当前位置:首页 > 综合资讯 > 正文

全面了解真空镀膜机 镀膜机结构详解 二

来源:互联网 时间:2024-5-27 07:18 点击:80

(接上期)

油扩散泵:机械泵的极限真空只有10-2帕,当达到10-1帕的时候,实际抽速只有理论的1/10,如果要获得高真空的话,必须采用油扩散泵。

由于油扩散泵是早用来获得高真空的泵,其由于造价便宜,维护方便,使用广泛,所以本文将重点讨论。

油扩散泵的应用压强范围是10-1帕-10-7帕,它是利用气体的扩散现象来排气的,它具有结构简单,操作方便,抽速大(可以达到10+5升/秒)等特点。油扩散泵主要由泵壳、喷嘴、导流管和加热器组成,里面主要添加扩散泵油(日本的型号是D-704#),根据喷嘴的多少可以分为单级泵和多级泵。

扩散泵底部内储存有扩散泵油,上部为进气口,右侧旁下部为出气口,在工作时出气口由机械泵提供前置压强,机械泵充当前置泵。

当扩散泵的油被电炉加热时,产生的油蒸汽提供前置压强,机械泵充当前置泵。当扩散泵油被电炉加热时,产生的油蒸汽沿着导流管经伞形喷嘴向下喷出。因喷嘴外面有机械泵提供的1-10-1帕的真空,故油蒸汽可喷出一段距离,构成一个向出气口方向运动的射流。射流碰上由冷却水冷却的泵壁,凝结为液体,流回蒸发器,即靠油的蒸发——喷射——凝结,重复循环来实现抽气的。

由进气口进入泵内的气体分子,一旦落入蒸汽流中,便获得向下运动的动量,向下飞去,由于射流具有高的流速(约200米/秒),高的蒸汽密度,且扩散泵油具有高的分子量(300-500)故能有效的带走气体分子,因此在射流的界面内,气体分子不可能长期滞留,且在射流界面的两边,被抽气体有很大的浓度差,正是因为这个浓度差被抽气体能不断的越过界面,扩散进入射流中,被带往出口处,在出口处再由机械泵抽走。

扩散泵的油蒸汽压是决定泵的极限真空的重要因素,因此尽量选用饱和蒸汽压低的泵油,其化学特性要好。

扩散泵不能单独用来抽气,一般要求泵的出口压强为40帕。扩散泵的抽速决定于级喷嘴与泵体进气口口径间环形面积的大小,抽速不是一恒定的值,而是随着进气口的压强而变化的,当压强在10-2~10-3帕的时候,扩散泵的抽气速度是快的,当压强小于5*10-4帕之后,扩散泵的抽气速度,几乎没有抽气能力(此时,进气口的压强较高,由于空气的密度较大,使蒸汽流形成不了高速射流以阻挡空气的反扩散,所以抽速下降)。

扩散泵在安装前要清洗,之后才可以装入扩散油,油在加热前,必须要先对泵抽真空,停机前要先将扩散泵油冷却到60~70摄氏度,才可以关闭前级抽气,关冷却水。

由于油扩散泵是无法杜绝有返油的几率,那么没有办法保证精密产品的100%纯净,特别是半导体行业,所以就有“高真空冷凝泵+低真空机械泵”所组成的无油真空系统,冷凝泵组成的排气系统不仅排气效率极高,而且有效保证真空腔的清洁,保证产品的质量(避免产品被污染、增强膜层与基板之间的附着力),但是其维护成本非常的高,造价昂贵,所以普及率没有油扩散泵广泛。

低温冷凝泵:它是利用低温表面来凝聚气体分子以实现抽气的一种泵,是目前获得极限真空,抽速的抽气泵。

冷凝泵的工作原理:主要是低温表面对气体的冷凝作用、冷捕作用及物理低温吸附作用。

低温冷凝:根据各种气体的特性,采用液氦或者制冷循环氦气来冷却。

冷捕集:就是不可凝气体被可凝气体捕集的现象,通常二氧化碳、水蒸气、氮气、压气等气体首先形成霜,于低温表面形成吸附层,进而达到吸附其它气体的目的,低温泵抽除混合气体的效果比抽除单一效果好就是这个原因。

低温吸附:指低温表面上的吸附剂吸附气体的作用,由于吸附剂与气体分子之间的相互作用很强,故可达到气相压强比冷凝表面温度下它的饱和蒸汽压还低的水平。吸附剂通常是活性炭。冷凝泵的抽气速率及影响 冷凝泵的抽气速率与冷凝表面的面积大小有关系,经数据显示,单位冷凝表面积下的抽气速率为11.6升/秒. 平方厘米,冷凝泵可以抽到10-8帕;此外粘有活性炭的吸附表面的几何形状及位置、活性炭的颗粒结构、粘结材料及粘接工艺,对抽速也有很大的影响。其次关键在于制冷机的制冷量要足够大。

真空计:真空计是真空镀膜机器上的重要组成部分,它是检测镀膜机真空度的重要手段。真空计根据其工作原理可以分为真空计和相对真空计,真空计可以直接测量压强的高低,相对真空计只能间接测量真空度。

本论文重点介绍镀膜机器上面常用到的以下几个真空计:电阻真空计(又叫皮喇尼真空计):它主要由电热丝、外壳和支架构成,主要是根据在低压下,气体的热传导系数与压强成正比的方式工作的。上面开口处与被测真空系统相连接,热丝采用电阻温度系数大的金属丝做成,两支支架引线与测量线路连接。当压强降低的时候,由于气体热传导散失的热量减小,因此当热丝加热电流稳定时候,则热丝温度就上升,热丝的电阻就增大,用测量热丝电阻值的大小来间接测量压强。

工作原理:在放电开始时,由于空间游离电子向阳极运动时,在正交电磁场作用下,电子的轨迹不是直线而是螺旋线前进,又因为阳极是框形,故电子不一定次就碰上阳极,而是穿过阳极,然后受到对面阴极的拒斥,又复返回。这样反复多次才可能打上阳极。由于电子路程大大加长,故碰撞及电离的分子数增加,使得在较低压强(10-4 帕以下)仍维持放电(也称潘宁放电)。

目前比较多的型号有PKR251、GI-PARY放电管真空计:在玻璃管中封入两个金属电极,在其上加上数千伏的直流高电压,在一定的压强范围内(1*10-3~2*10托)内就能引起自持放电,通过放电颜色来判定其真空度目前为止此种真空计已经很少使用,因为其误差大,容易损坏,而且寿命不长。