرمی کے داخلے کو کم سے کم کریں۔
• منتقلی کے پورے عمل میں مرحلے کے استحکام کو محفوظ رکھیں

سسٹم ڈیزائن عام طور پر بین الاقوامی معیارات جیسے کہ ASME B31.3، EN 13480، اور ISO 21029 پراجیکٹ کے دائرہ کار اور علاقائی ضروریات پر منحصر ہوتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر سہولیات کے لیے، کرائیوجینک ڈسٹری بیوشن سسٹم کی کارکردگی براہ راست آپریٹنگ کارکردگی، مائع کی کھپت، اور طویل مدتی عمل کی وشوسنییتا کو متاثر کرتی ہے۔ اس کی وجہ سے، پائپنگ، والوز، سیپریٹرز، اور ویکیوم مینٹیننس سسٹم کو آزاد اجزاء کے بجائے ایک مربوط تھرمل سسٹم کے طور پر ڈیزائن کیا جانا چاہیے۔

At ایچ ایل کریوجینکس، ہم معیاری کیٹلاگ کنفیگریشنز کی بجائے حقیقی آپریٹنگ حالات، تھرمل لوڈ کے اہداف، اور تنصیب کی ضروریات پر مبنی کرائیوجینک ٹرانسفر حل تیار کرنے کے لیے EPC ٹھیکیداروں، گیس کمپنیوں، اور سیمی کنڈکٹر سہولیات کے ساتھ کام کرتے ہیں۔

اگر آپ ایک نئے سیمی کنڈکٹر فیب پروجیکٹ کی منصوبہ بندی کر رہے ہیں یا موجودہ LN₂ ڈسٹری بیوشن نیٹ ورک کو اپ گریڈ کر رہے ہیں، تو ہماری انجینئرنگ ٹیم ہیٹ لیک کی کارکردگی، ویکیوم حکمت عملی، اور طویل مدتی آپریشن کے لیے سسٹم کی ترتیب کا جائزہ لینے میں مدد کر سکتی ہے۔