A döntő „többlet” lehetőségek

1. CNp-/US-kétkamrás rendszer finomtisztításhoz közvetlen csatlakozással egy tisztatérhez. (Fényképek/ábrák: LPW Reinigungssysteme GmbH)

2. A kamrás technológia alkalmas a nagy alkatrészek finom tisztítására is (itt: kb. 4000 x 700 x 700 mm alumínium). (Fényképek/ábrák: LPW Reinigungssysteme GmbH)

3. A kamrás technológia a felső töltős gépekkel is integrálható egy klasszikus átviteli technikába. (Fotók/ábrák: LPW Reinigungssysteme GmbH)

4. Különösen felületi kezeléssel és ezután elektropolírozott kezelőkamrák és berendezések támogatják a tisztítási folyamatot. (Fényképek/Ábrák: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Finomtisztítási feladatok az elmúlt évtizedekben hagyományosan főként az optika, félvezető vagy orvostechnika területein fordultak elő. És bevált módon itt is magas minőségű ultrahangos többmedencés rendszerekkel tisztítottak. Azonban a növekvő követelményekkel az említett iparágakban, valamint az autóiparban vagy az általános iparban felmerülő új kihívásokkal, mára új eljárások kerültek a játékba. Például a hermetikusan zárt kezelőkamrákkal ellátott egyszemélyes vagy többkamrás berendezések jelentős többlet lehetőségeket mutatnak.

A finomtisztítási feladatok jelölése

A finomtisztítás jellemzői közé tartozik többek között a keresztkontamináció kockázata a korábbi vagy későbbi folyamatokkal, kezelésekkel vagy környezeti hatásokkal. A dilemma akkor keletkezik, amikor a finomtisztítási követelmények összekapcsolódnak összetett alkatrészi geometriákkal. Hiszen egyrészt el kell kerülni a szennyeződéseket a folyamattechnikai és mechanikus komponensek (részben/filmként ventilek, forgó mozgások, holt terek stb.) segítségével. Másrészt, ezek a kritikus alkatrészi geometriák miatt, nagy hangsúlyt kell fektetni a mechanikai és folyamattechnikai kivitelezésre is. Emellett ez a tisztítási típus gyakran olyan előfeldolgozási lépéseken megy keresztül, amelyek magas szennyeződés-bevitellel járnak (pl. megmunkálás, csiszolás stb.). Ennek eredményeként alkalmazásra kerül:

• - magas térfogyasztású rendszerek meghatározott médiumokkal
  - nagyobb permet- és öblítőnyomások
  - relatív mozgások (rántás, forgatás, intervallum forgatás)
  - vákuum alapú tisztítási eljárások alkalmazása, ultrahanggal vagy anélkül

Ezt nyitott többmedencés rendszerekben vagy csak jelentős korlátozásokkal lehet megvalósítani. Emellett a szokásos médiumkörfolyamatok szűrési arányát is kritikus kérdésként kell vizsgálni.

Korábbi berendezéstechnika

A múltban és részben ma is beváltak a klasszikus, magas minőségű ultrahangos sorozattisztító rendszerek. A hangsúly az ultrahang mechanikus tisztítási képességein van, és bizonyos követelmények esetén a nagy hangsebességű ultrahangon, megfelelő tisztítószerrel, valamint a mosókerékek számán és minőségén. A ciklusszűrőrendszerek úgy vannak kialakítva, hogy a felúszó szennyeződéseket a felületről leöblítik, kiszűrik, és a tisztított közeg visszavezethető legyen. Egyes esetekben a médiumok kivétele a medence szintje alatt történik. A termékmozgások az ultrahang frekvenciájához igazodnak, például emelés-löket vagy forgó mozgás formájában.

Új és/vagy eddig nem megfelelően megoldott feladatok

Minden iparágban egyre növekvő igény mutatkozik összetettebb kihívásokra finomtisztítási megoldások iránt. Legyen szó orvostechnikai termékekről (pl. endoszkópok, csövek, nyitott pórusú implantátumok, vezetődrótok), vagy a félvezetőiparról (pl. szelepek, hűtőelemek/vezetékek). Az új gyártási eljárások, például az additív gyártás (3D nyomtatás), különleges bevonási és ragasztási technológiák, valamint a növekvő igény például magas színvonalú szenzorokra (az autóiparban) új feladatokat teremtenek a finom részecskék és filmrétegek eltávolítására. A klasszikus ultrahangos berendezések fizikai határai elérkeznek összetett geometriák vagy kapillárisok esetén. Magas szennyeződésértékek esetén, a korábbi folyamatok miatt, magasabb szűrési arányokra és ezáltal nagyobb körforgási mennyiségekre van szükség. Végül, a bevont felületek tisztításánál fennáll a sérülés veszélye az ultrahang miatt.

Kamratechnológia

A kamratechnológia az autóipari beszállítóknál és az általános iparban bizonyított. Finomtisztítási feladatoknál már sok területen felülmúlja a sorozattisztítókat. Ennek oka a hermetikusan zárt kezelőkamrák által nyújtott kibővített képességekben rejlik. Lehetővé teszik a nyomás/alacsony nyomás alkalmazását, a szinte korlátlan térfogyasztás kihasználását, magasabb szűrési arányokat és ezáltal a szennyeződések gyorsabb eltávolítását. A vákuumrendszerek lehetővé teszik a nyomásmentes, kíméletes feltöltést a kezelőkamrába vákuumban. Összességében a fent említett pontokból eredően javul a tisztítási és öblítési szakaszok médiumminősége. A közbenső kipufogás lehetőségével, valamint az optimalizált médiumelosztókkal a médiumok szennyeződése minimálisra csökkenthető, és a felhasznált tisztítási és öblítési folyamatok száma jelentősen csökkenthető a korábbi sorozattisztító rendszerekhez képest.

Két vagy több kezelőkamrával a tisztítási és öblítési szakaszokat szennyeződésmentesen lehet szétválasztani, és a kapacitás is jelentősen növelhető. A médium-előkészítő és kezelőkamrák technológiailag elkülönülnek, így szükség esetén térbeli elkülönítés is lehetséges. A rendszerek például tisztatérben vagy inline kamraként integrálhatók a tisztatérátmenetbe (Quality Gate). A felhasználói tartályok szűrő- és médiumkezelő moduljai külső vagy más szinten is elhelyezhetők. Gyakorlatilag ezek a rendszerek minden méretben alkalmazhatók.

További előnyök:

• - Szinte soha nem fordul elő re-/keresztkontamináció, mivel az összes médiumot érintő környezet folyamatosan tisztul
  - A médium-előkészítő általában 1,5-2-szer nagyobb, mint a kezelőkamra
  - A hermetikusan zárt kamra közvetlenül csatlakoztatható a megfelelő médiumáramokhoz (levegő vagy folyadék)

A vákuumos tisztítási eljárások (ciklikus nukleáció) integrálásával könnyen megoldhatók például cső belső tisztításai vagy sűrűn csomagolt összetett alkatrészek kezelése (csomagolási sűrűség előnyei). Emellett a kamratechnológia mind köteg-, mind egyedi alkatrész tisztítására, gőztisztítási és gőzöblítési alkalmazásokra, valamint minden ismert szárítási eljárásra alkalmas.

Példa az alkalmazásra

A félvezetőiparban nyitott többmedencés/sorozattisztító rendszerek elengedhetetlenek a waferek tisztításához. Például szelepkészletek, mechanikus egységek, hőcserélők és hűtővezetékek esetén ez a technológia korlátozottan vagy egyáltalán nem alkalmazható.

A LPW Reinigungssysteme GmbH erre az alkalmazási területre kifejlesztett egy frontlégterű dupla kamrás rendszert háromszintű médium-előkészítéssel, és többször megvalósította. A kezelt alumínium alkatrészek (max. tételméret 800 x 500 x 650 mm) a kezelés után és az utolsó összeszerelés előtt tisztításra kerülnek a tisztatérben.

A feladatkörhöz tartozó tisztasági követelmények több kritériumra vannak bontva (rövid kivonat):

- Szerves anyag, filmréteges szennyeződés: 10 - 100 ng /cm2 nagyobb C7
- Részecskés szennyeződés: kb. 30 µm < 4 részecske / dm2 UV-fény alatt, 0,3 µm ≤ 10.000 részecske / cm2, 0,2 µm ≤ 20.000 részecske / cm2

Továbbá előírások voltak fémekre, szervetlen szennyeződésekre, mint határértékek kb. 40 fémelemre és anionokra.

Folyamat sorrend:

Automatikus szállítás laminar padló alatt az első kezelőkamrába

Kamra 1

- 1 tisztítóelőkészítő
- 1 öblítőelő készítő desztillált vízzel, 18 bar nyomású magas térfogatáramú öblítés a tisztítás során
- Ultrahangos tisztítás/öblítés (Tisztítás/öblítés 1)
- CNp előtisztítás (ciklusos nukleáció mindkét kerékhez)

Kamra 2

- Finom öblítés ultrahanggal + CNp (ciklusos nukleáció)
- Finom permetező öblítés tiszta vízzel
- Forró levegő-CNp-/ vákuumos szárítás
- Automatikus szállítás a csatlakozó tisztatérbe.

Összegzés

A kamratechnológia összetett és nehéz geometriák esetén lehetőséget ad arra, hogy a jól bevált nedves kémiai tisztítási és szárítási eljárásokat alkalmazzuk. Emellett új technológiák, például a ciklikus nukleáció vagy hibrid eljárások, minden előnyükkel kihasználhatók. A hermetikusan zárt kamrák, amelyek lehetnek front-, felső- vagy inline típusúak, nagy rugalmassággal illeszthetők tisztatérkörnyezetbe. A médium-előkészítők térbeli elkülönítésével ideálisan megfelelnek a mai és a jövőbeli követelményeknek.