Устройство управления газонатекателями при магнетронном распылении (стр. 3 из 18)
Схема термодиффузионного натекателя
Рис. 1.6
5.Широко применяют вакуумные газонатекатели типа ГНПУ (газонатекатель пневматический угловой) с электропневматическим приводом для герметичного перекрытия коммуникаций и диапазоне давлении 10 -5—10-4 Па. На рисунке 1.7 показана конструкция углового натекателя.
При открытии клапана через золотниковое устройство 9 поступает поток газа, который, воздействуя на поршень 2 цилиндра 3, поднимает диск 7 с уплотняющей резиновой прокладкой 8. В крайнем положении штока 4, герметично уплотненного снльфоном 6, конечный выключатель 1 подает сигнал об открытии клапана.
Для закрытия клапана подастся ток на электромагнитное золотниковое устройство 9, которое выпускает поток газа, и шток 4 с диском 7 под воздействием пружины 5 опускается вниз, герметично уплотняя прокладкой 8 седло клапана.
Конструктивная схема вакуумного газнатекателя типа ГНПУ
Рис. 1.6.
Средний ресурс работы газнатекателей ГНПУ не менее 100 тыс. циклов при гарантированном потоке газа через уплотнительную пару не более 6,65*10-3 Па*м3/с и наработке на отказ не менее 1 тыс. циклов. Электропневматический привод обеспечивает работу натекателей в любом пространственном положении.
Универсальные вакуумные натекатели тина НЭУн (натекатель электромеханический универсальный) с электромеханическим приводом имеют комбинированный (прямой и угловой) проход и предназначены для регулирования расхода газа.
Натекатели этого типа устроены так, что на больших перемещениях при открытии и перекрытии проходных отверстии для обеспечения выигрыша по времени осуществляется быстрое перемещение уплотнительного органа (реализуется механизм с передаточным отношением, рапным единице), а на малых перемещениях при герметизации уплотнительной пары для обеспечения выигрыша в силе реализуется механизм с возможно меньшим передаточным отношением.
В ходе аналитического обзора было выяснено, что устройства управления газонатекателями имеют ряд недостатков: устройства не обладают возможностью быстро регулировать расход газа, т.к. они управляются вручную или электродвигателями имеющих остаточное движение после их выключения, маленькая надежность, плохая ремонтопригодность, экономически не выгодны.
С такими недостатками данные устройства не получили большое распространение и популярность на заводах, предприятиях и фирмах. Поэтому возникла необходимость разработать более совершенное устройство управления газонатекателями с устраненными перечисленными выше недостатками.
2. Анализ технического задания
2.1 Назначение и общая характеристика устройства управления газонатекателями при магнетронном распылении
Устройство управления газонатекателями предназначено для регулирования расхода газа в технологическом оборудовании для производства изделий электронной промышленности. Состоят они из блока газового и электронного. Устройство управления газонатекателями относятся к изделиям второго порядка по ГОСТ 12997-84.
По защищенности от воздействия окружающей среды газонатекаели относятся к исполнению обыкновенному по ГОСТ 12997-84 для работы при температурах от +100 до +400 С, относительной влажности воздуха до 75 ٪, атмосферном давлении от 0.08 до 0.11 Мпа (от 630 до 800 мм рт.ст.). По устойчивости к механическим воздействиям газонатекатели относятся к виброустойчивому исполнению. Рабочее положение газовых блоков устройства горизонтальное с допускаемым отклонением ± 10. Избыточное давление газа, подаваемое на газонатекатели, -0.1 Мпа (1кгс/см2). Температура рабочего газа в диопозоне от +10 до +400 С. Различие между температурой окружающей среды не более ± 20 С.
Устройство управления газонатекателями имеет выходной сигнал напряжения постоянного тока, который в диапазоне от 0 до 10 В пропорционален расходу газа и может быть подан на нагрузку не менее 2 кОм. Максимальное значение выходного сигнала при перегрузке по расходу газа +14В. Выходной электрический сигнал устройства соответствует ГОСТ 26.011-80. Питание устройство управления газонатекателями от однофазной сети переменного тока напряжением 220В, частотой (50±1)Гц. Коэффициэнт гармоник до 5 ٪.
2.2 Требования к конструкции устройства управления газонатекателями при магнетронном распылении.
1. Габаритные размеры и масса составных частей, входящих в устройство управления газонатекателями приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Габаритные размеры и масса составных частей устройства
| Наименование составной части | Габаритные размеры, мм. | Масса, кг. | ||
| длинна | ширина | высота | ||
| Блок электронный | 265 | 260 | 65 | 2.7 |
| Блок газовый | 174 | 154 | 49 | 1.9 |
2. Внешний вид устройства соответствует требованиям, приведенным в ОСТ 11 093.000-77. На внешних поверхностях регуляторов отсутствую коробления, вмятины, прогибы и другие дефекты, видимые невооруженным глазом.
3. Максимальная электрическая мощность, потребляемая устройством, не более 20 ВА.
4. Индивидуальная статическая характеристика преобразования расхода газа – монотонно-возрастающая функция выходного напряжения от расхода газа и лежит в области, ограниченной ломанными линиями, проходящими через точки с координатами, приведенными в таблице 2.2.
Таблица 2.2
Индивидуальная статическая характеристика преобразования расхода газа
| Расход газа Q,٪ | Выходное напряжение UВЫХ,В | Расход газа Q,٪ | Выходное напряжение UВЫХ,В |
| 5 | 0.1-1.0 | 60 | 4.0-7.5 |
| 10 | 0.1-1.8 | 70 | 5.1-7.9 |
| 20 | 0.5-3.0 | 80 | 6.6-8.8 |
| 30 | 1.0-4.0 | 90 | 8.1-9.6 |
| 40 | 2.0-5.5 | 100 | 9.8-10.2 |
5. Пределы допускаемых значений систематической составляющей приведенной основной погрешности преобразования расхода газа γСД равны ± 1.4٪ от QВП. Пределы допускаемых значений среднего квадратического отклонения случайной составляющей приведенной основной погрешности преобразования расхода газа ςД равны 0.5٪ от QВП. Аппроксимация функции распределения – равномерный закон.
6. В режиме регулирования UВЫХ=(2UЗАД ± 0.1)В. Нижняя граница диапазона изменения UВЫХ в режиме регулирования не более 0.1 В
7. Пределы допускаемых значений систематической составляющей приведенной основной погрешности регулирования расхода газа γСРД равны ± 1٪ от QВП. Пределы допускаемых значений среднего квадратического отклонения случайной составляющей приведенной основной погрешности преобразования расхода газа ςРД равны 0.5٪ от QВП. Аппроксимация функции распределения – равномерный закон.
8. Время установления рабочего режима не более 1 ч.
9. Пределы допускаемых значений дополнительной приведенной систематической составляющей погрешности преобразования расхода газа, вызванной изменением температуры окружающего воздуха и рабочего газа от значения + 200 С на каждые 100 С в интервале рабочих температур, не более ± 4٪ от QВП.
10. Пределы допускаемых значений дополнительной приведенной систематической составляющей погрешности регулирования расхода газа, вызванной изменением температуры окружающего воздуха и рабочего газа от значения + 200 С на каждые 100 С в интервале рабочих температур, не более ± 1٪ от QВП.
11. Пределы допускаемых значений дополнительной приведенной систематической составляющей погрешности преобразования расхода газа, вызванной изменением избыточного газа от 0.07 до 0.1Мпа, не более ± 2٪ от QВП.
12. Время установления UВЫХ при скачкообразном изменении напряжения задания расхода газа от 1 до 4 В не более 25 с.
13. Удельная потребляемая мощность устройства управления не более 40 ВА.
14. Удельная материалоемкость устройства управления не более 12.8кг.
Показатели надежности при доверительной вероятности P=0.8 в соответствии с ГОСТ 27.003-83 следующие:
15. Средняя наработка на отказ, Т, не менее 3000 ч.
16. установленная безотказная наработка, ТУ,не менее 360 ч.
17. Коэффициэнт готовности, КГ=0.99.
18. Установленный срок службы не менее 2.4 года.
19. Полный средний срок службы не менее 6 лет.
20. Блоки газовые устройства герметичны при избыточном давлении гелия 0.12 Мпа
21. Пределы допускаемых значений составляющих погрешности преобразования расхода газа и другие технические характеристики устройства определены в нормальных условиях.
Нормальные условия следующие:
1) температура окружающего воздуха (+20 ± 2)0 С;
2) относительная влажность от 30 до 80٪;
3) атмосферное давление от 0.08 до 0.11 Мпа;
4) отклонение напряжения питания от номинального значения от -15 до +10٪, коэффициент гармоник до 5٪;
5) внешние электрические и магнитные поля отсутствуют;
6) рабочее положение блока газового горизонтальное с допускаемым отклонением ± 10;
7) вибрация с частотой до 25 ГЦ с амплитудой виброперемещений не более 0.1 мм;
8) рабочий газ азот особой частоты по ГОСТ 9293-74;
9) избыточное давление рабочего газа (0.07 ± 0.005) Мпа;
10) температура рабочего газа (+20 ± 2)0 С;
11) различие между температурой рабочего газа и температурой окружающего воздуха не более ± 20 С;
12) значение сопративления нагрузки не менее 2 кОм;