用绝缘软管解决半导体制造挑战

用绝缘软管解决半导体制造挑战

软管产品高级产品经理 Doug Nordstrom 和半导体区域市场经理 Yoon Jiang

在半导体芯片生产领域，精度和清洁度是相互交叉的优先事项。室内温度必须保持在最佳水平，以确保工艺稳定性。由于维持适当的工艺气体流动所需的极高热量，这可能具有挑战性。同时，腔室必须完全没有潜在的污染物，以在精细的制造过程中最大限度地提高芯片的产量。

由于重要的工程和设计都涉及创建和维护理想的制造环境，因此很容易忽略选择一些支持芯片生产过程的更“基本”组件的重要性。考虑一个简单的工业软管，它被用于整个制造业的无数应用中。在半导体制造过程中，软管发挥着重要作用，因为它们通常用于帮助强大的冷却器调节生产过程所需的环境。

与半导体工艺中的其他任何事情一样，在选择合适的软管以保持最佳生产环境时，应该考虑一些特殊的考虑因素。例如，为软管选择适当的绝缘程度不仅对于调节芯片制造过程中的温度至关重要，而且对于避免操作中不必要的风险和成本至关重要。

以下是您在评估绝缘软管解决方案以优化成本和结果时需要考虑的一些因素：

保持最佳流体温度控制。 沉积室中的温度稳定性对于高效的半导体生产至关重要。这些温度通常由强大的冷却器调节，该冷却器利用一根或多根软管泵入和泵出的冷却剂——如果没有适当绝缘，冷却剂软管可能会成为影响稳定性的一个区域。

在从冷却器到加工环境的运输过程中，流体温度会自然升高。如果软管没有配备适当的绝缘材料，如果冷却器没有补偿冷却剂管路中的温度升高，则腔室中的温度可能不会处于最佳水平。

虽然一般工业应用可能仅使用水作为冷却剂，但半导体应用通常使用乙二醇等冷却剂，其温度可低至 -40 摄氏度。这是一个能源密集型过程，通过保持冷却剂的温度比一个标准的工业软管，一个绝缘的解决方案可以促进在这些超冷温度下输送流体的管线更好的温度控制。尽可能有效地保持适当的温度符合半导体制造商的最大利益，既可以保持芯片制造过程的高质量输出，又可以最大限度地降低能源成本。

防止冷凝。 在炎热的天气里，绝缘不足的软管就像一杯冰水；如果软管的表面温度低于环境露点，软管外部会形成冷凝水。如果两根冷软管走得太近，也会发生冷凝，导致彼此的表面变得比隔离时更冷。

与许多工业应用一样，冷凝对于半导体制造商来说可能是一个问题。当软管穿过密闭区域（如底层地板）时，未检测到的冷凝水滴可能会危及相邻的敏感设备（如电子设备），造成损坏并可能导致过程停机。在非受限、交通繁忙的区域，带有冷凝水滴的管道或软管也可能造成滑倒危险。

此外，在任何工业应用附近发现的小水坑可能需要对其原因进行调查，这可能导致不必要的停机时间和资源分配。选择具有正确绝缘性能的软管有助于防止冷凝和此类相关问题。

在绝缘软管中寻找什么。 在为冷水机应用选择绝缘软管时，选择专为低温设计的材料非常重要。虽然一些绝缘选项可能会在市场上销售用于热流体和冷流体传输应用，但事实是不同类型的绝缘性能不同，具体取决于它们的使用过程。例如，具有柔性聚烯烃热缩套的软管已被证明在寒冷应用中的性能优于带有织物覆盖层的绝缘软管，后者更适合高温流体应用。寻找了解哪些类型的材料最适合应用以及原因的软管供应商，然后只选择经过优化以在您的最终使用环境中执行的绝缘软管。

同样重要的是，无论使用何种绝缘材料，软管都应保持足够的柔韧性以优化布线和安装。例如，软管的最小弯曲半径不应随绝缘而改变，弯曲能力也不应损害其绝缘性能。寻找能够正确保持所输送流体的目标温度的选项，操作灵活，而且体积也不大，例如采用低导热气凝胶绝缘材料的软管。

最后，为应用带来真正效率的绝缘软管是一种仅使用所需绝缘材料的软管。一个好的软管供应商可以提供不同的分层选项，而不是一刀切的方法，可以经济高效地满足您应用的温度要求。在最好的情况下，他们会要求您提供应用参数，并使用一个公式来确定适合您特定软管需求的保温材料。

智能、经济高效的解决方案。 想要降低成本的半导体制造商应该考虑超越其工艺中心的昂贵制造工具，寻找不太明显但成本效益高的整个设施改进机会。评估他们的用于低温流体传输应用的软管套件并选择合适的软管绝缘选项可能是一项有价值的练习。

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