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ULVAC愛發科多級羅茨型干泵LR系列LR1800技術文章
更新時間:2026-04-24
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ULVAC愛發科LR1800是LR系列中面向大抽速應用的多級羅茨型干式真空泵,該系列產品線涵蓋LR60、LR90、LR180、LR300、LR600、LR1200、LR1800及LR3601等多款型號,抽速范圍覆蓋62 m3/h至3200 m3/h,可滿足從中小型工藝腔室到大型批量生產設備的多樣化真空需求。
LR系列以ULVAC有的泵體均熱化技術為核心設計理念——低溫區域泵體均熱化使該泵在PVD工藝之外尤其適用于裝載/卸載腔(Load Lock Chamber)的快速排氣場景,在需要高通量出產的顯示面板制造(FPD)、電子器件和半導體生產等行業中具有突出的應用價值。該系列泵體內部不使用任何真空油或密封液體,齒輪和軸承等旋轉部件中的潤滑油通過精密密封結構與排氣腔室嚴格隔離,可實現100%清潔無油的真空排氣。
LR1800作為LR系列中的大抽速主力型號,在50Hz工況下最大抽速可達1701 m3/h(28,350 L/min),60Hz工況下可達1784 m3/h(29,700 L/min),極限壓力低至0.67 Pa,整機質量553 kg。泵體采用水冷冷卻方式,同時該系列支持最多1000毫秒的瞬間停電抗性,具備氦氣屏蔽電動機密封結構、零部件高耐腐蝕性處理與通信監控功能。
LR1800屬于ULVAC三大干泵系列組成部分之一的LR系列。在該公司產品矩陣中,LR系列與HR系列和UR系列各司其職,共同面向半導體和FPD制造領域的不同工藝需求。
LR系列通過低溫區域泵體均熱化設計,面向PVD工藝和裝載/卸載腔的快速排氣場景。該設計通過控制泵體整體維持在較低且均勻的溫度范圍內工作——從氣相沉積到裝載/卸載腔間快速切換的全過程中,溫度條件始終平穩可控。這一特性使LR系列在要求快速吸放氣、頻繁循環的產率高要求工藝中具有顯著優勢。
HR系列則面向CVD和干法刻蝕等高溫工藝。泵體在高溫范圍內實現極為均勻的溫度分布,可將CVD、刻蝕等工藝中產生的升華性排氣物質以氣體狀態持續排出,避免因局部冷凝造成腔室污染或泵體堵塞。
UR系列進一步滿足了對排氣系統(包括泵體、氣體管路和排氣管路)需要加熱的嚴苛應用場景。
LR/HR系列(含LR1800)均由一臺干式真空泵與一臺機械增壓泵(MBP)共同組成兩級排氣系統。LR1800使用LR180型DRP干式真空泵與PRC-018A型MBP共同構成高抽速排氣機組,利用機械增壓泵對低壓端氣體排放路徑進行優化,確保全壓力區間的抽氣性能。
LR1800主要技術參數如下所示:在50Hz和60Hz兩種電源頻率下均有明確的性能指標,50Hz最大抽速1701 m3/h(28350 L/min),60Hz最大抽速1784 m3/h(29700 L/min),極限壓力0.67 Pa,覆蓋了從粗真空到中等真空的全壓力范圍。
| 參數 | 規格 |
|---|---|
| 最大抽速(50Hz) | 1701 m3/h(28350 L/min) |
| 最大抽速(60Hz) | 1784 m3/h(29700 L/min) |
| 極限壓力 | 0.67 Pa |
| 最大入口壓力 | 大氣壓 |
| 最大排氣口壓力 | 1 Pa ~ 大氣壓 |
| 使用泵(DRP) | LR180 |
| 機械增壓泵(MBP) | PRC-018A |
| 吸氣口徑(CE規格) | VG150(KF100) |
| 排氣口徑 | KF40 |
| DRP表面處理 | ○ |
| MBP表面處理 | ○ ? |
| 整機質量 | 553 kg |
| 電源 | 三相 200 VAC(50/60 Hz)、220 VAC(60 Hz) |
| 電流值(穩定時) | 21.4 A(at 200V) |
| 電流值(最大值) | 39.8 A(at 200V) |
| 冷卻水一次供給壓力 | 0.1 ~ 0.3 MPa |
| 冷卻水出入口壓差 | >0.1 MPa |
| 冷卻水流量 | >5.0 L/min |
| 軸封氮氣吹掃流量 | 5 SLM |
數據來源。MBP表面處理據配置差異存在選配可能。
從具體運行條件來看,冷卻水一次供給壓力需維持在0.1~0.3 MPa之間,出入口壓差大于0.1 MPa,流量大于5.0 L/min,運行中需持續供給5 SLM的氮氣作為軸封吹掃氣體。整機采用三相200 VAC電源(50/60 Hz兼容)或220 VAC(60 Hz)供電,穩定運行時電流21.4 A,最大負荷時電流39.8 A。
LR1800所采用的多級羅茨型干式真空泵,其核心構造是在泵體(Casing)內部配置兩支具有三葉截面的轉子,通過一對齒輪驅動使兩轉子保持相同頻率沿相反方向旋轉。轉子之間以及轉子與泵體之間始終維持微小間隙,不存在物理接觸,依靠轉子旋轉運動中泵腔容積的周期性變化來實現氣體的吸入、輸送和逐級壓縮。
LR1800的多級結構在軸向串聯了多個壓縮級,每級之間通過級間氣路通道連接。氣體從吸氣口進入第一級微細間隙結構后,在后級轉子依次接力下逐級向后傳遞,每一級均對氣體施加進一步壓縮,最終從排氣口以接近或高于大氣壓的壓力排出。這一多級壓縮設計使LR系列的整套系統可在大氣壓下直接啟動排氣,無需額外的前級泵輔助,并可在從大氣壓至壓力的全壓力區間內穩定運行。
在無油運行方面,LR1800排氣腔室內部不使用真空油或密封液體,以此為FPD、電子和半導體行業提供高潔凈度的真空條件。齒輪和軸承等需要潤滑的旋轉部件通過精密的密封結構與排氣腔室嚴格隔離——這類精密密封結構包括但不僅限于氦氣密封設計,確保潤滑油不會進入泵腔排氣管路。轉子與泵體之間不存在物理接觸,從根本上排除了油蒸汽返流和油霧排放污染的可能性,所取得的真空環境具有極低的本底污染水平,適用于對顆粒度和碳氫殘留有嚴格管控的精密制造工藝。
低溫區域的泵體均熱化是LR1800區別于HR/UR系列的核心技術特征。泵體在受熱運行時整體溫度被均勻控制在較低水平(相對于HR的高溫均熱化而言),該溫度條件與PVD工藝環境相契合:在濺射鍍膜和蒸鍍等物理氣相沉積工藝中,泵體溫度條件須與工藝氣氛相協調,避免因局部過冷引發蒸鍍源材料的異常冷凝,或因局部過熱影響工藝腔室壓力穩定性。
低溫均熱化設計的另一項關鍵效益集中體現在裝載/卸載腔的快速排氣場景中。裝載/卸載腔需要頻繁在大氣壓與真空狀態之間循環切換,泵體溫度的穩定均勻分布可有效縮短每次壓力轉換中的平衡時間并消除溫度劇烈波動對密封和零部件老化速率的不利影響。正是基于這一均熱化架構,LR系列成為高產能要求的PVD生產線的匹配型干泵解決方案。
LR1800搭載了氦氣密封與屏蔽電動機(Canned Motor)的密閉結構。從密封原理上講,泵軸貫穿處的傳統動態密封技術在苛刻工藝環境中存在泄漏風險,氦氣密封利用高壓惰性氣體(氦氣)在軸密封面處構建氣壓屏障,可防止外界氣體侵入排氣腔,同時確保腔內有毒或腐蝕性工藝氣體不會外泄。
屏蔽電動機結構將定子和轉子封裝在密封金屬套筒中,其間無物理接觸,不再需要傳統的電機軸伸密封結構,可從根源上消除軸封泄漏隱患。氦氣密封與屏蔽電動機的組合使LR1800具備了良好的氣密完整性和操作安全性,適用于涉及有毒、可燃或腐蝕性氣體的工藝場景。
半導體和FPD制造工藝對真空系統的連續運轉有高要求,瞬間停電(毫秒級電源中斷)往往足以引發壓力失控、工藝中斷,甚至平臺宕機。LR1800針對此類工況設計了最高1000毫秒(即1秒)的瞬間停電抗性,即在檢測到電源中斷后仍可維持泵體內部的氣密封性能和機械慣性,保證在電網電壓短暫恢復時自動復位運行而不致緊急停機。
該功能對高可靠性連續生產運行具有直接的價值,可有效降低因電網偶發性波動導致的廢品率和重新啟動時間。
針對半導體和鍍膜行業中腐蝕性工藝氣體的排氣需求,LR1800的關鍵內部零部件均經過高硬度、高耐腐蝕性的特殊表面處理。該表面處理層能有效降低腐蝕性氣體在長期接觸過程中對轉子葉片和泵腔內壁造成的侵蝕,延緩磨損和腐蝕速率,延長泵的使用壽命。
LR1800在與ECO-SHOCK節能附件組合使用時,可實現顯著的電力消耗下降。該附件安裝在干泵排氣線路上,通過優化排氣過程的氣流阻力與泵體工作條件,可在不影響抽氣速度和真空性能的情況下大幅降低泵的功耗。
據ULVAC發布的數據,與未搭載節能裝置的同系列產品相比,干式真空泵的耗電量最大可降低約80%(因具體型號與運行工況存在差異)。與此同時,ECO-SHOCK還具有抑制干泵發熱的附加效果,間接降低了空調設備的電力消耗。ECO-SHOCK節能裝置的降壓幅度可參照其他同系列LR型號的相關公布數據,但須注意不可將其用于抽排易燃、可燃或有毒氣體的泵。
LR1800可選配RS-02套件B專用消音器,配裝于干泵排氣口處用于降低排氣噪聲。消音器通過內部吸收結構降低氣體脈動造成的聲壓級,在60Hz工作頻率條件下對適用泵組合(LR1800/LR600/LR1200)的消音效果可達約20 dB(A),顯著改善泵周邊的車間工作環境。
與現代智能制造體系對設備狀態可視化和預防性維護的需求相適應,LR1800配備了通信接口。用戶可通過專用軟件與計算機通信,集中讀取與泵運行狀態(實時壓力、轉速、溫度等參數)以及警告/報警履歷相關的數據。該功能在批量應用LR系列泵的大型生產線中具備集中化運維的能力,可對泵體的磨損、油封壽命、冷卻系統等條件進行預測性評估,幫助用戶安排維護計劃并降低突發故障導致的產線停擺風險。
LR1800可選配滿足CE標準要求的配置,提供歐盟市場合規所需的安全標記和技術文件。這一選取設計保證了泵體在出口歐洲時的法規兼容性,同時提升可維護性。
LR1800是LR系列中面向大抽速級別的重型干泵型號,其應用覆蓋從半導體制造到鍍膜生產的多種場景:
成膜設備(濺射裝置/蒸鍍裝置等) :作為PVD工藝腔室的主干排氣泵組,LR1800的低溫均熱特性和高抽速能力使其在濺射鍍膜和蒸鍍鍍膜等工序中提供持續穩定且污染物可控的清潔真空條件。
裝載/卸載腔的排氣:LR1800突出的應用場景之一即為裝載/卸載腔的高通量快速排氣。在OLED蒸鍍、液晶顯示面板封裝等顯示器件制造工藝中,裝載/卸載腔須在每次基板進出后快速完成從大氣壓至真空的壓力轉換。LR1800以1701 m3/h(50Hz)/1784 m3/h(60Hz)的高抽速能力和低溫均熱結構確保排氣的快速性和重復性,直接提升整線基板傳輸吞吐量。
活性氣體工藝(CVD、干法刻蝕等) :盡管LR系列定位于低溫均熱化,但其仍可配套用于CVD和干法刻蝕等活性氣體工藝的真空系統,在與HR系列組合或單獨使用時須根據工藝條件確認排氣介質的腐蝕性和升華產物的排除需求。
惰性氣體排放(濺射、氣相沉積、熱處理等) :對于以氮氣、氬氣等惰性氣體為工作介質的濺射和熱處理工藝,LR1800大量抽除惰性氣體時維持穩定的抽速和極限壓力水平。
產生粉末狀伴生副產物的排氣(硅單晶拉制等) :在諸如Si單晶拉制爐等易產生粉末狀副產物的工藝環境中,LR1800須配裝吸氣阱或過濾器以防止粉末帶入泵體造成葉片磨損或間隙堵塞。
作為輔助排氣泵(渦輪分子泵、機械增壓泵的輔助排氣) :在高真空系統中,LR1800作為前級泵為渦輪分子泵提供粗抽支持——先由LR1800將腔室壓力從大氣壓抽至分子泵啟動壓力(通常在10 Pa以下量級),再由分子泵接力完成高真空階段的抽氣任務。在機械增壓泵組合系統中,LR1800與PRC-018A等MBP形成兩級抽氣結構,從而在中真空范圍內實現更高的有效抽速。
為保證LR1800的安全運行并延長其使用壽命,在實際安裝、操作和維護中如下要點必須遵從:
冷卻水供應條件的確認:LR1800采用水冷冷卻方式,須確保冷卻水一次供給壓力保持于0.1~0.3 MPa范圍內,冷卻水流量大于5.0 L/min,出入口壓差大于0.1 MPa。超出規定范圍的供水條件可能影響冷卻效果,導致泵體溫度異常升高,進而影響密封性能和轉子間隙穩定性。
軸封氮氣的持續供給:LR1800軸封部分依賴氮氣吹掃實現密封保護,氮氣消耗量固定為5 SLM。氮氣的一次側供給壓力應控制在0.1~0.5 MPa,二次側調節至0.05~0.1 MPa(運作時)。氮氣供給中斷可能導致外界空氣侵入泵腔,令極限真空性能惡化,同時可能造成腐蝕性氣體外泄的安全隱患。
禁止用ECO-SHOCK抽排易燃、可燃或有毒氣體:ECO-SHOCK節能裝置不得用于抽排氣體、可燃氣體或有毒氣體的干泵上。在此類危險性介質的排氣系統中必須按照標準的無ECO-SHOCK排氣線路設計并配裝相應的安全聯鎖裝置。
適用氣體類型限制:LR1800適用于空氣、惰性氣體和部分非腐蝕性活性氣體排氣場景。對于含有強腐蝕性成分(如鹵素氣體、強酸蒸汽、有機溶劑等)的混合氣體,雖泵體內部零件經特殊表面處理提升了耐腐蝕能力,但仍需根據工藝氣體的具體成分確認適用性并評估周期性維護計劃。
瞬間停電耐性的使用范圍:LR1800的1000毫秒瞬間停電保護功能系對短時電源中斷的防錯設計,并非對長期停電下的保護措施,在規劃系統供電時應避免刻意依賴該功能應對頻繁停電工況,以免對電機和控制器造成累積損傷。
室內使用與環境溫度限制:LR1800為室內使用設備,不得安裝在室外或可能遭受雨淋、水浸、嚴重溫差和凝露等不利環境位置。環境溫度建議維持在5~40℃范圍內運行,超出此范圍可能影響冷卻效率和泵體材料的正常運行狀態。
電源規格與訂購確認:LR1800采用三相200 VAC電源(50/60 Hz兼容)及220 VAC(60 Hz)規范,訂購時須明確指定所需電壓和頻率,避免因使用非法定電壓導致的運行異常。
ULVAC愛發科LR1800多級羅茨型干泵作為LR系列中的大抽速型號,以1701 m3/h(50Hz)/1784 m3/h(60Hz)的高抽速和0.67 Pa的極限壓力性能,滿足了FPD、電子和半導體制造領域對清潔真空和高通量產能的核心需求。泵體通過低溫區域均熱化設計,在PVD工藝基礎上更精準地適配了裝載/卸載腔的快速排氣任務,結合氦氣密封與屏蔽電動機帶來的氣密安全性和1000毫秒瞬間停電抗性加持,保障了嚴苛工況下的連續穩定運行。當與ECO-SHOCK節能附件及RS消音器配套使用時,可同步在節電與降噪兩個維度上實現運營成本的優化。該泵在鍍膜、活性氣體工藝、硅單晶拉制及高真空輔助排氣等多種工業場景中均提供了性能穩固、潔凈度受控的抽氣方案。