Hirata Corporation 平田機工株式會社

Using scSTREAM to Evaluate Air‑flow in Production Facilities Improves the Technical Staff's Understanding and Enables More EffectivePresentations to Clients

運用scSTREAM模擬設備內的氣流變化,增進工程師與客戶對產品的細節理解

平田機工株式會社是日本最大的工具機設備製造商之一,在汽車零組件、半導體與家電相關生產設備,如機器人、運輸控制、設備控制、精密零組件等,居於市場領導的地位。
平田機工在2007開始使用scSTREAM,利用CFD電腦模擬的可視化促進對氣流等物理現象更深入的了解,提高產品品質並降低成本。平田機工的模擬需求之一,是具備移動物體(如大型面板搬運機器人等)的模擬能力。在經過廣泛的調查與詳細評估過後,平田決定採用CRADLE公司開發的泛用型CFD軟體scSTREAM
氣流控制是半導體設備設計的關鍵要素。這些半導體製程需要高潔淨度的環境與設備空調系統的精確控制。平田使用scSTREAM模擬不同類型的生產設備和生產的主要流程的機制。使用CFD電腦模擬分析,有利於產品開發和更有效地和設備採購者溝通。

平田進行半導體設備前端模組(EFEM)中氮氣的分布狀況分析。為避免晶圓氧化,EFEM配備有氮氣吹拂功能,將晶圓傳送盒(FOUP)內部用氮氣填滿。但大量氮氣洩漏到周圍環境,可能對操作員造成傷害。因此,平田的工程師們渴望了解氮氣洩漏狀況,以及EFEM內氮感測器的有效配置。
 EFEM尺寸為2000毫米X2000毫米X1000毫米,而氮氣注入孔直徑僅20毫米。CFD計算域尺寸數量級大於孔徑兩個數量級。這意味著CFD計算時需要較多的網格數。平田的工程師與CRADLE技術支援部門討論後,很快決定了網格的理想尺寸。模型中的移動物件是輸出Nastran格式,並導入到scSTREAM前處理器。大約使用700萬個網格,準確描述含有數百個元件的EFEM
平田的工程師進行FOUP的分析,以確定氮從在吹掃過程中由下方兩個出口排出。他們還想知道在水平移動和垂直移動的狀況下,氮氣流場如何變化。平田認為,本次模擬的可視化結果,證明了設備的可靠度,對於確保產品品質至關重要。

 

隨著EFEMFOUP的成功分析,平田公司現在使用scSTREAM在許多其他產品的研發。另一產品是FFU(風機過濾單元),功能是推動潔淨空氣向下吹拂。這可保持內部壓力比周圍環境高3~5 Pa,並維持氣體流速0.3~0.5/秒之間。平田用scSTREAM模擬結果確認通氣孔的理想幾何形狀和配置。此外,平田還進行用於玻璃電路板載具的FFU模擬。
使用scSTREAM可大量降低研發成本,縮短開發時間。CFD可視化也證明是內部研發溝通與對客戶展示產品性能的利器。平田預計,越來越多的產品開發過程中會應用scSTREAM進行氣流與溫度的模擬分析。

 

原文出處 : http://www.cradle-cfd.com/casestudy/user_interview/0000000027

 

文章編譯:應用熱流分析中心