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69*3.5不鏽鋼精密級管每支〈TP304〉工整訂單價

時間:2019-07-18 14:22 來源:未知

單支〈TP304〉23*3大口徑精密管雇工打折價

不鏽鋼精密管尺寸公差控制在正負0.05mm

一般經過冷軋精密生産的不鏽鋼精密管的尺寸精度都比較好,這也給不鏽鋼精密管的應用提供了很好的條件,下面我們來一些技術參數:

外徑公差±0.05

壁厚公差也可以達到±0.05mm,有時可達±0.03mm

内孔尺寸公差控制嚴格,可達到±0.03小于0.02-0.05mm

執行标準:GB/T 3089-2008 不鏽鋼極薄壁無縫鋼管》

GB/T 3639-2009 冷拔或冷軋精密無縫鋼管 》

            GB/T 3090-2000 不鏽鋼小直徑無縫鋼管》

GB/T 14976-2012 流體輸送用不鏽鋼無縫鋼管

不鏽鋼精密管規格要求:

不鏽鋼精密管規格:

外徑範圍:8-219mm範圍之内,壁厚在0.75-6mm之内

長度一般都在5-7米,材質主要為304TP316L

常規現貨如下表,一些特殊規格的,需要定做


30天,60.3*3.5不鏽鋼精密管依據行業需求,32*5不鏽鋼精密管應用開發!每次訂單全部發給客戶,63*1.2不鏽鋼精密管用戶覆蓋,63*8不鏽鋼精密管求購,不鏽鋼精密管管材的特殊性能,

  随着社會科技的發展,人們的衣食住行都離不開能源的支撐。從小物件如和筆記本電腦,到交通工具等,都已成為人們生活中不可或缺的一部分。原油等傳統能源雖然有着的能量輸出能力,但其對環境的不友好(如大量二氧化碳排放)等一系列缺點已經成為當今社會不能忽視的問題。而新型能源如太陽能,風能等,雖然有着巨大的潛能,但由于其使用對當時環境的依賴性較強,因此要勝任一些需要持續功能的電子設備(如汽車等)依然存在挑戰。因而實現這些的一個支撐力量就要依托于電子儲能設備的改進了,也就是應用于不同領域,有着不同體型的電池了[1,2]。

  就此近些年來科學家對電池進行了大量的研究,例如堿性電池(比如Fe/Ni電池和Zn/Mn電池)、傳統的鉛酸電池、锂硫電池,以及倍受關注的锂離子電池。相比其它電池,锂離子電池之所以能受到人們的青睐,是因為其具有比能量大、工作電壓高、循環壽命長、自放電低,無記憶和綠色環保等等優點,廣泛應用于和筆記本電腦等,也是下一代充電式混合動力車和電動車的理想之選。

  锂離子電池采用一種類似搖椅式的工作原理,充放電過程中Li+在正負極之間來回穿梭,從一邊搖到另一邊,往複循環,實現電池的充放電過程。由于各種電化學儲能于材料體系與設計不同,技術指标亦有所差異。日本新能源産業技術綜合開發機構(NEDO)的Li-EAD計劃中設定了至2030年蓄電池達到700Wh/kg的高性能指标。目前,锂離子電池還不能達到的該目标,而锂-空氣電池的理論計算能量密度可以達到12000Wh/Kg,超過了NEDO提出的指标。在我們詳細闡述锂空氣電池之前,我們先簡要介紹一下锂離子電池。

  锂離子電池的原理

  锂離子電池由三部分部分組成:正極(通常是層狀結構的钴酸锂及钴鎳錳锂化合物、尖晶石結構的錳酸锂、橄榄石結構的磷酸鐵锂),負極(通常為石墨層)和電解液;其中氧化還原反應發生于正負極,電解液作為傳送離子遷移的介質。具體來講,在放電過程中,锂離子在内部電場作用下通過電解液跑路到正極,同時在負極跑掉的電子則通過外電路流向正極(具體反應是intercalation,感興趣的同學可以google[3])。在電子從負極到正極的過程中的遷移會做功,這個功也就是用來支撐電子設備工作的能量了。顧名思義,充電的過程就是放電過程的逆過程。

  

  △圖1:锂電池工作原理的示意圖。(圖片來源:[4])

  锂離子電池的主要限制

  影響锂離子的因素有很多,比如溫度、快速充放電、材料的理論容量和能量密度。其中能量密度和理論容量是限制锂離子電池的兩個主要方面。這裡我們先來說一個重要的概念——能量密度(EnergyDensity)。能量密度,也稱比能量,書面解釋是指在一定的空間或質量物質中儲存能量的大小,通俗點說就是指單位體積或單位質量所包含的能量[5]。在電池行業,它通常用來比較單位重量的電池所儲存的電量。比如現有商用電池中能量密度比較高的锂離子電池,其能量密度約500Wh/Kg,如前文所述,這樣的能量密度不足以替代汽油(能量密度約13000Wh/Kg)用來實現汽車的純電動化。

  沒有比較就沒有傷害,傳統锂離子電池能量密度(0.05-0.1kwh/Kg),隻有車用汽油的能量密度(13kwh/Kg,雪佛蘭沃藍達[6])的1%不到!相對于傳統能源如此低效的锂離子電池為什麼又這麼受到人們的青睐和認可呢?

  這要從锂離子電池的結構講起。細心的讀者都注意到了,在圖1中,正極和負極的畫風好像不太一樣。比如負極是一些框架而正極是一些片狀藍磚,不過這些不是重點,這隻是作者想表示構成正負極的材料不同。但它們的共同點是綠豆般的锂離子都有序的排隊。這是因為在锂離子通過電解液遷移到負極的過程中,會與一些早先到達的锂離子彙合。如果沒有層狀結構,這些先來後到的锂離子就會形成晶體結構,學術上叫做枝晶。這些晶體會迅速成長比并且聯通正負極,使整個電池從内部短路。通俗的講就像大家都要去停車,在入口處互不相讓結果造成堵車大長隊。而正負極的層狀結構則起到了能夠有序存放這些不同時間到來的锂離子的功能,好比停車位。因此有着有序層狀結構的正負極對于可充電電池是不可或缺的(圖2)。但正負極材料,以及電解液并不會在放點放電過程中給予能量。因此拖累了電池的整體能量密度。

  

  △圖2:锂電池的工作原理圖:a.锂金屬電池;b.锂離子電池。層狀結構可以有序的存儲锂離子,防止枝晶的形成。

  影響锂離子電池的另外一個主要的因素是電極材料本身的容量,值得注意的是,正極是锂離子電池的重要組成部分,其性能在很大程度上決定了電池的終性能,許多锂離子電池的重大技術進步都與正極材料的技術提升密切相關。已知的能夠投入實際應用的正極材料包括層狀結構的钴酸锂及钴鎳錳锂化合物、尖晶石結構的錳酸锂、橄榄石結構的磷酸鐵锂。

  但是,随着全球電動汽車市場需求的日益增長,锂離子電池的發展受到了嚴重的阻礙,其發展瓶頸主要在于如何提升正極材料的充放電比容量,以滿足高比能量、高充放電功率的要求。與現今商用的碳負極材料(實際比容量為330-360mAh/g)相比,已投入使用的正極材料的實際比容量值僅為120至250mAh/g之間,該數值依舊遠遠低于負極材料的容量;其相對較低的比容量/能量密度是目前正極材料的研究現狀,正是制約着锂離子電池向前發展的首要因素。其次,正極材料的成本也是影響高容量锂離子電池開發的重要因素之一。一般地,制備正極材料需要大批量地使用稀有過渡金屬元素(如钴、鎳等)。一方面,钴、鎳等金屬資源在地球上的儲量有限,不适合大規模地開采以及過度消費利用(與國家可持續發展戰略背道而馳);另一方面,使用稀有金屬元素會擡升電池的制造成本,不利于未來高性能锂離子電池大規模普及化使用(例如,在儲能電站等領域的實際應用)。此外,大量使用钴、鎳、錳等重金屬會對土壤、水源等環境産生較大的危害,并對人類及動植物的生命構成了嚴重威脅。

  解決方案

  然而方法總比問題多,為了進一步提高可充電池的能量密度,減輕電池重量就成了一個突破口。雖然暫時無法找到比金屬锂具有更高能量質量比的材料,但我們可以給電池整體來一個減重瘦身,進而提高電池整體的能量密度。其中代表性的就是锂-空氣電池了。锂-空氣電池的理論計算能量密度可以達到12000Wh/Kg,這足以媲美汽油的超高能量密度,使其有望完全替代汽油,真正實現超長旅程的純電動汽車[9,10](圖3)。

  

  △圖3:各類電池之間的對比。(圖片來源:[11])

  什麼是锂-空氣電池?

  簡單點說,與傳統锂離子電池以過渡金屬氧化物作為正極材料不同,锂-空氣電池是一種用金屬锂作負極,以空氣中的氧氣作為正極反應物的電池。金屬锂代替石墨作為負極的一個優點是金屬锂(3860mAhg?1)[12]有着将近10倍于石墨(372mAhg?1)[13]的比容(SpecificCapacity)。與所有的電池一樣,锂-空氣電池也是由基本的三部分組成:正極、負極、電解質,外電路由導線連接傳導電子,内電路由電解質連通傳遞離子。其工作原理如圖4所示[9]:

  

  △圖4:锂-空氣電池工作原理示意圖。(圖片來源:[9])

  锂-空氣電池以金屬锂為負極,由碳基材料組成的多孔電極為正極。放電過程中,金屬锂在負極失去電子成為锂離子,電子通過外電路到達多孔正極,将空氣中的氧氣還原,而锂離子穿過電解質到達多孔正極,與氧氣和電子形成過氧化锂(Li?O?)(主要産物)。這一反應持續進行,電池便可以向負載提供能量。充電過程正好相反,在充電電壓的作用下,放電過程中産生的放電産物首先在多孔正極被氧化,重新放出氧氣,锂離子則在負極被還原成金屬锂。

  由于負極材料是很輕的多孔碳材料,而氧氣則從環境中取得,因此锂-空氣電池的重量主要取決于正極材料和電解液了。減輕了附中的锂-空氣電池因此相較于锂離子電池有了更高的能量密度。

  锂-空氣電池的分類

  锂-空氣電池的負極材料是金屬锂、正極是能通過O2的多孔碳基材料,我們通常根據電解質的不同将锂空氣電池分為四類:非質子性锂-空氣電池、水體系锂-空氣電池、混合型锂-空氣電池和固态锂-空氣電池[9,10,14]。

  

  △圖5:四種類型锂-空氣電池結構示意圖。(圖片來源:[9])

  非質子锂-空氣電池:

  典型非質子锂-空氣電池設計由一個金屬锂陽極、一個添加催化劑粒子的多孔碳基材料陰極,以及溶解锂鹽的非質子性溶劑電解質組成。常用的非質子電解質包括有機碳酸鹽、醚、酯、锂鹽溶劑等。非質子電解質是目前應用多的電解質,優點是氧溶解度高、對锂腐蝕性小、電池結構簡單、可操作性好,缺點是放電産物為固體,容易阻塞空氣正極,且锂氧化物中隻有Li2O2能在充電過程中分解,電池循環性能較差。

  水體系锂-空氣電池:

  水體系锂-空氣電池由锂金屬陽極、水電解質和多孔碳陰極組成。水電解質結合了溶解在水中的锂鹽。它避免了陰極堵塞問題,因為反應産物是水溶性的。與非質子溶劑相比,水設計具有較高的實際放電潛力。然而,锂金屬與水有劇烈的反應,因此水的設計要求锂和電解液之間有一個固體電解質界面。

  混合體系锂-空氣電池:

  水體系-非質子锂-空氣電池或叫混合體系锂-空氣電池,它的設計試圖聯合非質子和水體系電池設計的優點。混合設計的共同特征是一個由锂導電膜連接的兩部分(一部分是水,一部分是aprotic)。當陰極與水面接觸時,陽極與非質子端毗鄰。锂導電陶瓷通常被用作連接兩個電解質的薄膜。

  固态锂-空氣電池:

  目前的固态锂-空氣電池使用锂做負極,陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷作為電解質,多孔碳作為正極。陽極和陰極通常由聚合物-陶瓷複合材料分離,在陽極上加強電荷轉移,并将陰極與電解液結合在一起。聚合物陶瓷複合材料降低了整體阻抗。固态電池設計增強了安全性從而了點火破裂的可能性,但缺點是大多數玻璃陶瓷電解質的導電性低。

  锂-空氣電池的優勢與缺陷?

  锂-空氣電池應用到汽車領域的理念,早于1970年就被提出,但受當時材料技術發展所限,一直未能深入研究,至今也尚未實現商業化應用。随着電動汽車産業的發展以及材料科學技術的提升,锂-空氣電池也開始備受關注,原因之一是其理論比能量很高。對锂和氧(空氣中)進行配比,理論上可以使電化學電池具有的能量[15-17]。事實上,非水體系锂空氣電池的理論能量約12kWh/Kg,這相當于汽油的理論能量(13kWh/Kg),遠遠高出鋅空氣電池、锂離子電池、锂硫電池等(如圖3所示)。而實踐中,每塊锂-空氣電池的特定能量也達到了1.7kWh/kg,這比一塊商業锂離子電池要大5倍,足以運行一輛2噸的全電動汽車(FEV),隻需使用60公斤的電池就可以行駛500公裡[5]。

  锂-空氣電池的另一個重大優勢就是正極的活性物質氧氣是直接來源于周圍空氣,因而是取之不盡用之不竭的,并且不需要儲存在電池内部,這樣既降低了成本又減輕了電池的重量,電池的能量密度完全取決于金屬锂一側。而在電池的充放電全過程中,不會産生對環境有害的物質,完全是零污染的綠色過程[16]。

  然而,細心的讀者應該注意到了,在所謂的“(金屬)锂-空氣(氧氣)電池”的工作環境下,實際起到功能作用的是空氣中的氧氣。因此,并非如名字般美好,锂-空氣電池對工作環境還是有一定的要求。因此锂-空氣電池還有很多問題沒有得到解決:大氣中H2O、CO2的影響所産生的副反應,放電生成物析出導緻空氣回路的堵塞,大的充放電過電壓導緻的催化劑問題,以及空氣電極炭集流體的腐蝕等。更有研究表明大氣中的氮氣也不甘寂寞的參與進此反應。

  同時,Li?O?析出反應的抑制直接關系到電池的放電容量,關于Li?O?析出的另一個問題是充電時過電壓較大,這不僅關系到能量的轉換效率,還會引起Li?O?析出載體炭的氧化等新問題[17,18]。

  锂離子與氧氣共存的條件下,碳材料的電位升高,生成碳酸锂,過高的電壓有可能導緻電解液分解,因此對空氣電極有各種讨論。普遍認為,锂-空氣電池正極的結構、組成和空氣催化劑的催化活性對電池比容量與循環性能有重要的影響,如Bruce等研究小組報道α-MnO?的納米線與碳進行複合,具有高的可逆性[8-9]。

  未來

  随着石油、煤炭等能源的日漸匮乏以及環境污染的日益加重,發展清潔能源勢在必行,而锂-空氣電池優越的理論性能毋庸置疑會使其成為科研和商業應用領域關注的重點。目前各種類别的锂-空氣電池都有各自的優缺點,無論是因液相電解液揮發還是多孔碳電極材料傳導催化效能而影響到電池性能,锂-空氣電池想要實現商業應用,找到具有競争力的市場定位,都必須解決循環壽命、能量效率、空氣過濾膜、金屬锂防護等關鍵問題。相關領域的科研工作者們也在不斷努力,共同推動锂-空氣電池實現實際應用。與傳統的金屬空氣電池相比,锂-空氣電池具有更小的體積、更輕的重量、更高的工作電壓、更高的比能特性,因而在軍事、野外、電動汽車、水上等領域都有廣闊的應用前景。

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  通向零缺陷的道路上需要一些新的策略。用于輔助駕駛和自主駕駛系統的下一代汽車芯片這波浪潮正在推動關鍵性的異常檢測新方法的開發進程。

  KLA-Tencor、Optimal+以及西門子子公司的Mentor正在進入或擴大在異常檢測市場或相關領域的工作。異常檢測技術在各種行業已經使用多年,是實現芯片生産質量零缺陷的主要技術之一,零缺陷對汽車領域至關重要。

  通常,異常檢測本身使用硬件和統計篩選算法來定位所謂的異常。簡單來講,芯片異常指的是芯片本身可能會通過各種标準測試,但是有時會表現出功能異常。這種芯片可能會影響系統性能或導緻系統失效。

  異常檢測技術是實現下一代汽車芯片零缺陷的主要技術之一

  圖1PAT極限和極限值圖形顯示

  異常芯片或帶缺陷芯片的出現有若幹原因,其中包括出現潛在性的可靠性缺陷。這一類缺陷在芯片出貨時不會被發現,但它們會在應用現場以某種方式激活,終可能會反應在實際運行的系統中。

  為了幫助捕捉芯片中這樣或那樣的問題,業界通常使用各種異常檢測方法,例如零件平均測試法(PAT)。在PAT中,首先對晶圓進行電氣測試,然後,組合使用硬件方法和PAT算法,檢測出違反特定測試規範的異常或故障芯片,然後把它丢掉。

  但是,PAT方法很難滿足汽車行業的苛刻要求。Optimal+公司首席技術官MichaelSchuldenfrei表示:“汽車和其他類型的任務關鍵型設備的半導體産品使用量正在呈指數級增長。這種趨勢推升了對芯片質量和可靠性的要求。使用PAT或零件平均值測試方法的異常檢測技術作為保證質量和可靠性的一個主要手段,已經存在了幾十年。但在很多情況下,它們并不是非常有效,或者在防止漏檢方面測試成本過高。”

  漏檢指的是芯片通過了測試離開了晶圓廠。為了避免這種情況的發生,多年來,異常檢測專家們開發出了新的更先進的技術來防止芯片漏檢和其它問題。比如,異常檢測通常是在芯片封裝測試階段進行,但是在一個新的方案中,KLA-Tencor開發了一種用于在晶圓廠中測試的技術。

  盡管如此,這個行業目前仍然面臨一系列重大挑戰,其中包括:

  1、随着更多先進芯片被用于汽車中,迫切需要新的先進的異常檢測算法;

  2、異常檢測技術必須緊跟輔助駕駛和自動駕駛技術的發展趨勢;

  3、英偉達和其它沒有異常檢測經驗的IC制造商正在蜂擁進入汽車市場,這意味着他們需要提高學習曲線。

  這個飛速增長的汽車半導體市場還面臨許多其它挑戰。除了汽車市場,異常檢測也應用在醫療和其它領域中。根據西門子子公司Mentor的說法,總體而言,商業性的異常檢測軟件業務的規模在每年2500萬美元到5000萬美元之間。MentorQuantix事業部總經理BertrandRenaud表示:“這個數字可能僅代表實際軟件的三分之一,因為許多大型IDM廠商已經構建了自己的專有工具,他們的軟件沒有統計在内。”目前,這個市場上的選手有KLA-Tencor、Mentor、Optimal+和yieldWerx等公司。

  汽車芯片趨勢

  2018年,汽車市場增速可能會放緩。根據IHSMarkit的數據,2018年輕量級汽車的全球總銷量預計将達到9590萬輛,同比不鏽鋼精軋管年增長1.5%。根據該公司的數據,不鏽鋼精軋管年同比2018年增長了2.4%。

  汽車銷量的增長如何對應于汽車半導體市場增速目前尚不完全清楚。盡管目前汽車芯片業務僅占整個半導體市場規模的10%左右,但這并不能說明問題的全貌,因為根據IHSMarkit的數據,每輛汽車的電子器件的價值将從2018年的312美元增長到2022年的460美元,年複合增長率為7.1%。

  “從十年前的幾百個控制器和其他類型電子器件開始,現代的汽車中可能包含超過3,500個半導體産品,這些半導體器件的總體成本正在持續上升。”KLA-Tencor高級營銷總監RobCappel在一篇博客中說道。

  一輛高級汽車擁有超過7000顆芯片。芯片廠商正在向高端車型中引入14nm和10nm器件,同時也正在研發用在汽車上的7nm芯片。

  但是,在汽車領域,有兩個因素是亘古不變的-可靠性和質量。對于商用芯片而言,消費者對缺陷尚有一定的容忍度。但是,汽車芯片對缺陷和故障是不存在絲毫容忍度的。

  這倒不是什麼新鮮事兒。“比如ABS系統,”TEL的高級技術合夥人BenRathsack說。“由于事關安全,汽車的可靠性要求總是較高。”

  因此,汽車芯片制造商和代工廠必須遵守各種質量标準,例如AEC-Q100,這項标準主要涉及芯片的失效機理壓力測試。

  高級駕駛輔助系統(ADAS)和自主駕駛汽車對可靠性的要求更加嚴苛。ADAS涉及汽車中的各種安全功能,如自動緊急制動、車道檢測和後方物體警告。

  例如,全球的汽車芯片制造商恩智浦近宣布推出了一款用于汽車應用的高分辨率雷達芯片。該芯片被稱為MR3003雷達收發器,是一款77GHz雷達器件。該器件基于矽鍺(SiGe)工藝,适用于需要高分辨率和遠距離功能的自動駕駛系統的前端或轉角雷達應用。

  這種雷達技術能夠同時跟蹤數千個目标,能夠實時感測周圍環境,這正是L4/L5級别的自動駕駛所必需的。“這些類型的應用對我們和芯片本身都提出了較高的要求。我們非常謹慎地設計了系統内部的安全協議和一系列Hook,以便傳感器和汽車能夠在某些情況下進行自我診斷,”恩智浦ADAS調制解調器産品線副總裁兼總經理PatrickMorgan在近的一次采訪中表示。“當我們開始銷售這些芯片時,我們需要付出很大的努力來保證每個芯片符合規格。我們對缺陷抱有一種零容忍的心态。安全攸關,不容任何錯誤的出現。”

  恩智浦半導體ADAS技術副總裁兼總經理KamalKhouri補充說:“我們在這裡所做的一切都必須滿足非常非常嚴格的汽車安全性和可靠性标準。為了确保我們推薦的所有産品和方案都安全可靠,需要做大量的工作。”

  安全确實非常關鍵。例如,根據Optimal+提供的數據,奧迪的高檔汽車中擁有7,000個芯片。假設,每個芯片的故障率都達到百萬分之一,那麼奧迪每生産1000輛汽車就會有7個故障車。如果奧迪每天制造4,000輛汽車,這就意味着,它每個小時都會生産出一台故障車。

  因此,汽車行業正在努力實現零缺陷和其他質量計劃,但是随着系統、芯片甚至軟件變得越來越複雜,這個目标很難實現。

  在其的車輛可靠性研究工作中,J.D.Power對過去12個月2018年款車型和不鏽鋼精軋管年款車型每100輛車遇到的問題數量進行了統計調查,結果發現,不鏽鋼精軋管年款汽車整體可靠性提高了9%,但是各種電子系統依然存在問題。據調查,音頻/通訊/娛樂/導航系統仍然是業主遇到麻煩多的産品類别,業主的投訴數量也多,其中,内置語音識别和藍牙連接是的問題。

  這些問題可能與采用的半導體器件有關,這就是為什麼異常檢測至關重要的原因所在。在異常檢測中,在晶圓廠處理完晶圓後,首先進行一些電氣測試,然後把它們送到測試部門進行評估。

  這種方法隻能解決一部分潛在的問題。“你不可能測試器件的每一條執行路徑,因此不可能覆蓋完整的場景。不過,現在可以運行許多不同的測試。有時候,測試結果也不是很明确。我們隻是知道,目前的方法還不夠好。”KLA-Tencor戰略合作高級主管JayRathert說。

  另外,測試可能會發現,也可能不會發現可怕的潛在可靠性缺陷。“潛在的可靠性缺陷是指離開了晶圓廠才暴露出來的缺陷,它們在某種程度上是通過環境激活的,包括振動、濕度、電流、電遷移或者熱量。随着時間的推移,它們可能暴露出來。”Rathert說。

  異常檢測技術是實現下一代汽車芯片零缺陷的主要技術之一

  圖2随機缺陷

  既然這樣,那麼,為什麼不在這些芯片離開晶圓廠之前就檢測出來這些缺陷呢?

  在晶圓廠測試

  根據加州大學伯克利分校的統計,理論上來講,一個月産5萬片晶圓的晶圓廠需要以下設備:

  50台掃描儀/步進器和晶圓軌道;

  10個高電流離子注入器和8個中等電流離子注入器;

  40台蝕刻機;

  30個CVD工具。

  此外,300毫米晶圓廠也是自動化工廠,使用各種自動化材料處理系統和晶圓傳輸機制,使用各種設備分步驟地在晶圓廠中處理晶圓。一個先進工藝的晶圓制造過程可能有多達600-1000個步驟,甚至更多,相比之下,成熟工藝的步驟更少。

  在先進工藝節點中,半導體設備必須處理更小且更加的特征,随着工藝尺寸的縮減,缺陷也變得越來越難找到。

  每種應用都有各自不同的缺陷要求。一般來說,面向消費者的OEM廠商對缺陷的控制要求不是太嚴格,但是,在汽車領域,芯片制造商們必須在其器件的制造工藝中實施更加嚴苛的控制措施,并部署持續的缺陷改進計劃。

  “有一些先決條件(在汽車領域),”聯電副總裁溫文婷說。“你必須有一個管理良好的工廠和維護良好的工具。重要的是,您需要一個強大的質量體系,并貫徹高質量的理念,這将使您能夠獲得制造汽車産品所需的認證。這些很複雜。在汽車行業裡,質量控制始于工藝設計和工廠規劃,并一直延伸到實際生産芯片的時候。”

  在晶圓廠中,人們使用檢測系統定位晶圓缺陷。一般來講,芯片制造商不會檢查每一片晶圓,因為那樣需要很長時間,而且成本高昂,他們會抽樣檢測某些晶圓或者部分芯片。

  對于消費級芯片來說,這個過程很簡單。“當我們開發一項技術時,我們會認證它,通常來講,抽樣的樣本數量總是有限的。”溫文婷說。

  汽車級芯片要求就不同了。“你必須測試大量的樣本才能得出故障率,這個過程的成本非常高。”她說。“人們正在考慮如何在成本可承受的程度下實現這一目标,每個方面都有很多挑戰。”

  所有這些都是實打實的時間和真金白銀。如果芯片在經過檢測和其它過程之後符合規範,就可以把晶圓從晶圓廠發給封測廠了。

  這時候,壓力就轉到封測廠了。為了幫助測試,KLA-Tencor設計了一種技術方案來捕捉晶圓廠中的問題。該技術被稱為在線零件平均測試(I-PAT),它利用了PAT的概念。但是,與在測試部門進行的PAT及其變體不同,I-PAT在晶圓廠中執行。

  I-PAT不一定會與傳統的第三方異常檢測供應商競争。它的目标是提供更多的測試數據,補充既有的測試組合。通常來講,您仍然需要執行傳統的異常檢測。

  KLA-Tencor的技術涉及硬件和數據分析軟件包。簡而言之,先把檢驗數據輸入到計算機建模程序中,然後分解數據,并查看晶圓圖上的矽片,然後在晶圓廠的多個檢查步驟中查找異常缺陷。

  在一個簡單的例子中,該技術将顯示具有五個層的芯片的晶圓圖,比如有源區、栅極、觸點層、金屬層1和金屬層2。假設金屬層1上可能會有800個缺陷。計算機從晶圓上随機選擇10個芯片,然後,使用各種I-PAT算法,系統終确定這10個芯片中有9個存在潛在的可靠性缺陷。

  這個過程可以重複好幾遍。“你可以一遍又一遍重複這個步驟,”KLA-Tencor高級營銷總監DavidPrice說。“通過一遍又一遍地重複,你可以看到缺陷的統計性質如何幫助你找到有可能包含可靠性缺陷的芯片。”

  I-PAT可用于挑選有問題的矽片。另外,這些數據可以與其他異常檢測方法結合使用,以改進測試通過/不通過的決策。Price說:“通過在晶圓廠中實施I-PAT技術,你将能夠減少傳統PAT方法所帶來的矯枉過正和不足之處。”

  從晶圓廠到測試廠

  晶圓從晶圓廠移動到測試部門後,在那裡進行晶圓分類、終測試,有時也會進行系統級測試。

  檢查和測試會産生巨大的數據量。但是,在這些數據面前,您如何知道器件是否仍存在潛在的可靠性缺陷或其他問題呢?

  這就是為什麼汽車OEM廠商希望他們的供應商在測試過程中執行傳統異常檢測的原因。Mentor公司的Renaud說:“

  在整個晶圓經過測試之後,在晶圓分類中進行的PAT分揀,是在服務器上作為離線處理完成的。對每個部分進行測試後,終測試中的PAT分揀是在測試儀上在線執行的,當然,整個流程都是由服務器管理并控制的。”

  通常,異常檢測技術從晶圓廠得到電子數據,然後分析數據。KLA-Tencor的新技術将向測試混合提供更多數據。“我們能夠從KLA等公司的機器中收集檢測數據,”Optimal+的Schuldenfrei說。“将所有這些數據結合在一起使用,顯然會進一步提高檢測的準确度。”

  PAT是基本的邊界檢測形式,應該可以檢測出一個超出不合格阈值的芯片。測試阈值可以設置為靜态(SPAT)或動态(DPAT)模式。

  在SPAT中,測試阈值是基于該批次的數量決定的,在DPAT中,則會在每次晶圓測試時計算阈值。在SPAT和DPAT中,都會執行一個算法,終得出測試通過或失敗的結果。

  但是,這些算法可能在某些情況下會失敗。有的器件的特征可能和其它器件明顯不同,但是它也在規範範圍内。有的器件可能是遠離正态分布的極端異常。“這種情況可能會嚴重影響整個特征分布,然後,你可能會漏掉接近特征分布中心的異常。”Optimal+的Schuldenfrei說。

  異常檢測專家已經加入了一些程序來解決這些問題。但是,多年來,這些芯片變得越來越複雜,因此需要更先進的異常檢測技術。“客戶要求越來越複雜的算法來識别真正的異常,而不會造成不必要的産能損失,”Mentor的Renaud說。“需要先進的自動形狀檢測來識别非高斯分布。”

  有一些基于幾何分布、多變量和其它方案的複雜異常檢測算法,許多算法甚至可以和DPAT和SPAT結合一起使用。

  一種先進類型的幾何分布PAT(GPAT)可以根據它的幾何分布鄰近度來查看芯片質量。

  GPAT有一個複雜版本,被稱為好芯片/壞鄰居(GDBN)。GDBN基于這樣一種理念,缺陷總是趨向于集中出現在晶圓的某些特定位置上。簡單來說,缺陷較多的區域可能會找出一些壞芯片。

  還有一種被稱為差鄰居殘差(NNR)的技術。“近鄰居殘差技術是在每個芯片的每次測試中檢查所有值,它不僅考慮整體晶圓,還考慮臨近芯片的情況。”Optimal+的Schuldenfrei說。

  還有一些其他方法,如多變量技術。“地理空間算法檢查晶圓上的失效模式,以确定掩模版缺陷和失效芯片的集群。同時,多變量算法測量多次測試之間的相關性,而不是一次隻考慮一個測試結果,”Mentor的Renaud說。

  所有這些方法都可以結合使用。

  下一步

  展望未來,ADAS和自主駕駛将進一步推動對更多檢測技術的需求。Optimal+的Schuldenfrei表示:“随着汽車的自主化程度越來越高,芯片缺陷檢測也将變得越來越重要。”

  此外,這些檢測技術也會加入人工智能和機器學習。“随着機器學習和人工智能帶來新的運算能力和功能,我們相信,它們也會更多地參與到異常檢測中來。”Schuldenfrei說。

  後,把所有的數據集成在一起也許是的挑戰。“想象一下,從芯片獲取數據,并将其與多個不同公司的電路闆數據關聯起來,”他說。“您需要共享數據才能實現更好的異常檢測。”

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  所謂氣體傳感器,是指用于探測在一定區域範圍内是否存在特定氣體和/或能連續測量氣體成分濃度的傳感器。在煤礦、石油、化工、市政、醫療、交通運輸、家庭等安全防護方面,氣體傳感器常用于探測可燃、易燃、有毒氣體的濃度或其存在與否,或氧氣的消耗量等。在電力工業等生産制造領域,也常用氣體傳感器定量測量煙氣中各組分的濃度, 以判斷燃燒情況和有害氣體的排放量等。在大氣環境監測領域,采用氣體傳感器判定環境污染狀況,更是十分普遍。氣體傳感器主要用于針對某種特定氣體進行檢測,測量該氣體在傳感器附近是否存在,或在傳感器附近空氣中的含量。因此,在安全系統中,氣體傳感器通常都是不可或缺的。下面不鏽鋼精密管廠小編來為大家介紹氣體傳感器量程的标定方法、影響氣體傳感器讀數準确性的5大因素、技術參數、選型技巧。一起來看看吧!

  氣體傳感器量程的标定方法、影響它讀數準确性的5大因素

  氣體傳感器量程的标定方法

  一、預混合标定氣體

  1、預混合标定氣體的方法是氣體傳感器标定的和流行的方法。預混合标定氣體可以被壓縮和存儲在一定壓力下的氣瓶中。這些瓶子的尺寸可以是任意的,但是在現場标定時,人們喜歡尺寸小而輕的氣瓶。這些小而攜便的氣瓶可分為兩類:低壓和高壓氣體設備。

  2、低壓氣瓶瓶壁薄重量輕通常是不回收和一次性的。高壓氣瓶是為純化學危險品設計的。對于标定氣體,這些氣瓶通常壁很厚,可承受的壓力為2000psi。

  3、為了傳感器的标定,使高壓氣體從高壓氣瓶中流出,需要一個減壓器。它是由壓力控制器、壓力表、流量限流孔組成。流量限流孔是一種在給定的壓力下,允許一定量的空氣流量所适合的極小線孔。

  4、在标定過程中,為了得到适當的讀數,有些傳感器需要有潮濕度。這種加濕過程步驟同傳感器零點設置。

  氣體傳感器量程的标定方法、影響它讀數準确性的5大因素

  二、滲透設備

  1、滲透設備是一個密封容器,裝有氣液相均衡化學物質。氣體分子通過滲透容器的邊緣或頂蓋進行滲透。氣體分子的滲透速率取決于物質的滲透率和溫度。滲透率是長周期穩定的。與滲透化學物質混合形成的恒定的标定氣體,在給出溫度後就知道其滲透率。這就需要恒溫口徑測量器和流量控制器。然而,滲透管連續以恒定速率輸送化學物質,随着産生了存儲和安全問題。給定氣體的滲透率對于應用來說可能是太高或太低。例如,高蒸汽壓的氣體滲透太快而非常低的蒸汽壓氣體化學物質所具有的滲透率太低而沒有任何用途。

  2、滲透設備大多數可以在實驗室中找到,常常應用于分析儀器上。對于氣體監視,智能旋進旋渦氣體流量傳感器标定需要的濃度是典型的高滲透設備。因此它的應用受到了限制。

  氣體傳感器量程的标定方法、影響它讀數準确性的5大因素

  三、交叉标定

  1、利用交叉标定方法,主要是每個傳感器都遭受其他氣體的幹擾。例如,要标定100%LEL的乙烷氣體,通常用50%ELE的甲烷氣體來代替實際的乙烷氣體。這是因為乙烷在室溫時是液态具有低蒸汽壓。因此說使用的混合氣并保持它在高壓力下是很困難的。

  2、換句話說,甲烷具有很高的蒸汽壓并非常穩定。此外,它可以與空氣混合并保持在很高的壓力下。與乙烷混合氣相比甲烷可用于更多的标定場合,同時它具有長壽命。50%的乙烷混合氣容易得到。因此,可燃氣體報警儀的制造商建議使用甲烷作為标定其他氣體的代用品。

  3、有兩種方法可完成甲烷作為标定其他氣體的代用品。

  (1)種方法是用甲烷标定可燃氣體報警儀,同時,用所獲得的讀數乘以手冊中的響應因數來代替其他氣體的讀數。常用催化型傳感器就是如此。催化型傳感器是線系輸出,因此響應因數的使用符合滿刻度量程。例如,當用甲烷标定傳感器時,戊烷的輸出僅僅是甲烷的一半。因此戊烷的響應因數是0.5。所以當傳感器實際檢測戊烷而用甲烷标定時,讀數乘以0.5以獲得戊烷的讀數。

  (2)第二種方法仍然是使用甲烷作為标定氣,但是标定讀數為雙倍值。例如,使用50%LEL的甲烷标定氣标定100%LEL戊烷。雖然标定時使用的是甲烷氣,但儀器标定後,其讀數為戊烷氣體的濃度。許多低量程有害氣體傳感器可以使用交叉氣體标定。同樣,線探測器對于任何氣體都以相同的波長吸收,可以使用交叉标定的方法。交叉标定方法的優點是允許傳感器的标定使用一種氣體其量程容易獲得和處理。

  4、然而,使用交叉标定的方法也會出現一些問題。一是每個傳感器的響應因數有所不同,原因是不可能在制造氣體渦街流量計(插入式)傳感器時使每個傳感器都一樣。例如,在催化型傳感器中,加熱器電壓在手冊中已說明。另外響應因數不能使用。響應特性将随加熱器電壓的設立的不同而變化。因此,使用實際的目标氣體對傳感器進行标定作周期的檢測是一種好的方法。

  5、穩定非易燃和的各種濃度氣體可以從供應商中獲得。詳細情況請與儀器制造廠商聯系。

  氣體傳感器量程的标定方法、影響它讀數準确性的5大因素

  四、氣體混合

  不是所有的标定氣體都可用。即使它可用,也有可能在一定的濃度或固定的背景混合氣下,該标定氣體不可用。然而,許多混合氣可通過稀釋後,對低濃度量程氣體監視器進行标定。

  影響氣體傳感器讀數準确性的5大因素

  1、氣體濃度

  (1)對于電化學傳感器來說,其輸出電流随被測氣體濃度呈線性變化,一旦被測氣體濃度發生變化,傳感器輸出信号也便随之發生變化。例如:苯标氣,當使用苯傳感器進行測試時,經常遇到檢測不到苯氣體的信号,或者信号很小。這是由于苯氣體相比于空氣密度較大,因此在鋼瓶中易出現苯氣體下沉現象,導緻傳感器檢測時無信号輸出,抑或輸出信号很小。

  (2)另外氣體被吸附也會導緻氣體濃度降低,比如CL?、SO?、NH?、NO?、HCL、HF等吸附性很強的氣體,可能觀察到的現象是,打開 幾分鐘的時間内,傳感器測試輸出信号比較低。因此氣體吸附也是影響傳感器讀數的一個常見因素,建議使用聚四氟乙烯管氣路,以降低氣體吸附。并且在測試初始時,應預先進行通氣5分鐘,以便将氣路中的空氣排出。

  氣體傳感器量程的标定方法、影響它讀數準确性的5大因素

  2、環境溫濕度

  絕大多數的氣體傳感器對環境溫濕度很是敏感,如濕度變化明顯(如從帶空氣調節的幹燥環境進入室外潮濕空氣環境時),則空氣中的水蒸氣會驅趕氧氣,導緻氧氣讀數可能造成跌落多達0.5%。下面,我們就來看看環境溫濕度對氣體傳感器的具體影響:

  (1)對零點的影響

  電化學傳感器的零點是指其在潔淨空氣中的信号輸出,零點信号的造成大多數是因為空氣中的幹擾氣體或者是傳感器電極本身具有一些雜質,導緻發生化學反應,并釋放出信号。衆所周知,化學反應受溫度的影響是很明顯的,随着溫度的升高,化學反應也就會越來越劇烈,因此,也便造成零點越高,反之亦然。

  (2)對靈敏度的影響

  環境溫濕度對氣體傳感器靈敏度的影響與上述現象相似,即短時間内溫度越高,化學反應越劇烈,很容易在檢測過程中影響傳感器輸出信号的準确性。

  (3)對壽命的影響

  如果傳感器長時間處于高溫低濕的環境中,很容易出現電解液揮發幹涸的現象,從而導緻電子的傳輸收到制約,内阻增大,反應速度變慢,靈敏度降低,變現為傳感器靈敏度衰減,直接影響傳感器使用壽命。電化學傳感器溫度範圍比較窄,一般是-20℃到55℃。能夠長期使用的濕度範圍是15%RH--90%RH,有利的濕度是20℃時候的60%RH。為了降低溫度帶來的影響,溫濕度度補償是直接有效的解決辦法。

  氣體傳感器量程的标定方法、影響它讀數準确性的5大因素

  3、氣體壓強

  氣體傳感器是用來測量氣體濃度的,當氣體被壓縮的時候,氣體的相對濃度并不會增加,但是濃度會增加。也就是說,在單位體積的空間裡,所包含的被測氣體分子數增加了,因此在其相對濃度不變的情況下,氣體的壓強增加,傳感器的讀數也會随之增加。那麼,如果環境壓力帶來的影響呢?

  (1)首先要将測試工裝設計好,傳感器測量的氣體不能垂直吹向傳感器頂面,而是要平行于傳感器的頂面吹過。

  (2)其次,要讓氣流流過的時候有洩壓的縫隙,不要密封,這樣便能夠保證氣室内外壓力幾乎一樣,進而外界壓力對測試結果帶來的影響。

  4、老化時間

  大多數氣體傳感器在使用前需要對其進行老化,電化學傳感器更是如此,合适的老化時間能夠使傳感器具有穩定的輸出。電化學傳感器在運輸過程中,或者在擱置期間,電極表面很容易吸附一些雜質,使得在剛通電時,傳感器讀數經常出現零點偏高,抑或輸出值跳動等現象。此時如若進行測試氣體,其得到的測試結果明顯有誤差。因此,對其進行合适的老化可以得到穩定的輸出,從而減小其對傳感器讀數的影響。

  氣體傳感器量程的标定方法、影響它讀數準确性的5大因素

  5、平衡氣

  跟據統計,電化學傳感器有20多種,絕大多數毒氣是還原性的氣體,然而還原性氣體被氧化時需要氧氣進行參與,包括CO、H2S、SO?、NH?、PH?等等。在測試此類氣體時,如果氧氣供應不足,就很容易影響傳感器信号輸出,常見的現象即是靈敏度偏低,抑或輸出信号先升高後降低。因此,在使用電化學傳感器測試還原性氣體時,盡可能采用空氣平衡氣體。

  氣體傳感器技術參數

  1、傳感器

  能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信号的器件或裝置。通常有敏感元件和轉換元件組成。

  ①敏感元件是指傳感器中能直接(或響應)被測量的部分。

  ②轉換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應)的北側量轉換成是與傳輸和(或)測量的電信号部分。

  ③當輸出為規定的标準信号時,則稱為變送器。

  2、ppm

  ppm是英文parts per million的縮寫,譯意是每百萬分中的一部分,即表示百萬分之(幾),或稱百萬分率。如1ppm即一百萬千克的溶液中含有1千克溶質。對于氣體傳感器:則代表一百萬體積的氣體中所含被測氣體的體積數。例如:混合空氣中含有1ppm的硫化氫意味着每一百萬單位體積的氣體中含有一個單位體積的硫化氫。ppm與百分率(%)所表示的内容一樣,隻是它的比例數比百分率大而已。

  3、量程

  量程是指傳感器可以探測被測氣體的範圍。常見的氣體量程為:0-100%LEL(可燃氣體或揮發性有機氣體);0-1000ppm(氫氣)

  0-100ppm(甲烷)等。

  4、漂移

  在一定的時間間隔内,傳感器輸出終于被測量無關的不需要的變化量。

  5、零點漂移

  零點漂移是指在使用一段時間或應用到新的環境時傳感器在潔淨空氣中的探測到的值大于或者小于零的現象。

  6、響應時間

  響應時間是指在試驗條件下,從檢測器接觸被測氣體達到穩定指示值的時間。通常,讀取達到穩定值90%的時間作為響應時間。即常見的T90。也有的用T表示,此時T的值未定,但一般表示90%、80%或者70%。

  7、偏置電壓

  為了保證傳感器正常工作,并準确工作,和工作在線性區,有的傳感器,是有源器件,這樣的傳感器就需要工作電壓,有的傳感器是無源器件,但是卻是非線性器件,這樣的傳感器就必須加偏置電壓,使其工作在接近線性的區域。

  8、度

  被測量的測量結果與真值間的一緻程度。

  9、從複性

  在所有下述條件下,對同一被測的量進行多次連續測量所得結果之間的符合程度

  10、分辨率

  傳感器在規定測量範圍圓可能檢測出的被測量的小變化量。

  11、線性度

  校準曲線與某一規定隻限一緻的程度。

  12、長期穩定性

  傳感器在規定的時間内仍能保持不超過允許誤差的能力。

  13、響應

  輸出時被測量變化的特性。

  14、補償溫度範圍

  使傳感器保持量程和規定極限内的零平衡所補償的溫度範圍。

  氣體傳感器選型技巧

  1、根據測量對象與測量環境

  根據測量對象與測量環境确定傳感器的類型。要進行—個具體的測量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之後才能确定。因為,即使是測量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合适,則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大小;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信号的引出方法,有線或是非接觸測量;傳感器的來源,國産還是進口,價格能否承受,還是自行研制。在考慮上述問題之後就能确定選用何種類型的傳感器,然後再考慮傳感器的具體性能指标。

  2、靈敏度的選擇

  通常,在傳感器的線性範圍内,希望傳感器的靈敏度越高越好。因為隻有靈敏度高時,與被測量變化對應的輸出信号的值才比較大,有利于信号處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關的外界噪聲也容易混入,也會被放大系統放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的于擾信号。傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

  3、響應特性(反應時間)

  傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率範圍,必須在允許頻率範圍内保持不失真的測量條件,實際上傳感器的響應總有—定延遲,希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應高,可測的信号頻率範圍就寬,而由于受到結構特性的影響,機械系統的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測信号的頻率較低。在動态測量中,應根據信号的特點(穩态、瞬态、随機等)響應特性,以免産生過火的誤差。

  4、線性範圍

  傳感器的線形範圍是指輸出與輸入成正比的範圍。以理論上講,在此範圍内,靈敏度保持定值。傳感器的線性範圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時,當傳感器的種類确定以後首先要看其量程是否滿足要求。但實際上,任何傳感器都不能保證的線性,其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時,在一定的範圍内,可将非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會給測量帶來極大的方便。

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  上述是不鏽鋼精密管廠小編為大家講解的氣體傳感器量程的标定方法、影響氣體傳感器讀數準确性的5大因素、技術參數、選型技巧。希望這些知識能夠幫助到大家!大家要注意,氣體傳感器在使用結束後,需要定期進行維護和保養,要不然會影響它的測量精度,進而減少其使用壽命,要防止氣體傳感器接觸有腐蝕性的氣體,以免使得其産生腐蝕,影響測量的結果。還有,如果測量的是高溫介質,要看這個溫度是不是在傳感器的适宜溫度範圍内,如果不在,就不能使用這個設備進行測量,就需要選擇适宜的傳感器來測量,但同時也要注意在測量時,不要有沉渣沉着。後建議大家導壓管安裝在溫度變化比較小的區域,不要安裝在溫度的波動比較大的地方,以免使得力設備發生損壞。

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