真空镀膜机的原理及故障排除策略探析
作者：***
来源：《中国科技博览》2018年第02期
        [摘 要]真空镀膜机是现代电子显示器件生产和研制过程中常用的设备，随着机械、化工、电子等行业的迅速发展，越来越多的企业需要使用真空镀膜设备，真空镀膜设备的需求也随之与日俱增，不同的设备对真空镀膜机的需求不同，多样性、瞬变性随之成为镀膜机生产企业必须面临的要求。本文将通过对真空镀膜设备的介绍以及在实际工作的应用及原理来分析故障排除的策略。
        [关键词]真空镀膜机；原理；故障排除；策略
        中图分类号：S295 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0247-01
        真空镀膜机是目前制作真空条件应用最为广泛的真空设备，一般用真空室、真空机组、电气控制柜三大部分组成，排气系统采用“扩散泵+机械泵+罗茨泵+低温冷阱+polycold”组成。下面，详细介绍真空镀膜机的各部分组成及其工作原理及故障策略。
        1 真空镀膜机组成及工作原理
        1.1 真空主体
        真空腔根据加工产品要求的各异，真空腔的大小也不一样，目前应用最多的有直径1.3M、0.9M、1.5M、1.8M等，腔体由不锈钢材料制作，要求不生锈、坚实等，真空腔各部分有连接阀，用来连接各抽气泵浦。
        1.2 辅助抽气系统
        排气系统为镀膜机真空系统的重要部分，主要有由机械泵、增压泵（主要介绍罗茨泵）、油扩散泵三大部分组成。此排气系统采用“扩散泵+机械泵+罗茨泵+低温冷阱+polycold”组成。排气流程为：机械泵先将真空腔抽至小于2.0*10-2PA左右的低真空状态，为扩散泵后继抽真空提供前提，之后当扩散泵抽真空腔的时候，机械泵又配合油扩散泵组成串联，以这样的方式完成抽气动作。
        机械泵：也叫前级泵，机械泵是应用最广泛的一种低真空泵，它是用油来保持密封效果并依靠机械的方法不断的改变泵内吸气空腔的体积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而
获得真空。
        （1）机械泵的分类：机械泵有很多种，常用的有滑阀式（此主要应用于大型设备）、活塞往复式、定片式和旋片式（此目前应用最广泛，本文主要介绍）四种类型。
        （2）机械泵是从大气开始工作的，它的主要参数有极限真空，抽气速率，此为设计与选用机械泵的重要依据。单级泵可以将容器从大气抽到1.0*10-1PA的极限真空，双级机械泵可以将容器从大气抽到6.7*10-2帕，甚至更高。抽气速率，是指旋片泵按额定转数运转时，单位时间内所能排出气体的体积，可以用下公式计算：Sth=2nVs=2nfsLfs表示吸气结束时空腔截面积，L表示空腔长度，系数表示转子每旋转一周有两次排气过程，Vs表示当转子处于水平位置的时候，吸气结束，此时空腔内的体积最大，转速为n。机械泵排气的效果还与电机的转速及皮带的松紧度有关系，当电机的皮带比较松，电机转速很慢的时候，机械泵的排气效果也会变差，所以要经常保养，点检，机械泵油的密封效果也需要常常点检，油过少，达不到密封效果，泵内会漏气，油过多，把吸气孔堵塞，无法吸气和排气，一般，在油位在线下0.5厘米即可。
        （3）机械泵常常被用来抽除干燥的空气，但不能抽除含氧量过高、有爆炸性和腐蚀性
的气体，机械泵一般被用来抽除永久性的气体，但是对水气没有好的效果，所以它不能抽除水气。旋片泵中起主要作用的部件是定子、转子、弹片等，转子在定子里面但与定子不同心轴，象两个内切圆，转子槽内装有两片弹片，两弹片中间装有弹簧，保证了弹片紧紧贴在定子的内壁。
        2 真空镀膜机的主要特点
        2.1 真空镀膜机在整个镀膜的过程中都是处于在高真空、恒温以及设备的自动控制中进行处理的，在这种的环境中，可以保证元器件所镀的膜的均匀性、一致性以及整个膜层的牢固度，保证了膜的整体的质量。
        2.2 设备在连续的高温烘烤的环境状态中，机器中的十八个工作的工位夹会连续的进行六十到一百二十度的持续翻转，工作夹的准确定位、没有噪音的产生以及不会发生卡滞的现象，会在一定的程度上确保蒸镀上的晶片上每个被镀的表面上都有均匀、牢固的膜层。2.3.3设备中的真空室的设计的可靠性以及合理性好。
        2.3 真空镀膜机中的真空控制选用的是可编程的控制器以及石英晶体膜厚的速率监控仪，
这样的控制器可以分层控制所镀膜层的厚度，当镀的膜层到达一定的厚度的时候，蒸发源的挡板会自动的关闭并检测到蒸发的速度，以此可以实现真空自动化控制的效果。
        3 真空镀膜机常见的故障及其排除策略
        如果镀膜机出现故障后，工作人员应该第一时间的向使用者了解设备出现故障的现象，然后再对故障进行排查以确保更加准确、更加快速以及更加合理的对故障进行排除。以下为几种常见的故障及其排除的方法
        3.1 真空的管路或者系统内出现返油现象
        当在启动设备的时候，设备的真空管路或者设备中出现返油的现象，这种现象的发生有可能是油蒸汽返流到设备的真空管路或者系统中，还有可能就是油蒸汽压不对、抽气管路的底部用来密封的密封件损坏或者腐蚀。这种现象就需要对设备中的油和器件进行更换以及修理。
        3.2 设备在工作时，泵达不到极限真空度
        当使用镀膜机镀膜时发现泵达不到极限真空，造成镀膜工作的不能正常的进行，出现这种情况的原因有可能是设备的排气管直径小于排气口的直径、系统的主阀出现问题、真空阀或者排气阀出现损坏等等。
        3.3 泵油的消耗过多
        泵油的消耗和装油的装置有关，有可能是出油口的密封圈损坏、进油口或者出油口发生泄漏、油封的安装错误等。
        3.4 系统工作时的温度过高
        设备在正常的工作中是处于一种恒温的状态，如果发现系统在工作时，设备的温度过高，出现这种现象的原因有可能是设备的抽气口和排气口连接错误、周围环境的温度达到或者超过油蒸汽压、工作气体的温度过高等等原因。
        4 新型镀膜设备技术的应用
        随着镀膜技术的不断发展，镀膜技术也运用于我们生活的方方面面，机械、电气、光学等等领域都涉及到了镀膜技术.
        （1）多层复合真空离子镀膜现如今广泛地用于工艺陶瓷和切削刀工具业，如硬质合金、铣刀、钻头等，同时在精密模具业、汽车工业也有广泛用途；
        （2）真空蒸发镀膜广泛用于手机、玩具、化妆品等塑料外壳，同时还应用于玻璃、陶瓷等行业；
        （3）真空磁控溅射设备在家电设备、工艺美术品、玩具、车灯反光罩等方面得到了广泛应用。
        5 结论
        真空镀膜机在工业中属于比较大型和复杂的工作设备，镀膜机在实际的使用中，有可能会出现各种各样的故障和使用问题。在排除设备的故障时，首选要对低真空的设备进行检测，检测其是否正常的工作，如果发现低真空设备可以正常的工作就需要打开镀膜机的主泵，如果主泵依旧正常的工作，就需要检测下室真空是否正常的工作，然后按照开高阀进行高真空的检查，一直检测到工作真空、极限真空、保真空以及到恢复真空。工作人员通过对镀膜机的了解，在一定的程度上可以分析到故障产生的原因，能有效的缩短对故障的排查和维修的时间，在提高自己工作效率的同时还可以提高设备的工作效率，达到双赢的结局。
        参考文献
        [1] 王银川.真空镀膜技术的现状及发展[J].现代仪器，2013（11）.
        [2] 李锐，张军，汪小芳.基于PEM的反应磁控溅射镀膜机参数监控系统.《计算机测量与控制》，2014年10期
        [3] 白秀琴，李健，严新平，赵春华.真空镀膜技术在塑料表面金属化上的应用[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2012（22）.
        [4] 李智，刘涛，刘春雷.基于激光和真空镀膜技术的集料细观构造评价[J].华南理工大学学报（自然科学版），2013（11）.