制冷加热系统在半导体应用中的原理是什么？Chiller厂家为你讲解

2025 年 9 月 11 日新闻中心行业新闻密闭高温油浴风冷式油冷却器120

在半导体制造过程中，光刻、蚀刻、薄膜沉积等核心工艺对温度变化要求较高，微小的温度波动可能影响芯片的精度与性能。制冷加热系统作为半导体设备温控的核心组件之一，通过集成化的设计与准确的温度调节机制，为半导体设备提供稳定的温度环境。

　　一、制冷加热系统的集成设计要点

　　制冷加热系统的结构设计需与半导体设备的内部空间及接口相匹配。系统采用紧凑式布局，将压缩机、加热器、换热器等核心部件集成于标准化柜体中，减少占地面积，方便与半导体设备的安装对接。管路设计遵循短路径、低流阻原则，采用不锈钢等耐腐蚀材质的密闭管道，确保导热介质输送顺畅，符合半导体制造的洁净要求。此外，系统预留标准化通信接口与控制信号接口，便于与半导体设备的主控系统实现数据交互与联动控制。

　　系统集成制冷、加热、循环及控制四大功能模块。制冷模块通过压缩机制冷循环实现热量移除；加热模块采用管道式加热器提供稳定热源；循环模块借助磁力驱动泵实现导热介质的连续输送；控制模块则整合传感器、控制器及操作界面，统筹协调各模块运行。各模块之间通过模块化设计实现灵活组合，可根据半导体设备的温控需求，调整制冷量与加热功率，满足不同工艺阶段的温度要求。针对半导体设备内部的密闭环境，系统配备散热部件，通过水冷或风冷方式将制冷过程中产生的热量及时排出，避免热量积聚影响设备其他部件运行。同时，对导热介质管路及核心部件进行保温处理，提升温控响应速度，确保温度调节的稳定性。

　　二、半导体设备制冷加热系统的核心原理

　　制冷加热系统通过多点温度传感器实时采集半导体设备关键部位的温度，包括反应腔室、晶圆承载台及导热介质进出口等位置。控制器根据温度偏差值，通过PID及前馈控制相结合的算法生成调节指令。当需要降温时，制冷模块启动，压缩机将高温高压制冷剂气体输送至冷凝器冷凝为液体，经膨胀阀节流降压后进入蒸发器，吸收导热介质的热量实现降温；当需要升温时，加热模块启动，通过加热器对导热介质进行加热。考虑到半导体设备温控系统存在的滞后特性，系统引入无模型自建树算法，通过自主学习温度变化规律，预判温度趋势，提前调整制冷与加热输出，减少滞后对温控精度的影响。同时，采用串级控制逻辑，以半导体设备的目标温度为主控参数，以导热介质温度为副控参数，通过分级调节进一步提升控温精度，确保温度波动控制在较小范围内。

　　三、制冷加热系统与半导体设备的适配特性

　　半导体制造的不同工艺需在不同温度环境下进行，制冷加热系统具备宽温度范围调节能力，可实现从低温到高温的连续控温，满足光刻胶涂覆、离子注入等不同工艺的温度需求，无需更换导热介质，简化操作流程。系统采用稳定换热器与大流量循环泵，提升导热介质的热交换效率与输送速度，确保温度调节的快速响应。同时，通过全密闭循环设计，避免导热介质与空气接触，减少介质氧化，延长使用周期，保证长期运行的稳定性。

制冷加热系统通过集成化的结构设计、闭环式的温控原理、针对性的适配特性及完善的运行保障，为半导体设备提供准确、稳定的温度控制，是保障芯片制造精度与性能的关键支撑设备之一。