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日本愛發科HR60高溫區域均熱化干式真空泵技術介紹
日本愛發科HR60高溫區域均熱化干式真空泵技術介紹
愛發科HR60高溫區域均熱化干式真空泵技術介紹：多級羅茨無油壓縮原理與半導體CVD工藝應用
在半導體CVD（化學氣相沉積）、干法刻蝕等高溫工藝場景中介紹，工藝氣體常含有氯化物、氟化物等腐蝕性成分及升華性副產物。這類物質在低溫環境下容易冷凝沉積，導致泵內部件腐蝕、轉子卡滯甚至停機。愛發科（ULVAC）HR系列高溫區域均熱化干式真空泵針對這一痛點開發，其中HR60作為該系列的入門型號，依托多級羅茨無油容積式壓縮與高溫區域均熱化兩大核心技術，為CVD、刻蝕等含腐蝕性氣體的工藝提供了可靠的真空解決方案。
一、工作原理：多級羅茨無油容積式壓縮
HR60的核心工作原理建立在多級羅茨無油容積式壓縮這一物理機制之上。它本質上是一種干式容積真空泵——通過多組精密嚙合的羅茨轉子同步反向旋轉，周期性地改變轉子與泵殼之間形成的封閉腔體容積，實現氣體的吸入、壓縮與排出。
泵的核心運動部件由多組精密三葉羅茨轉子組成：
非接觸式運轉：多組羅茨轉子在同步齒輪驅動下以相反方向高速旋轉，轉子之間以及轉子與泵殼之間始終保持微米級的微小間隙，無需任何潤滑油作為密封介質。這一設計從根源上杜絕了油蒸氣的產生與返流。
多級容積式壓縮：HR60采用多級羅茨結構，氣體由進氣口吸入后，依次經過每一級羅茨轉子的壓縮。每一級轉子將氣體推入下一級，腔體容積沿輸送方向逐級縮小，氣體被逐步壓縮至大氣壓以上，最終從排氣口排出。多級結構的優勢在于將巨大的壓縮比（從數帕至大氣壓）合理分配至多個壓縮階段，使每一級均在高效區間工作。
無油密封與冷卻：軸承和齒輪等旋轉部件的潤滑油通過精密軸封嚴格隔離，確保氣體接觸區域不使用任何油類介質。泵體采用水冷方式進行冷卻，冷卻水流量需大于5.0L/min，確保泵體在高溫工藝環境下穩定運行。
高溫區域均熱化：HR60的核心技術特征在于對泵體內部實施高溫區域均熱化處理——通過加熱系統將泵腔整體維持在較高溫度，使CVD、刻蝕工藝中產生的副產物（如氯化銨、氟化銨等）在到達泵腔冷凝之前即被排出。這一設計有效防止了副產物在泵內壁和轉子表面的附著與堆積。
二、核心技術特點
1. 高溫區域均熱化，應對腐蝕性工藝
HR60專門針對CVD、干法刻蝕等產生升華性物質的工藝進行了優化。泵體內部通過加熱系統實現整體均熱化，使泵腔溫度維持在副產物冷凝點以上。這一設計的實際價值在于：
防止副產物冷凝沉積：避免氯化物、氟化物等腐蝕性物質在泵腔內壁和轉子表面附著
延長部件壽命：減少腐蝕性物質對泵體金屬材料的化學侵蝕
降低停機維護頻率：減少因副產物堆積導致的轉子卡滯和性能衰減
2. 高抽速，適配批量生產
HR60在50Hz電源條件下的最大排氣速度達62m3/h（約1030L/min） ，60Hz條件下達80m3/h（約1333L/min） 。這一抽速區間適用于中型CVD設備、刻蝕機及批量生產型真空系統，可在較短時間內完成腔體抽空。
3. 到達壓力滿足工藝需求
HR60的到達壓力（極限壓力）為5Pa，可滿足CVD、刻蝕等工藝對基礎真空度的要求。配合其高溫均熱化設計，在含腐蝕性氣體的工藝環境中仍能保持穩定的真空性能。
4. 水冷散熱，適配高溫工藝
HR60采用水冷方式散熱，冷卻水流量需大于5.0L/min，冷卻水一次壓力范圍為0.1～0.3MPa，出入口壓差需大于0.1MPa。水冷設計的優勢在于：
高效散熱：在高溫工藝環境下有效控制泵體溫度
溫度穩定：水冷系統可精確控制冷卻水溫度，保持泵體熱平衡
適配高溫環境：適用于CVD、刻蝕等產生大量熱量的工藝場景
5. N2吹掃與氣鎮功能
HR60配備N2吹掃和氣鎮功能，進一步提升了在腐蝕性工藝環境中的可靠性：
軸封N2吹掃：流量為5SLM，防止腐蝕性氣體侵入軸承和齒輪區域
氣鎮N2吹掃：流量范圍為0～45SLM，可根據工藝需求調節，用于稀釋和排出可凝性氣體
6. 緊湊結構與標準接口
HR60的吸氣口徑為VG50（KF50） ，排氣口徑為KF40。標準化的接口設計便于與現有真空管路系統快速對接。整機質量180kg，在同類60m3/h抽速的干式真空泵中具有較好的緊湊性。
三、性能參數一覽
| 參數 | 規格 |
|---|---|
| 最大排氣速度（50Hz） | 62 m3/h（約1030 L/min） |
| 最大排氣速度（60Hz） | 80 m3/h（約1333 L/min） |
| 到達壓力 | 5 Pa |
| 最大排氣壓力（吸入壓力） | 大氣壓 |
| 吸氣口徑（CE規格） | VG50（KF50） |
| 排氣口徑 | KF40 |
| 冷卻方式 | 水冷 |
| 冷卻水流量 | >5.0 L/min |
| 冷卻水一次壓力 | 0.1～0.3 MPa |
| 冷卻水出入口壓差 | >0.1 MPa |
| 軸封N2吹掃流量 | 5 SLM |
| 氣鎮N2吹掃流量 | 0～45 SLM |
| 電源 | 三相 200V（50/60Hz）、220V（60Hz） |
| 穩定時電流（200V） | 7.1 A |
| 最大值電流（200V） | 7.3 A |
| 質量 | 180 kg |
數據來源：ULVAC規格表
四、典型應用場景
半導體CVD：在化學氣相沉積工藝中，HR60的高溫區域均熱化設計可有效防止反應副產物在泵腔內冷凝沉積，保障工藝的連續穩定運行。
干法刻蝕：用于等離子刻蝕設備的真空排氣，處理含氟、含氯等腐蝕性工藝氣體。
平板顯示制造：適用于FPD（平板顯示）制造中的沉積和刻蝕工藝。
太陽能電池制造：用于光伏電池片鍍膜工藝的真空系統。
一般工業CVD：適用于各類工業級CVD設備的真空排氣。
五、總結
HR60是愛發科在高溫工藝干式真空泵領域的一款代表性產品。通過多級羅茨無油容積式壓縮機制與高溫區域均熱化技術的配合，在實現62m3/h（50Hz）最大抽速和5Pa到達壓力的同時，有效解決了CVD、刻蝕等工藝中副產物冷凝沉積的行業痛點。其水冷散熱、N2吹掃與氣鎮功能等設計，使其成為半導體CVD、干法刻蝕及平板顯示制造等含腐蝕性氣體工藝場景中可靠的真空獲取方案。
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