נדרש מתקן לייצור מוליכים למחצה כדי להחליף מחמם טבילה PTFE כושל בכלי ספסל רטוב קומפקטי. החלל הפנוי היה חריץ ברוחב 150 מ"מ לאורך דופן המיכל, עומק 400 מ"מ, עם פתח אוגן של 100 מ"מ. ההספק הנדרש היה 2.5 קילוואט. מחממי הקטלוג הסטנדרטיים היו רחבים מדי, ארוכים מדי או גבוהים מדי בצפיפות וואט עבור החלל. למתקן היה צורך בתנור חימום מותאם אישית שיתאים לחריץ ופעל בצפיפות וואט בטוחה.
ציון מחמם טבילה PTFE עבור כלי מוליך למחצה מוגבל-מצריך גישה שונה מאשר ציון עבור מיכל ציפוי גדול. אילוצי החלל הדוקים יותר, הכימיה לרוב אגרסיבית יותר ודרישות אחידות הטמפרטורה תובעניות יותר. המפרט חייב לאזן בין צפיפות וואט, שטח פנים והתאמה פיזית בתוך מעטפה קטנה מאוד.
ניתוח אילוצי החלל
השלב הראשון הוא מיפוי השטח הפנוי במדויק. בכלי מוליכים למחצה, חלל המחמם מוגדר לעתים קרובות על ידי דופן המיכל בצד אחד, נתיב נושא הפרוסות בצד אחר ותחתית המיכל למטה. הנפח הזמין עשוי להיות צורה לא סדירה שתנור חימום רגיל אינו יכול למלא.
מידות המפתח הן הרוחב המקסימלי, העומק המרבי, הגובה המרבי והמרווח לחלקים נעים. פתח האוגן מגדיר את הקוטר המקסימלי של המחמם שניתן להכניס. עומק הטבילה מגדיר את האורך המחומם השמיש.
| מֵמַד | אילוץ אופייני | השפעה על עיצוב מחמם |
|---|---|---|
| רוחב זמין | 100–200 מ"מ | מגביל את רוחב תנור החימום |
| עומק זמין | 300–500 מ"מ | מגביל את האורך המחומם |
| פתח אוגן | 80–150 מ"מ | מגביל את הכנסת המחמם |
| עומק טבילה | 200–400 מ"מ | מגביל את האורך המחומם |
| אישור למוביל | 50–100 מ"מ | מגביל את הבליטה |
אילוצי מקום בכלי ספסל רטוב מוליכים למחצה
חישוב צפיפות וואט ושטח פנים
הפעלה של 2.5 קילוואט בצפיפות וואט בטוחה של 1.0 ואט/סמ"ר דורשת 2,500 ס"מ משטח פני המעטפת. בכלי מוגבל-, השגת שטח פנים זה דורשת תצורה קומפקטית של ריבוי-מעברים.
בקוטר של מעטפת של 50 מ"מ, 2,500 ס"מ מצריך אורך מחומם של 1,592 מ"מ. במיכל בעומק 400 מ"מ עם טבילה של 300 מ"מ שמיש, זה מתורגם לשישה מעברים של 265 מ"מ כל אחד. החבילה מרובה{10}}מעברים מתאימה לטביעת רגל של כ-300 × 250 מ"מ.
| קוטר הנדן | שטח פנים לכל 100 מ"מ | אורך מחומם עבור 2,500 ס"מ | עובר ב-300 מ"מ | עָקֵב |
|---|---|---|---|---|
| 32 מ"מ | 100 ס"מ רבוע | 2,500 מ"מ | 9 | 300 × 250 מ"מ |
| 40 מ"מ | 126 ס"מ רבוע | 1,984 מ"מ | 7 | 300 × 220 מ"מ |
| 50 מ"מ | 157 ס"מ רבוע | 1,592 מ"מ | 6 | 300 × 200 מ"מ |
| 63 מ"מ | 198 ס"מ רבוע | 1,263 ס"מ רבוע | 5 | 300 × 180 מ"מ |
תצורות ריבוי-מעברים עבור 2.5 קילוואט הפעלה ב-1.0 W/cm²
התאמת ה-Multi-Pass Bundle לתוך החריץ
החבילה מרובה-מעבר חייבת להיכנס דרך פתח האוגן ולתוך החריץ הזמין. צרור ברוחב 200 מ"מ לא יכנס דרך פתח אוגן של 100 מ"מ. הפתרון הוא לכוון את המעברים בצורה אנכית כך שהצרור צר בכיוון אחד ורחב בכיוון השני, ולהכניס אותו דרך האוגן בכיוון הצר.
לצרור עם שישה מעברים בקוטר 50 מ"מ המרוחקים 30 מ"מ זה מזה יש רוחב של כ-6 × 50 + 5 × 30=450 מ"מ בכיוון אחד ו-50 מ"מ בכיוון השני. אם פתח האוגן הוא 100 מ"מ, ניתן להכניס את הצרור עם ממד 50 מ"מ מיושר עם הפתח, ואז לסובב אותו למקומו.
| תצורת חבילה | רוחב (עובר) | עומק (קוטר מעבר) | מתאים אוגן 100 מ"מ | מתאים לחריץ 150 מ"מ |
|---|---|---|---|---|
| 4 מעברים, מרווח 50 מ"מ, 30 מ"מ | 290 מ"מ | 50 מ"מ | כן (סובב) | כֵּן |
| 5 מעברים, מרווח של 50 מ"מ, 30 מ"מ | 370 מ"מ | 50 מ"מ | כן (סובב) | כֵּן |
| 6 מעברים, מרווח של 50 מ"מ, 30 מ"מ | 450 מ"מ | 50 מ"מ | כן (סובב) | שׁוּלִי |
| 6 מעברים, מרווח 40 מ"מ, 25 מ"מ | 365 מ"מ | 40 מ"מ | כן (סובב) | כֵּן |
תצורות צרור וכניסה דרך פתחי אוגן
אחידות זרימה וטמפרטורה במקומות צרים
בכלי מוגבל-במקום, הזרימה מסביב למחמם מוגבלת לרוב על ידי קיר המיכל הסמוך ומנשא הפרוסות. הזרימה עלולה להיות לא אחידה, עם מהירות גבוהה בצד אחד ומהירות נמוכה בצד השני. זה יכול ליצור נקודות חמות בצד-המהירות הנמוכה.
בפל מחורר או מוביל זרימה יכולים לפזר את הזרימה באופן שווה יותר סביב הצרור. יש לעצב את הבלאט כך שיתאים לחלל הפנוי וכדי לכוון זרימה דרך הרווחים בין המעברים. ניתן להשתמש במחנך קטן גם כדי להגביר את המהירות המקומית.
חומר ובנייה עבור שירות מוליכים למחצה
כלי מוליכים למחצה דורשים לעתים קרובות חומרים בטוהר- גבוה. מעטפת ה-PTFE צריכה להיות פולימר בתולי, לא ממולא, עם כמות נמוכה של מיצוי. האוגן צריך להיות פלדת אל חלד מצופה PTFE או PTFE-. יש לאטום ולאוורר את המתחם המסוף כדי למנוע זיהום.
יש לנקות ולפאסיבי את התנור לפני ההתקנה. כל שאריות שמנים או חלקיקים של ייצור עלולים לזהם את אמבט התהליך.
כאשר תנור חימום סטנדרטי אינו יכול להתאים לכלי
תנור חימום סטנדרטי רק לעתים נדירות מתאים לכלי מוליכים למחצה מוגבל-. השטח הפנוי קטן מדי, הצורה לא סדירה מדי ודרישות הטוהר קפדניות מדי. תצורת תנור טבילה PTFE מותאמת אישית עם צרור קומפקטי מרובה-מעברים, אוגן PTFE מוצק ומארז מסוף אטום מיועד לכלי הספציפי. תהליך המפרט דורש את מידות החלל הפנויות, פתח האוגן, עומק הטבילה, כימיית האמבט, הספק הנדרש ודרישות הטוהר.
