Une usine de fabrication de semi-conducteurs avait besoin de remplacer un thermoplongeur en PTFE défectueux par un outil compact d'établi humide. L'espace disponible était une fente de 150 mm de large le long de la paroi du réservoir, de 400 mm de profondeur, avec une ouverture de bride de 100 mm. La puissance requise était de 2,5 kW. Les radiateurs standard du catalogue étaient soit trop larges, soit trop longs, soit leur densité en watts était trop élevée pour l'espace. L'installation avait besoin d'un radiateur personnalisé adapté à l'emplacement et fonctionnant à une densité de watts sûre.
La spécification d'un thermoplongeur en PTFE pour un outil à semi-conducteurs-à espace limité nécessite une approche différente de celle requise pour un grand réservoir de placage. Les contraintes d'espace sont plus strictes, la chimie est souvent plus agressive et les exigences d'uniformité de température sont plus exigeantes. La spécification doit équilibrer la densité en watts, la surface et l’ajustement physique dans une très petite enveloppe.
L'analyse des contraintes spatiales
La première étape consiste à cartographier précisément l’espace disponible. Dans un outil à semi-conducteurs, l'espace de chauffage est souvent défini par la paroi du réservoir d'un côté, le chemin du support de tranche de l'autre et le fond du réservoir en dessous. Le volume disponible peut avoir une forme irrégulière qu'un radiateur standard ne peut pas remplir.
Les dimensions clés sont la largeur maximale, la profondeur maximale, la hauteur maximale et l'espace libre par rapport aux pièces mobiles. L'ouverture de la bride définit le diamètre maximum du radiateur qui peut être inséré. La profondeur d'immersion définit la longueur chauffée utilisable.
| Dimension | Contrainte typique | Impact sur la conception du chauffage |
|---|---|---|
| Largeur disponible | 100-200 mm | Limite la largeur du radiateur |
| Profondeur disponible | 300 à 500 mm | Limite la longueur chauffée |
| Ouverture de bride | 80-150 mm | Limite l’insertion du radiateur |
| Profondeur d'immersion | 200-400 mm | Limite la longueur chauffée |
| Autorisation au transporteur | 50-100 mm | Limite la saillie |
Contraintes d'espace dans les outils d'établi humides à semi-conducteurs
Calcul de la densité de watts et de la surface
Une puissance de 2,5 kW à une densité de puissance sûre de 1,0 W/cm² nécessite 2 500 cm² de surface de gaine. Dans un outil-à espace limité, atteindre cette surface nécessite une configuration compacte à plusieurs-passes.
Avec un diamètre de gaine de 50 mm, 2 500 cm² nécessitent 1 592 mm de longueur chauffée. Dans une cuve de 400 mm de profondeur avec 300 mm d'immersion utilisable, cela se traduit par six passes de 265 mm chacune. L'ensemble multi--passes s'inscrit dans un encombrement d'environ 300 × 250 mm.
| Diamètre de la gaine | Surface par 100 mm | Longueur chauffée pour 2 500 cm² | Passe à 300 mm | Empreinte |
|---|---|---|---|---|
| 32 millimètres | 100 cm² | 2 500 millimètres | 9 | 300 × 250 mm |
| 40 millimètres | 126 cm² | 1 984 millimètres | 7 | 300 × 220 millimètres |
| 50 millimètres | 157 cm² | 1 592 millimètres | 6 | 300 × 200 millimètres |
| 63 millimètres | 198 cm² | 1 263 cm² | 5 | 300 × 180 mm |
Configurations multi-passes pour un service de 2,5 kW à 1,0 W/cm²
Installer le pack multi-Pass dans l'emplacement
Le paquet multi-passes doit passer à travers l'ouverture de la bride et dans l'emplacement disponible. Un paquet d'une largeur de 200 mm ne passera pas à travers une ouverture de bride de 100 mm. La solution consiste à orienter les passes verticalement de manière à ce que le faisceau soit étroit dans un sens et large dans l'autre, et à l'insérer à travers la bride dans l'orientation étroite.
Un faisceau comportant six passes de 50 mm de diamètre espacées de 30 mm a une largeur d'environ 6 × 50 + 5 × 30=450 mm dans un sens et 50 mm dans l'autre. Si l'ouverture de la bride est de 100 mm, le faisceau peut être inséré avec la dimension de 50 mm alignée avec l'ouverture, puis tourné en position.
| Configuration du paquet | Largeur (passes) | Profondeur (diamètre de passe) | Convient à une bride de 100 mm | Convient à une fente de 150 mm |
|---|---|---|---|---|
| 4 passes, 50 mm, espacement de 30 mm | 290 millimètres | 50 millimètres | Oui (rotation) | Oui |
| 5 passes, 50 mm, espacement de 30 mm | 370 millimètres | 50 millimètres | Oui (rotation) | Oui |
| 6 passes, 50 mm, espacement de 30 mm | 450 millimètres | 50 millimètres | Oui (rotation) | Marginal |
| 6 passes, 40 mm, espacement de 25 mm | 365 millimètres | 40 millimètres | Oui (rotation) | Oui |
Configurations groupées et ajustement à travers les ouvertures de bride
Uniformité du débit et de la température dans les espaces restreints
Dans un outil-à espace limité, le flux autour du radiateur est souvent limité par la paroi du réservoir à proximité et le support de plaquette. Le débit peut être irrégulier, avec une vitesse élevée d’un côté et une faible vitesse de l’autre. Cela peut créer des points chauds du côté des faibles-vitesses.
Un déflecteur perforé ou un guide de flux peut répartir le flux plus uniformément autour du faisceau. Le déflecteur doit être conçu pour s'adapter à l'espace disponible et pour diriger le flux à travers les espaces entre les passages. Un petit éjecteur peut également être utilisé pour augmenter la vitesse locale.
Matériau et construction pour le service de semi-conducteurs
Les outils à semi-conducteurs nécessitent souvent des matériaux de haute-pureté. La gaine en PTFE doit être un polymère vierge, non chargé et peu extractible. La bride doit être en acier inoxydable massif revêtu de PTFE ou de PTFE-. Le boîtier du terminal doit être scellé et ventilé pour éviter toute contamination.
Le radiateur doit être nettoyé et passivé avant l'installation. Toutes les huiles ou particules de fabrication résiduelles peuvent contaminer le bain de traitement.
Lorsqu'un appareil de chauffage standard ne peut pas s'adapter à l'outil
Un appareil de chauffage standard s'adapte rarement à un outil à semi-conducteurs-à espace limité. L’espace disponible est trop petit, la forme est trop irrégulière et les exigences de pureté sont trop strictes. Une configuration de thermoplongeur PTFE personnalisée avec un faisceau compact multi-passes, une bride PTFE solide et un boîtier de borne scellé est conçue pour l'outil spécifique. Le processus de spécification nécessite les dimensions de l'espace disponible, l'ouverture de la bride, la profondeur d'immersion, la chimie du bain, la puissance requise et les exigences de pureté.
