Installations de production conformes à la pureté selon la norme

Installations de production conformes à la pureté selon la norme

Réunion de lancement du réseau industriel « Matériaux adaptés aux salles blanches CSM, Phase 4 » le 28 janvier 2009 à l'Institut Fraunhofer IPA à Stuttgart

Situation initiale

Pour diverses composants techniques, la demande croissante en performance et en vitesse, ainsi que la réduction du poids et de la consommation d'énergie, sont réalisées par un processus de miniaturisation. Cette tendance, observée depuis plusieurs décennies dans le domaine scientifique et technique, nécessite notamment la mise à disposition d'environnements de production contrôlés « propres ». Leur tâche est de minimiser les influences nuisibles à la production. Les environnements appelés « salles blanches », initialement développés principalement pour la microélectronique et la microtechnologie, se retrouvent aujourd'hui dans presque tous les secteurs de haute technologie.

Selon le secteur et le procédé, différents facteurs de pureté ont un effet nuisible sur la production. Une enquête menée en 2003 par l'Institut Fraunhofer IPA a confirmé que pour les acteurs du marché, le plus grand danger dans une production pure provient encore de particules — les plus petites particules dans le domaine du micromètre — suivies par les contaminations moléculaires (dégazage) et les phénomènes de décharge électrostatique (ESD).

On observe ces dernières années une évolution dans les causes des contaminations : la salle blanche elle-même n’a plus qu’une influence marginale sur la contamination de la fabrication. De plus, le personnel, qui il y a environ 15 ans avait encore le plus grand impact sur la propreté d’un environnement de production, voit son potentiel de contamination diminuer grâce à son éviction des zones critiques. En contrepartie, le risque de contamination provenant des équipements de production, dont les matériaux sont en contact direct avec le produit, augmente fortement avec la montée en puissance de l’automatisation, et est aujourd’hui estimé par des experts à plus de 40 %.

Les équipements de production et, par extension, les matériaux qui y sont intégrés, jouent ainsi un rôle de plus en plus important en tant que facteur de contamination contrôlable dans une production pure. Cette tendance se reflète également dans l’enquête menée par l’Institut Fraunhofer IPA : 91 % des exploitants de productions pures considèrent la compatibilité à la pureté des matériaux comme la variable la plus importante à contrôler. Plus de 85 % des entreprises participantes expriment un besoin d’une base de données sur les matériaux et produits, contenant des informations sur leur compatibilité à la pureté. Choisir des matériaux pour les équipements de production de manière à minimiser ou éviter toute contamination critique est une préoccupation extrêmement importante pour l’industrie, mais peu explorée jusqu’à présent.

Développement durable du réseau industriel

C’est grâce à la réaction positive suscitée par cette enquête dans l’industrie, lors d’une analyse de marché, que l’Institut Fraunhofer IPA a lancé le réseau industriel « Matériaux adaptés aux salles blanches CSM ».

L’objectif principal de ce réseau est de fournir aux concepteurs d’équipements pour environnements de production propres des outils leur permettant de sélectionner des matériaux compatibles avec la pureté. La communication étroite entre les utilisateurs finaux des équipements et les constructeurs est une condition préalable essentielle. La plateforme appropriée pour cela est le réseau industriel : des acteurs clés des industries concernées se réunissent pour développer conjointement avec l’Institut Fraunhofer IPA des méthodes fiables pour tester et évaluer la compatibilité à la pureté des matériaux (voir Fig. 1). La durabilité du réseau est renforcée par sa contribution à l’élaboration de normes et de directives en cours de développement, dans lesquelles les méthodes d’évaluation du réseau sont intégrées.

Depuis deux ans, une multitude de tests sur différents matériaux — céramique, métal, revêtement et plastiques — choisis librement par les participants selon leurs besoins, ont permis de constituer une base de connaissances exclusive et étendue sur la compatibilité à la pureté des matériaux pour les entreprises impliquées dans le réseau. Sous la forme d’une base de données mondiale unique en son genre, accessible via Internet, les participants ont accès à tous les matériaux étudiés dans le cadre du réseau et bénéficient des synergies d’un large groupe de participants, qui enrichit rapidement la base de données matériaux. L’interface graphique conviviale de la base de données, avec ses diverses fonctions de recherche, permet aux utilisateurs d’exploiter efficacement les résultats des tests pour le développement, la planification et l’optimisation de leurs équipements de fabrication.

Exemple de mise en œuvre

Lors du développement d’un système de nettoyage automatisé, il a été possible de s’appuyer sur les connaissances du réseau industriel. Pour éviter des valeurs de rejet de particules excessives ou inacceptables lors de l’utilisation ultérieure de l’équipement, des essais préliminaires avec différents matériaux ont été réalisés. Grâce à la méthode d’évaluation développée dans le cadre du réseau, le nombre de matériaux potentiellement appropriés a pu être réduit et évalué avant la réalisation de l’équipement. Le résultat est un système de nettoyage presque parfaitement adapté à la pureté (voir Fig. 2).

Perspectives

Afin de permettre une évaluation toujours aussi globale que possible des matériaux quant à leur aptitude pour des équipements de production compatibles avec la pureté, des extensions des méthodes d’évaluation sont prévues, notamment l’étude de la libération de particules par les matériaux en vide et des analyses microbiologiques, importantes pour les applications en sciences de la vie. La suite de la démarche sera décidée lors d’une réunion de lancement ouverte et sans engagement, qui se tiendra le 28 janvier 2009 à Stuttgart lors d’un événement organisé par l’Institut Fraunhofer IPA, auquel tous les intéressés sont cordialement invités.

Le réseau industriel reste également ouvert à l’intégration de nouveaux partenaires souhaitant apporter leurs préoccupations et leurs matériaux spécifiques dans les études, afin de rester à la pointe de l’industrie à l’avenir.