精密光学

高度柔性化的超声波设备,用于对微型结构件进行过程安全的最终清洁

不能出现大于1μm的颗粒物

由于微型结构领域在工艺技术上的持续进步,以及需要加工更大规格的基板,使得这家位于德国格腊市的格腊POG 精密光学公司需要购置一台全新的最终清洁系统。UCM 股份公司的设备方案向人们展示了令人信服的依据。不论是未经处理的圆晶片,还是结构化的且具有涂覆层的基板,都可以得到清洗。清洁度要求为“不能出现大于1μm的颗粒”,该要求可靠地被满足。

1991年,位于德国东部格腊市的蔡司-工厂被关闭。一些原蔡司-工厂的管理层员工决定,通过管理层收购方式,在格腊本地保留该光学生产制造的传统并且将它发扬光大——因而,格腊POG 精密光学有限责任公司应运而生。目前,有140名员工在该公司工作。一方面,他们针对整个光谱范围开发和制作用户个性化定制的各类精密光学单件、组件和仪器。这些产品为来自于世界各地、处于机械工程、测量技术、工业图像处理、医疗和激光技术、半导体工业和航空航天领域客户,提供了广泛的服务。另一方面,该公司作为标准化以及为客户量身定制的光学微观结构的制造商,已经名扬国际市场,比如:他们的产品涵盖:十字丝板、刻度盘、美军标-测试靶标、微型遮光板和定径校准标尺等等。在这个领域,格腊POG公司从整个产品研发过程,直至制造流程都是在自己工厂内部亲力亲为。“最近,基于我们在技术上更大的可能性以及加工基材尺寸的放大,我们微观结构的加工生产业务得到了进一步拓展。因而,为了进行产品的最终清洗,我们必须要添置一台全新的设备”,格腊POG公司的业务总经理Jan Schubach报道说。

最高的清洁度要求

对于制作光学微观结构的主要原材料,侧重于使用:玻璃B 270和石英玻璃以及陶瓷和玻璃陶瓷材料。通过一个最终清洁流程,必须要去除灰尘、最精细的抛光材料残留物以及手指指纹痕迹等。为此,这里不仅仅涉及未经处理的基材,还涉及到经过结构造型和喷涂之后的基材。由于安装到基板上的某些结构仅仅为2μm的规格大小,因此对于清洁度提出了严苛的要求:不能出现大于1μm的颗粒。对于这个非常苛刻的清洁任务,格腊POG公司与一名外部的顾问共同开发了一个解决方案,并就此与不同的制造商进行了讨论。

其宗旨是,采用一台柔性化清洗设备来替代多台专门的清洁系统

“在此涉及各种不同的清洁方案,以针对某些特别的应用范围。比如:面罩的清洁或者在半导体工业中某一个特定基材组态的清洁。为了完成这些任务,以往我们可能会需要设计三台不同的设备。因此,我们将任务交付给了UCM股份公司。我们的工厂从这个设备制造商处已经购置了一台清洁系统在运转,并且我们的咨询顾问通过其他项目也曾经和这家公司打过交道,有过良好的经验,” Jan Schubach先生解释说。位于瑞士并隶属于Ecoclean 企业集团的UCM股份公司,和格腊POG公司及其顾问一起,共同研发改进气系统设备方案并进行组态匹配。客户的总经理回忆说:“UCM可以做到对我们的建议进行非常灵活地接受,并且纳入了自己多年来累积的、对光学领域清洁设备工程建设的丰富经验。”

超声波清洗厂拥有十一个工作站,其中有七个是浸槽。它们按照下列工艺流程步骤进行了设计:湿状态-上料,采用多频率超声波清洗(40和80 kHz)、采用巨形波清洗、冲洗、精细冲洗,通过步进传送带进行红外线烘干和下料。

在湿状态下进行上料并且所有清洁和漂洗流程都采用VE(完全脱盐)-水执行。根据具体的清洁程序,漂洗用的水采用级联方式输送。排出或者被送入到一个单独的排水系统中。这有助于确保高清洁质量,同样UCM公司所开发的、可用于所有水槽的四侧面溢流方案也具有此优势。清洁介质或者冲洗介质从下方被引入到冲洗桶中,向上运送,然后在所有的侧面溢流出来。通过这个方式,被清理而出的污染物立即被从盆桶中排出。这样,一方面防止在零部件排出期间其再次受到污染,并且可以防止在盆桶中形成污垢。另一方面,基板可以被集中并且均匀地进行清洁处理。

冲洗水槽还具有一个额外的特殊功能。在此,水被以足够高的压力泵送至盆桶中,借助于该压力形成湍流。这些湍流目前足够和物料移动结合起来,以在无需超声波的支持的状态下就可以冲洗基材。为了能够对未来的更高要求做出更快速和简单的反应,预先对于超声设备和控制技术的后期集成可能性进行了准备。

在无尘净化室中的全自动清洗流程

清洗设备是被集成在一个无尘净化室中。需要被清洁,最大至10英寸的基材被放置在一个专用盒子内,手动放入到设备的输送位置。随后,工作人员选择针对该部件的特定的清洗程序。清洗程序存储在设备控制系统中,并且还包括,哪些工作站应当分别启动运行,每个单一槽罐中的处理参数等,比如:功率和超声波的频率以及停留时间等参数。因此,这些在相应工作站定义的处理必须被严格地遵守,但是通过输入“优先权时间”,也可以实现柔性化的控制。“我们目前有十个方案用于各不相同的基材,并在所有清洁任务中取得了突出的成效,而且效果从一开始就很好。该清洁系统从2015年3月交付使用以来,持续保持良好的运转,无可挑剔。在如此复杂的设备中,也从未发生过常见的磨合问题,”Jan Schubach先生非常满意地说。

作者:Doris Schulz

Andreas Netz

电话: +41 (0) 71 886 6760
电子邮件: a.netz(at)ucm-ag.com

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