實驗室高潔凈的氣體配管參考

發(fā)布時間：2019.05.28 瀏覽次數(shù)：

      所有高純度、高潔凈的氣體均需通過管路輸送到設(shè)備用點（POU），為了達到工藝對氣體的質(zhì)量要求，在氣體出口指標(biāo)一定的情況下，則更需重視配管系統(tǒng)的材料選用和施工質(zhì)量。除取決于制氣或凈化設(shè)備的精度外，在很大程度上受到管路系統(tǒng)諸多因素的影響，因此，管材的選取應(yīng)恪守相關(guān)行業(yè)原則，并在圖紙中注明管道材質(zhì)。  

   管路的材質(zhì)則依使用的需求進行選擇，若為制程用的反應(yīng)氣體則選擇高等級的316L EP管，經(jīng)電解拋光(Electro-Polish)處理，耐腐蝕，表面粗糙度低，Rmax(maximum peak to valley height)約為0.3μm以下，其值遠低于經(jīng)過光輝燒結(jié)(Bright Anneal)處理之316L BA管的0.8μm，因平整度越高越不容易形成微渦流，而將污染粒子帶出。316L BA管則常使用于和芯片接觸但不參與制程反應(yīng)的氣體，如GN2、CDA。管內(nèi)表面粗糙度是衡量管材質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。粗糙度越低，其顆粒攜帶可能性大大降低。另一種未經(jīng)特殊處理的AP管(Annealing & Picking)，則用于不做為供氣管路的雙套外管。目前在國內(nèi)潔凈管道可參照標(biāo)準(zhǔn)比較少，通常我們除了參照《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》《氫氣站設(shè)計規(guī)范》《氫氧站設(shè)計規(guī)范》《壓縮空氣設(shè)計規(guī)范》等有關(guān)技術(shù)行業(yè)技術(shù)規(guī)范外，在業(yè)內(nèi)我們慣用的選材與配管一般參照國際通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：  

   在半導(dǎo)體體行業(yè)線寬越做越小，其對氣體純度、顆粒度、雜質(zhì)含量、露點的要求也越來越高。
 
    高純氮氣（PN2）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L）不銹鋼管，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥。 
 
    氮氣（N2）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L）不銹鋼管或光亮退火（BA）低碳（316L）不銹鋼管，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或球閥。
半導(dǎo)體行業(yè)
 
    高純氫氣（PH2）氫氣（H2）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L）不銹鋼管，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥。氬氣（Ar）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L）不銹鋼管，閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥。
 
    氦氣（He）：系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁電解拋光（EP）低碳（316L不銹鋼管）閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥。
 
    特氣系統(tǒng)：必要的還需做雙套管：外管酸洗鈍化（AP）處理，內(nèi)管電解拋光（EP），閥門采用相同材質(zhì)的波紋管閥或隔膜閥。壓縮空氣（CDA）：系統(tǒng)管道采用光亮退火（BA）低碳（316L）不銹鋼管，閥門采用相同材質(zhì)的球閥（要求不高的公司亦可采用銅管，視工藝要求定）
     對于特殊氣體來講，氣體品種多，有毒有害氣體多，原來是一機臺配一氣柜，高昂的裝備組合和維修費用大大增加了投資成本，且有的還布置在工藝間內(nèi)，存在著泄漏的安全隱患?，F(xiàn)在廣泛采用集中供氣系統(tǒng)，氣柜集中，自控系統(tǒng)不斷完善，其報警、噴淋、切換、吹掃多較為成熟，特氣間也與工藝間隔離，并對房間有防爆要求，工作的安全性大大提高。
 
   針對腐蝕性、毒性、燃燒性的氣體，通常設(shè)計將鋼瓶置于氣瓶柜(Gas Cabinet)內(nèi)，再透過管路將氣體供應(yīng)至現(xiàn)場附近的閥箱(VMB, Valve Manifold Box)，而后再進入制程機臺的使用點(POU, Point of Use)，于進入機臺腔體之前，會有獨立的氣體控制盤(GB, Gas Box)與制程控制模塊聯(lián)機，以質(zhì)流控制器(MFC, Mass Flow Controller)進行流量之控制與進氣的混合比例控制，通常此氣體控制盤不屬于廠務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計范疇，而是歸屬制程機臺設(shè)備的一部份。一般的惰性氣體則是以開放式的氣瓶架(Gas Rack)與閥盤(VMP, Valve Manifold Panel)進行供應(yīng)。 

     超潔凈不銹鋼管道、管件、閥門的定義 ：
 
    用途：不銹鋼潔凈管道用于輸送半導(dǎo)體業(yè)中高純或超純潔凈氣體，及生物制藥產(chǎn)業(yè)中潔凈管道（各種水）。 表面處理方式： 
    RA 值的比較（Roughness Average,粗糙度平均值）
 
    材質(zhì)   表面處理方式   內(nèi)表面粗糙度平均值（um） 
    316L         AP      RA〈=1.0 
    316L        BA       RA〈=0.8
    316L        EP        RA〈=0.13-0.2   
    純氣配管技術(shù)是高純氣體供氣系統(tǒng)的重要組成部分，是能否將合符要求的高純氣體送至用氣點仍保持質(zhì)量合格的關(guān)鍵技術(shù)；所謂高純氣配管技術(shù)包括系統(tǒng)的正確設(shè)計、管件及附件的選擇、施工安裝和試驗測試等內(nèi)容。近年來以大規(guī)模集成電路為代表的微電子產(chǎn)品生產(chǎn)對高純氣體的純度和雜質(zhì)含量的日益嚴(yán)格的要求，使高純氣體的配管技術(shù)日益受到關(guān)注和重視。以下針對高純氣體輸送從選材到施工以及驗收、日常管理作個簡單的概述。 

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