Trong môi trường sản xuất công nghiệp thông thường, tiêu chí chọn mỡ bôi trơn thường là khả năng chịu tải, chịu nhiệt hoặc chống nước. Tuy nhiên, khi bước vào môi trường Phòng Sạch (Cleanroom), cuộc chơi hoàn toàn thay đổi.
Kẻ thù lớn nhất trong phòng sạch không chỉ là bụi bẩn nhìn thấy được, mà là sự ô nhiễm phân tử (Airborne Molecular Contamination - AMC). Và thật ngạc nhiên, nguồn gây ô nhiễm đó đôi khi lại đến từ chính lớp mỡ bôi trơn mà chúng ta đang dùng để bảo vệ máy móc.
THÁNH THỨC VÔ HÌNH "ĐỘ BAY HƠI"
Hầu hết các loại dầu mỡ gốc khoáng hoặc tổng hợp thông thường đều có xu hướng bay hơi nhẹ khi hoạt động, đặc biệt là khi nhiệt độ tăng lên do ma sát. Trong phòng sạch (Class 10, 100, hay 1000), sự bay hơi này gây ra các hậu quả nghiêm trọng:
Nhiễm bẩn Thấu kính Quang học: Hơi dầu này di chuyển và ngưng tụ lại thành một lớp màng mỏng (film) trên các bề mặt lạnh hoặc các thành phần quang học chính xác (như thấu kính trong máy quang khắc Lithography). Lớp màng mỏng dù chỉ mỏng vài nanomet này cũng gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng, làm giảm độ chính xác của tia laser, dẫn đến lỗi sản xuất vi mạch.
Gián đoạn Quy trình Xử lý Bề mặt: Trong sản xuất bán dẫn, màng mỏng dầu ngưng tụ có thể thay đổi năng lượng bề mặt (Surface Energy) của tấm wafer, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các quá trình bám dính, lắng đọng hơi hóa học (CVD) hoặc mạ điện, dẫn đến phế phẩm toàn bộ mẻ sản xuất.
Yêu cầu về độ sạch: Chất bôi trơn được sử dụng trong môi trường chân không cao hoặc phòng sạch cấp độ Class 10/100 phải đáp ứng tiêu chuẩn Low Outgassing (thoát khí thấp) nghiêm ngặt, thường được kiểm tra bằng các phương pháp như TGA (Thermogravimetric Analysis). Mỡ gốc khoáng/PAO thường không đạt được mức này.
Ngay cả khi mỡ không bay hơi, chúng vẫn có thể tạo ra các hạt rắn (particles) gây ô nhiễm cơ học:
Mỡ bị khô và than hóa: Mỡ gốc khoáng hoặc PAO, dưới tác dụng của nhiệt độ cao và oxy hóa, sẽ bị phân hủy. Dầu gốc bị cháy, để lại chất làm đặc (như xà phòng Lithium) khô cứng, tạo thành cặn carbon đen. Khi máy móc (ví dụ: robot, thanh trượt tuyến tính) chuyển động, các cặn carbon khô cứng này bị nghiền nát và phát tán vào không khí dưới dạng các hạt cực nhỏ. Các hạt này dễ dàng làm hỏng vòng bi, làm tắc nghẽn bộ lọc, và quan trọng nhất là làm ô nhiễm không khí phòng sạch, vi phạm tiêu chuẩn ISO 14644.
Đối với phòng sạch cấp độ cao, chất bôi trơn không chỉ cần bôi trơn hiệu quả mà còn phải "biến mất" một cách sạch sẽ (không bay hơi) và không bị phân hủy thành cặn cứng (không sinh hạt).
TIÊU CHÍ VÀNG KHI LỰA CHỌN DẦU MỠ CHO PHÒNG SẠCH
Để đảm bảo tiêu chuẩn ISO 14644 cho phòng sạch, kỹ sư bảo trì cần lựa chọn chất bôi trơn dựa trên 3 khía cạnh chính chính:
Áp suất hơi thấp & Độ bay hơi thấp
Đây là yếu tố quan trọng nhất. Dầu gốc phải có áp suất hơi cực thấp để giảm thiểu tối đa hiện tượng dầu bị bay hơi. Điều này đảm bảo dầu không bay hơi thành dạng khí gây ô nhiễm không gian.
Tính trơ hóa học
Trong phòng sạch thường sử dụng nhiều hóa chất tẩy rửa hoặc dung môi mạnh. Mỡ bôi trơn cần phải "trơ", không phản ứng hóa học với nhựa, cao su, kim loại hoặc các khí process gas, đảm bảo độ bền của seal phớt và chi tiết máy.
Khả năng chịu nhiệt và oxy hóa
Mỡ không được bị khô cứng, tạo cặn khi gặp nhiệt độ cao. Cặn bẩn từ mỡ cháy chính là nguồn phát sinh bụi hạt.
