Mit Maș & Ziel

Kép 1: A lézersugárvédő fóliák nem mindig nyújtanak megfelelő árnyékolást, mivel a falcsatlakozás a kábelcsatornákhoz nem garantált.

Kép 2: A minienvironment CAD-modellje

Kép 3: Az optikai asztalok burkolata a kutatási tevékenység során.

Kép 5a: „Microtecfab” lézeres alkalmazásokhoz

Kép 5b: Microtecfab egy hasonló alkalmazáshoz

Kép6: Szellőzőventilátor-szűrő modul a felhasználásnak megfelelő kémiai előszűréssel.

Az optikai technológiák alkalmazásában, valamint az optikai alkatrészek és lézerkomponensek gyártásában egyre fontosabb szerepet játszik a tisztaság- és szennyeződésmentes technológia. Nem mindig szükséges azonban drága tisztatér létesítése. A minienvironmentek gyakran elegendő védelmet nyújtanak.

Az optikai technológiák nem feltétlenül a tisztaterek alkalmazásáról szólnak a gyártás során, a „tisztatértechnika” kifejezés inkább egy egész sor terméket és szolgáltatást foglal magában. Ennek ellenére a hagyományos tisztatér gyakran előnyben részesített, tiszta termék- vagy folyamatkörnyezet, anélkül, hogy saját folyamataikat a teljes folyamatlánccal összefüggésben előzetesen megvizsgálnák. Gyakran azonban csak néhány folyamat igényel fokozott tisztaságot. Minden folyamat tisztatérbe való helyezése soha nem a legkedvezőbb megoldás a beruházási és működési költségek szempontjából.

Technikai követelmények a levegő tisztaságára

A levegő tisztasága egy optikai vagy lézeres alkalmazás esetében nemcsak a levegőben vagy felületeken lévő részecskék számától függ. A részecskék összetétele (anyag) és a molekuláris szennyeződések (AMC – Aeroszol Molekuláris Szennyeződés) szempontjából is fontos az elemzés. Az elektrosztatikus és EMC szempontjából figyelembe kell venni, hogy sok folyamat-specifikus alkatrész, gép- és berendezés-elem elektrosztatikusan vezetőképes legyen, hogy csökkentsék a kisülések vagy elektromágneses befolyásolások hatását. A kialakítandó tisztasági megoldáshoz megfelelően kiválasztott alkatrészeket kell alkalmazni. A lézersugárvédelmi intézkedéseket a lézerosztály szerint kell megvalósítani. Röviden a lézersugárvédelmi fóliákról, mint térhatároló eszközökről: A lézersugárvédelmi fóliák nem nyújtanak 100%-os védelmet a lézersugárzás ellen, mivel nem garantálható, hogy ezek a fóliák teljesen elzárják a lézerterületeket a környezetüktől (1. kép). Emellett, ha a lézerterület tisztasági rendszerhez tartozik, ezeket a fóliákat rendszeresen tisztítani kell. Jó tisztítási eredmény azonban nehezen érhető el, mivel a rugalmas fóliák könnyen elkerülik a tisztítókendőt.

Egy mobil tisztatér, akárcsak egy fixen telepített, alkalmas sokféle gyártási, mérési és vizsgálati feladatra, de a következő példaszcenáriókban verhetetlen előnyöket kínál:

- Rugalmasság
Képzelje el, hogy csak néhány hét vagy hónap időtartamra tervez gyártást. Ilyen rövid időszakban a gazdaságossági szempontok egyértelműen ellenzik, hogy saját, állandó tisztatér létesüljön. Fontos, hogy ebben az időszakban folyamatos gyártási áramlás biztosított legyen, magas minőségben.

- Mobilitás
Bizonyos alkalmazási esetekben szükség lehet arra, hogy a tisztatér helyszínenként rugalmasan mozgatható legyen, és a helyszín tetszőlegesen változtatható legyen. Extrém esetben akár a vállalati parkolóban is, ha ez az egyetlen elérhető terület.

- Elérhetőség
Az a szükséglet, hogy gyorsan és rugalmasan reagáljanak az új piaci vagy ügyféligényekre, arra kényszeríti a vállalatokat, hogy rövid idő alatt megoldásokat tudjanak bemutatni. Mi történik, ha néhány napon belül kell reagálni, vagy ha egy saját tisztatér befejezésének ideiglenes pótlására van szükség?

Alternatívák a tisztatérhez

Egy kutatás-fejlesztési területen több összekapcsolt optikai asztalt kell felszerelni egy burkolattal (minienvironment). (2. kép). Ennek során a következő paramétereket kell megvalósítani:

- A levegő tisztasági osztálya: ISO 6
- Nincs kapcsolat az optikai asztallal (rezgéselnyelő szigetelés)
- Hajtható levegőelzáró fóliák vezetőképes, egylapos biztonsági üvegből, akadálytalan hozzáférést biztosítva minden asztali részhez (ESD), fóliák nélkül
- Ventilátor-technika a ventilátor-szűrő modulokban egyenáramú kivitelben (EMV)
- Világítás elektromágneses zavar nélkül

Első lépésként a szükséges ventilátor-szűrő modulok számának kiválasztása volt, figyelembe véve a burkolaton belüli szennyező forrásokat. A mennyezeti rács úgy lett kialakítva, hogy bizonyos számú modult utólag is hozzá lehet adni anélkül, hogy további átalakításokra lenne szükség.

Nincs kapcsolat az optikai asztallal

A teljes minienvironmentet tartókonzolon helyezték el (3. kép). A burkolat körbefutó réssel rendelkezik, hogy mechanikus érintkezés ne történhessen az optikai asztallal. Ez biztosította a megfelelő rezgéselnyelést. Ez a rés szükséges ahhoz is, hogy az beáramló levegőt meghatározott módon vezessék el. Mivel kutatási projektek esetében fontos, hogy rövid idő alatt változtatásokat hajtsanak végre a kísérleti felálláson, a rést arra is lehet használni, hogy gyorsan vezessenek be kábeleket vagy csöveket a belső térbe.

Hajtható levegőelzáró fóliák

Oldalsó elválasztásként szándékosan elhagyták a fóliákat, így akadálytalan betekintés biztosított a burkolat belső terébe. Emellett elkerülték a fóliák által okozott kipárolgásokat és szagokat. A felhajtható szűrőrendszer lehetővé teszi, hogy a dolgozó a oldalfelületeket fél vagy teljesen kinyissa, anélkül, hogy a fóliák akadályoznák. A szilárdan elektrosztatikusan vezetőképes bevonatú üvegfelületek, amelyek hosszú idő után sem szennyeződnek, megfelelnek az elektrosztatikus követelményeknek (ami fóliák vagy műanyag megoldások esetén gyakran problémát jelent). Később kiderült, hogy ez a bevonat minimalizálta a környezeti elektromágneses befolyásolást is a burkolaton belül.

EMV- és lézersugárvédelmi intézkedések

Az elektromágneses sugárzás által okozott befolyás csökkentése érdekében a ventilátor-technológiában kizárólag egyenáramú motorokat alkalmaztak. Ehhez szükséges tápegységet a szomszédos helyiségben helyezték el. A világítást LED-es világítócsíkokkal oldották meg, ami ma már korszerűbb megoldásként LED-világítást jelent.

A felületet, amely a primer sugárzásnak volt kitéve, fekete anodizált alumíniummal látták el a lézersugárvédelmi osztály szerint. A másodlagos sugárzásnak kitett felületekhez az egylapos biztonsági üveg is elegendő volt (3. kép).

Magasabb lézerteljesítményű lézeralkalmazások

A magasabb lézerteljesítményű vagy magasabb lézersugárvédelmi osztályú lézeres megoldásoknál két szempontot kell figyelembe venni: A lézersugárvédelmet átfogónak és szivárgásmentesnek kell biztosítani. Ha a folyamatba való betekintés szükséges, akkor megfelelő lézersugárvédelmi ablakokat kell alkalmazni. Minden burkolati elem esetében léteznek ún. (lézer-) fényvédő akadályok. A „Profam” nevű BMBF-projektben készült a „microtecfab” gyártósor lézermodulja (5a. és 5b. kép).

Ez a modul zökkenőmentesen integrálható egy megfelelő gyártósorba, anélkül, hogy a lézersugárvédelmet figyelmen kívül hagynák. A belső lézersugárvédelmi osztály ISO 4 volt, működés közben igazoltan. A lézerek általában optikai rendszerekkel együtt használatosak. Az optikák felületei így magas energiának vannak kitéve a lézersugár által. Szénhidrogének és más molekuláris vegyületek a levegőben a lézer teljesítményével „fel vannak robbantva”, és szénként égnek be az optikai felületekre. Ez növeli a rendszeres tisztítás szükségességét. Megfelelő légszűrőrendszerrel azonban a tisztítási intervallum megnövelhető (6. kép).

Szó az optikai gyártásról

Szinte nincs olyan gyártási folyamat, ahol a folyamatból adódóan olyan sok részecske keletkezne, mint az optikák polírozásánál. Akkor miért kérdés a tiszta, meghatározott környezeti feltételek megléte a polírozási folyamat során? Nem a részecskék számáról van szó, hanem a nem a polírozószerből származó idegen részecskék számáról és méretéről. Ezek a részecskék mikrokarcolásokat okozhatnak az optikai felületeken, amelyek rontják az optikai minőséget. Felmerül azonban egy másik kérdés is: A magas tisztaságot egy tiszta levegő ellátásával lehet elérni, szűrőrendszerrel és magas légcsere-sebességgel, ami tiszta levegőt biztosít a folyamat számára, miközben a szennyezett levegőt eltávolítja. Ez azonban légköri hőmérséklet-ingadozásokat okoz, amelyek akadályozzák az optikai felületek precíziós feldolgozását. Egy Λ/4-es tartományban történő feldolgozás így szinte lehetetlen. A kihívás az, hogy ezt az ellentmondást összehangolt technikai megoldással feloldjuk.