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EFEM和FOUP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米/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