刻蚀冷水机准确温控系统设计与全密闭换热优化的多场景应用研究

2025 年 7 月 4 日新闻中心行业新闻 370

　　在半导体刻蚀制造领域，温度控制的稳定性会影响产品质量、生产效率及设备周期。刻蚀冷水机作为温控核心设备之一，其性能设计与系统架构在实现准确控温方面应用广泛。从设备原理、系统设计到应用场景的技术适配，低温冷水机通过多角度的技术优化，为工业制造过程构建了可靠的温控体系。

　　一、制冷系统的工艺设计与温控逻辑

　　刻蚀冷水机的温控稳定性首先依赖于制冷系统的架构。设备通过压缩机将制冷剂转化为高温高压气体，经冷凝器散热后变为液态，再通过膨胀阀节流降压，在蒸发器中吸收热量实现降温，形成闭环循环。这一过程中，电子膨胀阀的准确调节通过步进电机控制制冷剂流量，可根据负载变化实时调整制冷量，避免温度波动。

　　冷水机通常采用前馈PID与无模型自建树算法结合的控制策略：前馈控制可预判系统滞后，提前调整输出；PID控制则通过比例、积分、微分环节实时修正偏差。以反应釜控温为例，系统通过物料温度、出口温度、进口温度三点采样，结合算法动态调整加热与制冷功率。这种复合控制逻辑在化工合成、材料老化测试等场景中，可应对放热反应或环境温度波动带来的干扰。

　　二、系统架构的全密闭设计与换热优化

　　全密闭循环系统是提升温控稳定性的核心设计。与其他系统不同，低温冷水机的导热介质在密闭管道中循环，膨胀容器内的介质温度维持在常温，避免导热油与空气接触导致的氧化、吸水问题。这一设计不仅延长了导热介质的使用准确，更避免了因介质性质变化导致的温控漂移。

　　刻蚀冷水机采用板式换热器与管道式加热器结合的设计：板式换热器单位面积换热效率比传统壳管式高，可快速实现热量交换；管道式加热器则通过法兰直接接入循环管路，减少损耗。此外，循环泵采用磁力驱动无泄漏设计，避免了轴封泄漏导致的流量衰减，确保换热过程的持续稳定。

　　三、多场景适配与安全保障机制

　　不同工业场景对温控的需求差异不同，刻蚀冷水机通过模块化设计实现周期适配。在医药化工领域，反应釜控温需兼顾高温合成与低温结晶，确保物料反应的一致性，满足刻蚀、沉积等工艺对冷却精度的严苛要求。

　　安全保障机制为温控稳定性提供了冗余支持。低温冷水机配备多重保护功能：高压压力开关在系统超压时自动切断电源，避免压缩机损坏；液位保护器实时监测导热介质存量，防止空转导致的温度失控；单独温度限位器则在主控制系统故障时强制切断加热电源。

刻蚀冷水机对温控稳定性的提升，本质上是机械设计、算法逻辑与场景适配的协同结果。从半导体到医药、从化工到新能源，设备通过系统架构与智能控制，为工业制造构建了可靠的温度环境，推动生产过程向高精度、高一致性方向发展。