সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে, ক্রায়োজেনিক ডিস্ট্রিবিউশন সিস্টেম থেকে শুধু তরল নাইট্রোজেন বা আর্গন এক স্থান থেকে অন্য স্থানে স্থানান্তর করার চেয়েও বেশি কিছু প্রত্যাশা করা হয়। ব্যবহারের স্থান পর্যন্ত পুরো পথেই তরলটিকে স্থিতিশীল, পরিষ্কার এবং একক-দশা সম্পন্ন থাকতে হয়। এমনকি সামান্য পরিমাণ তাপের প্রবেশও ফ্ল্যাশ গ্যাস, চাপের ওঠানামা বা আর্দ্রতার দূষণ তৈরি করতে পারে, যা প্রক্রিয়ার স্থিতিশীলতাকে প্রভাবিত করে।

সেই কারণেইভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড পাইপসেমিকন্ডাক্টর ফ্যাবগুলিতে প্রচলিত ফোম-ইনসুলেটেড পাইপিংয়ের পরিবর্তে এই সিস্টেমগুলি সাধারণত ব্যবহৃত হয়। যখন একটি সঠিকভাবে পরিচালিত ব্যবস্থার সাথে মিলিত হয়...ডাইনামিক ভ্যাকুয়াম পাম্প সিস্টেমসম্পূর্ণ ট্রান্সফার লাইন জুড়ে দীর্ঘমেয়াদী ভ্যাকুয়াম স্থিতিশীলতা বজায় রেখেও সামগ্রিক তাপ লিকেজ ৩ ওয়াট/মিটার-এর নিচে রাখা সম্ভব।

সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে, ভ্যাকুয়াম ইনসুলেশনকে পাইপের চারপাশে একটি নিষ্ক্রিয় স্তর হিসেবে দেখা উচিত নয়। এটি একটি সক্রিয় তাপীয় ব্যবস্থা যার জন্য পরিমাপযোগ্য ভ্যাকুয়াম পারফরম্যান্স এবং দীর্ঘমেয়াদী রক্ষণাবেক্ষণযোগ্যতা প্রয়োজন। উচ্চ-নির্ভুল চিপ উৎপাদন পরিবেশে, তরলের সম্পৃক্ত তাপমাত্রার সামান্য বৃদ্ধিও দ্বি-দশা প্রবাহের পরিস্থিতি তৈরি করতে পারে, যা কুলিং সার্কিট, পরিশোধন ব্যবস্থা বা প্রসেস কন্ট্রোল সরঞ্জামের কাজে ব্যাঘাত ঘটায়।

ক্রায়োজেনিক সেমিকন্ডাক্টর সিস্টেমে তাপ নিঃসরণ কেন গুরুত্বপূর্ণ

প্রতিটি ক্রায়োজেনিক ট্রান্সফার লাইন তিন ধরনের প্রধান তাপ স্থানান্তর দ্বারা প্রভাবিত হয়:

• বলয়াকার স্থান জুড়ে বিকিরণ
• অবশিষ্ট অণু দ্বারা সৃষ্ট গ্যাসীয় পরিবহন
• সাপোর্ট এবং স্পেসারের মাধ্যমে দৃঢ় পরিবাহিতা

সঠিকভাবে ডিজাইন করা হলেভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড পাইপসাধারণত, বলয়াকার চাপ 1×10⁻⁴ Pa-এর নিচে নামিয়ে আনা হয়। এই ভ্যাকুয়াম স্তরে, অবশিষ্ট গ্যাস অণুগুলির গড় মুক্ত পথ বলয়াকার ফাঁকের চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে বড় হয়, যা গ্যাসীয় তাপ সঞ্চালনকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে।

বহুস্তরীয় ইনসুলেশন (MLI) ব্যবহার করে বিকিরণজনিত তাপ স্থানান্তর নিয়ন্ত্রণ করা হয়। এই ইনসুলেশনটি প্রতিফলক ফয়েল এবং কম পরিবাহিতা সম্পন্ন স্পেসার উপাদানের পর্যায়ক্রমিক স্তর দিয়ে গঠিত। সঠিক স্তর ঘনত্ব এবং স্থাপন পদ্ধতির মাধ্যমে বিকিরণজনিত তাপ প্রবাহ প্রতি বর্গমিটারে মাত্র কয়েক ওয়াটে নামিয়ে আনা যায়।

অবশিষ্ট তাপীয় পথটি প্রধানত যান্ত্রিক অবলম্বন থেকে আসে। এই প্রভাব কমানোর জন্য সাধারণত জি-১০ ফাইবারগ্লাস বা টরলন®-এর মতো কম পরিবাহিতা সম্পন্ন উপাদান ব্যবহার করা হয়। কার্যকালীন সময়ে তাপীয় সংকোচন, কম্পন এবং ভূমিকম্পজনিত ভার সহ্য করার জন্য এই অবলম্বনগুলোর যথেষ্ট যান্ত্রিক শক্তি থাকা প্রয়োজন।

দীর্ঘ দূরত্বে তাপ স্থানান্তরের ক্ষেত্রে ভ্যাকুয়াম ইনসুলেশন এবং ফোম ইনসুলেশনের মধ্যে পার্থক্য খুব স্পষ্ট হয়ে ওঠে। একটি ভালোভাবে রক্ষণাবেক্ষণ করা ভ্যাকুয়াম সিস্টেম বহু বছর ধরে স্থিতিশীল তাপীয় কর্মক্ষমতা বজায় রাখতে পারে, অন্যদিকে ফোম ইনসুলেশন ধীরে ধীরে বায়ুমণ্ডল থেকে আর্দ্রতা শোষণ করে। একবার আর্দ্রতা ইনসুলেশনের কাঠামোতে প্রবেশ করে জমে গেলে, সময়ের সাথে সাথে এর তাপীয় কার্যকারিতা সাধারণত হ্রাস পায়।

ব্যবহারিক সেমিকন্ডাক্টর LN₂ বিতরণ ব্যবস্থায়,ভ্যাকুয়াম-ইনসুলেটেড পাইপিংপ্রচলিত ফোম-ইনসুলেটেড লাইনের তুলনায় এটি বাষ্পীভবন উল্লেখযোগ্যভাবে কমাতে পারে, বিশেষ করে দীর্ঘ বহিরাঙ্গন সংযোগ বা অবিচ্ছিন্নভাবে চলমান প্রধান হেডারগুলির ক্ষেত্রে।

ডাইনামিক ভ্যাকুয়াম পাম্প সিস্টেম

স্ট্যাটিক ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটের একটি সমস্যা হলো, গ্যাস নির্গমন, হিলিয়ামের প্রবেশ বা আণুবীক্ষণিক ছিদ্রের কারণে বছরের পর বছর ধরে ভ্যাকুয়ামের গুণমান ধীরে ধীরে খারাপ হয়ে যেতে পারে।

এর সমাধানে, বড় ব্যাসভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড পাইপসিস্টেমগুলি একটি দিয়ে সজ্জিত করা যেতে পারেডাইনামিক ভ্যাকুয়াম পাম্প সিস্টেমসিস্টেমটিতে সাধারণত একটি কম্প্যাক্ট টার্বোমলিকিউলার বা স্ক্রল পাম্প ব্যবস্থা থাকে যা পর্যায়ক্রমে অ্যানুলার ভ্যাকুয়ামকে তার মূল ডিজাইন অবস্থায় ফিরিয়ে আনে।

কোল্ড-ক্যাথোড গেজ ব্যবহার করে ভ্যাকুয়ামের মাত্রা ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ করা হয়। চাপ নির্ধারিত লক্ষ্যমাত্রার চেয়ে বেশি হলেই কেবল পাম্পটি চালু হয়, ফলে বিদ্যুৎ খরচ এবং রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা তুলনামূলকভাবে কম থাকে।

তাইওয়ানের সিনচুতে একটি সেমিকন্ডাক্টর স্থাপনার আধুনিকীকরণ প্রকল্পে, একটি সক্রিয়ভাবে পরিচালিত ভ্যাকুয়াম পাম্পিং সিস্টেম উৎপাদন লাইন বন্ধ না করেই একটি পুরোনো LN₂ ট্রান্সফার হেডারকে তার মূল অপারেটিং অবস্থার কাছাকাছি তাপীয় কর্মক্ষমতা পুনরুদ্ধার করতে সাহায্য করেছিল। নতুন প্রকল্পগুলোর ক্ষেত্রেও, সক্রিয় ভ্যাকুয়াম রক্ষণাবেক্ষণ সিস্টেমটির পরিষেবা জীবন জুড়ে দীর্ঘমেয়াদী ইনসুলেশন স্থিতিশীলতার বিষয়ে অপারেটরদের আরও বেশি আস্থা জোগায়।

উপকরণ এবং সিস্টেম ডিজাইন

সেমিকন্ডাক্টর এবং অতি-উচ্চ-বিশুদ্ধতার প্রয়োগের জন্য, অভ্যন্তরীণ প্রসেস পাইপটি সাধারণত 304L বা 316L স্টেইনলেস স্টিল দিয়ে তৈরি করা হয়। অক্সিজেন-ক্লিন পরিষেবার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে এবং দূষণের ঝুঁকি কমাতে অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠতলগুলি পরিষ্কার, পার্জ এবং প্যাসিভেট করা হয়।

স্থাপন পরিবেশের উপর নির্ভর করে বাইরের আবরণে রঙ করা কার্বন স্টিল বা স্টেইনলেস স্টিল ব্যবহার করা যেতে পারে। ক্লিনরুম-সংলগ্ন এলাকায় ক্ষয় বা পৃষ্ঠের দূষণ এড়াতে প্রায়শই স্টেইনলেস স্টিলের বাইরের আবরণ পছন্দ করা হয়।

তাপীয় সংকোচনও সতর্কতার সাথে বিবেচনা করা প্রয়োজন। একটি LN₂ স্থানান্তর লাইন পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা এবং কার্যকরী তাপমাত্রার মধ্যে প্রতি মিটারে প্রায় ২.৫–৩ মিমি সংকুচিত হতে পারে। এই সংকোচন সামাল দেওয়ার জন্য, পাইপিং নেটওয়ার্ক জুড়ে পরিকল্পিত অ্যাঙ্কর স্থানগুলিতে সাধারণত বেলো-টাইপ এক্সপ্যানশন কম্পেনসেটর স্থাপন করা হয়।

যেখানে নড়াচড়া বা নমনীয়তার প্রয়োজন হয়,ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ফ্লেক্সিবল হোসঅ্যাসেম্বলিগুলো সচরাচর ব্যবহৃত হয়। এর সাধারণ স্থানগুলোর মধ্যে রয়েছে ট্যাঙ্কের সংযোগস্থল, যন্ত্রপাতির হুক-আপ, ম্যানিফোল্ডের শাখা এবং মোবাইল প্রসেস স্কিড।

এই নমনীয় হোসগুলিতে একটি ঢেউখেলানো অভ্যন্তরীণ কোরের সাথে একটি ভ্যাকুয়াম জ্যাকেট এবং অনমনীয় ভ্যাকুয়াম পাইপের অনুরূপ এমএলআই (MLI) কাঠামো ব্যবহার করা হয়। সঠিকভাবে ডিজাইন করা অ্যাসেম্বলিগুলি বারবার ক্রায়োজেনিক তাপীয় চক্রের পরেও ভ্যাকুয়ামের অখণ্ডতা বজায় রাখতে পারে এবং একই সাথে বাইরের দিকে বরফ জমাও প্রতিরোধ করে, যা ইনসুলেশনবিহীন বিনুনিযুক্ত হোসগুলিতে সাধারণত দেখা যায়।

ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ভালভএবংফেজ সেপারেটর

তাপ নিঃসরণ নিয়ন্ত্রণ শুধু সরল পাইপের অংশেই সীমাবদ্ধ নয়। ভালভ এবংফেজ সেপারেটরস্থিতিশীল ক্রায়োজেনিক প্রবাহের অবস্থা বজায় রাখতেও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

A ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ভালভসাধারণত গুরুত্বপূর্ণ সিলিং এলাকাগুলোকে চরম নিম্ন তাপমাত্রা থেকে দূরে রাখতে একটি বর্ধিত বনেট এবং ভ্যাকুয়াম-জ্যাকেটেড বডি ব্যবহার করা হয়। এটি স্টেম প্যাকিং-এর চারপাশে জমাট বাঁধা প্রতিরোধ করতে সাহায্য করে এবং ভালভ কাঠামোর ভিতরে অবাঞ্ছিত ঘনীভবন কমায়।

ভ্যাকুয়াম ইনসুলেশন ছাড়া, ভালভগুলো সিস্টেমের মধ্যে তাপ নিঃসরণের কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হতে পারে। তরল ক্রায়োজেনিক পরিষেবার ক্ষেত্রে, এর ফলে স্থানীয়ভাবে বাষ্পের পকেট তৈরি হতে পারে, প্রবাহের অবস্থা অস্থিতিশীল হতে পারে, অথবা ওয়াটার হ্যামার ইভেন্ট ঘটতে পারে।

সেমিকন্ডাক্টর প্রসেস সিস্টেমের জন্য, ASME B31.3 এবং EN 13480-এর প্রয়োজনীয়তা অনুসারে এক্সটেন্ডেড-বনেট গ্লোব ভালভ এবং টপ-এন্ট্রি বল ভালভ সাধারণত ব্যবহৃত হয়।

A ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ফেজ সেপারেটরসংবেদনশীল ডাউনস্ট্রিম যন্ত্রপাতিতে তরল প্রবেশের আগে ফ্ল্যাশ গ্যাস অপসারণ করতে এটি ব্যবহৃত হয়। সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, অস্থিতিশীল দ্বি-দশা প্রবাহ এমন বড় চাপের তারতম্য তৈরি করতে পারে যা প্রসেস অ্যালার্ম বা ইকুইপমেন্ট ইন্টারলক চালু করার জন্য যথেষ্ট।

বাষ্প-তরল পৃথকীকরণের দক্ষতা উন্নত করার জন্য বেশিরভাগ সেপারেটর ডিজাইনে একটি ট্যানজেনশিয়াল ইনলেটের সাথে একটি অভ্যন্তরীণ ডিমিস্টার কাঠামো ব্যবহার করা হয়। অনেক প্রকল্পে, সেপারেটরটিকে প্রসেস ফ্লোরের কাছে স্থাপিত একটি মিনি ট্যাঙ্কের সাথে সংযুক্ত করা হয়। মিনি ট্যাঙ্কটি একটি স্থানীয় বাফার ভলিউম হিসাবে কাজ করে, যা উল্লেখযোগ্য অতিরিক্ত তাপের বোঝা তৈরি না করেই স্বল্পমেয়াদী চাহিদার ওঠানামা স্থিতিশীল করতে সাহায্য করে।

সেমিকন্ডাক্টর প্রকল্পের উদাহরণ

দক্ষিণ কোরিয়ার একটি ডিআরএএম (DRAM) প্ল্যান্ট সম্প্রসারণ প্রকল্পের জন্য ইমার্শন-কুলড টেস্ট ইকুইপমেন্ট এবং ওয়েফার প্রসেসিং টুলসকে পরিষেবা দেওয়ার উদ্দেশ্যে একটি নতুন এলএন₂ (LN₂) বিতরণ নেটওয়ার্কের প্রয়োজন হয়েছিল।

এই স্থাপনায় প্রায় ১৮০ মিটার অনমনীয় ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড পাইপ অন্তর্ভুক্ত ছিল, যা ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ফ্লেক্সিবল হোস অ্যাসেম্বলির মাধ্যমে একাধিক টুল ব্রাঞ্চের সাথে সংযুক্ত ছিল। বাল্ক স্টোরেজ এলাকার কাছে একটি ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ফেজ সেপারেটর এবং একটি ২ ঘনমিটারের মিনি ট্যাঙ্ক স্থাপন করা হয়েছিল।

ডাইনামিক ভ্যাকুয়াম পাম্প সিস্টেমটি প্রধান ৬-ইঞ্চি ট্রান্সফার লাইনগুলিতে অ্যানুলার চাপ ৫×১০⁻⁶ mbar-এর নিচে বজায় রেখেছিল।

কমিশনিংয়ের সময়, স্থিতিশীল অপারেটিং পরিস্থিতিতে প্রাইমারি হেডারে পরিমাপকৃত তাপ লিকেজের গড় পরিমাণ ছিল প্রায় ১.৩ ওয়াট/বর্গমিটার। এক বছর একটানা ব্যবহারের পর, পর্যায়ক্রমিক ভ্যাকুয়াম রিকভারি চক্র ইনসুলেশনের কার্যকারিতাকে মূল বেসলাইন অবস্থার কাছাকাছি রেখেছিল।

পূর্ববর্তী ফোম-ইনসুলেটেড পদ্ধতির তুলনায়, এই স্থাপনায় তরল নাইট্রোজেনের অপচয় উল্লেখযোগ্যভাবে কম হয়েছে এবং পরিচালনগত স্থিতিশীলতা উন্নত হয়েছে। প্রসেস লগ থেকে ইনসুলেশনের অবনতির সাথে সম্পর্কিত কোনো আর্দ্রতাজনিত দূষণের ঘটনাও দেখা যায়নি।

অ্যাপ্লিকেশন

ভ্যাকুয়াম-ইনসুলেটেড ক্রায়োজেনিক ট্রান্সফার সিস্টেমগুলো সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন, এলএনজি পরিকাঠামো, শিল্প গ্যাস বিতরণ এবং তরল হাইড্রোজেন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

পরিচালন পরিবেশ ভিন্ন হলেও, প্রকৌশলগত উদ্দেশ্য একই থাকে:

• ভ্যাকুয়াম স্থিতিশীলতা বজায় রাখুন
• তাপ প্রবেশ কমানো
• স্থানান্তর প্রক্রিয়া জুড়ে দশার স্থিতিশীলতা বজায় রাখা

প্রকল্পের পরিধি এবং আঞ্চলিক প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে সিস্টেম ডিজাইন সাধারণত ASME B31.3, EN 13480, এবং ISO 21029-এর মতো আন্তর্জাতিক মান অনুসরণ করে।

সেমিকন্ডাক্টর স্থাপনাগুলোর ক্ষেত্রে, ক্রায়োজেনিক ডিস্ট্রিবিউশন সিস্টেমের কার্যকারিতা সরাসরি পরিচালন দক্ষতা, তরল খরচ এবং দীর্ঘমেয়াদী প্রক্রিয়ার নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করে। একারণে, পাইপিং, ভালভ, সেপারেটর এবং ভ্যাকুয়াম রক্ষণাবেক্ষণ সিস্টেমগুলোকে পৃথক উপাদান হিসেবে না দেখে, একটি সমন্বিত থার্মাল সিস্টেম হিসেবে ডিজাইন করা উচিত।

At এইচএল ক্রায়োজেনিক্সআমরা প্রমিত ক্যাটালগ কনফিগারেশনের পরিবর্তে প্রকৃত পরিচালন পরিস্থিতি, তাপীয় লোডের লক্ষ্যমাত্রা এবং স্থাপনের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে ক্রায়োজেনিক স্থানান্তর সমাধান তৈরি করতে EPC ঠিকাদার, গ্যাস কোম্পানি এবং সেমিকন্ডাক্টর স্থাপনাগুলোর সাথে কাজ করি।

আপনি যদি একটি নতুন সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাব প্রকল্পের পরিকল্পনা করেন অথবা বিদ্যমান LN₂ বিতরণ নেটওয়ার্ক আপগ্রেড করতে চান, তবে আমাদের প্রকৌশল দল দীর্ঘমেয়াদী পরিচালনার জন্য তাপ নিঃসরণ কর্মক্ষমতা, ভ্যাকুয়াম কৌশল এবং সিস্টেম কনফিগারেশন মূল্যায়নে সহায়তা করতে পারে।