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單通道冷水機在半導體行業的熱控解決方案
閱讀：46 發布時間：2025-7-9在半導體制造的溫控領域，單通道冷水機以其技術架構和效率的熱管理能力，成為支撐先進制程工藝的關鍵設備。這類設備通過蒸汽壓縮制冷循環與智能化控制系統的深度融合，為光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備等核心制造環節提供穩定可靠的溫度保障。
單通道冷水機的工作邏輯圍繞“熱量搬運"展開，其核心流程由壓縮、冷凝、節流、蒸發四個熱力學環節構成。設備運行時，變頻壓縮機將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮為高溫高壓狀態，提升其焓值以具備熱量搬運能力。隨后，高溫高壓氣體進入冷凝器，通過微通道換熱器或板式換熱器與冷卻介質（水或空氣）進行熱交換，釋放熱量并冷凝為液態。液態制冷劑經電子膨脹閥節流降壓后，形成低溫低壓的氣液兩相混合物進入蒸發器，在蒸發器內與循環液進行熱交換，吸收循環液的熱量并蒸發為氣體，從而實現對循環液的降溫。循環液由磁力驅動泵輸送，經全密閉管路流經用戶設備，完成熱量傳遞后返回蒸發器，形成閉環。
這種設計的核心優勢在于“全密閉循環系統"與“智能控制算法"的協同作用。全密閉管路杜絕了低溫環境下空氣中水分侵入及導熱介質揮發的風險，確保系統長期運行的穩定性。而基于PLC可編程控制器的自適應PID算法，能夠實時采集溫度、壓力等參數，動態調節壓縮機頻率、膨脹閥開度及水泵轉速，實現±0.1℃–±0.5℃的溫控精度。
在半導體制造場景中，單通道冷水機的技術特性與工藝需求高度契合。單通道冷水機通過直接冷卻光源腔體，將溫度波動控制在±0.1℃以內，同時采用低振動磁驅泵配合PWM流量控制，避免機械振動對光路系統的干擾。在刻蝕工藝中，反應腔溫度的穩定性直接影響刻蝕速率和均勻性，單通道冷水機通過全密閉循環系統輸送耐腐蝕性冷卻液（如去離子水或乙二醇溶液），結合電子膨脹閥對制冷量的控制，確保刻蝕過程中晶圓表面溫度偏差小于±0.3℃，提升芯片制造精度和成品率。
結構設計上，單通道冷水機的緊湊性與可靠性尤為突出。其核心模塊體積僅為傳統多通道設備的1/3，可直接嵌入半導體探針臺、微型測試設備等空間受限的場景。設備外殼采用冷軋板噴塑處理，管路內部選用不銹鋼、銅等耐腐蝕材質，在潔凈室環境中可避免污染風險，同時適應高溫、高濕等復雜工況。
安全防護機制是單通道冷水機的另一大技術亮點。設備標配相序斷相保護、壓縮機過載保護、高壓壓力開關等多重安全措施，實時監測制冷劑高低壓、循環液流量與水箱液位，當檢測到異常時自動觸發警告并停機，確保設備與工藝安全。
隨著先進制程對溫控精度和能效要求的不斷提升，這類設備將持續通過技術創新與場景化應用，為半導體行業的高質量發展提供堅實支撐。