MOCVD气体混合系统的泄漏检测研究

摘要

近年来，发光二极管(LED)由于其体积小、寿命长、耗能低等诸多优点受到了学者和市场的广泛关注。和传统的白炽灯、卤素灯相比，基于蓝光LED芯片的照明设备拥有更高的电光转换效率和更好的可靠性，在固态照明和背光源领域得到了广泛的应用。金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)是进行外延生长蓝光LED的核心工艺，然而在使用中会碰到气体泄漏的问题，特别是对于内漏的测试缺乏系统的方法。本文对MOCVD的气体混合系统和控制系统进行了研究，提出了检测泄漏的方法和流程，并基于设备的控制软件开发了自动检测程序，主要的研究内容为:
　　1.论述了MOCVD的组成和原理，说明了气体混合系统结构并研究了泄漏的原因和影响。MOCVD通常由气体混合系统、反应室、加热系统、废气排放系统、控制系统和辅助系统组成。载气通过质量流量控制器(MFC)和压力控制器(PC)的调整携带有机金属源，氨气和硅烷被MFC调整之后流入反应室和有机金属源发生反应。控制系统是整台设备的中枢，从系统中所有执行器和传感器获取实时数据并向执行器发号指令。气体混合系统分为五条支路，载气起到运输和稀释的作用，四种不同结构的阀件负责改变气体流向和切换气体种类。系统泄漏分为外部泄漏和内部泄漏，外漏是因为接口或者器件的密封不良导致，会引入大气;内漏表现为阀件的阀头磨损无法完全密闭，造成关闭时仍然有气体流通。
　　2.分析了原有控制系统的构成和工作原理。控制系统的硬件核心是PLC控制器，它通过Ethernet/IP和DeviceNet通讯协议将所有执行器和传感器组成了控制网络，实现了实时控制和数据传输。Aixact软件是控制系统和用户之间的桥梁，用户通过人机界面了解系统状态，通过历史记录查询参数档案，还可以通过编写程序使设备自动执行生产任务。
　　3.对泄漏问题的分析和处理方法进行了系统的研究。外漏可以通过保压法和氦气测漏法进行检测，然后更换失效的密封件解决。由于内漏发生在阀件内部，无法通过外界工具进行判断，只能根据不同阀件的特点逐一排查。在测试过程中，为了达到不同阀头同时关闭的状态，需要用到短接的方法。确定发生内漏的阀件和类型需要灵活的设计测试流程，搭配阀件、MFC和PC的设置来进行。
　　4.利用Aixact软件开发了自动检测泄漏的程序。Aixact软件中的Recipe manage功能提供给用户一个程序开发平台，用户可以根据需求自行编写程序。在归纳出检测泄漏问题的方法之后，按照这套流程编写设备可执行的程序大大提高了检测效率，降低了操作失误的可能性，符合生产的实际需求。实践证明这种方法可以迅速有效的排查内漏，帮助我们解决因泄漏带来的产品异常。

目录

声明

摘要

插图索引

表格索引

符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 选题缘由和意义

1．2 国内外研究现状分析

1．2．1 国外的研究情况

1．2．2 国内的研究情况

1．2．3 存在的主要问题

1．3 论文的主要研究思路和研究方法

1．3．1 研究思路

1．3．2 研究方法

第二章 MOCVD的构成和反应原理

2．1 MOCVD的组成

2．2 MOCVD的反应原理

2．3 本章小结

第三章 气体混合系统的组成和泄漏问题

3．1 气体混合系统的组成

3．1．1 系统构成

3．1．2 有机金属源的蒸汽压控制

3．2 气体混合系统的泄漏问题

3．2．1 外部泄漏的发生及危害

3．2．2 内部泄漏的发生及危害

3．3 本章小结

第四章 控制系统的分析

4．1 控制系统的硬件构成

4．2 Aixact软件

4．2．1 软件的组成和功能

4．2．2 Aixct的程序开发功能

4．3 本章小结

第五章 泄漏的分析和处理

5．1 外部泄漏的分析处理方法

5．1．1 保压测试法

5．1．2 氦气测漏法

5．2 内部泄漏的分析处理方法

5．2．1内漏测试的思路

5．2．2 2／2阀的内漏测试

5．2．3 3／2阀的内漏测试

5．2．4 4／2阀的内漏测试

5．2．5 5／2阀的内漏测试

5．2．6 对于4／2阀内漏测试的补充

5．3 本章小结

第六章 测漏软件的开发

6．1 系统分析与设计

6．2 系统实现

6．2．1 初始化程序

6．2．2 保压法和氦气测外漏程序

6．2．3 2／2阀内漏测试程序

6．2．4 3／2阀内漏测试程序

6．2．5 4／2阀内漏测试程序

6．2．6 5／2阀内漏测试程序

6．3 系统测试

6．3．1 分步测试

6．3．2 联调测试

6．4 本章小结

第七章 结论和展望

7．1 研究结论

7．2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介