Zakład produkujący półprzewodniki musiał wymienić uszkodzoną grzałkę zanurzeniową PTFE w kompaktowym narzędziu do pracy na mokro. Dostępną przestrzenią była szczelina o szerokości 150 mm wzdłuż ściany zbiornika, głębokość 400 mm i otwór w kołnierzu o średnicy 100 mm. Wymagana moc wynosiła 2,5 kW. Standardowe grzejniki katalogowe były albo za szerokie, za długie, albo miały zbyt dużą gęstość watów w stosunku do dostępnej przestrzeni. Placówka potrzebowała niestandardowego grzejnika, który pasowałby do gniazda i działał z bezpieczną gęstością watów.
Określenie grzałki zanurzeniowej PTFE dla narzędzia półprzewodnikowego-o ograniczonej przestrzeni wymaga innego podejścia niż określenie specyfikacji dla dużego zbiornika do galwanizacji. Ograniczenia przestrzenne są bardziej rygorystyczne, chemia jest często bardziej agresywna, a wymagania dotyczące jednorodności temperatury są bardziej rygorystyczne. Specyfikacja musi równoważyć gęstość watów, powierzchnię i dopasowanie fizyczne w bardzo małej obudowie.
Analiza ograniczeń przestrzennych
Pierwszym krokiem jest dokładne zaplanowanie dostępnej przestrzeni. W narzędziu półprzewodnikowym przestrzeń grzejnika jest często wyznaczana przez ścianę zbiornika po jednej stronie, ścieżkę nośnika płytek po drugiej i dno zbiornika poniżej. Dostępna objętość może mieć nieregularny kształt, którego nie jest w stanie wypełnić standardowy grzejnik.
Kluczowe wymiary to maksymalna szerokość, maksymalna głębokość, maksymalna wysokość i odstęp od ruchomych części. Otwór kołnierza określa maksymalną średnicę grzejnika, który można włożyć. Głębokość zanurzenia określa użyteczną długość podgrzewania.
| Wymiar | Typowe ograniczenie | Wpływ na konstrukcję grzejnika |
|---|---|---|
| Dostępna szerokość | 100–200 mm | Ogranicza szerokość grzejnika |
| Dostępna głębokość | 300–500 mm | Ogranicza długość podgrzewania |
| Otwór kołnierzowy | 80–150 mm | Ogranicza wkładanie grzejnika |
| Głębokość zanurzenia | 200–400 mm | Ogranicza długość podgrzewania |
| Odprawa dla przewoźnika | 50–100 mm | Ogranicza występ |
Ograniczenia przestrzenne w narzędziach półprzewodnikowych do pracy na mokrym stanowisku
Obliczanie gęstości watów i powierzchni
Do obciążenia 2,5 kW przy bezpiecznej gęstości mocy 1,0 W/cm² wymagane jest 2500 cm² powierzchni osłony. W przypadku narzędzia o ograniczonej przestrzeni-osiągnięcie takiej powierzchni wymaga kompaktowej-konfiguracji wieloprzebiegowej.
Przy średnicy osłony 50 mm 2500 cm² wymaga 1592 mm długości nagrzanej. W zbiorniku o głębokości 400 mm i zanurzeniu użytecznym 300 mm oznacza to sześć przejść po 265 mm każdy. Pakiet wieloprzepustowy- mieści się w obszarze o wymiarach około 300 × 250 mm.
| Średnica osłony | Powierzchnia na 100 mm | Długość podgrzewana dla 2500 cm² | Przechodzi na 300 mm | Ślad stopy |
|---|---|---|---|---|
| 32 mm | 100 cm² | 2500 mm | 9 | 300 × 250 mm |
| 40 mm | 126 cm² | 1984 mm | 7 | 300 × 220 mm |
| 50 mm | 157 cm² | 1592 mm | 6 | 300 × 200 mm |
| 63 mm | 198 cm² | 1263 cm² | 5 | 300 × 180 mm |
Konfiguracje-wieloprzebiegowe przy obciążeniu 2,5 kW i 1,0 W/cm²
Dopasowywanie pakietu-Multipass do gniazda
Pakiet wieloprzepustowy-musi zmieścić się w otworze kołnierza i w dostępnym gnieździe. Wiązka o szerokości 200 mm nie zmieści się w otworze kołnierza o średnicy 100 mm. Rozwiązaniem jest ustawienie przepustów w pionie tak, aby wiązka była wąska w jednym kierunku, a szeroka w drugim i wprowadzona przez kołnierz w wąskiej orientacji.
Wiązka z sześcioma przejściami o średnicy 50 mm oddalonymi od siebie o 30 mm ma szerokość w przybliżeniu 6 × 50 + 5 × 30=450 mm w jednym kierunku i 50 mm w drugim. Jeśli otwór kołnierza wynosi 100 mm, wiązkę można włożyć tak, aby wymiar 50 mm był wyrównany z otworem, a następnie obrócić go w odpowiednie miejsce.
| Konfiguracja pakietu | Szerokość (przejścia) | Głębokość (średnica przejścia) | Pasuje do kołnierza 100 mm | Pasuje do szczeliny 150 mm |
|---|---|---|---|---|
| 4 przejścia, 50 mm, rozstaw 30 mm | 290 mm | 50 mm | Tak (obrócony) | Tak |
| 5 przejść, 50 mm, rozstaw 30 mm | 370 mm | 50 mm | Tak (obrócony) | Tak |
| 6 przejść, 50 mm, rozstaw 30 mm | 450 mm | 50 mm | Tak (obrócony) | Marginalny |
| 6 przejść, 40 mm, rozstaw 25 mm | 365 mm | 40 mm | Tak (obrócony) | Tak |
Połączyć konfiguracje i dopasować je do otworów kołnierzowych
Jednolitość przepływu i temperatury w ciasnych przestrzeniach
W przypadku narzędzia o ograniczonej przestrzeni-opływ wokół grzejnika jest często ograniczony przez pobliską ścianę zbiornika i nośnik płytki. Przepływ może być nierówny, z dużą prędkością po jednej stronie i małą prędkością po drugiej. Może to powodować powstawanie gorących punktów po stronie-niskiej prędkości.
Perforowana przegroda lub prowadnica przepływu mogą bardziej równomiernie rozprowadzać przepływ wokół wiązki. Przegroda powinna być zaprojektowana tak, aby mieściła się w dostępnej przestrzeni i kierowała przepływ przez szczeliny pomiędzy przejściami. Do zwiększenia prędkości lokalnej można również użyć małego eduktora.
Materiał i konstrukcja dla usług półprzewodników
Narzędzia półprzewodnikowe często wymagają materiałów-o wysokiej czystości. Osłona PTFE powinna być wykonana z pierwotnego, niewypełnionego polimeru o niskiej zawartości substancji ekstrahowalnych. Kołnierz powinien być wykonany z litego PTFE lub stali nierdzewnej-pokrytej PTFE. Obudowa terminala powinna być uszczelniona i wentylowana, aby zapobiec zanieczyszczeniu.
Przed montażem nagrzewnicę należy oczyścić i pasywować. Wszelkie pozostałości olejów lub cząstek produkcyjnych mogą zanieczyścić kąpiel procesową.
Gdy standardowa nagrzewnica nie pasuje do narzędzia
Standardowy grzejnik rzadko pasuje do narzędzia do półprzewodników o ograniczonej przestrzeni-. Dostępna przestrzeń jest za mała, kształt jest zbyt nieregularny, a wymagania dotyczące czystości są zbyt rygorystyczne. Do konkretnego narzędzia zaprojektowano niestandardową konfigurację grzałki zanurzeniowej z PTFE z kompaktowym pakietem wieloprzebiegowym-, solidnym kołnierzem z PTFE i uszczelnioną obudową zacisków. Proces specyfikacji wymaga dostępnych wymiarów przestrzeni, otworu kołnierza, głębokości zanurzenia, składu chemicznego kąpieli, wymaganej mocy i wymagań dotyczących czystości.
