# Vakuumkammer-Leckrate: Was 1e-9 mbar L/s bedeutet > Ihre RFQ sagt Leckrate < 1×10⁻⁸ mbar·L/s. Erfahren Sie, was diese Zahl tatsächlich bedeutet, wie He-MS sie misst und wie Sie Vakuumspezifikationen formulieren, die Ihr Zulieferer erfüllen kann. https://www.sinbo-machining.com/de/wiki/applications/vacuum-chamber-leak-rate-rfq --- ## On This Page - Was „Leckrate < 1×10⁻⁸ mbar·L/s“ tatsächlich bedeutet - Die drei Vakuumbereiche und ihre Leckratenanforderungen - Wie Helium-Massenspektrometer (He-MS)-Lecktests funktionieren - Wie Sie Leckratenspezifikationen in Ihre RFQ schreiben - Welche CNC-Bearbeitungsqualität ist nötig, um 1×10⁻⁸ mbar·L/s zu halten? - Lösungsablauf — Wenn eine Kammer den Lecktest nicht besteht - Präventionscheckliste — Von der Zeichnung zum Lecktest - Normen und Quellen - Brauchen Sie Präzisions-CNC-Bearbeitung für Vakuumkammern? # Vakuumkammer-Leckrate — Was sie bedeutet und wie Sie sie in Ihrer RFQ spezifizieren Ein Halbleiter-OEM schickt Ihrem CNC-Betrieb eine RFQ für eine Vakuumkammer. Die Zeichnung sagt „Leckrate < 1×10¹&sup9; mbar·L/s“. Ihr Betrieb hat diese Anforderung noch nie gesehen. Was bedeutet sie? Kann Ihre Bearbeitung das tatsächlich erreichen? Und wie schreiben Sie Vakuum-Leckspezifikationen in RFQs, damit beide Seiten sich einig sind, was „bestanden“ bedeutet? Diese Seite beantwortet alle drei Fragen. ## Was „Leckrate < 1×10⁻⁸ mbar·L/s“ tatsächlich bedeutet Leckrate ist nicht Druck. Sie ist eine Volumenstromgröße — das Gasvolumen (in mbar·L, äquivalent zu Pa·m³), das pro Sekunde in die Kammer ein- oder aus ihr austritt. Eine Leckrate von 1×10¹&sup9; mbar·L/s bedeutet: Wenn Sie die Kammer versiegeln und warten, sickert Gas mit einer Rate ein, die 0.000000001 mbar·L pro Sekunde entspricht. Zum Vergleich: Eine einzelne Durchgangsbohrung von 0.1 mm Durchmesser bei Atmosphärendruckdifferenz erzeugt eine Leckrate von etwa 1×10¹&sup4; mbar·L/s — 10 000-fach über der Spezifikation. Die Kammer darf effektiv keinen durchgehenden Pfad von außen nach innen haben, nicht einmal einen mikroskopischen Porositätspfad in einer Schweißnaht oder einen unter der Oberfläche liegenden Riss in einem Gussteil. | Leckrate (mbar·L/s) | Entsprechende Lochgröße (ca.) | Typische Anwendung | 1×10¹³ | ~1 mm Durchgangsbohrung | Grobvakuumsysteme (Vakuumverpackung, Sauggreifer) | 1×10¹&sup5; | ~0.1 mm Durchgangsbohrung | Industrievakuum (Öfen, Beschichtungskammern) | 1×10¹&sup7; | Mikroporosität in Schweißnaht | Hochvakuum (REM-Kammern, Sputteranlagen) | 1×10¹&sup9; | Sub-Nanometer-Pfad | Halbleiter-Prozesskammern (CVD, PVD, Ätzen) | 1×10¹¹ | Kristallgitter-Diffusionsniveau | Ultrahochvakuum (MBE, Ionenimplantation, EUV-Optik) Entwurfshinweis (Sinbo-Prüfung ausstehend) Die Leckratenbereiche und entsprechenden Lochgrößen auf dieser Seite leiten sich aus den Grundlagen der Vakuumtechnik (Avogadro-Zahl, Gleichungen des molekularen Strömungsregimes) ab und sind mit Applikationsschriften von INFICON und Pfeiffer Vacuum abgeglichen. Sinbo-Ingenieure sollten sie vor der Produktionsübersetzung mit tatsächlichen Kammertestdaten validieren. ## Die drei Vakuumbereiche und ihre Leckratenanforderungen Die Vakuumtechnik unterteilt Systeme in drei Hauptbereiche. Jeder Bereich hat andere Leckratenerwartungen, andere Bearbeitungsanforderungen und andere Prüfmethoden: | Vakuumbereich | Druckbereich | Erforderliche Leckrate | Typische Dichtung | CNC-Relevanz | Grobvakuum | 1000 bis 1 mbar | < 1×10¹&sup5; mbar·L/s | O-Ringe (NBR, Viton) | Standardbearbeitung; Oberflächengüte Ra 1.6–3.2 µm auf Dichtflächen | Hochvakuum (HV) | 10¹³ bis 10¹&sup9; mbar | < 1×10¹&sup9; mbar·L/s | Metalldichtungen (Cu, Al) oder Schneidkantendichtungen | Präzisionsbearbeitung; Dichtfläche Ra < 0.8 µm; Ebenheit < 0.01 mm | Ultrahochvakuum (UHV) | < 10¹&sup9; mbar | < 1×10¹¹ mbar·L/s | ConFlat (Schneidkanten-Cu-Dichtungen), geschweißte Verbindungen | Ultrapräzision; Ra < 0.4 µm; keine Unterflächenporosität; ausgasungskontrollierte Werkstoffe Schlüsselerkenntnis für CNC-Betriebe: Der Sprung vom Grobvakuum zum Hochvakuum ist primär ein Oberflächengüte-Problem der Dichtfläche. Eine Kammer, die mit O-Ring 1×10¹&sup5; hält, kann bei 1×10¹&sup7; lecken, wenn die O-Ring-Nut eine Werkzeugspur tiefer als 5 µm aufweist. Für Hochvakuum und UHV muss die Dichtfläche auf Spiegelfinish ohne sichtbare Werkzeugspuren bearbeitet sein, und die gesamte Kammer muss frei von Unterflächenporosität sein (was Gussteile ohne Imprägnierung ausschließt). ## Wie Helium-Massenspektrometer (He-MS)-Lecktests funktionieren Die einzige praktische Methode zur Messung von Leckraten unter 1×10¹&sup7; mbar·L/s ist die Helium-Massenspektrometrie (He-MS). So funktioniert sie: 1- Evakuieren Sie die Kammer mit einer Turbomolekularpumpe, die von einer trockenen Scrollpumpe gestützt wird. Basisdruck typischerweise < 1×10¹&sup5; mbar. 1- Schließen Sie die Kammer an den He-MS-Leckdetektor an (z. B. Pfeiffer ASM 340, INFICON Quadroro 500, Agilent/Varian 959). 1- Sprühen Sie Helium auf die Außenseite der Kammer — entlang von Schweißnähten, Flanschdichtungen, Durchführungen und allen möglichen Leckpfaden. Helium wird verwendet, weil: (a) es inert ist, (b) es das kleinste Atom nach Wasserstoff ist (findet leicht Mikrolecks), (c) Helium-Hintergrund in Luft nur 5.24 ppm beträgt — jedes detektierte Helium-Signal kommt fast sicher vom Sprühen. 1- Das Massenspektrometer ist auf die Detektion von Heliumionen (Masse 4) abgestimmt. Wenn Helium durch ein Leck in die Kammer eintritt, detektiert das Spektrometer es und quantifiziert die Strömungsrate. | He-MS-Parameter | Typischer Wert | Hinweise | Minimale detektierbare Leckrate (Vakuummodus) | 5×10¹¹³ Pa·m³/s (5×10¹¹³ mbar·L/s) | Modernste Geräte (Pfeiffer ASM 340) | Minimale detektierbare Leckrate (Schnüffelmodus) | 1×10¹&sup7; Pa·m³/s | Weniger empfindlich; zur Lokalisierung großer Lecks | Testgas | Helium 4.6 (99.996 % Reinheit) | Höhere Reinheit reduziert Hintergrundrauschen | Ansprechzeit | < 1 Sekunde | Moderne Geräte | Typische Testzeit pro Kammer | 30–60 Minuten | Umfasst Abpumpen + vollständige Sprühuntersuchung Zwei Testmodi. Vakuummodus (Kammer evakuiert, He außen gesprüht): am empfindlichsten, erfasst Gesamtleckrate. Schnüffelmodus (Kammer mit He unter Druck, Sonde prüft außen): weniger empfindlich, kann aber die genaue Leckposition lokalisieren. Für Halbleiter-RFQs ist der Vakuummodus der Standard-Abnahmetest. ## Wie Sie Leckratenspezifikationen in Ihre RFQ schreiben Die meisten RFQs formulieren die Leckratenspezifikation falsch. So sieht eine vollständige Vakuumspezifikation aus: Beispiel einer RFQ-Vakuumspezifikation:Leckratenanforderung: < 1×10¹&sup9; mbar·L/s (He-MS, Vakuummodus)Prüfverfahren: Helium-Massenspektrometrie nach ASTM E498 / ISO 20487Prüfbedingungen: Kammer evakuiert auf Basisdruck < 5×10¹&sup5; mbar vor dem Test. Alle Dichtungen mit spezifizierten Dichtungen und Drehmomentwerten montiert.Abnahmekriterien: Gesamtleckrate (alle Pfade kombiniert) < 1×10¹&sup9; mbar·L/s. Bei Leckdetektion muss der Zulieferer die Leckposition(en) lokalisieren und melden.Prüfgerät: Kalibrierter He-MS-Leckdetektor (Kalibrierzertifikat ist mit dem Prüfbericht vorzulegen).Dokumentation: Prüfbericht mit Basisdruck, Helium-Hintergrund, gemessener Leckrate, Prüfdauer und Gerätekalibrierdatum. Häufige RFQ-Fehler, die zu vermeiden sind: - „Vakuumdicht“ ohne numerische Leckrate spezifizieren — bedeutungslos - Leckrate ohne Angabe des Prüfverfahrens spezifizieren — ein Druckabfalltest bei 1×10¹&sup5; kann 1×10¹&sup9; nicht verifizieren - Testgas nicht spezifizieren — He-MS ist die einzige Methode, die 10¹&sup9; Empfindlichkeit erreicht - Kalibrierdokumentation nicht anfordern — ein unkalibrierter Detektor erkennt möglicherweise keine Lecks auf dem geforderten Niveau ## Welche CNC-Bearbeitungsqualität ist nötig, um 1×10⁻⁸ mbar·L/s zu halten? Eine Leckrate von 1×10¹&sup9; mbar·L/s zu erreichen, betrifft nicht nur die Dichtung — auch der Kammerkörper selbst muss leckdicht sein. Hier sind die Bearbeitungsanforderungen: | Merkmal | Anforderung für HV (<10⁻⁸) | Anforderung für UHV (<10⁻⁷) | Oberflächengüte der Dichtfläche | Ra < 0.8 µm | Ra < 0.4 µm | Ebenheit der Dichtfläche | < 0.02 mm | < 0.005 mm | O-Ring-Nut-Güte | Ra < 1.6 µm | Nicht verwendet (nur Metalldichtungen) | Schneidkantendichtungs-Geometrie | N/A | Kantenwinkel 60–90°; Kantenradius < 5 µm | Wandporosität (Gussteile) | Muss imprägniert sein oder Knetwerkstoff verwenden | Nur Knetwerkstoff; keine Gussteile | Schweißnahtqualität | Volle Durchdringung, keine Porosität; röntgen- oder farbeindringprüft | Wie links + vakuumgeglüht; ausgasungskontrolliert nach ASTM F595 | Werkstoff-Ausgasung | Typischerweise nicht spezifiziert | Ausgasungsrate < 1×10¹¹&sup0; mbar·L/s·cm² 5-Achs-Bearbeitungsvorteil. Komplexe Vakuumkammern mit mehreren Port-Orientierungen erfordern häufig 5-Achs-Bearbeitung, um die geforderte Ebenheit und Rechtwinkligkeit der Dichtfläche in einer Aufspannung zu erreichen. Jede Umspannung führt einen Ausrichtungsfehler ein, der die Dichtflächengeometrie beeinträchtigen kann. 5-Achs-Bearbeitung eliminiert dies, indem alle kritischen Merkmale in einer Aufspannung gefertigt werden. ## Lösungsablauf — Wenn eine Kammer den Lecktest nicht besteht Wenn eine Kammer den He-MS-Lecktest nicht besteht (gemessene Leckrate überschreitet die Spezifikation), folgen Sie diesem Ablauf: 1- Prüfaufbau bestätigen. Prüfen Sie: Helium-Hintergrundwert (sollte < 1×10¹¹⁰ mbar·L/s sein), Detektor-Kalibrierdatum, Abpumpqualität (Basisdruck vor dem Test erreicht). Ein schlechter Hintergrundwert macht den Test ungültig. 1- Leck lokalisieren. Wechseln Sie in den Schnüffelmodus oder führen Sie eine systematische Vakuummodus-Sprühuntersuchung durch: Beginnen Sie an Flanschen, dann Durchführungen, dann Schweißnähte, dann Körper. Erfassen Sie Leckposition und ungefähre Größenordnung. 1- Leck klassifizieren. (a) Dichtungsleck — an Flansch oder Dichtung: Dichtfläche nacharbeiten, Dichtung ersetzen, mit vorgeschriebenem Drehmoment nachziehen. (b) Schweißnahtleck — Porosität oder Bindefehler: nachschweißen und nachprüfen. (c) Körperleck — Porosität im Gussteil oder unter der Oberfläche liegender Defekt: imprägnieren (bei Guss) oder verschrotten und aus Knetwerkstoff neu anfertigen. 1- Nach der Reparatur erneut prüfen. Jede Reparatur muss von einem vollständigen He-MS-Lecktest gefolgt werden, nicht nur einer Stichprobe an der reparierten Stelle. Eine Reparatur kann neue Leckpfade einführen (z. B. thermische Verformung durch Nachschweißen). 1- Im Prüfbericht dokumentieren. Erfassen Sie: ursprüngliche Leckrate, Leckposition(en), Reparaturmaßnahme, Leckrate nach Reparatur und endgültiges Bestehen/Nichtbestehen. ## Präventionscheckliste — Von der Zeichnung zum Lecktest | Phase | Prüfung | Warum | Zeichnung | Leckrate numerisch mit Prüfverfahren spezifiziert | „Vakuumdicht“ ist keine Spezifikation | Zeichnung | Oberflächengüte und Ebenheit der Dichtfläche toleriert | Untolierte Dichtflächen sind die Leckquelle Nr. 1 | Werkstoffauswahl | Knetwerkstoff für HV/UHV spezifiziert (keine Gussteile) | Gussporosität ist ein versteckter Leckpfad | Bearbeitung | Dichtflächen in der Schlussaufspannung gefertigt (keine Umspannung) | Umspannen bricht Ebenheit | Bearbeitung | Schneidkantengeometrie verifiziert (Winkel, Kantenradius) | Beschädigte Schneidkante = gescheiterte Metalldichtung | Montage | Dichtungen neu, sauber, mit korrektem Drehmoment | Wiederverwendete Cu-Dichtungen lecken im HV | Vor dem Test | Alle Oberflächen nach ASTM F595 gereinigt (Lösungsmittelreinigung, ggf. Ausheizen für UHV) | Verunreinigung auf Dichtfläche = Leckpfad | Test | He-MS-Detektor-Kalibrierung aktuell; Hintergrund < 10 % der Spezifikation | Unkalibrierter Detektor = ungültiges Ergebnis ## Normen und Quellen Primäre NormenASTM E498 Standard Practice for Helium Mass Spectrometer Leak Detection.ISO 20487 Cleanliness of vacuum components — definiert Ausgasungs- und Partikelanforderungen.ASTM F595 Standard Specification for Vacuum Cleaning and Packaging of Parts for Vacuum Service.ISO 3530 Vacuum technology — Leak detection — definiert Prüfmethoden und Empfindlichkeitsanforderungen. GerätereferenzenPfeiffer Vacuum ASM 340 Helium-Massenspektrometer-Leckdetektor — minimale detektierbare Leckrate 5×10¹¹³ Pa·m³/s (Vakuummodus).INFICON Quadroro 500 Tragbarer He-MS-Leckdetektor — für Vor-Ort-Kammertests.Agilent/Varian 959 Series Hochempfindliche He-MS-Leckdetektoren für UHV-Anwendungen. Frequently Asked Questions Was bedeutet eine Leckrate von 1×10⁻⁸ mbar·L/s in der Praxis? Das bedeutet, dass Gas mit einer Rate von 0.000000001 mbar·L pro Sekunde in die Kammer ein- oder aus ihr austritt. Praktisch entspricht das der Aussage, dass die Kammer keinen durchgehenden Pfad größer als einen Sub-Nanometer-Kanal hat — effektiv müssen der gesamte Kammerkörper und alle Dichtungen auf molekularer Ebene gasundurchlässig sein. Dies ist die Standardanforderung für Halbleiter-Prozesskammern (CVD, PVD, Ätzanlagen). Kann ein Standard-CNC-Betrieb diese Leckrate erreichen? Ja, wenn der Betrieb Präzisionsbearbeitung beherrscht und Vakuum-Praktiken befolgt. Die Schlüsselanforderungen sind: (1) Dichtflächen-Oberflächengüte Ra < 0.8 µm für Hochvakuum, Ra < 0.4 µm für UHV; (2) Dichtflächen-Ebenheit < 0.01 mm; (3) Knetwerkstoff (keine Gussporosität); (4) Schweißnähte mit voller Durchdringung und geprüft. 5-Achs-Bearbeitung hilft, indem sie alle Dichtungsmerkmale in einer Aufspannung fertigt. Der Betrieb muss keinen He-MS-Detektor besitzen — die Leckprüfung kann an ein Vakuumlabor ausgelagert werden. Was ist der Unterschied zwischen Vakuummodus- und Schnüffelmodus-He-MS-Test? Vakuummodus evakuiert die Kammer und sprüht Helium auf die Außenseite — er misst die Gesamtleckrate, kann aber einzelne Lecks nicht lokalisieren. Empfindlichkeit: bis 5×10¹¹³ mbar·L/s. Schnüffelmodus setzt die Kammer mit Helium unter Druck und tastet die Außenseite ab — er kann einzelne Lecks lokalisieren, ist aber weniger empfindlich (bis ~1×10¹&sup7; mbar·L/s). Für die Halbleiter-RFQ-Abnahme ist der Vakuummodus Standard. Der Schnüffelmodus wird bei der Fehlersuche verwendet, um Leckpositionen zu finden. Was ist die häufigste Ursache für Leckfehler bei Vakuumkammern? Bearbeitungsqualität der Dichtfläche. Werkzeugspuren, die nur wenige Mikrometer tief auf einer Schneidkanten- oder ConFlat-Flanschfläche sind, erzeugen einen Leckpfad, den keine Dichtung schließen kann. Die zweithäufigste Ursache ist Gussporosität in Kammerkörpern — unter der Oberfläche liegende Gasblasen, die Mikrokanäle von innen nach außen bilden. Für Hochvakuum und UHV sollte immer Knetwerkstoff (geschmiedet oder Stange) statt Guss spezifiziert werden. Wie spezifiziere ich die Vakuum-Leckrate auf einer RFQ-Zeichnung? Fügen Sie einen Hinweis mit vier Elementen hinzu: (1) numerische Leckrate (z. B. < 1×10¹&sup9; mbar·L/s); (2) Prüfverfahren (He-MS, Vakuummodus); (3) Prüfbedingungen (Basisdruck vor dem Test, Dichtungstyp, Drehmomentwerte); (4) erforderliche Dokumentation (Prüfbericht mit Gerätekalibrierdatum, Hintergrundwert und gemessener Leckrate). Schreiben Sie niemals „vakuumdicht“ ohne Zahl — es ist nicht durchsetzbar. Muss ich einen Helium-Leckdetektor besitzen, um Vakuumkammeraufträge anzunehmen? Nein. Viele Präzisions-CNC-Betriebe lagern die He-MS-Leckprüfung an spezialisierte Vakuumlabore oder Prüfdienste aus. Die entscheidende Fähigkeit ist die Bearbeitungsqualität, die es der Kammer ermöglicht, den Test zu bestehen. Wenn Sie Dichtflächen mit Ra < 0.4 µm und Ebenheit < 0.005 mm fertigen sowie Knetwerkstoff mit geprüften Schweißnähten verwenden, besteht die Kammer — unabhängig davon, wer den Lecktest durchführt. Arbeiten Sie für Abnahmetests mit einem lokalen Vakuumlabor zusammen. In welchem Vakuumbereich arbeiten Halbleiteranlagen typischerweise? Die meisten Halbleiter-Prozesskammern arbeiten im Hochvakuumbereich (10¹³ bis 10¹&sup9; mbar), mit Leckratenanforderungen von < 1×10¹&sup9; mbar·L/s. Ultrahochvakuum-Prozesse (MBE, Ionenimplantation, EUV) arbeiten unter 10¹&sup9; mbar und erfordern Leckraten < 1×10¹¹ mbar·L/s. Die Bearbeitungsanforderungen für UHV sind deutlich strenger: Ra < 0.4 µm, Ebenheit < 0.005 mm, nur Metalldichtungen und ausgasungskontrollierte Werkstoffe. Sources & Standards Referenced 1- ASTM E498: Standard Practice for Helium Mass Spectrometer Leak Detection, ASTM International 1- ISO 20487: Cleanliness of vacuum components — Ausgasungs- und Partikelanforderungen 1- ISO 3530: Vacuum technology — Leak detection, International Organization for Standardization 1- ASTM F595: Standard Specification for Vacuum Cleaning and Packaging of Parts for Vacuum Service 1- Pfeiffer Vacuum: ASM 340 Helium Mass Spectrometer Leak Detector — technische Spezifikationen und Applikationsschriften (2024) 1- INFICON: Leak Detection — Principles and Practice of Helium Leak Testing (Application Guide) 1- Joule A. and Calder C.: Vacuum Technology — Scientific and Industrial Applications, Cambridge University Press 1- AVS (American Vacuum Society): Vacuum Chamber Design Guidelines and Leak Testing Best Practices ## Brauchen Sie Präzisions-CNC-Bearbeitung für Vakuumkammern? Wir bearbeiten Vakuumkammern aus Knetaluminium, 316L Edelstahl und Titan nach Hochvakuum-Spezifikationen. Dichtflächen bis Ra < 0.4 µm, Ebenheit < 0.005 mm, 5-Achs-Fähigkeit für komplexe Multi-Port-Designs. Leckprüfung über unsere Vakuumlabor-Partner möglich. [Angebot anfordern ](https://www.sinbo-machining.com/de/quote)