Przewodnik po częściach zamiennych i konserwacji maszyn do powlekania próżniowego

1. Wprowadzenie

Maszyny do powlekania próżniowego to krytyczne urządzenia precyzyjne, szeroko stosowane w zaawansowanych technologicznie dziedzinach, takich jak mikroelektronika, optyka, energia słoneczna i produkcja dekoracyjna. Ich stabilność działania bezpośrednio determinuje jakość powłoki, wydajność produkcji i koszty operacyjne. Niniejszy przewodnik systematycznie omawia klasyfikację kluczowych części zamiennych, procedury konserwacji, metody rozwiązywania problemów i strategie zapobiegawcze, mając na celu pomóc operatorom i personelowi konserwacyjnemu w osiągnięciu standaryzowanego zarządzania sprzętem, przedłużeniu żywotności i zapewnieniu spójnej jakości produkcji. Właściwa konserwacja nie tylko zapobiega nagłym awariom, ale także utrzymuje optymalny stan pracy sprzętu, zmniejszając zużycie energii i poprawiając ogólną wydajność.

2. Klasyfikacja i funkcje kluczowych części zamiennych

2.1 Części zamienne do systemu próżniowego

System próżniowy jest sercem urządzeń do powlekania, odpowiedzialnym za tworzenie i utrzymywanie środowiska wysokiej próżni wymaganej do osadzania filmu. Krytyczne części zamienne obejmują:

• Pompy próżniowe i komponenty: Niezbędne są pompy mechaniczne (pompy rotacyjne, pompy suwakowe) i pompy turbomolekularne. Części zamienne obejmują olej do pomp (spełniający normy NAS 6), filtry oleju, łożyska i uszczelki. Olej do pomp mechanicznych wymaga regularnej wymiany w celu zapewnienia wydajności pompowania, podczas gdy łożyska pomp turbomolekularnych wymagają specjalnego smaru do smarowania.

• Elementy uszczelniające: Uszczelnienia komory próżniowej (oringi, uszczelki) wykonane z materiałów odpornych na wysokie temperatury i korozję (np. fluorokauczuk) zapobiegają wyciekom powietrza. Są to części eksploatacyjne, które wymagają wymiany co 6–12 miesięcy.

• Zawory i rury: Zawory bramowe, zawory kątowe i rurociągi próżniowe. Części zamienne obejmują trzpienie zaworów, gniazda zaworów i złącza rur. Zawory kontrolują ciśnienie w komorze próżniowej i przepływ gazu, wymagając regularnej kontroli pod kątem zużycia i wycieków.

2.2 Części zamienne do systemu powlekania

System ten odpowiada za odparowywanie materiału, rozpylanie i osadzanie filmu, a kluczowe części zamienne obejmują:

• Źródła osadzania: Tygle do odparowywania (wolfram, tantal lub materiały ceramiczne) i tarcze do rozpylania (tarcze metalowe, półprzewodnikowe lub izolacyjne). Tygle są podatne na deformacje po użyciu w wysokiej temperaturze, podczas gdy tarcze wymagają wymiany, gdy ich grubość zmniejszy się poniżej minimalnego limitu roboczego.

• Elementy grzejne: Grzejniki podłoża, druty grzejne i termopary. Druty grzejne są podatne na utlenianie i pękanie, podczas gdy termopary wymagają corocznej kalibracji w celu zapewnienia dokładności pomiaru temperatury.

• Części do monitorowania grubości filmu: Monitory kryształowe (oscylatory kwarcowe) i sondy. Komponenty te kontrolują precyzję grubości filmu; sondy zapasowe i standardy kalibracji (standardowe arkusze grubości filmu) są niezbędne do kwartalnej kalibracji.

2.3 Części zamienne do systemu sterowania i elektrycznego

System sterowania reguluje parametry procesu, takie jak temperatura, ciśnienie i szybkość osadzania:

• Czujniki: Czujniki ciśnienia, czujniki temperatury i mierniki przepływu gazu. Zapasowe czujniki zapewniają terminową wymianę, gdy dokładność wykrywania spada. Czujniki wymagają regularnego czyszczenia w celu usunięcia kurzu i pozostałości.

• Elementy elektryczne: Płytki obwodów, moduły zasilania i przekaźniki. Części te kontrolują zautomatyzowaną pracę sprzętu; zapasowe płytki obwodów i bezpieczniki zapobiegają przedłużonym przestojom z powodu awarii elektrycznych.

• Oprogramowanie sterujące i narzędzia kalibracyjne: Kopie zapasowe oprogramowania i narzędzia do kalibracji parametrów. Regularne aktualizacje oprogramowania i kalibracja systemu utrzymują precyzję sterowania.

3. Standardowe procedury konserwacji

3.1 Codzienna konserwacja (po produkcji)

• Czyszczenie komory próżniowej: W ciągu 2 godzin po zakończeniu powlekania wytrzyj wewnętrzną ścianę komory i uchwyt przedmiotu obrabianego niestrzępiącą się szmatką nasączoną alkoholem izopropylowym, aby usunąć pozostałości po odparowaniu i cząstki rozpylone. W przypadku uporczywych osadów użyj sprężonego powietrza pod wysokim ciśnieniem, aby zdmuchnąć luźne zanieczyszczenia przed precyzyjnym czyszczeniem.

• Kontrola i czyszczenie czujników: Użyj miękkiej szczotki, aby usunąć kurz z czujników ciśnienia i temperatury, a następnie wytrzyj je suchą, niestrzępiącą się szmatką. Unikaj bezpośredniego kontaktu z sondami czujników, aby zapobiec uszkodzeniom.

• Sprawdzanie podstawowych parametrów: Sprawdź stopień próżni (powinien osiągnąć ≤5×10⁻⁴Pa do przygotowania powłoki), stabilność przepływu gazu i napięcie zasilania (380V trójfazowe 50Hz lub 220V jednofazowe 50Hz, z zakresami wahań 342–399V lub 198–231V).

3.2 Regularna konserwacja (zaplanowane interwały)

• Konserwacja po 200 godzinach: Wymień olej w pompie mechanicznej, całkowicie spuść stary olej i napełnij nowym olejem do określonego poziomu (sprawdzanego przez wziernik oleju). Wyczyść filtr oleju i sprawdź szczelność rurociągów.

• Konserwacja po 500 godzinach: Sprawdź tarcze do rozpylania i tygle do odparowywania pod kątem zużycia; w razie potrzeby wyreguluj odległość między tarczą a podłożem do 50–150 mm. Wyczyść sondę monitora grubości filmu i sprawdź jej położenie (5–10 cm od podłoża).

• Konserwacja po 5000 godzinach: Wstrzyknij specjalny smar do łożysk pompy turbomolekularnej; wymień łożyska, jeśli opór obrotowy przekracza 20% wartości początkowej. Wyczyść komorę pompy dyfuzyjnej benzyną i roztworem proszku do prania, a następnie napełnij nowym olejem do pompy dyfuzyjnej.

• Konserwacja kwartalna: Skalibruj monitor kryształowy za pomocą standardowych arkuszy grubości filmu, aby zapewnić odchylenie grubości filmu ≤±5%. Sprawdź połączenia elektryczne pod kątem poluzowania i wyczyść szafę sterowniczą suchym sprężonym powietrzem.

• Konserwacja roczna: Wykonaj trawienie jonami argonu w komorze próżniowej (napięcie polaryzacji -1500V, czas trwania 30 minut), aby przywrócić aktywność powierzchni po 50 cyklach powlekania. Sprawdź komorę próżniową pod kątem wad spawalniczych lub otworów za pomocą detektora wycieków spektrometru masowego helu.

3.3 Wytyczne dotyczące wymiany części zamiennych

• Elementy uszczelniające: Wymień oringi i uszczelki natychmiast po wykryciu pęknięć, starzenia się lub deformacji. Zapewnij prawidłową instalację, aby uniknąć wycieków powietrza.

• Komponenty pompy: Podczas wymiany oleju w pompie mechanicznej wyczyść komorę pompy, aby usunąć pozostałe zanieczyszczenia. W przypadku wymiany łożysk pompy turbomolekularnej użyj części zalecanych przez producenta i postępuj zgodnie ze specyfikacjami momentu obrotowego.

• Elementy grzejne: Wymień natychmiast uszkodzone druty grzejne; przestaw termopary do środka podłoża, aby zapewnić dokładny pomiar temperatury.

4. Typowe usterki i rozwiązywanie problemów

4.1 Nieprawidłowości stopnia próżni

• Objawy: Brak możliwości osiągnięcia ustawionego poziomu próżni lub nagły spadek ciśnienia podczas pracy.

• Przyczyny: Starzenie się uszczelek, luźne połączenia rur, zanieczyszczenie oleju w pompie lub niewydajność pompy dyfuzyjnej.

• Rozwiązania:

a. Użyj detektora wycieków spektrometru masowego helu, aby zlokalizować wycieki i wymień uszkodzone uszczelki lub dokręć połączenia.

b. Wymień zanieczyszczony olej w pompie i wyczyść filtr oleju.

c. W przypadku pomp dyfuzyjnych zdemontuj i wyczyść komorę, a następnie napełnij nowym olejem; upewnij się, że przepływ wody chłodzącej ≥5 l/min.

4.2 Problemy z jakością filmu

• Objawy: Łuszczenie się filmu, nierówna grubość lub dziury.

• Przyczyny:

◦ Łuszczenie: Zanieczyszczenie podłoża, niewystarczające wstępne podgrzewanie lub nadmierne naprężenia filmu.

◦ Nierówna grubość: Niewspółosiowość źródła osadzania, niestabilna rotacja tygla lub ekranowanie podłoża.

◦ Dziury: Pozostała wilgoć/tlen w komorze próżniowej lub zanieczyszczone materiały powlekające.

• Rozwiązania:

a. Wzmocnij czyszczenie podłoża i wykonaj wstępną obróbkę bombardowaniem jonami (napięcie polaryzacji -1500V).

b. Dostosuj położenie źródła osadzania, aby wyrównać je ze środkiem podłoża i użyj mocowań do zabezpieczenia podłoży.

c. Wydłuż czas pompowania wstępnego do ≤5×10⁻⁴Pa i wstępnie stop materiały powlekające, aby usunąć wilgoć.

4.3 Awaria systemu elektrycznego i sterowania

• Objawy: Brak reakcji panelu operacyjnego, nieprawidłowości w wyświetlaniu parametrów lub awarie systemu grzewczego.

• Przyczyny: Gromadzenie się kurzu na płycie sterowania, luźne połączenia czujników lub nieprawidłowa konfiguracja parametrów PID.

• Rozwiązania:

a. Wyczyść szafę sterowniczą suchym sprężonym powietrzem i ponownie sprawdź połączenia przewodów.

b. Skalibruj ponownie czujniki temperatury i dostosuj parametry PID, aby zapewnić stabilne ogrzewanie.

c. Uruchom ponownie system lub zainstaluj ponownie oprogramowanie sterujące, jeśli wystąpią awarie programu.

5. Strategie konserwacji zapobiegawczej i zarządzania

5.1 Ustanowienie standaryzowanych zapisów konserwacji

Dokumentuj wszystkie czynności konserwacyjne, w tym daty wymiany części zamiennych, regulacje parametrów i procesy obsługi usterek. Śledź kluczowe wskaźniki, takie jak cykle powlekania, dane krzywej próżni i pomiary grubości filmu, aby utworzyć kompletny stan sprzętu 档案 .

5.2 Wdrożenie regularnych audytów wydajności

Przeprowadzaj comiesięczne spotkania dotyczące analizy procesów w celu oceny kluczowych wskaźników powlekania (przyczepność, twardość) za pomocą analizy CPK. Zainicjuj optymalizację procesu, jeśli wartości CPK spadną poniżej 1,33. Przeprowadzaj kwartalne kompleksowe inspekcje sprzętu obejmujące wydajność próżni, bezpieczeństwo elektryczne i zużycie mechaniczne.

5.3 Zarządzanie zapasami części zamiennych

Utrzymuj rozsądny zapas krytycznych części zamiennych (uszczelki, olej do pomp, druty grzejne, czujniki) w oparciu o częstotliwość użytkowania sprzętu i zalecenia producenta. Przechowuj części zamienne w suchym, wolnym od kurzu środowisku, aby uniknąć zanieczyszczeń.

5.4 Szkolenie personelu konserwacyjnego

Upewnij się, że operatorzy i personel konserwacyjny znają zasady działania sprzętu, procedury konserwacji i protokoły bezpieczeństwa. Zapewnij szkolenia w zakresie umiejętności rozwiązywania problemów i prawidłowego używania narzędzi (np. detektorów wycieków spektrometru masowego helu).

6. Środki ostrożności

• Przed konserwacją wyłącz sprzęt, odłącz zasilanie i poczekaj, aż komora próżniowa ostygnie do temperatury pokojowej. Stopniowo uwalniaj ciśnienie próżni za pomocą azotu, aby uniknąć wstrząsów ciśnieniowych.

• Używaj odzieży ochronnej (rękawice, gogle) podczas obchodzenia się z chemikaliami, takimi jak alkohol izopropylowy, roztwory sody kaustycznej lub olej do pomp, aby zapobiec podrażnieniom skóry i oczu.

• Odłącz kable akumulatora przed serwisowaniem elementów elektrycznych, aby uniknąć zwarć. Postępuj zgodnie z wytycznymi producenta dotyczącymi wymiany części zamiennych, aby zapewnić kompatybilność i bezpieczeństwo.