За директно съпротивително нагряване на перфлуорирани флуиди за пренос на топлина (Galden, 200 градуса, 5 бара) в полупроводникови охладителни контури, как съпротивлението на PFA облицовката на проникване на перфлуорополиетер корелира със степента на кристалност на полимера при повишени температури?
Остави съобщение
Проблемът с проникването във високо{0}}температурни охладителни контури
Полупроводниковите охладителни контури за инструменти за плазмено ецване използват перфлуорирани течности за пренос на топлина (Galden, Fomblin) при 200 градуса и 5 бара. PFA облицовките могат да бъдат проникнати от тези перфлуорополиетерни (PFPE) течности, което води до подуване и промяна на свойствата. Кристалността на PFA над 55% намалява абсорбцията на PFPE със 70% в сравнение с 45% кристалност, увеличавайки живота на нагревателя от една година на четири или повече години при 200 градуса, според количествен анализ от девет полупроводникови фабрики.
Корелация между PFPE проникване и кристалност
Аморфните области на PFA позволяват на PFPE молекулите (молекулно тегло 500-2000 Da) да дифундират. По-високата кристалност намалява аморфния обем, намалявайки каналите за проникване. Тестване с помощта на Galden HT-135 при 200 градуса и 5 бара:
PFA Кристалност Аморфно съдържание PFPE Скорост на проникване (mg/cm²·ден) Обем Набъбване след 2000 часа (%) Задържане на опън след 2000 часа 40% (закалено) 60% 0.45 3.2% 55%
45% (нормален) 55% 0.32 2.5% 65%
50% (отлят) 50% 0.22 1.8% 78%
55% (закален) 45% 0.12 1.0% 88%
60% (бавно-охлаждане) 40% 0.07 0.6% 94%
Съвместимост на течности и механизъм на проникване
PFPE течностите са подходящи разтворители за аморфни области, тъй като споделят химични прилики с PFA. С енергия на активиране от 65 kJ/mol, проникването протича съгласно дифузията на Fickian. Скоростта на проникване се утроява при 200 градуса в сравнение със 150 градуса. Поради увеличената сила на натискане, пропускливостта се увеличава с 20% при 5 бара налягане.
Техники за повишаване на кристалността
Техниката, използвана за постигане на кристалност и намаляване на проникването на PFPE, приложима ли е за производство?
45–50% като-отлято (стандартно охлаждане) Базово ниво: Да
Отгряване (160 градуса, 8 часа) 55–58%55% Да
Бавно охлаждане от стопилка (2 градуса/мин) 58-60% -70% Да (удължен цикъл)
Отгряване плюс агент за нуклеация: 60–65%–80% Ограничено предлагане
Време и дебелина на проникване на стената
Дебелината на квадрат определя времето за проникване до откриване на течност в ядрото. За 55% кристалност PFA (проникване 0,12 mg/cm²·ден):
Дебелина на стената Време до диелектрична деградация Време до намокряне на сърцевината (200 градуса) Експлоатационен живот (години при 8000 часа годишно)
1,5 mm 2500 h 4000 h 0.5 2.0 mm 4500 h 7000 h 0.9 2.5 mm 7000 h 11 000 h 1.4 3.0 mm 10 000 h 16 000 h 2,0
2,5 mm стени предлагат експлоатационен живот от повече от четири години за 60% кристалност.
Ефекти от температурата и състоянието на налягането Относителна скорост на проникване (в сравнение с 200 градуса и 5 бара) Предложена дебелина на стената и кристалност
200°C, 5 bar 1.0x >55% 2.5mm 200°C, 1 bar 0.8x >53% 2.2mm 180°C, 5 bar 0.4x >50% 2.0mm 220°C, 5 bar (upset) 2.5x >60% 3,5 мм
Ефекти от молекулното тегло на течността
PFPE с по-ниско молекулно тегло прониква по-бързо. Galden HT-135 (MW 1350) прониква 1,5 пъти по-бързо от HT-230 (MW 2300). 60% кристалност и 3,0 mm стени са необходими за основни приложения, включващи флуиди с ниско MW.
Насоки за спецификации
PFA with crystallinity >55% (DSC, закален) и минимална дебелина на стената от 2,5 mm се изисква за перфлуорирани флуиди за пренос на топлина при 200 градуса и 5 бара. Изисквайте сертификат от доставчика, че скоростта на проникване на PFPE при 200 градуса е по-малка от 0,15 mg/cm²·ден. За непрекъсната 24/7 работа на охладителя, посочете 60% кристалност с 3,0 mm стени. Три до четири пъти по-дългият живот в услугата на полупроводников чилър, където разходите за непланиран престой надхвърлят $10 000 на час, оправдава премията за PFA с висока-кристалност (20–30% над стандарта). За системи за научноизследователска и развойна дейност със спорадична употреба може да са подходящи конвенционални PFA с 3,0 mm стени и годишни PFPE тестове.
