半导体制造需求驱动新的真空电机制造技术

根据最近的一份新闻报道，目前至少有40个新的晶圆制造厂正处于规划阶段或正在实际建设中。由于每家工厂代表着20亿至60亿美元的投资，很容易估计，在未来3-5年内，将有大约2000亿美元进入这个市场。在20世纪80年代，设备制造商开始将他们的半导体制造工艺转移到真空室中。虽然真空环境可能是特定过程的一部分，但它也具有不支持粒子运动的优点。

真空中操作电机通常被认为是一项设计挑战

在真空区内移动或定位样品或产品以及传感的能力（一些最常见的要求）是通过位于真空室外部的驱动机构和电机来实现的。在这种类型的控制方案中，驱动机构通过使用密封联轴节的真空室壁传输其运动。这种传统的真空运动控制方法有许多缺点，一个解决方案是，将电机置于真空室外部，使用磁性或机械进给机构，这迫使工程师使用有限数量的设计配置。例如，使用外部电机时，很难在真空室内实现X—Y级（其中一级在另一级之上移动），因为用于传输电机功率的机械部件极大地限制了设计的可能性。此外，真空室内定位系统的精度、重复性和分辨率也会受到影响。

将电机直接放置在真空中，使工程师可以使用更多的物理布置，因为电机电缆可以以任何方式布线，而不会抑制室内的活动。通过将电机直接耦合到负载上，精度和其他系统规格也可以大大提高。最后，由于真空系统的机械通常与整个真空电机一样昂贵，因此，具有内置电机的系统的成本通常低于外部安装的替代系统。

真空中的电机

设计专门用于真空的电机越来越多，这些电机需要考虑独特的环境条件，标准电机不是真空应用的合适选择。一般来说，标准马达在10^-4托或更低的真空中无法工作，主要原因是轴承中的润滑剂会蒸发，电机和电缆的绝缘材料也会蒸发，这种现象被称为“放气”。在真空室内放气显然是非常消极的，除了破坏电机，蒸发后的材料凝结在精密的光学元件和精密的机械装置上，影响了应用。 石油基润滑脂蒸发，它们在真空室中形成了蒸汽云，其他材料蒸发得慢，硅酮是一个噩梦，因为一旦真空室被硅酮污染，几乎不可能把它全部清理干净，它会继续扩散到真空室的任何东西。

电机的冷却和泄露

电机在真空中冷却也是一个问题，传统的电机是通过对流进入周围的空气和表面的传导来冷却。当电机在真空中通电时，对流冷却不可用，热量主要通过安装结构的传导来耗散。因此，在真空中操作电机时，必须为热交换和更高温度的操作做好准备。