Rozhodující „více“ možností

CNp-/US-Dvojkomorový systém pro jemné čištění s přímým připojením do čistého prostoru. (Fotky/Schémata: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Technologie komory je také vhodná pro jemné čištění. (Fotky/Schémata: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Technologie komory může být také integrována do klasické techniky přenosu pomocí horních plnících zařízení. (Fotografie / schémata: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Speciálně povrchově upravené a následně elektropolíované komory a zařízení podporují proces čištění. (Fotky/Schémata: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Úkoly v oblasti jemného čištění se v posledních desetiletích tradičně objevovaly především v oblastech optiky, polovodičů nebo lékařské techniky. A osvědčilo se, že zde se čistí pomocí vysoce kvalitních ultrazvukových systémů s více vanami. Nicméně s rostoucími požadavky v uvedených odvětvích a s novými výzvami v automobilovém sektoru nebo v obecné průmyslové výrobě jsou nyní v hře nová zařízení. Například zařízení s jednou nebo více komorami s hermeticky uzavřenými pracovními komorami nabízejí výrazně více možností.

Označení úkolů jemného čištění

Mezi charakteristiky jemného čištění patří mimo jiné i riziko křížové kontaminace s předchozími nebo následujícími procesy, manipulací nebo vlivy prostředí. Dilema vzniká v okamžiku, kdy jsou požadavky na jemné čištění spojeny s komplexními geometriemi součástek. Je samozřejmě třeba na jedné straně zabránit znečištění pomocí technických a mechanických komponent (zejména/filmově přes ventily, otáčivé pohyby, mrtvé prostory atd.). Na druhou stranu, vzhledem k těmto kritickým geometriím součástek, je třeba klást velký důraz na mechanické a procesní provedení. Navíc tyto druhy čistících předmětů procházejí předběžnými procesy, které jsou často spojeny s vysokým znečištěním (například obrábění, broušení atd.). Z toho vyplývá použití

• vysokých objemových průtoků s definovanými médii
  - vyšší tlakové a stříkací tlaky
  - relativní pohyby (naklánění, otáčení, intervalové otáčení)
  - použití podtlakově založených čistících metod, s ultrazvukem i bez něj

Toto nelze realizovat v otevřených systémech s více vanami nebo jen s výraznými omezeními. Také je třeba kriticky zhodnotit běžné filtrační systémy médií vzhledem k jejich filtrační kapacitě.

Dosavadní technika zařízení

V minulosti a částečně i dodnes se osvědčily klasické vysoce kvalitní sériové ultrazvukové vanové čisticí systémy. Hlavní důraz je kladen na mycí schopnosti ultrazvuku a u některých požadavků také na megazvuk v kombinaci s vhodnou čistící chemikálií a počtem a kvalitou oplachových koleček. Oběhové filtrační systémy jsou navrženy tak, aby plovoucí nečistoty byly odplaveny z povrchu, filtrovány a čištěné médium mohlo být znovu použito. V některých případech je odběr média prováděn i pod úrovní vany. Pohyb předmětů je přizpůsoben ultrazvukové frekvenci ve formě pohybu sražení nebo v některých případech i otáčení.

Nové a/nebo dosud nevyřešené úkoly

Ve všech průmyslových odvětvích roste potřeba jemného čištění pro složitější výzvy. Ať už se jedná o produkty v lékařské technice (například endoskopy, kanály, porézní implantáty, vodítka) nebo v oblasti polovodičového průmyslu (například ventily, chladicí prvky / potrubí). V důsledku nových výrobních metod, jako je aditivní výroba (3D tisk), speciální povrchové úpravy a lepicí technologie, a také díky rostoucí poptávce po vysoce kvalitních senzorech (v automobilovém průmyslu), vznikají nové úkoly k odstraňování jemných částicových a filmových nečistot. Klasické ultrazvukové systémy dosahují při složitých geometriích / kapilárách z výše uvedených oblastí fyzikálních limitů. Při vysokých hodnotách znečištění, způsobených předběžnými procesy, jsou navíc kladeny vyšší požadavky na filtrační kapacitu a tím i na oběhové množství. A v neposlední řadě je při čištění povrchů s povrchovou úpravou možné poškození ultrazvukem.

Technologie komor

Technologie komor se osvědčila především v dodavatelském řetězci automobilového průmyslu a v obecné výrobě. U úkolů jemného čištění je již dlouho přednostně používána před sériovými vanovými systémy. Důvody jsou rozšířené schopnosti díky hermeticky uzavřeným pracovním komorám. Umožňují použití tlaků / podtlaků, využití téměř neomezených objemových toků, vyšší filtrační rychlosti a tím i výrazně rychlejší odstraňování nečistot. Vakuové systémy dokonce umožňují plnění komory bez tlaku, a tím šetrné naplnění v podtlaku. Celkově z výše uvedených bodů vyplývá zlepšení kvality médií ve fázích čištění a oplachu. Díky možnosti předběžného vysušení a optimalizovaným rozvodům médií lze minimalizovat přenášení médií a výrazně snížit celkový počet čistících a oplachových procesů ve srovnání s dosavadními sériovými vanovými systémy.

Pomocí dvou nebo více komor lze navíc oddělit čištění od oplachu bez přenosu kontaminantů a jako vedlejší efekt zvýšit průchodnost. Předlohy médií a pracovní komory jsou u těchto systémů technicky oddělené, takže je možné i prostorové oddělení podle potřeby. Systémy lze například integrovat do čistého prostředí nebo jako inline komoru do přechodu do čistého prostoru (Quality Gate). Předlohové nádrže s filtračními / médii upravujícími moduly mohou být umístěny mimo nebo i na jiné úrovni. Tyto systémy jsou prakticky vhodné pro všechny velikosti konstrukcí.

Další výhody:

• Křížová kontaminace je téměř vyloučena, protože celé prostředí s médii je průběžně čištěno
  - Předloha médií je obvykle 1,5 až 2krát větší než pracovní komora
  - Hermeticky uzavřená komora může být přímo připojena k vhodným médiovým tokům (vzduch nebo kapaliny)

Integrací vakuových čistících metod (cyklická nukleace) lze snadno řešit úkoly, jako je například čištění vnitřků potrubí nebo čištění hustě zaplněných složitých dílů (výhody hustoty balení). Navíc je technologie komor vhodná jak pro dávkové, tak pro jednotlivé díly, parní čištění a parní oplachování, stejně jako pro všechny známé metody sušení.

Příklad použití

V polovodičovém průmyslu jsou otevřené vícevanové / sériové vanové systémy nezbytné pro čištění waferů. Pro použití například u ventilových sestav, mechanických jednotek, výměníků tepla a chladicích potrubí je tato technologie omezená nebo vůbec nevhodná.

Společnost LPW Reinigungssysteme GmbH vyvinula pro tyto případy systém s předními dveřmi s dvojitou komorou a třístupňovým médiovým předlohou, který byl již několikrát realizován. Ošetřované hliníkové sestavy (max. šarže 800 x 500 x 650 mm) jsou po ošetření a před finální montáží v čistém prostředí čištěny.

Požadavky na čistotu přiřazené k úkolu jsou rozděleny do několika kritérií (výňatek):

- Organické, filmové nečistoty: 10 - 100 ng /cm2 větší C7
- Pevné znečištění: cca 30 µm < 4 částice / dm2 pod UV zářením, 0,3 µm ≤ 10 000 částic / cm2, 0,2 µm ≤ 20 000 částic / cm2

Další požadavky byly stanoveny na kovy, anorganické nečistoty jako limity pro cca 40 kovů a anionty.

Procesní sled:

Automatický transport pod laminárním proudem do první komory

Komora 1

- 1 čistící předloha
- 1 oplachová předloha s destilační úpravou, 18 barů tlakové plnění s vysokým objemovým tokem v čistícím procesu
- Ultrazvukové čištění / oplachování (čištění / oplachování 1)
- CNp předčištění (cyklická nukleace pro obě vany)

Komora 2

- Jemné oplachy s ultrazvukem + CNp (cyklická nukleace)
- Jemné stříkací oplachy s čistou vodou
- Tlakové sušení / vakuové sušení pomocí CNp
- Automatický transport do připojeného čistého prostředí

Závěr

Technologie komor nabízí při složitých a obtížných geometriích možnost použití známých a osvědčených mokrochemických čistících metod a všech metod sušení. Navíc lze využít nové technologie, jako je cyklická nukleace nebo hybridní metody, se všemi jejich výhodami. Hermeticky uzavřené komory, provedené volitelně jako přední, horní nebo inline verze, lze s vysokou flexibilitou začlenit do čistých prostor. Díky možnosti prostorového oddělení médiových předloh od místa čištění je varianta komory ideální pro současné i budoucí požadavky.