Frezen we te goed voor de hoogste cleanliness eisen?
In de nieuwe cleanliness eisen van ASML wordt van Grade 1 onderdelen een minimale oppervlakteruwheid van Ra 0,8 µm geëist. Daarmee blijf je volgens ASML onder de maximale grens van deeltjesverontreiniging op het oppervlak. Maar bestaat er wel een verband tussen oppervlakteruwheid en de particle cleanliness? Tijdens het Clean Event 2024 presenteert de projectgroep Verspanen 4.0 onderzoeksresultaten op dit vlak.
De eisen ten aanzien van deeltjesverontreiniging zijn in de nieuwe GSA strenger geworden. Na zelf testen te hebben gedaan, eist ASML voor Grade 1 onderdelen een oppervlakteruwheid van minstens Ra 0,8 µm. In incidentele gevallen hanteert de chipmachinefabrikant deze grens ook voor Grade 2 onderdelen. Omdat het in de nieuwe eisen om nog kleinere deeltjes gaat dan vroeger (er wordt nu gekeken naar deeltjes van 0,5 µm) is de PCM techniek ontwikkeld om de verontreiniging met partikels te meten.
Projectteam Verspanen 4.0 onderzoekt relatie cleanliness en oppervlakteruwheid en komt tot opvallende conclusie
Waarom onderzoek?
“Als projectteam vinden we dit een interessant onderwerp. Allereerst vanwege de vraag of er een correlatie tussen oppervlakteruwheid en reinheid bestaat. Ten tweede of de gehanteerde Ra-waarde wel correct is of dat we misschien beter naar Rt en RZ-waarden kijken. Een Ra-waarde is immers slechts een gemiddelde”, zegt Hans Cools, Manager Operations bij Meilink (het vroegere Innovar). Hij is lid van het projectteam Verspanen 4.0, dat eerder al onderzoek heeft gedaan naar de relatie tussen verschillende aspecten van de verspaning en de reinigbaarheid. Tijdens het Clean Event 2024, op 16 april in NH Koningshof in Veldhoven, presenteert hij de resultaten van het onderzoek. Hiervoor heeft Meilink de afgelopen maanden ad random onderdelen na het reinigen met de PCM-methodiek getest op partikels op het oppervlak. Mitutoyo heeft van al deze onderdelen de oppervlakteruwheid gemeten. “We wilden de spreiding van componenten zo breed mogelijk hebben, daarom hebben we zowel Grade 1, 2 en 4 onderdelen gemeten.”
Kan er goedkoper geproduceerd worden door de ruwheidseisen op de tekening aan te houden?
Verrassende uitkomsten
Op dit moment is het projectteam Verspanen 4.0 bezig met de laatste analyses van de enorme berg data. “De definitieve resultaten presenteren we tijdens het Clean Event”, kondigt Cools aan. Hij wil wel al aangeven dat de uitkomst wat betreft de verontreiniging met partikels verrassend is. Uit de onderzoeksresultaten tot nog toe blijkt nog een andere, minstens zo verrassende constatering. Hans Cools. “Ondanks de ruwheid die op de tekening stond, soms Ra 0,8 µm, 1,6 µm of zelfs meer dan 3 µm, voldeed de gemeten oppervlakteruwheid altijd ruimschoots aan de eis. Zelfs als er Ra 1,6 µm op de tekening stond, gaf de meting meestal een Ra waarde van 0,8 µm aan. Dat roept bij ons de vraag op of je niet goedkoper kunt produceren, want oppervlakteruwheid is een van de factoren die de kostprijs van een verspaand onderdeel sterk bepaalt?”
Vervolgonderzoek
Dit kan, meent Hans Cools, onderwerp zijn van een vervolgonderzoek van de projectgroep Verspanen 4.0, waarin de resultaten van het huidige project worden verdiept. “De oppervlakteruwheid heeft een zekere relatie met de verspaningstechniek, weten we. Als we dat kunnen linken aan de particle reinheid zouden we tot goede aanbevelingen kunnen komen.” Wellicht kan een andere freesstrategie sneller en dus goedkoper de gewenste ruwheid halen. Hans Cools hoopt tijdens het Clean Event 2024 met verspanende bedrijven in contact te kunnen komen die nadat de huidige onderzoeksresultaten gepresenteerd zijn, willen mee werken aan zo’n verdiepingsslag. “Als we straks nog schoner willen produceren moeten we deze ontwikkeling doorzetten. Dan zullen we de materie en de samenhang tussen de verschillende aspecten nog beter moeten begrijpen.”
Het Clean Event 2024 vindt op 16 april plaats samen met Manufacturing Technology Conference in NH Koningshof in Veldhoven. Registreren voor het event kan via deze link.
