Un cuarto limpio por sí solo no garantiza la limpieza

Requisitos de limpieza modificados en tipo y cantidad, requieren otros métodos de prueba. Además de procedimientos técnicamente complejos y que consumen mucho tiempo (por ejemplo, XPS, ATR/FTIR, TOF-SIMS, etc.), la inspección con luz ultravioleta ha demostrado ser un método rápido, que hace visibles incluso las partículas o fibras más pequeñas. (Foto/Gráfico: LPW)

Vista del TDZ: La limpieza de componentes antes o dentro del sala limpia se ha convertido en una rutina en los últimos años. (Foto/Gráfico: LPW)

Nada entra en la sala limpia sin pre-limpieza para evitar posibles contaminaciones. (Foto/Gráfico: LPW)

La unidad de suministro de agua pura LPW para los enjuagues finales en el TDZ representa un componente adicional importante para garantizar la calidad del proceso. (Foto/Gráfico: LPW)

La unidad de suministro de agua pura LPW para los enjuagues finales en el TDZ representa un componente adicional importante para garantizar la calidad del proceso. (Foto/Gráfico: LPW)

La calidad del aire en la sala limpia en relación con la carga particulada y la frecuencia de recambio, se garantiza mediante un sistema de filtros de circuito cerrado y se controla a través de una monitorización de datos del proceso (entre otros, contador de partículas). (Foto/Gráfico: LPW)

El sistema de limpieza puede contribuir a una nueva contaminación, no solo durante el proceso de limpieza en sí, sino también en la mercancía, debido a una contaminación cruzada no deseada. Además, el área de mantenimiento suele ser una fuente de esto y, por lo tanto, en los sistemas LPW siempre se coloca fuera del área limpia. (Foto/Gráfico: LPW)

Diagrama (Foto/Gráfico: LPW)

Cuando se trata de tecnología de limpieza industrial, cada vez se habla más frecuentemente de aplicaciones en o frente a salas limpias, y no solo en los segmentos médico y de semiconductores. Sin embargo, a veces da la impresión de que la simple combinación de una planta de limpieza con una sala limpia sería la solución a las crecientes demandas en cuanto al nivel de limpieza técnica. Esto no es así. Una sala limpia por sí sola no limpia. Es simplemente parte de una concepción integral compleja.

El sector está en proceso de cambio. Aunque algunas soluciones de limpieza parecen ser aún suficientes en la actualidad, gradualmente alcanzan sus límites, ya que no consideran ciertos enfoques lógico-analíticos. En términos claros, esto significa que si no están coordinadas con toda la cadena de procesos y las condiciones ambientales en relación con la especificación de limpieza correspondiente, incluso en cada paso pequeño.

Cambio en todos los niveles

Para entender esto, ayuda un breve repaso: anteriormente existían tareas clásicas, por ejemplo en el entorno de la ingeniería mecánica y la industria automotriz de tren motriz. Y, por otro lado, las que requerían los niveles más altos de pureza, vinculadas a regulaciones y requisitos de validación (por ejemplo, en productos médicos, sistemas ópticos y fabricación de obleas). Sin embargo, en los últimos años, estos dos ámbitos de la tecnología de limpieza industrial han crecido prácticamente juntos. Especialmente en 2019/2020, esta tendencia avanzó rápidamente debido a la reestructuración en casi todos los sectores industriales a nivel mundial. Esto lleva a que toda la industria tenga que enfrentarse a las nuevas demandas tecnológicas y buscar orientación junto con los usuarios. A veces también en relación con la necesidad de soluciones rápidas.

Pero no basta con ser rápido. Los nuevos productos y métodos de fabricación exigen una mirada diferente y más consciente sobre la limpieza técnica en todos los procesos productivos. Mientras que en el pasado, por ejemplo, el enfoque estaba en partículas y fibras, hoy en día dominan contaminantes orgánicos o inorgánicos a nivel molecular, o también tóxicos, con impactos en la calidad de las condiciones ambientales y en los procedimientos de detección. Además, la complejidad geométrica de las piezas en el segmento de limpieza fina y ultra fina ha aumentado considerablemente. Asimismo, las dimensiones de las componentes varían desde micro hasta componentes XXL para sistemas de litografía en la industria de semiconductores. Y, mientras antes se trataba principalmente de series grandes, hoy en día se trabaja más con series pequeñas o piezas individuales.

Además, los parámetros marco han cambiado:

– Las piezas en estado de entrada suelen estar mucho más limpias que la calidad de salida de las aplicaciones conocidas hasta ahora (por ejemplo, en la industria automotriz clásica).
– Los contaminantes "nuevos" a menudo no son detectables rápidamente ni son evidentes a simple vista.
– Los medios de proceso (gaseosos o líquidos) y las condiciones ambientales tienen una influencia directa en la calidad de la pieza en toda la cadena de proceso y pueden, entre otras cosas, causar recontaminación o contaminación cruzada.

Requisitos para fabricación y manejo

Para cumplir con los requisitos actuales de limpieza en fabricación y manejo en entornos de alta pureza, es fundamental evitar contaminantes no deseados en la cadena de procesos lo antes posible y de forma sistemática, antes de la limpieza final. En la práctica, esto significa que, además de elegir la solución técnica de limpieza adecuada, se deben planificar cuidadosamente los preprocesos, las condiciones ambientales, los medios utilizados y las aplicaciones posteriores. Esto requiere un cambio de mentalidad en el manejo del tema y, en consecuencia, una concepción integral adecuada. Porque una simple combinación de habilidades técnicas, como la unión de la planta de limpieza con un sistema de tratamiento de agua y un entorno "limpio", no es suficiente. Es necesaria una coordinación fina de todos los aspectos, cuyo objetivo es obtener una superficie limpia en el lugar final de uso.

La planta de limpieza en sí misma debe considerarse como un vínculo entre el preproceso y el lugar de uso, asegurando condiciones ambientales apropiadas (por ejemplo, en sala limpia o en un embalaje adecuado). Además de lograr un nivel superior de limpieza, también tiene la tarea de transferir un entorno progresivamente más limpio en las etapas siguientes, evitando contaminaciones cruzadas o recontaminaciones. Con el aumento del nivel de limpieza durante el proceso, la calidad del entorno y de los medios también debe ajustarse para evitar cualquier deterioro, incluso dentro de la sala limpia. Esta tiene la tarea, tanto técnica como organizacional, de mantener el estándar alcanzado en la pieza hasta el lugar de uso final.

En la práctica

Los Países Bajos son un lugar importante para la alta tecnología europea. Allí, entre otros, el grupo ASML fabrica sistemas de litografía EUV para la industria de semiconductores. Dos proveedores de este entorno contactaron a LPW, ya que estaban en proceso de cambiar su producción del grado 4 actual (comparado con tareas clásicas de limpieza fina particulada) al grado 2 (con opción a grado 1). Esto significa que las condiciones de película y partículas finas en la limpieza fina y ultra fina, con altos requisitos de pureza en los parámetros ambientales, son prioritarias.

En el caso del cliente LowersHanique, se trataba de componentes de vidrio y metal de alta calidad. En la empresa AAE, de una variedad de componentes estructurales (principalmente aluminio) con gran variabilidad en tamaño y enorme complejidad. En el segundo caso, el foco estaba en formas geométricas difíciles, perforaciones pasantes y ciegas con diámetros de 2 a 6 mm (con y sin rosca), así como superficies sensibles. Ambos clientes querían, en una primera etapa, verificar si era posible limpiar sin dañar las piezas y cómo evitar recontaminaciones o contaminación cruzada. Pruebas preliminares con otros fabricantes de equipos no habían dado resultados satisfactorios hasta entonces.

¿Cómo proceder? Desde el principio, se realizó una colaboración intensiva en ingeniería conjunta. Proyectos de este tipo no son sencillos para ninguna de las partes y requieren discusiones profundas sobre procesos, materiales y sus propiedades, manejo y evaluación de la calidad. Cada paso de limpieza, es decir, mecánica de lavado, enjuague y secado, debe ser probado y evaluado en cuanto a sus influencias positivas y negativas en el resultado deseado. Además, hay que coordinar con los procesos previos y posteriores. La transición a la sala limpia debe planificarse con antelación, mucho antes de tomar una decisión de compra. La base de todo es la apertura y confianza en las personas involucradas y su entorno. En esencia, se trata de una nueva planta de limpieza, pero en realidad, de la implementación de niveles de calidad superiores en la producción.

Tras las pruebas intensivas en el centro de pruebas y servicios basado en sala limpia (TDZ) de LPW, incluyendo limpieza por contrato y la planificación de procesos integrales, LowersHanique y AAE finalmente encargaron sus soluciones específicas. Para ambas empresas, se implementaron soluciones personalizadas. Sin embargo, la tarea de transferencia fue la misma en ambos proyectos: lograr el nivel de limpieza requerido para las aplicaciones en sala limpia posteriores, reduciendo continuamente las influencias externas del entorno y los medios utilizados (aire, agua, productos químicos).

Las tareas del mañana

Los sistemas de plantas ya tienen hoy la tarea de garantizar la transferencia en la forma descrita. Sin embargo, en el futuro, deberán cuidar aún más la calidad de los preprocesos (variaciones en tipo y cantidad de contaminantes), de sus propios procesos (limpieza/enjuague/secado) y de los parámetros ambientales relevantes. Esto se logrará mediante un monitoreo basado en la calidad y en la relación con los parámetros, con supervisión y documentación continuas. Las desviaciones deben reportarse de inmediato y, en el mejor de los casos, corregirse rápidamente, ya sea por el operador/responsable de calidad o, en límites definidos, por el propio sistema.

LPW lleva más de 15 años enfrentando estos desafíos en alta pureza y es uno de los pioneros en este campo. La limpieza fina y ultra fina de geometrías complejas es una de sus competencias principales, y sus plantas se encuentran en todo el mundo. Además de los sistemas adecuados, los especialistas de Ried también disponen de la periferia necesaria para garantizar la tarea de transferencia. Para ello, en 2019 se creó específicamente el centro de pruebas y servicios basado en sala limpia (TDZ), donde el equipo de ingeniería de aplicaciones de LPW, formado por técnicos e ingenieros, apoya a los clientes en la implementación y optimización de sus procesos. También allí se trabaja en proyectos de investigación y desarrollo, incluso en condiciones de sala limpia. Porque, aunque una sala limpia por sí sola no limpia, asegura que, tras un proceso integral adaptado a los requisitos, el resultado arduamente logrado llegue de forma segura a su lugar de uso final.

Cuadro informativo: requisitos ayer y hoy

Hasta ahora, en la industria de mecanizado, el enfoque principal estaba en contaminantes particulados (metálicos/no metálicos), fibras y residuos de aceite y emulsiones. La inspección de partículas y fibras se realizaba mediante peso (gravimetría) o tamaño en análisis microscópico. Para aceites y grasas, generalmente mediante tensión superficial o medición de fluorescencia.

Hoy en día, entre otros, se consideran residuos orgánicos e inorgánicos a nivel molecular, contaminantes pigmentados, contaminación filmica general, residuos tóxicos y biológicos, o contaminación a nivel molecular/atómico. Estos pueden estar en la superficie o en las capas superiores de la pieza. Por ello, también cambian los métodos de análisis para determinar la limpieza. En terminología especializada, se habla de tasas de desgasificación, tasas de crecimiento en el caso de microorganismos y, en algunos casos, de métodos de análisis como XPS, ATR/FTIR, TOF-SIMS. Sin embargo, la análisis con luz ultravioleta también puede proporcionar la información necesaria para una evaluación cualitativa.