Hệ thống bơm chân không khô

Nguyễn Huấn - Vacuum Solutions

Trong ngành công nghiệp bán dẫn, máy bơm chân không vòng dầu cánh gạt  phải chịu các điều kiện hoạt động khắt khe nhất và hệ thống phải xử lý khí quá trình cộng với các sản phẩm phụ của phản ứng, có thể là khí nhớt, lỏng hoặc rắn,  và có thể là:

Ăn mòn , độc  hại ,phản ứng , pyrophoric ngưng tụ , dễ cháy , mài mòn, Hình thành bùn đặc biệt, chất mài mòn gây mòn bề mặt bên trong máy bơm (ví dụ bề mặt ổ trục), và có thể gây tắc hệ bôi trơn.  Axit và vật liệu ăn mòn có thể phản ứng với dầu khoáng;  chúng có thể tấn công một số vật liệu cấu tạo máy bơm;  chúng có thể tập trung bên trên các chất lỏng trơ, gây ra sự tấn công cục bộ dữ dội của vật liệu;  và nếu bị giữ lại trong máy bơm, chúng có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe nhân viên bảo dưỡng.  Dung môi có thể làm loãng hoặc làm mất độ nhớt của dầu chân không ;  chúng có thể tấn công các chất đàn hồi như gioăng phớt bên trong máy bơm và có ảnh hưởng xấu đến hiệu suất chân không.  Oxy và các khí độc hại khác có thể gây ra nguy cơ nổ với chất lỏng bơm hoặc nguy cơ độc hại trong một số trường hợp nhất định.  Do đó, hầu hết các vấn đề đều liên quan đến dầu trong máy bơm.

 Những cân nhắc chính khi chọn một máy bơm quay cho các ứng dụng bán dẫn là:

Hút sạch,chi phí vận hành thấp ,độ tin cậy,hiệu suất chân không tốt. Bảo dưỡng tối thiểu sử dụng bơm chân không vòng dầu, rất khó để tối ưu hóa từng yêu cầu trên, vì vậy phải chấp nhận một thỏa hiệp.  Điều này thường dẫn đến chi phí vận hành và bảo trì cao.  Chính những vấn đề này đã thúc đẩy sự phát triển của máy bơm có khả năng hoạt động từ áp suất khí quyển xuống khoảng 10-2 mbar, hoạt động mà không cần dầu ở thể tích quét, tức là máy bơm khô.

 Các loại khô tiềm năng cần xem xét là:

Cánh cánh gạt carbon

Bơm trục vít

Bơm roost

Bơm móng ( Claw )

Máy bơm cánh gạt cacbon không thể cung cấp hiệu suất chân không thích hợp cho phần lớn các ứng dụng bán dẫn và được biết là nhạy cảm với các hạt rắn.  Máy bơm kiểu rôto trục vít không dầu cần phải có nhiều tầng và quay ở tốc độ rất cao (10000 vòng / phút +) để có hiệu quả và tạo ra hiệu suất hữu ích.  Điều này dẫn đến các vấn đề với việc làm kín các trục không bị rò rỉ chân không, cũng như đường dẫn khí tương đối phức tạp, với các vấn đề về độ tin cậy liên quan.  Nguyên tắc roost được biết đến nhiều và đặc biệt hiệu quả khi chống lại sự chênh lệch áp suất thấp.  Tuy nhiên, để cung cấp đến atmos- phere, cần phải có một thiết kế phức tạp bao gồm nhiều giai đoạn và làm mát giữa các đường với nhau bằng tuần hoàn khí.  Ngoài mức tiêu thụ điện năng cao, còn có nguy cơ đáng kể về sự ngưng tụ và tích tụ hạt giữa các tầng cánh.  Cơ chế vuốt có thể cung cấp hiệu quả chống lại các áp suất cao khác nhau đối với khí quyển, do đó loại bỏ các vấn đề về làm mát giữa các tầng hoặc tuần hoàn khí.  Một máy bơm chỉ bao gồm các giai đoạn kiểu móng vuốt sẽ phù hợp với áp suất khoảng 10 mbar.  Tuy nhiên, cơ chế Rễ hoạt động hiệu quả hơn ở vùng áp suất thấp hơn.  Một phát triển của một nhà sản xuất chân không là kết hợp các cơ cấu Rễ và cơ cấu vuốt trên các cặp rôto lồng vào nhau được gắn trên các trục chung và được giữ theo quan hệ pha chính xác mà không cần tiếp xúc bởi các bánh răng định thời (xem Hình 6.7).  Phiên bản bốn giai đoạn có khả năng đạt áp suất tối đa 10-2 mbar Không có balát khí và 3 x 10-2 mbar với balát khí.  Có thể có dòng dằn lưu lượng khí cao vì sẽ không có sương dầu bay qua;  kết quả là tốc độ dòng khí giúp ngăn ngừa sự hình thành hạt và chất rắn đi qua ống xả, nơi chúng có thể được xử lý đơn giản hơn. 

Giảm nguy cơ cháy nổ hoặc ăn mòn.  Làm mát bằng nước cho phép kiểm soát chính xác nhiệt độ hoạt động của máy bơm.  Hiệu suất máy bơm được cải thiện khi máy bơm ấm lên (15 đến 30 phút).  Tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng, máy bơm có thể được lắp hệ thống điều khiển điện tử để cung cấp các tính năng an toàn .Các tính năng an toàn bao gồm ngắt hệ thống tự động, dừng máy bơm khi nhiệt độ hoạt động vượt quá giới hạn đặt trước, ngăn ngừa hư hỏng máy bơm hoặc động cơ nhiệt.  Một tính năng an toàn khác là cảnh báo bằng âm thanh cảnh báo người vận hành rằng đường ống xả bị tắc ngẹt và yêu cầu bảo trì ngay lập tức.  Nếu các hạn chế về khí thải không được khắc phục và áp suất ngược của khí thải tăng lên, hệ thống sẽ tự động tắt và không thể khởi động lại cho đến khi thực hiện bảo dưỡng cần thiết.  Bộ điều khiển cũng cho phép khởi động và tắt hệ thống tự động cho hoạt động ngoài ý muốn.  Một bộ tăng áp cơ học được hiển thị ở phía trên bộ phận làm khô trong hình minh họa. 

Sự lắp đặt như vậy sẽ mở rộng áp suất cuối cùng lên 10-3 mbar.  Toàn bộ hệ thống thường được bao bọc trong một vỏ bọc cách âm - độ ồn thấp là một trong những yêu cầu về môi trường của một máy bơm hiện đại.  Quạt được đặt trong vỏ giúp tản nhiệt.  Nhiều nhà sản xuất chất bán dẫn quốc tế ở Mỹ, Nhật Bản và Châu Âu đã chứng minh sự thành công của hệ thống bơm không dầu đặc biệt này.  Kinh nghiệm thực địa xác nhận rằng hệ thống bơm không dầu mang lại một số ưu điểm.  Độ tin cậy được cải thiện và bảo trì và chạy

Các so sánh cơ bản liên quan đến việc bảo dưỡng máy bơm chân không vòng dầu và bơm chân không khô được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn

Chi phí thải bỏ giảm đáng kể (thời gian hoàn vốn từ 10 tháng đến 1 năm có  được trích dẫn).  Tóm tắt các ưu điểm chính của bơm hút khô, liên quan đến việc bảo dưỡng và xử lý chất thải, so với các máy bơm chân không vòng dầu thông thường được trình bày trong bảng so sánh trên. Công nghệ bơm chân không khô giới thiệu mang đến cho người dùng cơ hội thiết kế lại hệ thống chân không và đạt được những cải tiến đáng kể về độ an toàn, thời gian hoạt động, độ tin cậy, độ sạch và chi phí vận hành.

Công ty an tài lộc là đại diện phân phối chính thức bơm hút chân không hiệu Edwards tại Việt Nam

Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ Hotline : 0915 933 355