Eine Vakuumkammer ist nur so gut wie ihre schlechteste Schweißnaht. Der Helium-Massenspektrometer-Test ist die einzige Methode, die ein Leck findet, das im UHV überhaupt relevant ist – und es ist der Wert, den ein Halbleiterkunde vor der Abnahme sehen will.
Warum Helium – und warum ein Massenspektrometer
Helium ist inert, klein und mit nur 5 ppm in der Atmosphäre vertreten, sodass praktisch kein Untergrund das Messsignal verfälscht. Ein auf Masse 4 abgestimmtes Massenspektrometer weist es direkt nach. Druckabfall- und Blasentests lösen den 10⁻⁹-Bereich überhaupt nicht auf – sie lassen eine Kammer durchgehen, die im Werk des Kunden anschließend kein UHV erreicht.
Eingesetzte Prüfverfahren
Bei geschlossenen Kammern arbeiten wir mit der Helium-Spray-Methode (Schnüffelverfahren): Die Kammer steht unter Vakuum, und der Prüfer fährt mit einem kalibrierten Heliumstrahl jede Schweißnaht, jeden Flansch und jede Durchführung ab. Für kleine Teile und Baugruppen nutzen wir das Helium-Bombing – das Bauteil wird in einer Kammer mit Helium beaufschlagt und anschließend im Vakuum geprüft. Bei kritischen Kammern führen wir eine integrale Heliumprüfung durch: Die Kammer wird evakuiert und von außen mit Helium beaufschlagt – die empfindlichste Konfiguration.
Was die Leckrate aussagt
Eine Leckrate ist ein Gasstrom und wird üblicherweise in mbar·l/s angegeben. Die praktischen Bereiche: Über 1 × 10⁻⁵ mbar·l/s liegt ein grobes Leck vor, das sich durch Besprühen finden lässt; 1 × 10⁻⁵ bis 1 × 10⁻⁸ ist ein feines Leck, das ein Massenspektrometer erfordert; unterhalb von 1 × 10⁻⁹ beginnt der UHV-Bereich, in dem die Prüfung selbst sorgfältig ausgeführt werden muss, weil Untergrundhelium das Signal sonst maskiert.
Was Sie erhalten
Ein Prüfprotokoll pro Kammer mit verwendetem Verfahren, Nachweisgrenze, gemessener Leckrate an jedem Prüfpunkt, Datum und Prüfer sowie Heliumkonzentration und Einwirkzeit. Genau dieses Dokument verlangt ein Kunden- oder Lieferantenaudit – es wird erstellt, unabhängig davon, ob ein Leck gefunden wurde.
Leckprüfverfahren und ihre tatsächliche Auflösungsgrenze
| Verfahren | Minimal nachweisbare Leckrate | Geeignet für | Nicht geeignet für |
|---|---|---|---|
| Blasen- / Tauchtest | ~1 × 10⁻⁴ mbar·l/s | Grobe Lecks, Vor-Ort-Prüfungen | Feine Lecks; hinterlässt Rückstände |
| Druckabfallmessung | ~1 × 10⁻³ mbar·l/s | Geschlossene Volumina, Serienfertigung | Jede Anforderung auf Vakuumdichtheit |
| Helium-Schnüffel- / Sprayverfahren | 1 × 10⁻⁷ mbar·l/s | Lokalisierung an großen Schweißkonstruktionen | Quantifizierung der UHV-Performance |
| Helium-Bombing | 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s | Kleine geschlossene Teile, Baugruppen | Große Kammern |
| Integrale Heliumprüfung im Vakuum | 1 × 10⁻¹⁰ bis 1 × 10⁻¹¹ mbar·l/s | UHV- und Halbleiterkammern | Lokalisierung des Lecks (bestätigt es nur) |
Was wir im eigenen Haus beherrschen
- 304 / 316L stainless steel and 6061 / 5083 aluminium fabrication
- Clean-environment TIG welding with full penetration and no micro-porosity
- Helium mass-spectrometer leak testing to 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s
- In-house electropolishing and passivation — not subcontracted
- Chamber bake-out to 150–400 °C for UHV outgassing control
- Precision-machined ISO-KF, ISO-K and CF (ConFlat) flanges
- Zeiss CMM verification to ±0.02 mm across large work envelopes
- 12 m gantry CNC machining — 12 m × 4 m × 2 m envelope
- SEMI-referenced documentation and inspection protocols
Häufig gestellte Fragen
Welche Leckrate ist für eine UHV-Kammer akzeptabel?
Die meisten Hersteller von Halbleiteranlagen fordern für eine UHV-Kammer besser als 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s und für kritische Prozesskammern 1 × 10⁻¹⁰. Wir prüfen standardmäßig auf 1 × 10⁻⁹ und auf Anfrage tiefer.
Wie finden Sie ein Leck in einer großen Schweißkonstruktion?
Mit dem Schnüffelverfahren: Die Kammer wird evakuiert, und ein kalibrierter Heliumstrahl wird entlang jeder Naht und jeder Fügestelle geführt, während das Massenspektrometer auf Masse 4 misst. Das Signal steigt, sobald der Strahl das Leck passiert – damit lässt es sich auf wenige Zentimeter eingrenzen.
Was ist der Unterschied zwischen Helium-Lecktest und Helium-Leckerkennung?
Beide beschreiben dieselbe Physik. Leckerkennung ist der allgemeine Begriff für das Finden und Quantifizieren eines Lecks mit dem Massenspektrometer; Heliumdichtheitsprüfung meint meist das formale, dokumentierte Verfahren nach Spezifikation. Wir dokumentieren beides.
Kann eine Kammer den Heliumtest bestehen und trotzdem kein UHV erreichen?
Ja – genau das bewirkt das Ausgasen. Eine Kammer kann dicht sein und trotzdem nie abpumpen, weil Wasserdampf von den inneren Oberflächen desorbiert. Deshalb werden Elektropolieren und Ausheizen zusammen mit dem Lecktest spezifiziert und nicht an dessen Stelle.
Prüfen Sie auch beim Kunden vor Ort?
Die Kammerprüfung erfolgt in unserem Werk vor dem Versand. Bei großen Baugruppen, die nicht komplett bestückt versandt werden können, prüfen wir die Grundkammer und stellen das Verfahren für die abschließende Prüfung vor Ort bereit, damit der Kunde sie bei der Installation wiederholen kann.
Verwandte Fertigungskompetenzen
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