Introduzione al mobile per gas speciali BSGS

Armadio Gas Speciali BSGS

Nelle strutture di produzione di fascia alta per semiconduttori, TFT-LCD, fotovoltaico, batterie agli ioni di litio e altri settori, gas speciali come silano (SiH₄), ammoniaca (NH₃), idrogeno (H₂), cloro (Cl₂), esafluoruro di tungsteno (WF₆) e altri gas speciali vengono consegnati in loco in bombole ad alta pressione e trasportati tramite tubazioni nelle camere di processo per facilitare processi critici come la deposizione di film, l'incisione e il drogaggio. La maggior parte di questi gas è infiammabile, esplosiva, altamente tossica o altamente corrosiva. Tra le bombole e le apparecchiature di processo, deve esserci un hub centrale che integri lo stoccaggio, la regolazione della pressione, la commutazione, il monitoraggio, l'interblocco e il trattamento dei gas di scarico: il BSGS (Bulk Specialty Gas System).

INTRODUZIONE FUNZIONALE

Panoramica dell'armadio per gas speciali BSGS

Armadio per gas speciali BSGS di Wofly Technology

01 Struttura Generale

L'armadio per gas speciali BSGS è un armadio verticale in acciaio che integra sei unità: un'area di stoccaggio sigillata per bombole, un collettore di distribuzione del gas in acciaio inossidabile e un gruppo valvole, un'unità di regolazione della pressione, un'unità di controllo con interfaccia uomo-macchina basata su PLC, un'unità di rilevamento del gas e di interblocco di sicurezza e un'unità di trattamento dei gas di scarico. Le linee del gas utilizzano tubi in acciaio inossidabile 316L EP/BA e valvole a membrana ad alta purezza per soddisfare i requisiti SEMI per i gas ad alta purezza. La parte superiore dell'armadio è dotata di luci di allarme rosse, gialle e verdi, e la porta dell'armadio presenta un oblò e una serratura meccanica. Le bombole sono fissate a staffe dedicate e la sostituzione delle bombole può essere eseguita solo dopo che il processo di isolamento e spurgo è stato completato con successo.

                       Interno dell'armadio per gas speciali BSGS

02 Commutazione Automatica a Doppio Serbatoio

Il BSGS è configurato con due linee di gas speculari: una per la bombola primaria e una per la bombola di riserva. Il PLC monitora in tempo reale la pressione di uscita della bombola primaria. Quando la pressione scende al punto di impostazione del limite di processo inferiore, chiude automaticamente il gruppo valvole della bombola primaria e apre il gruppo valvole della bombola di riserva, consentendo un cambio senza interrompere l'operazione e attivando un allarme per indicare la necessità di una sostituzione della bombola. Ciò impedisce l'interruzione del gas di processo causata dall'esaurimento di una singola bombola. Durante il processo di commutazione, il sistema esegue automaticamente lo spurgo della tubazione e il mantenimento della pressione (controllo perdite) per prevenire la contaminazione incrociata del gas tra le due linee e il riflusso di aria nelle tubazioni ad alta purezza.

03 Regolazione della Pressione a Più Stadi e Uscita di Pressione Stabile

Le pressioni delle bombole variano da diversi megapascal a oltre dieci megapascal (la pressione di vapore di NH3 è di circa 0,9 MPa, mentre le bombole ad alta pressione di SiH4 possono raggiungere oltre dieci MPa), mentre l'estremità del processo richiede solo da 0,2 a 0,5 MPa. L'armadio per gas speciali BSGS stabilizza la pressione di uscita attraverso un processo di riduzione della pressione a due stadi: riduzione della pressione primaria (sul lato ad alta pressione) e riduzione della pressione secondaria (regolazione fine sul lato a bassa pressione), in combinazione con manometri, trasmettitori di pressione e piastre di orifizio. Valvole a membrana pneumatiche e valvole di ritegno sono installate sul collettore, con le valvole dotate di connessioni a tenuta frontale 316L VCR.

                      Visualizzazione delle tubazioni del pannello dell'armadio per gas speciali

04 Rilevamento Perdite e Allarmi di Interblocco di Sicurezza

I rilevatori sono installati all'interno dell'armadio in base alle proprietà dei gas: vengono utilizzati rilevatori a combustione catalitica o a infrarossi per gas combustibili (H₂, SiH₄, NH₃); vengono utilizzati rilevatori elettrochimici per gas altamente tossici e corrosivi (Cl₂, PH₃, AsH₃), e sono posizionati sul fondo o sulla parte superiore dell'armadio in base alla densità dei gas. Quando la concentrazione raggiunge la soglia di allarme bassa, viene attivato un allarme acustico e visivo e viene trasmesso un segnale; quando raggiunge la soglia di allarme alta, la valvola all'estremità della bombola viene chiusa automaticamente, viene attivata la ventilazione di emergenza, vengono spenti i circuiti elettrici non antideflagranti e viene inviato un segnale di interblocco al GDS dell'impianto.

                                    Showcase Rilevatore di Fumo

05 Pressione Positiva Antideflagrante e Sicurezza Elettrica

Per applicazioni che coinvolgono gas infiammabili ed esplosivi come SiH₄, H₂ e NH₃, l'armadio per gas speciali BSGS è dotato di un armadio di controllo a pressione positiva antideflagrante di tipo PXK. Aria compressa pulita o azoto (N₂) viene fornito all'armadio per mantenere una leggera pressione positiva, impedendo l'ingresso di miscele esplosive dall'esterno; il touchscreen HMI, il pulsante di arresto di emergenza e gli allarmi acustici e visivi si trovano all'interno della camera a pressione positiva, e i componenti elettrici sono selezionati in conformità con la classificazione antideflagrante Ex.

          Esposizione di Armadi a Pressione Positiva Antideflagrante

06 Depurazione dei Gas di Scarico e Conformità agli Standard di Emissione

L'armadio per gas speciali BSGS rilascia una piccola quantità di gas di scarico di processo durante le operazioni di spurgo, sostituzione e cambio bombola. Dopo essere stato adsorbito e neutralizzato, il gas di scarico viene scaricato all'esterno attraverso un condotto di scarico dedicato in conformità con gli standard di emissione, prevenendo così l'accumulo di gas tossici e infiammabili nell'officina.

INTRODUZIONE FUNZIONALE

Il ruolo degli armadi per gas speciali BSGS nei sistemi di fornitura di gas speciali sfusi

                Showcase Attrezzature Officina Wofly Technology

01 Risoluzione dei problemi di collegamento del sistema

La catena completa di fornitura di gas speciali è composta da quattro sezioni: ① L'area della fonte di gas (locale bombole/stazione gas speciali) immagazzina i rack delle bombole; ② L'armadio per gas speciali BSGS gestisce la commutazione, la regolazione della pressione, il monitoraggio, l'interblocco e il trattamento dei gas di scarico; ③ Le tubazioni di distribuzione e le scatole valvole (VMB/VMP) forniscono gas ad alta purezza a varie zone di processo; ④ All'estremità dell'apparecchiatura di processo (Tool), i gas vengono instradati attraverso il pannello di controllo del gas di punto finale (GCP) alle camere di incisione, deposizione e impianto ionico. L'armadio per gas speciali BSGS si trova nel Segmento ② e funge da confine fisico e di sicurezza tra l'area di stoccaggio delle bombole ad alta pressione e la camera bianca.

  Selezione di Sistemi di Gas Speciali BSGS (Solo per riferimento)

02 Isolamento di Sicurezza

Il valore fondamentale del sistema dell'armadio per gas speciali BSGS è l'isolamento. Le bombole ad alta pressione, altamente tossiche e infiammabili sono sempre racchiuse in un armadio dotato di un oblò; durante il normale funzionamento, il personale non entra in contatto con le linee del gas ad alta pressione. In caso di perdita, viene immediatamente attivata la ventilazione di emergenza e l'interblocco di allarme alto chiude la valvola. Il gas fuoriuscito viene contenuto all'interno dell'armadio, depurato e quindi scaricato, impedendone la diffusione nella camera bianca, nei corridoi o nelle aree operative del personale, garantendo così che le concentrazioni di gas nell'area principale dell'officina rimangano sempre al di sotto del Limite di Esposizione Occupazionale (OEL).

03 Fornitura Continua di Gas

Le linee di produzione dei semiconduttori operano 24 ore su 24 e una singola interruzione nella fornitura di gas a una singola apparecchiatura può comportare lo scarto dell'intero lotto di wafer. Il sistema di commutazione automatica a doppia bombola dell'armadio per gas speciali BSGS trasforma la sostituzione della bombola da un'operazione offline a un processo online: quando la bombola primaria è esaurita, la bombola di riserva entra automaticamente in funzione, consentendo al personale operativo e di manutenzione di sostituire la bombola vuota senza interrompere il processo. Dopo la sostituzione, il sistema esegue automaticamente il mantenimento della pressione e lo spurgo prima di tornare al percorso di alimentazione primario, garantendo direttamente il tasso di utilizzo complessivo della linea di produzione.

                                Esposizione Tubazioni Gas Sfusi

04 Stabilizzazione Secondaria della Pressione e Qualità dell'Alimentazione d'Aria

Gli armadi per gas speciali BSGS forniscono tipicamente apparecchiature di processo tramite tubazioni BA/EP che coprono distanze da decine a centinaia di metri. Lungo il percorso, si verificano fluttuazioni di pressione dovute alla resistenza all'attrito, alla distribuzione del gas nel VMB e al consumo simultaneo di gas da parte di più apparecchiature. L'armadio per gas speciali BSGS regola con precisione la pressione di uscita al requisito di processo nella fase di regolazione della pressione secondaria. Lavorando in combinazione con un trasmettitore di pressione a valle per la compensazione ad anello chiuso, mantiene una pressione di ingresso stabile nel VMB, evitando così che più dispositivi competano per il gas ed evitando fluttuazioni della portata che potrebbero influire sull'uniformità del film e sulla selettività dell'incisione.

                              Presentazione su un Progetto Gas Sfusi

05 Caricamento Dati Integrato con Sistemi GDS/GMS

Il moderno BSGS funge da nodo di campo per il sistema di rilevamento gas (GDS) dell'intero impianto e per il sistema di monitoraggio gas (GMS). Tramite cablaggio o comunicazione Modbus/Profinet, il BSGS trasmette dati in tempo reale, tra cui lo stato della bombola (in uso/standby/vuota), la pressione di ingresso e uscita, il flusso cumulativo, la concentrazione del rilevatore, lo stato della porta dell'armadio e i codici di allarme, alla sala di monitoraggio centrale. Ciò consente al personale operativo e di manutenzione di determinare da remoto quali armadi richiedono la sostituzione della bombola e quali sezioni di tubazione presentano piccole perdite, facilitando così la manutenzione predittiva.

06 Conformità a Ciclo Chiuso sul Lato Emissioni

L'armadio per gas speciali BSGS pre-tratta i gas di scarico provenienti dalle operazioni di spurgo, sostituzione e rilevamento perdite all'interno dell'armadio prima di instradarli allo scrubber dell'impianto per lo scarico centralizzato. Insieme al sistema di ventilazione di scarico dell'impianto, questo forma un sistema completo e conforme a ciclo chiuso che copre la fonte di gas, il punto di utilizzo e lo scarico. Questo sistema a ciclo chiuso è un requisito obbligatorio per le strutture semiconduttrici nuove e ristrutturate secondo standard come SEMI S2 (Guida alla valutazione della sicurezza delle apparecchiature per semiconduttori), GB 50177 (Codice di progettazione per stazioni idrogeno) e GB/T 50493 (Standard di progettazione per sistemi di rilevamento e allarme gas infiammabili/tossici).

                              Presentazione su un Progetto Gas Sfusi