Создание пустоты: почему многоконтактные проходные изоляторы из PEEK заменяют керамику в вакуумных камерах сверхвысокого вакуума

В неблагоприятной среде Камера сверхвысокого вакуума (СВВ), В вакуумных системах каждый компонент является потенциальным местом отказа. На протяжении десятилетий инженеры-вакуумники широко использовали керамические уплотнения для электрического соединения. Хотя керамика эффективна, у нее есть существенный недостаток — хрупкость.

Сегодня мы наблюдаем кардинальные изменения в производстве полупроводников и оборудования для анализа поверхности. Общая тенденция в отрасли направлена на Многоконтактные проходные изоляторы из PEEK. Этот высокоэффективный термопластик — не просто пластик, это важное инженерное решение, которое устраняет проблему “трещин в изоляторе”, сохраняя при этом целостность вакуума, необходимую для применений в PVD, CVD и физике частиц.

Данная статья посвящена техническому превосходству полиэфирэфиркетона (PEEK) в вакуумных условиях и объясняет, почему он является лучшим выбором для проектирования вашей следующей вакуумной системы.

Скрытый враг: дегазация в условиях высокого вакуума

Основной критерий для любого материала внутри вакуумная система Это скорость его газовыделения. Если соединитель выделяет летучие органические соединения (ЛОС) или водяной пар при низком давлении, он действует как “виртуальная утечка”, делая невозможным достижение сверхвысокого вакуума ($<10^{-9}$ Торр).

Разъемы PEEK В этом отношении они оказались исключительными. В отличие от стандартных пластмасс, таких как нейлон или ПВХ, которые действуют как губки, впитывая влагу, PEEK по своей природе является гидрофобным.

• TML (полная потеря массы): По данным НАСА, стандартный неармированный PEEK обычно демонстрирует показатель термомеханической стойкости (TML) около 0,31%, что значительно ниже порогового значения 1,0%, необходимого для применения в космической отрасли.
• CVCM (Собранные летучие конденсируемые материалы): PEEK обладает показателем CVCM <0,01%, что гарантирует отсутствие конденсации остатков на чувствительных оптических зеркалах или полупроводниковых пластинах.

За счет использования высокочистого полимерные межсоединения, Инженеры могут откачивать воздух быстрее и поддерживать более глубокий вакуум по сравнению с менее качественными изоляторами.

PEEK против керамики: решение уравнения хрупкости

Это наиболее типичный поисковый запрос инженера, ищущего альтернативные решения: Долговечность.

Керамические (глиноземные) проходные изоляторы являются отличными электрическими изоляторами, но они не прощают ошибок. Неправильное выравнивание фланцев при затягивании болтов, падение инструмента или термический удар могут привести к катастрофическому растрескиванию.

Высокоэффективные термопластичные интерфейсы Обладают прозрачностью, которой нет у других материалов: Модуль упругости.

Печать “Прощение”

Полиэфирэфиркетон (PEEK) обладает механической прочностью, позволяющей выдерживать нагрузки, которые могли бы разрушить керамику. Это обеспечивает:

1. Более высокая плотность контактов: Мы можем обрабатывать сложные узоры с десятками штифтов малого диаметра (например, наши конструкции с более чем 15 штифтами) без разрушения конструкции.
2. Ударопрочность: Подходит для мобильных вакуумных тележек или систем, подверженных вибрации.
3. Обрабатываемость: В отличие от керамики, для обработки которой требуются дорогостоящие формы и алмазная шлифовка, PEEK можно обрабатывать на станках с ЧПУ, придавая ему любую нестандартную форму, чтобы он подходил для установки в труднодоступных местах существующих конструкций. оборудование для осаждения.

Сравнительный анализ: данные о характеристиках материалов

Чтобы помочь вам принять взвешенное решение, мы составили сравнение распространенных материалов, используемых в электровакуумные приборы.

Источник данных: Основано на стандартных свойствах материалов по стандарту ASTM и результатах внутренних вакуумных испытаний.

Примечание инженера: Хотя керамика превосходит другие материалы по устойчивости к экстремальным температурам (>300°C), подавляющее большинство процессов PVD/CVD и циклов термической обработки происходит при температурах ниже 200°C, что позволяет отнести ее к оптимальному диапазону температур для PEEK.“

Практическое применение в полупроводниковой промышленности и научных исследованиях

Где именно они находятся? вакуумно-совместимые коллекторы Используется ли это?

1. Полупроводниковые системы PVD/CVD

Пространство в установках для физического осаждения из паровой фазы очень ограничено. Высокоплотная передача сигналов, контролируемых процессом, без риска загрязнения рабочей камеры возможна благодаря использованию специальных разъемов из PEEK для подключения датчиков к датчикам, измеряющим температуру пластины и состояние плазмы.

2. Ускорители частиц

Для диагностики на экспериментальных установках необходимы материалы, способные выдерживать радиационное облучение и обеспечивать электрическую изоляцию. Полиэфирэфиркетон (PEEK) обладает гамма-стойкостью (максимум до 10¹⁰ рад), что сделало его широко используемым в физике высоких энергий.

3. Стопорные кольца и компоненты CMP

Помимо соединителей, PEEK также является идеальным материалом для использования в кольцах, изготовленных методом химико-механической полировки (CMP), благодаря своей химической стойкости к агрессивным суспензиям.

Часто задаваемые вопросы (которые также задают другие люди)

Для ответа на часто задаваемые вопросы относительно вакуумные электрические проходные элементы, Наша инженерная команда отвечает:

Подходит ли PEEK для работы в условиях сверхвысокого вакуума (UHV)?

Отвечать: Да. Благодаря чрезвычайно низким показателям газовыделения и низкому влагопоглощению (ASTM D570 <0,1%), PEEK полностью совместим с условиями сверхвысокого вакуума до $10^{-10}$ Торр, при условии надлежащей очистки и термической обработки материала.

Могут ли разъемы из PEEK выдерживать циклы термической обработки?

Отвечать: PEEK имеет рабочую температуру 260 °C. В большинстве вакуумных систем для удаления водяного пара используется термообработка при температуре от 120 °C до 200 °C, что хорошо вписывается в безопасный диапазон рабочих температур этого полимера.

Какова степень герметизации PEEK от вакуума?

Отвечать: В отличие от уплотнений из стекла и металла, в проходных элементах из PEEK следует использовать высокоточные посадки с натягом или конструкции с двумя уплотнительными кольцами. Поскольку PEEK поддается механической обработке с высокой точностью, он очень хорошо сочетается со стандартными фланцами CF (ConFlat) или KF для образования герметичного уплотнения.

Заключение: Будущее вакуумной связи

По мере усложнения и компактизации вакуумных систем все более очевидной становится слабость традиционных хрупких материалов. Многоконтактные проходные изоляторы из PEEK обеспечивают оптимальное сочетание электрической изоляции, механической прочности и чистоты вакуума.

Будь то новый Камера сверхвысокого вакуума Если требуется разработка нового оборудования или модернизация существующего аналитического прибора, переход на PEEK обеспечит надежность там, где это действительно важно.

Ищете индивидуальное решение?

Мы — Чжэцзян BW Industry Наша компания специализируется на производстве высокоточных компонентов из PEEK методом ЧПУ-обработки. Мы разрабатываем необходимые вам соединения, будь то штифтовые или стандартные.