A döntő „többlet” lehetőségek

CNp-/US-duálkamrás rendszer a finomtisztításhoz, közvetlen csatlakozással egy tisztatérhez. (Fényképek/ábrák: LPW Reinigungssysteme GmbH)

A kamrás technológia alkalmas finom tisztításra is. (Fényképek/ábrák: LPW Reinigungssysteme GmbH)

A kamrás technológia a felsőbetöltős gépekkel is integrálható egy klasszikus átalakítástechnológiába. (Fotók/ábrák: LPW Reinigungssysteme GmbH)

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

A finomtisztítási feladatok az elmúlt évtizedekben klasszikusan 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 is bevetésre kerültek. Például a hermetikusan zárt kezelőkamrákkal ellátott egységek egyértelműen több lehetőséget kínálnak.

A finomtisztítási feladatok jelölése

A finomtisztítás jellemzői közé tartozik többek között a keresztkontamináció kockázata a korábbi/következő folyamatokkal, kezeléssel vagy környezeti hatásokkal. A dilemma akkor keletkezik, amikor a finomtisztítási követelmények összefonódnak összetett alkatrészi geometriákkal. Hiszen egyrészt el kell kerülni a szennyeződéseket a folyamattechnikai és mechanikus komponensek (részben/filmesen szelepek, 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 folyamatokon megy keresztül, amelyek magas szennyezőanyag-bevitellel járnak (pl. megmunkálás, csiszolás stb.). Ennek eredményeként alkalmazásra kerül:

• - magas térfogatáramok meghatározott közeggel
  - nagyobb permet- és öntözőnyomások
  - relatív mozgások (rántás, forgatás, intervallum forgatás)
  - vákuum alapú tisztítási eljárások alkalmazása, ultrahang nélkül vagy azzal

Ezt nyitott többmedencés rendszerekben szinte lehetetlen vagy csak jelentős korlátozásokkal lehet megvalósítani. Emellett a szokásos közegkörforgási rendszereket kritikus szemmel kell vizsgálni a szűrési sebesség szempontjából.

Korábbi berendezéstechnika

A múltban és részben ma is beváltak a klasszikus, magas minőségű ultrahangos sorozattisztító berendezések. Elsősorban az ultrahang mechanikus tisztító képességeire helyezik a hangsúlyt, és néhány követelmény esetén a nagy ultrahang (megás hang) alkalmazására a megfelelő tisztítószerrel, valamint a mosókerék számmal és minőségével együtt. A körkörös szűrőrendszerek úgy vannak kialakítva, hogy a felületen úszó szennyeződéseket leöblítik, kiszűrik, majd a tisztított közeg újra felhasználható legyen. Néhány esetben a közeg kivétele a medencénél alacsonyabb szinten történik. A termékmozgások az ultrahang frekvenciájához igazodnak, például emelő-löket mozgással vagy néha forgó mozgással.

Új és/vagy eddig nem megoldott feladatok

Minden iparágban növekszik az igény összetettebb kihívásokra finomtisztítási megoldások iránt. Legyen szó orvostechnikai termékekről (pl. endoszkópok, csövek, nyitott pórusú implantátumok, vezetődrótok) vagy a félvezetőiparról (pl. szelepek, hűtőelemek/-csövek). 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 filmes szennyeződések eltávolítására. A klasszikus ultrahangos berendezések fizikai határai elérhetőek összetett geometriák vagy kapillárisok esetén. Magas szennyeződési értékeknél, amelyek a korábbi előfeldolgozásokból adódnak, szigorúbb szűrési sebesség és így a körforgási mennyiség is szükségessé válik. Végül, a bevonatos felületek tisztításánál fennáll a sérülés veszélye az ultrahang miatt.

Kamratechnológia

A kamratechnológia az autóipari beszállítóknál és az általános iparban vált be azóta. Finomtisztítási feladatoknál már sok területen felváltja a sorozattisztító berendezéseket. Ennek oka a hermetikusan zárt kezelőkamrák által nyújtott kibővített képességek. Lehetővé teszik a nyomás/nyomáscsökkentés alkalmazását, a szinte korlátlan térfogatáramok kihasználását, magasabb szűrési sebességeket és ezáltal a szennyeződések gyorsabb eltávolítását. A vákuumrendszerek akár a nyomás nélküli, kíméletes feltöltést is lehetővé teszik a kezelőkamrákban vákuumban. Összességében a fent említett pontok eredményeként javul a közegminőség a tisztítási és öblítési lépésekben. A közbenső kifújás lehetőségével, valamint az optimalizált közegelosztókkal a közegszennyezés minimalizálható, és a felhasznált tisztítási és öblítési folyamatok összszáma jelentősen csökkenthető a korábbi sorozattisztító berendezésekkel szemben.

Két vagy több kezelőkamrával a tisztítási és öblítési lépések szennyeződésmentesen szétválaszthatók, és a kapacitás is jelentősen növelhető. A közegbeviteli és kezelőkamra külön technológiailag elválasztható, így szükség szerint térben is elkülöníthető. Ezek a rendszerek például tisztatérben vagy inline kamraként integrálhatók a tisztatérátmenetbe (Quality Gate). A közegkészletek és a kezelőkamrák szűrő- és közegkezelő moduljai lehetnek külső vagy más szinten elhelyezve. Gyakorlatilag ezek a rendszerek minden méretben alkalmazhatók.

További előnyök:

• - Szinte soha nem fordul elő kereszt- vagy szennyeződés, mivel az egész közeggel érintkező környezet folyamatosan tisztul
  - A közegkészlet általában 1,5-2-szer nagyobb, mint a kezelőkamra
  - A hermetikusan zárt kamra közvetlenül csatlakoztatható a megfelelő közegáramokhoz (levegő vagy folyadék)

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

Alkalmazási példa

A félvezetőiparban nyitott többmedencés/sorozattisztító berendezések elengedhetetlenek a waferek tisztításához. Például szeleptestek, mechanikus egységek, hőcserélők és hűtőcsövek esetében ez a technológia korlátozottan vagy egyáltalán nem alkalmas.

A LPW Reinigungssysteme GmbH fejlesztett ki egy frontbetöltős, kettős kamrás rendszert háromszintű közegkészlettel ezekhez az alkalmazásokhoz, és többször megvalósította. A kezelt alumínium alkatrészek (max. tételméret 800 x 500 x 650 mm) a feldolgozás után és az utolsó összeszerelés előtt a tisztatérben tisztításra kerülnek.

A feladathoz tartozó tisztasági követelmények több kritériumra vannak bontva (röviden):

- Szerves anyag, filmes 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 laminaris padló alatt az első kezelőkamrába

Kamra 1

- 1 tisztító közeg
- 1 öblítő közeg desztillációs előkészítéssel, 18 bar nyomású öblítés nagy térfogatárammal a tisztítás során
- Ultrahangos tisztítás/öblítés (Tisztítás/öblítés 1)
- CNp előtisztítás (ciklikus nukleáció mindkét kerékhez)

Kamra 2

- Finom öblítés ultrahanggal + CNp (ciklikus nukleáció)
- Finom permetező öblítés tiszta vízzel
- Forró levegős 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 is kihasználhatók minden előnyükkel. A hermetikusan zárt kamrák, akár front-, felsőbetöltős vagy inline változatban, magas rugalmassággal illeszthetők tisztatér környezetbe. A közegkészletek térben való elkülönítésének lehetőségével a kamra ideálisan megfelel a mai és a jövőbeli követelményeknek.