您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 咨询培训 > 培训系列之教材—干式真空泵原理与技术基础
经作者授权,版权所有归东北大学真空与流体工程研究中心与原作者共有。未经本中心及原著者同意,任何人或任何单位不得私自拷贝、刻录、传播、转载本讲义,或用于商业用途。东北大学第九期《真空技术》培训班干式真空泵原理与技术基础主讲人:巴德纯VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China《真空技术》一.真空技术概况(巴德纯)二.真空工程理论基础(孙丽娜)三.干式真空泵原理与技术基础(巴德纯)四.真空系统组成与设计基础(岳向吉)五.真空获得设备原理与技术基础(张以忱)六.真空测量技术基础(刘玉岱)七.真空镀膜技术基础(张以忱)八.质谱原理与真空检漏(刘玉岱)九.真空冶金技术基础(王晓冬)十.真空与低温技术及设备(徐成海)东北大学第九期培训系列之VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China1.真空获得设备的概况目前真空系统中存在的问题现代工业对真空获得的要求国外干式真空泵的发展状况干式真空泵的性能与特点2.干式真空泵的现状往复式干泵爪型干泵涡旋干泵多级罗茨式干泵螺杆式干泵涡轮式干泵分子泵高真空直排大气干泵3.干式泵今后的发展真空行业的产品更新换代势在必行老产品的性能经过不断改善后仍能占据一定的市场份额VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China1真空获得设备概况干式真空泵发展与挑战VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China1.1问题的提出多年来工业上应用的高真空系统,常以油扩散泵为主泵、油封机械泵为前级泵组成通用型高真空系统,即所谓湿式真空系统。对这种系统的真空泵,明确指出它不适于抽除含O2过高的、有爆炸性的、有腐蚀性的、对泵油起化学反应的以及会有颗粒尘埃的气体。为什么对被抽气体有这些限制呢?就是因为泵内有油造成的。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China1.2现代工业对真空获得的要求半导体工业所用的真空系统清洁条件下的抽气,只抽空气或少许的水蒸气中等条件下的抽气抽除工艺过程的反应气体,但无固体颗粒物恶劣条件下的抽气抽除化学反应物(有毒甚至致癌)及固体颗粒物VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China半导体技术的迅速发展过去工艺都以“微米”做单位,微米(μm)是纳米(nm)的1000倍。我们常以工艺线宽来代表更先进的半导体技术,如0.25微米、0.18微米、0.13微米,0.13微米以下的更先进工艺则进入了纳米领域。随着IC(集成电路)制造工艺的飞速发展,90nm乃至65nm的技术节点,已经在半导体工厂实现。45nm和32nm的技术节点已成为近两年人们谈论的焦点。这对制备工艺的真空条件清洁度要求更高。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China随着晶圆尺寸的逐渐增大,建一座半导体工厂的投资巨大,动辄几亿美金到几十亿美金。2007年3月26日,Intel总裁PaulS.Otellini宣布投资25亿美元在大连建12英寸晶圆生产线。2006年全球晶圆代工业又创新高,营收达到了214亿美元。半导体设备销售额达到404.74亿美元。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China半导体工业发展刺激干泵的发展VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China半导体工业需要清洁的环境VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China半导体工厂布局VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China生产车间中的真空获得设备VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China生产设备需要清洁真空VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China1.3国外干式真空泵的发展状况国外干泵市场的不断增长,其主要驱动来自于半导体行业、化学工业、薄膜产业的迅速发展。1984年日本半导体工业发展迅速,急需大量的干泵,开始研制出了一种适于半导体工业应用的干式真空泵。它是将罗茨转子多级串联组成的多级干式泵。德国、英国、法国和美国等真空企业也相继出现了各具特点的这种干式真空泵,有的还用电脑控制,满足了半导体和化学工业发展的需要。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China在日本,半导体行业已全部用干式真空泵代替油封式机械泵,欧美半导体行业45%以上用干式真空泵代替了油封式机械泵,大大提高了产品的性能和质量。为了满足不同应用领域和不同工况的要求,国外有多级罗茨真空泵、多级爪式真空泵、螺杆式真空泵、涡旋式真空泵、往复式活塞真空泵以及涡轮式无油真空泵等。极限压力从10~10-2Pa,抽速从20~500m3/h。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China据统计,目前国产干泵的应用还不足1%,国内半导体工业用的干泵全部从国外进口,其价格十分昂贵,所以,我国应大力研究开发干泵,使干泵成为我国真空工业新的经济增长点。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China1.4干式真空泵的性能与特点型式极限压力(hPa)出口对大气压时压缩比价格附注石墨旋片泵5020低廉抽H2时石墨滑片易裂解波纹管密封活塞泵5020高波纹管密封摇头泵(SRI)11000昂贵膜片泵5200便宜膜片合成胶制成,耐磨蚀,寿命低涡旋泵1×10-3多级1000~10000昂贵安全可靠(UF6氚)罗茨泵1×10-3多级3~5中/低齿轮箱有油空气喷射泵几个1000便宜驱动气体耗量大磁悬浮涡轮分子泵10-9不能直排大气昂贵对磁场敏感气体轴承涡轮分子泵(Maurice)10-101013昂贵对灰尘敏感吸附泵10-3?便宜限于实验用螺杆泵10-2105中等Evrard10-2105高抽速和膜片寿命受限VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China2.干式真空泵的现状各种干式真空泵介绍与应用VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China干式泵在各类真空泵的市场份额中占23%,年增长率13.5%。干式泵的主要应用领域有半导体、化工、薄膜、仪器、医药、食品等。干式泵在几个主要应用领域中所占的比例还不大,约占15%左右,例如:半导体:13.7%(日本100%用干泵,欧美45%用干泵)化工:15%(代替其它泵)镀膜:15%(代替其它泵)仪器:12%(代替其它泵)VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China2.1往复式干泵美国Varian公司生产有DVP系列3级无油真空泵。VRC的双级干式真空泵,极限压力2.67~9.33×101Pa(双缸并联抽速280L/min;极限压力9.33×101;双缸串联抽速140L/min极限压力2.67Pa)VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,ChinaVacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China抽速曲线举例VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China功率曲线举例VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China可用于抽除:He,H2,Ar和N2所有气体,它可作涡轮分子泵、低温泵的粗抽泵和前级泵用。这种泵类似于汽车发动机的机构原理。最高压缩比可达到105。用空气冷却。活塞及气缸壁上涂以减磨涂料,降低功率消耗。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China2.2爪型干泵德国莱宝公司生产一种四级全是爪型转子的多级干式泵。这种泵的抽速100m3/h(28L/s);极限压强8×10-1Pa噪音68dB(A);马达3kw;转速3000rpm;泵重180Kg。这种泵设有控制单元。为了提高抽速和极限真空,泵入口可串联一级罗茨泵。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,ChinaVacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,ChinaVacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China英国爱德华公司生产一种利用罗茨转子与爪型转子组合的一种干式泵。它利用了在低压下罗茨泵抽气比较有效,在较高压强下爪式泵抽气比较有效的特点,将这两种泵各自的优势匹配起来组成的干式泵,其结果性能比较优良。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China罗茨+爪式型真空泵与纯爪式真空泵抽气速率的比较VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China罗茨+爪式型真空泵与罗茨真空泵压缩比的比较VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China英国和德国产的这两种泵性能有些不同。英国泵在20Pa时有最大抽速,而德国泵在300Pa时才有最大抽速。这种泵价格虽贵,但附件齐全。我国北京、上海一些工厂也生产过四级爪型泵。也有单级和双级的产品。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China这种爪型泵泵温较高适于半导体工艺。德国的四级泵第2~4级都有单独掺气口各设气体流量计,分别按需控制各级的流量,节约惰性气体。VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China2.3涡旋干泵它可以代替油封机械泵实
本文标题:培训系列之教材—干式真空泵原理与技术基础
链接地址:https://www.777doc.com/doc-6448426 .html