高真空鍍膜機(jī)部件詳細(xì)介紹

                                                          高真空鍍膜機(jī)部件詳細(xì)介紹

     高真空鍍膜機(jī)，鍍膜機(jī)是目前制作真空條件應(yīng)用的設(shè)備。其相關(guān)組成及各部件：機(jī)械泵、增壓泵、油擴(kuò)散泵等的介紹


      一、真空主體——真空腔

      根據(jù)加工產(chǎn)品要求的各異，真空腔的大小也不一樣，目前應(yīng)用zui多的有直徑1.3M、0.9M、1.5M、1.8M等，腔體由不銹鋼材料制作，要求不生銹、堅(jiān)實(shí)等，真空腔各部分有連接閥，用來連接各抽氣泵浦。

       二、輔助抽氣系統(tǒng)

      此排氣系統(tǒng)采用“擴(kuò)散泵+機(jī)械泵＋羅茨泵＋低溫冷阱＋polycold”組成

       排氣流程為：機(jī)械泵先將真空腔抽至小于2.0*10-2PA左右的低真空狀態(tài)，為擴(kuò)散泵后繼抽真空提供前提，之后當(dāng)擴(kuò)散泵抽真空腔的時(shí)候，機(jī)械泵又配合油擴(kuò)散泵組成串聯(lián)，以這樣的方式完成抽氣動(dòng)作。

       排氣系統(tǒng)為鍍膜機(jī)真空系統(tǒng)的重要部分，主要有由機(jī)械泵、增壓泵（主要介紹羅茨泵）、油擴(kuò)散泵三大部分組成。

      機(jī)械泵：也叫前級(jí)泵，機(jī)械泵是應(yīng)用zui廣泛的一種低真空泵，它是用油來保持密封效果并依靠機(jī)械的方法不斷的改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹從而獲得真空。

       機(jī)械泵有很多種，常用的有滑閥式（此主要應(yīng)用于大型設(shè)備）、活塞往復(fù)式、定片式和旋片式（此目前應(yīng)用zui廣泛，本文主要介紹）四種類型。

       機(jī)械泵常常被用來抽除干燥的空氣，但不能抽除含氧量過高、有爆炸性和腐蝕性的氣體，機(jī)械泵一般被用來抽除*性的氣體，但是對水氣沒有好的效果，所以它不能抽除水氣。旋片泵中起主要作用的部件是定子、轉(zhuǎn)子、彈片等，轉(zhuǎn)子在定子里面但與定子不同心軸，象兩個(gè)內(nèi)切圓，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有兩片彈片，兩彈片中間裝有彈簧，保證了彈片緊緊貼在定子的內(nèi)壁。

      它的兩個(gè)彈片交替起著兩方面的作用，一方面從進(jìn)氣口吸進(jìn)氣體，另一方面壓縮已經(jīng)吸進(jìn)的氣體，將氣體排出泵外。轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，泵完成兩次吸氣和兩次排氣。當(dāng)泵連續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋片泵不斷的通過進(jìn)氣口吸入氣體，又從排氣口不斷的排出泵外，實(shí)現(xiàn)對容器抽氣的目的。為了提高泵的極限真空度，均將泵的定子浸在油里面這樣，在各處的間隙中及有害空間里面經(jīng)常保持足夠的油，把空隙填滿，所以油一方面起到了潤滑作用，另一方面又起了密封和堵塞縫隙及有害空間的作用，防止氣體分子通過各種渠道反流到壓強(qiáng)低的空間去。

       機(jī)械泵是從大氣開始工作的，它的主要參數(shù)有極限真空，抽氣速率，此為設(shè)計(jì)與選用機(jī)械泵的重要依據(jù)。單級(jí)泵可以將容器從大氣抽到1.0*10-1PA的極限真空，雙級(jí)機(jī)械泵可以將容器從大氣抽到6.7*10-2帕，甚至更高。

       抽氣速率，是指旋片泵按額定轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所能排出氣體的體積，可以用下公式計(jì)算：

     Sth=2nVs=2nfsL

      fs表示吸氣結(jié)束時(shí)空腔截面積，L表示空腔長度，系數(shù)表示轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周有兩次排氣過程，Vs表示當(dāng)轉(zhuǎn)子處于水平位置的時(shí)候，吸氣結(jié)束，此時(shí)空腔內(nèi)的體積zui大，轉(zhuǎn)速為n。

        機(jī)械泵排氣的效果還與電機(jī)的轉(zhuǎn)速及皮帶的松緊度有關(guān)系，當(dāng)電機(jī)的皮帶比較松，電機(jī)轉(zhuǎn)速很慢的時(shí)候，機(jī)械泵的排氣效果也會(huì)變差，所以要經(jīng)常保養(yǎng)，點(diǎn)檢，機(jī)械泵油的密封效果也需要常常點(diǎn)檢，油過少，達(dá)不到密封效果，泵內(nèi)會(huì)漏氣，油過多，把吸氣孔堵塞，無法吸氣和排氣，一般，在油位在線下0.5厘米即可。

        增壓泵又叫羅茨泵：它是具有一對同步高速旋轉(zhuǎn)的雙葉形或多葉形轉(zhuǎn)子的機(jī)械泵，由于它的工作原理與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相同，所以又可以叫羅茨真空泵，此泵在100-1帕壓強(qiáng)范圍內(nèi)有較大的抽氣速度，它彌補(bǔ)了機(jī)械泵在此范圍內(nèi)排氣能力不足的缺點(diǎn)，此泵不能從大氣開始工作，也不能直接排出大氣，它的作用僅僅是增加進(jìn)氣口和排氣口之間的壓差，其余的則需要機(jī)械泵來完成，因此，它必須配以機(jī)械泵作為前級(jí)泵。

        機(jī)械泵在使用過程中，必須注意以下問題：

        1、機(jī)械泵要安裝在清潔干燥的地方。

        2、泵本身要保持清潔干燥，泵內(nèi)的油具有密封和潤滑作用，因此要按照規(guī)定量添加。

         3、要定期更換泵油，更換的時(shí)候要先排出以前的廢油，周期為至少三個(gè)月至半年更換一次。

         4、要按照說明書接好電線。

         5、機(jī)械泵停止工作前要先關(guān)閉進(jìn)氣閥門，再停電并開放氣閥，將大氣通過進(jìn)氣口放入泵中。

          6、泵在工作期間，油溫不可以超過75攝氏度，否則會(huì)由于油的黏度過小而導(dǎo)致密封不嚴(yán)。

           7、要不定期檢點(diǎn)機(jī)械泵的皮帶松緊度、電機(jī)的轉(zhuǎn)速，羅茨泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，和密封圈的密封效果。

         油擴(kuò)散泵：機(jī)械泵的極限真空只有10-2帕，當(dāng)達(dá)到10-1帕的時(shí)候，實(shí)際抽速只有理論的1/10，如果要獲得高真空的話，必須采用油擴(kuò)散泵。

        由于油擴(kuò)散泵是zui早用來獲得高真空的泵，其由于造價(jià)便宜，維護(hù)方便，使用廣泛，所以本文將重點(diǎn)討論。

       油擴(kuò)散泵的應(yīng)用壓強(qiáng)范圍是10-1帕-10-7帕，它是利用氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象來排氣的，它具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，抽速大（zui高可以達(dá)到10+5升/秒）等特點(diǎn)。油擴(kuò)散泵主要由泵殼、噴嘴、導(dǎo)流管和加熱器組成，里面主要添加擴(kuò)散泵油（日本的型號(hào)是D-704#），根據(jù)噴嘴的多少可以分為單級(jí)泵和多級(jí)泵。

      擴(kuò)散泵底部內(nèi)儲(chǔ)存有擴(kuò)散泵油，上部為進(jìn)氣口，右側(cè)旁下部為出氣口，在工作時(shí)出氣口由機(jī)械泵提供前置壓強(qiáng)，機(jī)械泵充當(dāng)前置泵。

       當(dāng)擴(kuò)散泵的油被電爐加熱時(shí)，產(chǎn)生的油蒸汽提供前置壓強(qiáng)，機(jī)械泵充當(dāng)前置泵。當(dāng)擴(kuò)散泵油被電爐加熱時(shí)，產(chǎn)生的油蒸汽沿著導(dǎo)流管經(jīng)傘形噴嘴向下噴出。因噴嘴外面有機(jī)械泵提供的1-10-1帕的真空，故油蒸汽可噴出一段距離，構(gòu)成一個(gè)向出氣口方向運(yùn)動(dòng)的射流。射流zui后碰上由冷卻水冷卻的泵壁，凝結(jié)為液體，流回蒸發(fā)器，即靠油的蒸發(fā)——噴射——凝結(jié)，重復(fù)循環(huán)來實(shí)現(xiàn)抽氣的。

由進(jìn)氣口進(jìn)入泵內(nèi)的氣體分子，一旦落入蒸汽流中，便獲得向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量，向下飛去，由于射流具有高的流速（約200米/秒），高的蒸汽密度，且擴(kuò)散泵油具有高的分子量（300-500）故能有效的帶走氣體分子，因此在射流的界面內(nèi)，氣體分子不可能長期滯留，且在射流界面的兩邊，被抽氣體有很大的濃度差，正是因?yàn)檫@個(gè)濃度差被抽氣體能不斷的越過界面，擴(kuò)散進(jìn)入射流中，被帶往出口處，在出口處再由機(jī)械泵抽走。

        擴(kuò)散泵的油蒸汽壓是決定泵的極限真空的重要因素，因此盡量選用飽和蒸汽壓低的泵油，其化學(xué)特性要好。

        擴(kuò)散泵不能單獨(dú)用來抽氣，一般要求泵的zui大出口壓強(qiáng)為40帕。擴(kuò)散泵的抽速?zèng)Q定于*級(jí)噴嘴與泵體進(jìn)氣口口徑間環(huán)形面積的大小，抽速不是一恒定的值，而是隨著進(jìn)氣口的壓強(qiáng)而變化的，當(dāng)壓強(qiáng)在10-2～10-3帕的時(shí)候，擴(kuò)散泵的抽氣速度是zui快的，當(dāng)壓強(qiáng)小于5*10-4帕之后，擴(kuò)散泵的抽氣速度zui小，幾乎沒有抽氣能力（此時(shí)，進(jìn)氣口的壓強(qiáng)較高，由于空氣的密度較大，使蒸汽流形成不了高速射流以阻擋空氣的反擴(kuò)散，所以抽速下降）。

       擴(kuò)散泵在安裝前要清洗，之后才可以裝入擴(kuò)散油，油在加熱前，必須要先對泵抽真空，停機(jī)前要先將擴(kuò)散泵油冷卻到60～70攝氏度，才可以關(guān)閉前級(jí)抽氣，zui后關(guān)冷卻水。

          由于油擴(kuò)散泵是無法杜絕有返油的幾率，那么沒有辦法保證精密產(chǎn)品的100％純凈，特別是半導(dǎo)體行業(yè)，所以就有“高真空冷凝泵＋低真空機(jī)械泵”所組成的無油真空系統(tǒng)，冷凝泵組成的排氣系統(tǒng)不僅排氣效率*，而且有效保證真空腔的清潔，保證產(chǎn)品的質(zhì)量（避免產(chǎn)品被污染、增強(qiáng)膜層與基板之間的附著力），但是其維護(hù)成本非常的高，造價(jià)昂貴，所以普及率沒有油擴(kuò)散泵廣泛。