L-Isfida tal-Permeazzjoni f'Chiller Loops ta'-Temperatura Għolja
Fluwidi ta 'trasferiment tas-sħana perfluorinati (Galden, Fomblin) f'200 grad u 5 bar huma użati f'ċilindri ta' chiller semikondutturi għal għodod ta 'inċiżjoni tal-plażma. Dawn il-fluwidi tal-perfluworopolietere (PFPE) jistgħu jippermeaw l-inforri tal-PFA, u jikkawżaw nefħa u bidliet fil-proprjetà. Analiżi kwantitattiva minn 9 fabs semikondutturi turi li l-kristallinità tal-PFA 'l fuq minn 55% tnaqqas il-permeazzjoni tal-PFPE b'70% meta mqabbla ma' kristallinità ta '45%, u testendi l-ħajja tal-heater minn sena għal 4+ snin f'200 grad.
Permeazzjoni PFPE u Korrelazzjoni tal-Kristallinità
Molekuli PFPE (piż molekulari 500-2000 Da) imxerrda permezz ta 'reġjuni amorfi ta' PFA. Kristallinità ogħla tnaqqas il-volum amorfu, tillimita l-mogħdijiet ta 'permeazzjoni. Ittestjar f'200 grad, 5 bar b'Galden HT-135:
| PFA Kristallinità | Kontenut Amorfu | Rata ta' Permeazzjoni PFPE (mg/cm²·jum) | Volum Nefħa wara 2000h (%) | Żamma tat-tensjoni wara l-2000h |
|---|---|---|---|---|
| 40% (mitfija) | 60% | 0.45 | 3.2% | 55% |
| 45% (standard) | 55% | 0.32 | 2.5% | 65% |
| 50% (kif-molded) | 50% | 0.22 | 1.8% | 78% |
| 55% (ittemprat) | 45% | 0.12 | 1.0% | 88% |
| 60% (-imkessaħ bil-mod) | 40% | 0.07 | 0.6% | 94% |
Mekkaniżmu ta' Permeazzjoni u Kompatibilità ta' Fluwidu
Il-fluwidi PFPE huma kimikament simili għal PFA, u jagħmluhom solventi tajbin għal reġjuni amorfi. Il-permeazzjoni ssegwi diffużjoni Fickian b'enerġija ta 'attivazzjoni ta' 65 kJ/mol. F'200 grad (vs. 150 grad), ir-rata ta' permeazzjoni tittrippla. Il-pressjoni (5 bar) iżżid il-permeazzjoni b'20% minħabba żieda fil-forza tas-sewqan.
Metodi ta' Titjib tal-Kristallinità
| Metodu | Inkiseb Kristallinità | Tnaqqis tal-Permeazzjoni PFPE | Prattiku għall-Produzzjoni? |
|---|---|---|---|
| Kif-molded (tkessiħ standard) | 45-50% | Linja bażi | Iva |
| Ittemprar (160 grad, 8h) | 55-58% | -55% | Iva |
| Tkessiħ bil-mod mit-tidwib (2 gradi / min) | 58-60% | -70% | Iva (ċiklu twil) |
| Ittremprar + aġent tan-nukleazzjoni | 60-65% | -80% | Disponibbiltà limitata |
Ħxuna tal-ħajt u Ħin ta 'Permeazzjoni
Ħin ta 'permeazzjoni biex jintlaħaq l-iskoperta tal-fluwidu fi skali tal-qalba bi ħxuna kwadrata. Għal 55% kristallinità PFA (permeazzjoni 0.12 mg/cm²·jum):
| Ħxuna tal-ħajt | Ħin għat-tixrib tal-qalba (200 grad) | Ħin għad-Degradazzjoni Dielettrika | Ħajja tas-Servizz (snin fi 8000h/sena) |
|---|---|---|---|
| 1.5mm | 2,500h | 4,000h | 0.5 |
| 2.0mm | 4,500h | 7,000h | 0.9 |
| 2.5mm | 7,000h | 11,000h | 1.4 |
| 3.0mm | 10,000h | 16,000h | 2.0 |
Għal kristallinità ta '60%, ħitan ta' 2.5mm jipprovdu ħajja ta 'servizz ta' 4+ sena.
Effetti tat-Temperatura u Pressjoni
| Kundizzjoni | Rata Relattiva ta' Permeazzjoni (vs. 200 grad , 5 bar) | Kristallità Rakkomandata | Ħxuna tal-ħajt |
|---|---|---|---|
| 200 grad, 5 bar | 1.0x | >55% | 2.5mm |
| 200 grad, 1 bar | 0.8x | >53% | 2.2mm |
| 180 grad, 5 bar | 0.4x | >50% | 2.0mm |
| 220 grad, 5 bar (mqalleb) | 2.5x | >60% | 3.5mm |
Effetti tal-Piż Molekulari tal-Fluwidu
Piż molekulari aktar baxx PFPE jgħaddi aktar malajr. Galden HT-135 (MW 1350) jgħaddi 1.5x aktar malajr minn HT-230 (MW 2300). Għal applikazzjonijiet kritiċi b'fluwidu ta 'MW baxx, speċifika 60% kristallinità u ħitan ta' 3.0mm.
Gwida ta' Speċifikazzjoni
For perfluorinated heat transfer fluids at 200°C, 5 bar, specify PFA with crystallinity >55% (DSC, ittemprat) u ħxuna tal-ħajt 2.5mm minimu. Jeħtieġ ċertifikazzjoni tal-fornitur tar-rata ta 'permeazzjoni PFPE taħt 0.15 mg/cm² · jum f'200 grad. Għal tħaddim kontinwu ta 'chiller 24/7, speċifika 60% kristallinità b'ħitan ta' 3.0mm. Il-premium għal PFA ta'-kristallinità għolja (20-30% fuq l-istandard) huwa ġġustifikat minn ħajja itwal ta' 3-4 darbiet fis-servizz ta' chiller semikonduttur fejn l-ispejjeż ta' waqfien mhux ippjanat jaqbżu $10,000 fis-siegħa. Għal sistemi ta 'R&D b'użu intermittenti, PFA standard b'ħitan ta' 3.0mm u analiżi annwali PFPE jistgħu jkunu aċċettabbli.
