Busch Vakuumteknik A/S

Nyeste skruevakuumteknologi sikre ALD-coating processen

På sin fabrik i Balzers, Liechtenstein, producerer Inficon AG måleinstrumenter og sensorer til trykmåling samt komponenter til højvakuumområdet. Disse indeholder dele, der er coatet ved hjælp af ALD-processen (atomic layer deposition). Vakuumforsyningen til alle ALD-coating systemer leveres udelukkende af COBRA DS skruevakuumpumper fra Busch.
Med hensyn til pålidelighed og levetid har Inficon haft den bedste oplevelse med disse vakuumpumper.

Inficon har brugt ALD processen til belægning af dets komponenter i mange år. De har samlet en hel del erfaring, hovedsageligt med belægning af komplekse 3D komponenter. Inficon begyndte at coate komponenter til kunder i 2015. OEM-kunder fra halvlederindustrien er de vigtigste kunder, der bestiller Inficon til at coate deres komponenter, som derefter bruges i deres coating kamre og kommer i kontakt med forskellige gasser. ALD-coating af komponenterne, der for det meste er fremstillet af aluminium, giver dem en høj korrosionsbestandighed over for de anvendte procesgasser og de gasser, der bruges til at rense vakuumkamrene. Imidlertid bruger kunder fra vakuumteknologisektoren og andre brancher også ALD-coating af Inficon.

ALD-processen svarer til anvendelse af kemisk dampaflejring (CVD).
I CVD reagerer to kemiske trin på gasfasen og aflejres som et produkt på et underlag.
For ALD er denne proces opdelt i forskellige procestrin. En fordel ved ALD er, at lagtykkelsen nøjagtigt overholdes på alle punkter af en komponent ifølge definition. Gentagelse af coating processen gør det muligt for flere lag at blive bygget op oven på hinanden. Inficon fungerer normalt med lagtykkelser på 250 til 500 nanometer. Coatingen kan bestå af aluminiumoxid, siliciumdioxid og laminater med tykkelser på nogle få nanometer. Ud over den enorme stigning i korrosionsbestandighed har en ALD-coating den ekstra fordel at være ekstremt tæt, ren og med lav ruhed i overfladen.

ALD-coating processen finder sted under vakuum. Der er et kontinuerligt vakuum på 0,1 millibar i vakuumkammeret. De multi-stage vakuumpumper der oprindeligt blev leveret sammen med coatingsystemerne, havde levetid på mindre end et år og var derfor ikke overbevisende. De krævede også meget nitrogen til skylning. På grund af deres multi-stage skal gasstrømmen omdirigeres gennem disse vakuumpumper flere gange, hvilket øger risikoen for aflejringer og gør skylningsprocessen mere kompleks. Disse multi-stage vakuumpumper var også meget støjende.

Da et nyt renrum med et ALD-coating system blev taget i brug, besluttede projektleder Philip Spring og CTO Urs Wälchli ikke at bruge de multi-stage vakuumpumper, der blev leveret af systemproducenten. De valgte en COBRA DS 2000 G skruevakuumpumpe fra Busch Vacuum Solutions i stedet.
Denne beslutning blev taget efter en intensiv konsultation med Buschs vakuumeksperter og to en-dages workshops for alle Inficon medarbejdere, der var involveret i projektet.
En workshop fandt sted på Inficon i Balzers, hvorefter Busch inviterede alle til deres produktions fabrik Ateliers Busch S.A. i Chevenez til en anden workshop.
De ansvarlige hos Inficon var hovedsageligt imponeret over det 50 procent lavere nitrogenforbrug til skylning af vakuumpumpen og det markant lavere støjniveau for COBRA skruevakuumpumpe sammenlignet med en multi-stage vakuumpumpen.

Derudover garanterede vakuumeksperterne i Busch de ansvarlige hos Inficon en levetid på tolv måneder på trods af den komplekse proces, samt til trods for det faktum, at ved transport af forskellige procesgasser i daglig praksis, kan penetrering af slibende aluminiumoxid og andre partikler såvel som klor- og fluorgasser ikke helt undgås.

Efter flere måneders kontinuerlig drift af den første COBRA DS, blev der udført en inspektion. Der var ingen tegn på slid eller aflejringer i vakuumpumpen, hvilket førte Urs Wälchli og Philip Spring til også at udstyre de andre ALD-coating systemer med COBRA DS skruevakuumpumper. Aluminiumoxidstøv i udstødningsledningen bekræftede imidlertid antagelsen om, at det til trods for et partikelfilter er umuligt at forhindre støvpartikler i at transporteres gennem vakuumpumpen.
COBRA DS høje partikeltolerance er resultatet af den specielt udviklede skrueprofil. Skruerotorerne i ét stykke har ingen underskæringer, spalter eller afbøjninger i gasstrømmen, som ville lette støvaflejringer. Takket være den nyeste  skruevakuumteknologi kræves mindre nitrogen som rensegas. Sammenlignet med en multi-stage vakuumpumpe med et rensningsgasforbrug på 96 slm kræver en COBRA DS med kun 50 slm næsten halvdelen af ​​nitrogenet. Vedligeholdelse af COBRA DS er begrænset til at kontrollere olieniveauet i gearet og fjerne de partikler, der transporteres fra udstødningsrøret.

I mellemtiden er fire ALD-coating systemer på Inficon i Balzers hver udstyret med en COBRA DS 2000 G.
Flere COBRA DS i samme størrelse blev også købt til ALD-coating systemer på Inficon fabrikker i Taiwan og USA og er nu i drift. Siden opstart har alle vakuumpumper kørt non-stop døgnet rundt.
Atten måneder (juni 2019) efter opstart af den første COBRA DS er CTO Urs Wälchli meget tilfreds:
“Busch lovede os en levetid på 12 måneder, det løfte blev positivt overskredet med flere måneder. Dette viser, at vi tog den rigtige beslutning fra et teknisk synspunkt. Og det fremragende samarbejde mellem vores projektteam og vakuumeksperterne i Busch har været fænomenal. Jeg har aldrig oplevet noget lignende i mit professionelle liv.   Han tilføjer også: “Vakuumpumperne blev installeret og har kørt dag og nat lige siden. Vi bemærker dem ikke engang.”

Vil du høre mere om COBRA og dens muligheder kan du kontakte Busch,
Du kan også skrive dig op til Buschs nyhedsbrev eller følge dem på LinkedIn.