15 giugno 2010
In atmosfera una camera viene giudicata in base alle dimensioni, alla planarità e alla rugosità della superficie di tenuta. All'interno di un sistema da vuoto i criteri cambiano completamente: velocità di degassamento, adsorbimento superficiale, residuo nei fori ciechi e rischio galvanico nel punto in cui metalli diversi entrano in contatto. Niente di tutto ciò è scritto sul disegno.
In atmosfera una camera in alluminio viene valutata in termini di dimensioni, planarità e rugosità della faccia di tenuta. All'interno di un sistema a vuoto si applica una serie diversa: velocità di degassamento del materiale, adsorbimento superficiale, residui intrappolati nei fori ciechi e corrosione galvanica dove si incontrano metalli diversi. Nessuno di questi appare nel disegno e insieme decidono se la camera si pompa fino al bersaglio.
Il degassamento deriva principalmente dall'acqua e dalle sostanze organiche adsorbite sulla superficie, oltre all'idrogeno disciolto nel materiale. L'anodizzazione moltiplica la superficie e trasforma l'ossido in una spugna; il liquido refrigerante intrappolato in un foro cieco continua a fuoriuscire per ore. Per i componenti di precisione destinati ad apparecchiature a semiconduttori, il primo requisito quindi non è la precisione ma la pulizia e la prevedibilità.
Sullo stesso alluminio 6061, le superfici nude, lucidate chimicamente e anodizzate dure differiscono di un ordine di grandezza nel tasso di degassamento. L'anodizzazione è resistente all'usura e alla corrosione, ma sotto alto vuoto si comporta come una spugna. Laddove è importante il degassamento, la risposta abituale è la lucidatura chimica o elettrolitica abbinata a un bagno di cottura ad alta temperatura.
La superficie di tenuta è l'altro punto comunemente trascurato. La sigillatura del vuoto si basa su un O-ring o su una guarnizione metallica e la ruvidità e la pulizia di quella faccia determinano direttamente il tasso di perdita. Più liscio non è automaticamente migliore: una lucidatura eccessiva rimuove la capacità di trattenere il lubrificante e favorisce i graffi durante l'assemblaggio. La banda sensibile è solitamente Ra compresa tra 0,4 e 0,8, senza graffi e senza particelle incastrate.
La pulizia non viene prodotta al lavaggio finale; viene mantenuto fin dalla prima operazione. Gli additivi di zolfo e cloro presenti nel liquido di raffreddamento penetrano nella microporosità dell'alluminio e sono molto difficili da rimuovere successivamente. L'olio sugli impianti, la polvere sui trasportatori e i plastificanti degli imballaggi diventano alla fine fonti di contaminazione.
I negozi che producono strutture elettroniche o di semiconduttori necessitano quindi di una linea di pulizia dedicata – a ultrasuoni, con risciacquo DI, a secco – con monitoraggio periodico della resistività dell'acqua e del conteggio delle particelle. Quando si controlla un fornitore vale la pena considerare quella linea: se le parti condividono un lavaggio con il lavoro ordinario, la pulizia non può essere garantita. È anche l’ostacolo più comune quando la fabbricazione di lamiere e le parti stampate entrano nella catena di fornitura dei semiconduttori.
Le strutture elettroniche di solito prevedono una delle tre finiture: anodizzazione, rivestimento di conversione chimica come la cromatura conduttiva o verniciatura. L'anodizzazione isola e resiste all'usura ma allarga la parte da tre a otto micron per faccia, quindi i fori filettati necessitano di mascheratura. Il rivestimento di conversione conduce e cambia appena le dimensioni, adatto ai punti di messa a terra. La vernice è economica ma rilascia gas sotto vuoto o calore.
Quale si applica dipende dalla funzione. Una faccia che deve essere rettificata non può essere anodizzata; una faccia che deve isolare e resistere all'usura non può fare affidamento solo sul rivestimento di conversione; qualsiasi cosa vicino all'ottica dovrebbe evitare la vernice, le cui sostanze volatili si condenseranno sull'obiettivo. Scriverlo nelle note del disegno è molto più economico che rielaborarlo in seguito.
Sulle parti del telaio di apparecchiature a semiconduttore la tolleranza del singolo pezzo raramente rappresenta un problema; l'errore accumulato durante l'assemblaggio è. Un telaio di due metri composto da una dozzina di estrusioni e piastre, ciascuna mantenuta a più o meno 0,1 mm, può assemblare due millimetri. La risposta non è stringere ogni parte a 0,02 mm, cosa che moltiplica i costi, ma utilizzare spessori di montaggio e regolazione abbinati.
Ciò significa che la progettazione per la revisione della produzione deve separare le dimensioni dell'assieme dalle dimensioni della funzione. Le dimensioni dell'assieme possono assorbire l'errore accumulato tramite i regolatori; le dimensioni della funzione, come la superficie di montaggio della guida, devono essere mantenute direttamente. Evidenziare le due classi sul disegno è il segno più chiaro di un disegno strutturale maturo.
La pulizia può raggiungere il novantanove per cento e tuttavia fallire nella confezione. La tipica modalità di guasto delle parti di apparecchiature a semiconduttore è la contaminazione all'apertura: la parte era pulita, ma il sacchetto ha rilasciato plastificante, polvere essiccante è fuoriuscita o un'etichetta di carta si è depositata tra i due strati del sacchetto e ha trasferito tutto sulla superficie durante il disimballaggio.
Una specifica di imballaggio adeguata copre quattro cose. Lo strato interno è un doppio sacchetto per camera bianca anziché una normale pellicola in PE. La sacca viene spurgata con azoto o messa sotto vuoto per sopprimere l'adsorbimento. L'essiccante è sigillato singolarmente in modo che non fuoriesca polvere. La scatola esterna utilizza carta per camere bianche o pluriball invece del cartone ondulato a diretto contatto con la parte. Per le parti sensibili al degassamento sono da escludere anche i distaccanti siliconici e la carta antiruggine oliata.
Anche i trasporti hanno bisogno di essere gestiti. Gli sbalzi di temperatura e umidità all'interno di un container marittimo provocano la formazione di condensa all'interno dell'imballaggio; sul metallo si formano segni d'acqua che, sotto vuoto, diventano punti di assorbimento. Le spedizioni lunghe giustificano quindi schede con indicatori di umidità e una finestra contrattuale di ispezione dopo l'arrivo, perché i problemi riscontrati al di fuori di quella finestra sono difficili da attribuire.
Un ultimo punto che spesso sfugge: l’imballaggio fa parte della tracciabilità. Il sacchetto deve riportare il lotto e la data di pulizia, altrimenti l'arrivo di particelle presso il cliente non può essere ricondotto alla pulizia o al trasporto.
Tre filtri. Innanzitutto, l'attrezzatura: capacità a cinque assi, capacità di movimentare pezzi oltre i due metri e ispezione CMM. In secondo luogo, il processo: una linea di pulizia dedicata, un partner per l'anodizzazione o il rivestimento di conversione e rapporti di terze parti sul degassamento o sulla pulizia, ove richiesto. Terzo, sistema: ISO 9001 come base, RoHS e CE per le spedizioni europee, UL a seconda del cliente: per un OEM di apparecchiature l'ultimo elemento viene solitamente impostato dal proprio cliente anziché da loro, motivo per cui vale la pena chiedere in anticipo.
Pochi fornitori li superano tutti e tre contemporaneamente e non è necessario iniziare da lì. Inizia con strutture non critiche, gestisci correttamente il flusso di pulizia e imballaggio, quindi introduci le parti critiche. Per un acquirente, una fornitura affidabile in volume – ordini in grandi quantità consegnati nei tempi previsti – di solito vale più di un pezzo unico e impressionante. Un costruttore di apparecchiature che lavora su un modello ODM ha bisogno di tale documentazione prima di un OEM, perché lo strumento è qualificato con il nome del cliente; e un distributore all'ingrosso che non riesce a descrivere la linea di pulizia dietro le parti vende scatole anziché componenti.
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