阅读说明：本技术 半导体冷却管路及其加工方法 (Semiconductor cooling pipeline and processing method thereof ) 是由 官承辉 吴庆岩 陈攀 于 2020-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种半导体冷却管路及其加工方法。它解决了现有半导体管路低温状态容易出现冷凝水的现象。本半导体冷却管路包括金属可饶性波纹管体,在金属可饶性波纹管体上套设有金属网套,在金属可饶性波纹管体的两端端面固定有加强环,金属网套的两端分别套设在加强环上,套设在金属网套两端的压网环,压网环的外端端面和加强环的外端端面齐平并且压网环的内端延长至金属可饶性波纹管体的外围,本管路还包括包覆在金属网套和两个压网环外壁的气凝胶缠绕保温层,以及套设在气凝胶缠绕保温层上的热缩护套。本申请优点：利用气凝胶缠绕保温层其可以起到保温的作用,避免与外界的热交换而导致管路外壁有冷凝水。(The invention relates to a semiconductor cooling pipeline and a processing method thereof. The device solves the problem that the low-temperature state of the existing semiconductor pipeline is easy to cause condensate water. The semiconductor cooling pipeline comprises a metal flexible corrugated pipe body, wherein a metal net sleeve is sleeved on the metal flexible corrugated pipe body, reinforcing rings are fixed on end faces of two ends of the metal flexible corrugated pipe body, two ends of the metal net sleeve are respectively sleeved on the reinforcing rings, net pressing rings at two ends of the metal net sleeve are sleeved, an outer end face of each net pressing ring and an outer end face of each reinforcing ring are flushed, the inner ends of the net pressing rings are extended to the periphery of the metal flexible corrugated pipe body, the pipeline further comprises aerogel winding heat insulation layers wrapped on outer walls of the metal net sleeve and the two net pressing rings, and a heat shrinkage sheath wrapped on the aerogel winding heat insulation layers. This application advantage: utilize aerogel winding heat preservation it can play heat retaining effect, avoid leading to the pipeline outer wall to have the comdenstion water with external heat exchange.)

半导体冷却管路及其加工方法

技术领域

本发明属于半导体设备配件技术领域，尤其涉及一种半导体冷却管路及其加工方法。

背景技术

随着半导体晶圆芯片纳米（nm）级别的不断提升，其需要高精密和洁净度环境。晶圆在半导体设备反应腔室内进行反应时，需要特定温度的环境，利用外部的半导体冷却管路系统来为整个系统提供精确控温。

半导体冷却管路系统中其包括半导体冷却管路，半导体冷却管路其也可以称之为真空波纹管，其长度一般是10米以上，利用半导体冷却管路进行连接半导体工艺设备，然后进行精准控温，目前的半导体工艺设备例如刻蚀设备其常见温度为-10℃至60℃，随着芯片级别（纳米）的提升，其相应的半导体冷却管路等级也同样需要提升。

现有的半导体冷却管路（保温棉）其在低于-40℃的温度时，在半导体冷却管路其外壁会形成冷凝水，导致这种管路无法满足半导体设备的无尘使用要求，同时，也无法满足精确控温的要求；其次，当为高温状态时，接触半导体冷却管路会导致烫伤现象。

其次，半导体冷却管路其包括金属波纹管，套在金属波纹管上的金属网套，以及套设在金属网套两端的压网环，在焊接连接时，压网环需要与金属波纹管相应端部焊接，以及外接管路需要与金属波纹管相应端部焊接，在这个过程中，由于金属波纹管其壁厚较薄并且两次焊接的位置均在金属波纹管的两端外缘位置，这种工艺的缺陷在于：前后焊接需要冷却等待，焊接周期较长，其次，同一个位置两次焊接会导致连接处的焊接质量下降。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种可以解决上述技术问题的半导体冷却管路及其加工方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本半导体冷却管路包括金属可饶性波纹管体，在金属可饶性波纹管体上套设有金属网套，在金属可饶性波纹管体的两端端面固定有加强环，金属网套的两端分别套设在加强环上，套设在金属网套两端的压网环，压网环的外端端面和加强环的外端端面齐平并且压网环的内端延长至金属可饶性波纹管体的外围，本管路还包括包覆在金属网套和两个压网环外壁的气凝胶缠绕保温层，以及套设在气凝胶缠绕保温层上的热缩护套。

所述的加强环内径等于金属可饶性波纹管体的内径。

所述的加强环远离金属可饶性波纹管体的一端端面和压网环套在加强环的一端端面齐平。

所述的加强环外壁和压网环的内壁形成间隙，金属网套伸入间隙并且金属网套的端面位于加强环的外端面内侧。

所述的加强环外壁外端、压网环内壁外端和金属网套的端面形成环形焊接空间，以及将环形焊接空间填充的焊疤。

所述的加强环厚度大于金属可饶性波纹管体的壁厚。

所述的加强环包括圆环体，圆环体的两个端面为环形平面并且两个环形平面相互平行，在圆环体的外壁开设有一环形切槽，环形切槽将圆环体的外壁分切成波纹管焊接连接部和压网环焊接部，波纹管焊接连接部的厚度小于压网环焊接部的厚度。

所述的环形切槽为V形槽。

所述的环形切槽包括与圆环体轴心线垂直的圆环垂直面，与圆环体轴心线形成锐角的圆环倾斜面，圆环垂直面和圆环倾斜面连接形成上述的环形切槽。

所述的圆环体内壁为圆柱孔。

所述的圆环体内壁为圆锥孔，圆锥孔的大直径口位于波纹管焊接连接部的一侧。

在上述的半导体冷却管路中，所述气凝胶缠绕保温层的层数为2-12层。

在上述的半导体冷却管路中，所述的气凝胶缠绕保温层包括顺时针气凝胶缠绕带，以及逆时针气凝胶缠绕带，顺时针气凝胶缠绕带缠绕在所述压网环和金属网套外壁，所述逆时针气凝胶缠绕带将顺时针气凝胶缠绕带的缝隙包覆。

在上述的半导体冷却管路中，所述的气凝胶缠绕保温层包括两层顺时针气凝胶缠绕带，一层顺时针气凝胶缠绕带缠绕在所述压网环和金属网套外壁，另外一层沿着已经缠绕的所述一层顺时针气凝胶缠绕带的缠绕；或者所述的气凝胶缠绕保温层包括两层逆时针气凝胶缠绕带，一层逆时针气凝胶缠绕带缠绕在所述压网环和金属网套外壁，另外一层沿着已经缠绕的所述一层逆时针气凝胶缠绕带的缝隙缠绕。

在上述的半导体冷却管路中，所述的顺时针气凝胶缠绕带或者逆时针气凝胶缠绕带沿着金属可饶性波纹管体的波峰缠绕。

在上述的半导体冷却管路中，所述的顺时针气凝胶缠绕带横向截面呈矩形；所述的逆时针气凝胶缠绕带横向截面呈矩形。

在上述的半导体冷却管路中，所述的顺时针气凝胶缠绕带螺旋缠绕后形成圆筒状结构，所述的逆时针气凝胶缠绕带螺旋缠绕后形成圆筒状结构。

在上述的半导体冷却管路中，所述的两层顺时针气凝胶缠绕带其内外错位分布。

作为另外一种方案，所述的两层逆时针气凝胶缠绕带其内外错位分布。

防止冷凝水产生半导体冷却管路的加工方法包括如下步骤：

S1、准备金属可饶性波纹管体、金属网套、两个加强环、两个压网环、热缩护套和至少两条气凝胶缠绕带；

金属可饶性波纹管体的两端端面被挤压从而形成焊接平面；

加强环的外壁设有环形切槽，环形切槽将圆环体的外壁分切成波纹管焊接连接部和压网环焊接部，波纹管焊接连接部的厚度小于压网环焊接部的厚度；

压网环长度长于加强环的长度并且加强环的外径小于压网环内径；

S2、将金属可饶性波纹管体置于焊接平台上，将加强环靠近波纹管焊接连接部的一端端面服帖在金属可饶性波纹管的焊接平面上，金属可饶性波纹管体轴心线和加强环的轴心线重合，沿着焊接平面外缘和加强环靠近加强环的一面外缘进行焊接，两个加强环依次焊接后该加强环的外壁与金属可饶性波纹管体的外壁齐平，然后将金属网套套设在金属可饶性波纹管体上并且金属网套两端延长套在加强环上；

S3、两个压网环各自套入金属网套的相应端部，金属网套相应端部上的压网环外端面和加强环外端面齐平，并且压网环的内壁外端和加强环的外壁外端通过焊接连接；

S4、一条气凝胶缠绕带按照顺时针螺旋缠绕在所述压网环和金属网套外壁，形成顺时针气凝胶缠绕带，另外一条气凝胶缠绕带按照逆时针螺旋缠绕顺时针螺旋缠绕的气凝胶缠绕带其缝隙上，形成逆时针气凝胶缠绕带，顺时针气凝胶缠绕带和逆时针气凝胶缠绕带形成气凝胶缠绕保温层；

S5、将热缩护套套设在逆时针螺旋缠绕的气凝胶缠绕带上，制得半导体冷却管路成品。

在上述的半导体冷却管路中，两个焊接平面相互平行。

在上述的半导体冷却管路中，在上述的S1步骤中，波纹管焊接连接部的厚度等于或者略大于金属可饶性波纹管体的壁厚。

在上述的半导体冷却管路中，在上述的S1步骤中，所述的加强环内壁为圆柱孔，并且圆柱孔的孔径等于金属可饶性波纹管体的内径。

在上述的半导体冷却管路中，在上述的S1步骤中，所述的加强环内壁为圆锥孔，圆锥孔的大口径端等于金属可饶性波纹管体的内径。

在上述的半导体冷却管路中，在上述的S1步骤中，在压网环的内壁一端设有内倒角，压网环套入金属网套时该压网环套设有内倒角的一端先套入。

在上述的半导体冷却管路中，在上述的S1步骤中，所述的加强环两个端面为环形平面，两个环形平面相互平行。

在上述的半导体冷却管路中，金属网套的端面和加强环相应的外端面形成的直线距离小于压网环焊接部的厚度。

在上述的半导体冷却管路中，在上述的S1步骤中，所述的环形切槽槽深为加强环内径至外形距离的1/2-1/3。

在上述的半导体冷却管路中，在上述的S1步骤中，焊接平面的内直径等于或者大于加强环的内直径。

与现有的技术相比，本半导体冷却管路及其加工方法的优点在于：

利用气凝胶缠绕保温层其可以起到保温的作用，避免与外界的热交换而导致管路外壁有冷凝水。

其次，设计的顺时针气凝胶缠绕带和/或逆时针气凝胶缠绕带，其可以实现灵活应用，以满足不同控温要求。

利用气凝胶其可以使得管路具有更小的外径，以便于后期布置安装，同时，还可以起到非常好的隔热作用。

外接管路的直径等于圆锥孔的小口径端，利用圆锥孔可以对气流形成导流，气流可以从金属可饶性波纹管体顺利通过圆锥孔进入至外接管路中。

利用加强环形成两处不同位置的焊接连接，不仅能够避免在同一个位置的多次焊接导致的质量较差问题，而且还可以缩短前后焊接的冷却等待时间，以提高焊接效率。

利用环形切槽进行焊接分区，同时，增加的圆环体其可以避免集中一点焊接多次，以导致焊接质量较差等现象；其次，通过增加圆环体其可以进行分步骤的焊接加工，以提高焊接效率。

附图说明

图1是本发明提供的半导体冷却管路端部截面结构示意图。

图2是本发明提供的加强环结构示意图。

图3是本发明提供的连接外接管路后的结构示意图。

图4是本发明提供的实施例三结构示意图。

图5是本发明提供的加强环内部设计扩孔并与外接管路焊接连接的结构示意图。

图6是本发明提供的半导体冷却管路加工方法流程框图。

图7是本发明提供的半导体冷却管路结构示意图。

图中，加强环1a、圆锥孔1b、圆柱面1c、圆环体1、环形平面10、环形切槽11、圆环垂直面110、圆环倾斜面111、波纹管焊接连接部12、压网环焊接部13、金属可饶性波纹管体2、焊接平面20、金属网套3、压网环4、气凝胶缠绕保温层5、顺时针气凝胶缠绕带50、逆时针气凝胶缠绕带51、热缩护套6。

具体实施方式

以下是发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1和图7所示，本半导体冷却管路包括金属可饶性波纹管体2，套设在金属可饶性波纹管体2上的金属网套3，金属可饶性波纹管体2和金属网套3直接采购。

如图1和图2所示，在金属可饶性波纹管体2的两端分别设有焊接平面20，两个焊接平面相互平行。焊接平面20以便于后续的焊接定位，以及通过焊接固定在各自焊接平面20上的加强环1a，其次，加强环1a厚度大于金属可饶性波纹管体2的壁厚。

为了解决轮流以及风铃声，本实施例的加强环1a的内壁为圆锥孔1b，并且圆锥孔的大口径端等于金属可饶性波纹管体2的内径，加强环1a的外壁为圆柱面1c。

其次，所述的加强环两个端面为环形平面，两个环形平面相互平行。

如图3所示，外接管路的直径等于圆锥孔的小口径端，利用圆锥孔1b可以对气流形成导流，气流可以从金属可饶性波纹管体2顺利通过圆锥孔1b进入至外接管路中。

具体地，如图2所示，本实施例的加强环1a包括圆环体1，圆环体1由金属材质制成。

圆环体1的两个端面为环形平面10并且两个环形平面10相互平行，在圆环体1的外壁开设有一环形切槽11，所述的环形切槽槽深为加强环内径至外形距离的1/2-1/3，环形切槽11将圆环体1的外壁分切成波纹管焊接连接部12和压网环焊接部13，波纹管焊接连接部12的厚度小于压网环焊接部13的厚度。

波纹管焊接连接部的厚度等于或者略大于金属可饶性波纹管体的壁厚。确保焊接强度。

波纹管焊接连接部12的外宽度等于或者略微大于金属可饶性波纹管体的壁厚。例如，厚度厚0.1-0.2mm。

具体地，本实施例的环形切槽11为V形槽。

如图1所示，还包括两个分别套设在金属网套3两端的压网环4，压网环4远离金属网套3的一端延长并套设在加强环1a外侧并且压网环4和加强环1a通过焊接连接。等直径的结构其可以防止气流在行走的过程中形成阻碍而导致发生乱流以及风铃声。

本管路还包括包覆在金属网套和两个压网环外壁的气凝胶缠绕保温层5，以及套设在气凝胶缠绕保温层上的热缩护套6。

优选地，本实施例的气凝胶缠绕保温层的层数为2-12层。

具体地，气凝胶缠绕保温层包括顺时针气凝胶缠绕带50，该顺时针气凝胶缠绕带横向截面呈矩形并且顺时针气凝胶缠绕带螺旋缠绕后形成圆筒状结构，确保保温性能，以及逆时针气凝胶缠绕带51，该逆时针气凝胶缠绕带横向截面呈矩形并且逆时针气凝胶缠绕带螺旋缠绕后形成圆筒状结构，确保保温性能，顺时针气凝胶缠绕带缠绕在所述压网环和金属网套外壁，所述逆时针气凝胶缠绕带将顺时针气凝胶缠绕带的缝隙包覆。

顺时针气凝胶缠绕带50有为一层或二层或者四层，所述逆时针气凝胶缠绕带数量与顺时针气凝胶缠绕带的数量相等。

气凝胶其质地轻并且可以将其厚度制造为较薄的状态，不仅可以节约安装空间，而且还可以起到非常好的保温性能。

设计的顺时针和逆时针气凝胶缠绕带，其可以形成不同方向并且相互保温补强，确保保温性能。

进一步地，所述的顺时针气凝胶缠绕带沿着金属可饶性波纹管体的波峰缠绕，以确保结构强度。

防止冷凝水产生半导体冷却管路的加工方法包括如下步骤：

S1、准备金属可饶性波纹管体、金属网套、两个加强环、两个压网环、热缩护套和至少两条气凝胶缠绕带；

金属可饶性波纹管体的两端端面被挤压从而形成焊接平面20；焊接平面的内直径等于或者大于加强环的内直径。金属网套的长度短于金属可饶性波纹管体的长度；

加强环的外壁设有环形切槽，环形切槽将圆环体的外壁分切成波纹管焊接连接部和压网环焊接部，波纹管焊接连接部的厚度小于压网环焊接部的厚度；

压网环长度长于加强环的长度并且加强环的外径小于压网环内径；

加强环的外壁设有环形切槽，环形切槽将圆环体的外壁分切成波纹管焊接连接部和压网环焊接部，波纹管焊接连接部的厚度小于压网环焊接部的厚度；

S2、将金属可饶性波纹管体置于焊接平台上，将加强环靠近波纹管焊接连接部的一端端面服帖在金属可饶性波纹管的焊接平面上，金属可饶性波纹管体轴心线和加强环的轴心线重合，沿着焊接平面外缘和加强环靠近加强环的一面外缘进行焊接，两个加强环依次焊接后该加强环的外壁与金属可饶性波纹管体的外壁齐平，然后将金属网套套设在金属可饶性波纹管体上并且金属网套两端延长套在加强环上；

进一步地，圆环体1靠近波纹管焊接连接部12一端的一环形平面10服帖在金属可饶性波纹管体一端的焊接平面20上，利用焊枪使得金属可饶性波纹管体和波纹管焊接连接部12之间周向焊接(两者的服帖面外缘周向处焊接) ,金属网套3和套在金属网套上的压网环4，压网环的外端和压网环焊接部13焊接连接(两者的服帖面外缘周向处焊接)，最终将外接管焊接在圆环体1的另外一个环形平面10上。

、两个压网环各自套入金属网套的相应端部，金属网套相应端部上的压网环外端面和加强环外端面齐平，并且压网环的内壁外端和加强环的外壁外端通过焊接连接；

S4、一条气凝胶缠绕带按照顺时针螺旋缠绕在所述压网环和金属网套外壁，形成顺时针气凝胶缠绕带，另外一条气凝胶缠绕带按照逆时针螺旋缠绕顺时针螺旋缠绕的气凝胶缠绕带其缝隙上，形成逆时针气凝胶缠绕带，顺时针气凝胶缠绕带和逆时针气凝胶缠绕带形成气凝胶缠绕保温层；

S5、将热缩护套套设在逆时针螺旋缠绕的气凝胶缠绕带上，制得半导体冷却管路成品。

在焊接时，

利用环形切槽11进行焊接分区，同时，增加的圆环体1其可以避免集中一点焊接多次，以导致焊接质量较差等现象；其次，通过增加圆环体1其可以进行分步骤的焊接加工，以提高焊接效率(传统的外接管、压网环和波纹管需要一起定位并一次焊接，效率低)。

进一步地，加强环1a远离金属可饶性波纹管体2的一端端面和压网环4套在加强环1a的一端端面齐平。齐平的结构其可以防止后续与管路连接时的干涉。

在加强环1a外壁和压网环4的内壁形成间隙，金属网套3伸入间隙并且金属网套3的端面位于加强环1a的外端面内侧。其次，加强环1a外壁外端、压网环4内壁外端和金属网套3的端面形成环形焊接空间，以及将环形焊接空间填充的焊疤。

焊接时，将金属可饶性波纹管体2和加强环1a进行先焊接，焊接完成之后，套入金属网套3和压网环4，如图1所示，在压网环的内壁一端设有内倒角40，内倒角其可以避免尖角而损坏金属网套，压网环套入金属网套时该压网环套设有内倒角的一端先套入。然后在焊接金属可饶性波纹管体2和压网环4，附图2中的黑色填充区域为焊疤。

另外，金属网套的端面和加强环相应的外端面形成的直线距离小于压网环焊接部的厚度。避免环形切槽内产生焊疤。

还有，如图5所示，在加强环远离金属可饶性波纹管体2的一端设有从内向外依次设置的圆柱孔体和扩孔，外接管路插入扩孔并与加强环焊接连接，外接管路的内径等于圆柱孔体内径。

	检验管1	检验管2	检验管3	对照管1
					-40℃时100h/2层保温层	检验管1其表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管1表面有微小冷凝水珠
-50℃时100h/4层保温层	表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管1表面有明显冷凝水珠
					-60℃时100h/6层保温层	表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管1表面有冷凝水珠并且对照管正下方的地面有冷凝水珠

通过上述的检测可以得到，本实施例其具有非常好的保温性能，能够实现精准控温，以确保设备的正常运行。

实施例二

本实施例的工作原理与结构与实施例一基本相同，不同的结构在于：如图2所示，所述的环形切槽11包括与圆环体1轴心线垂直的圆环垂直面110，与圆环体1轴心线形成锐角的圆环倾斜面111，圆环垂直面110和圆环倾斜面111连接形成上述的环形切槽11。

实施例三

本实施例的工作原理与结构与实施例一基本相同，不同的结构在于：所述的加强环内壁为圆柱孔，并且圆柱孔的孔径等于金属可饶性波纹管体的内径。

实施例四

本实施例的工作原理与结构与实施例一基本相同，不同的结构在于：所述的气凝胶缠绕保温层包括两层顺时针气凝胶缠绕带，一层顺时针气凝胶缠绕带缠绕在所述压网环和金属网套外壁，另外一层沿着已经缠绕的所述一层顺时针气凝胶缠绕带的缝隙缠绕。

所述的两层顺时针气凝胶缠绕带其内外错位分布。

或者所述的顺时针气凝胶缠绕带为四层或者六层。

	检验管1	检验管2	检验管3	对照管2
					-45℃时100h/2层保温层	检验管1其表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管2表面有微小冷凝水珠
-55℃时100h/4层保温层	表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管2表面有明显冷凝水珠
					-65℃时100h/6层保温层	表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管2表面有冷凝水珠并且对照管正下方的地面有冷凝水珠

通过上述的检测可以得到，本实施例其具有非常好的保温性能，能够实现精准控温，以确保设备的正常运行。

实施例五

本实施例的工作原理与结构与实施例一基本相同，不同的结构在于：所述的气凝胶缠绕保温层包括两层逆时针气凝胶缠绕带，一层逆时针气凝胶缠绕带缠绕在所述压网环和金属网套外壁，另外一层沿着已经缠绕的所述一层逆时针气凝胶缠绕带的缝隙缠绕。所述的两层逆时针气凝胶缠绕带其内外错位分布。

或者所述的逆时针气凝胶缠绕带为四层或者八层。

	检验管1	检验管2	检验管3	对照管3
					-48℃时100h/2层保温层	检验管1其表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管表面有微小冷凝水珠
-56℃时100h/4层保温层	表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管3表面有明显冷凝水珠
					-70℃时100h/8层保温层	表面无冷凝水	检验管2表面无冷凝水	检验管3表面无冷凝水	对照管3表面有冷凝水珠并且对照管正下方的地面有冷凝水珠

通过上述的检测可以得到，本实施例其具有非常好的保温性能，能够实现精准控温，以确保设备的正常运行。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。