Biztonságos folyamat magas tisztaságú tisztítás: Miért dönt a mosás a siker vagy a selejt között

Az öblítés során dől el, hogy a magas tisztaságú alkatrészek elérik-e a megkövetelt tisztasági határértékeket, vagy a tisztítás utáni újrakontamináció selejthez vezet. Döntőek elsősorban három tényező:

– Reinstwasser minőség közvetlenül a Felhasználási Ponton (szemcsék, szerves anyag/TOC, vezetőképesség, pH).
– Minimális szennyeződés átvitel a folyamatlépcsők között és meghatározott öblítési irányítás.
– Berendezéstechnika és körforgási higiénia: megfelelő anyagok, átgondolt csővezetékek, valamint folyamatos monitorozás.

A következő cikk ismerteti ezen tényezők hátterét, és bemutatja, miért válik az öblítés a magas tisztaságú alkatrész tisztítási folyamatának rendszerkritikus lépésévé.

Medikációk mint korlátozó tényező

A magas tisztaságú alkatrész tisztításban olyan tisztasági követelmények érvényesek, mint semmilyen más iparágban: megengedett felszíni összetételi határértékek atom-részecskékben, alacsony gáztalanítási ráta és részecskementesség a szubmikronos tartományban. Ennek oka a rendkívüli vákuumfeltételekben való alkalmazás, például EUV-litográfiában, űrkutatásban vagy tömegspektrometriában az analitikában.

Ezekben az alkalmazásokban a tisztaság rendszerjellemzővé válik. Ez azt jelenti, hogy az egész rendszert úgy kell kialakítani, hogy magas határértékek elérhetők legyenek, és az újrakontaminációk kizárhatók legyenek. Ez különösen igaz a felhasznált médiumokra is, mivel minden érintkezési közegnek szintén meg kell felelnie a magas határértékeknek, különben nem lehet megfelelően tisztítani az alkatrészt, vagy fennáll a veszélye az alkatrész újrakontaminációjának.

A környezeti levegő és a folyamatlevegő például HEPA-/ULPA-szűrőkkel és tisztatér-technológiával alapvetően kezelhető. A folyadékok azonban összetettebbek. Az öblítés során a folyadék nem szennyeződhet szilárd részecskékkel vagy szerves anyagokkal, különben fennáll az újrakontamináció veszélye, és selejthez vezethet.

Mit jelent az „öblítés”?

Az öblítés nem csupán a tisztítószer „lemosását” jelenti, hanem lényegében a szennyezett folyadékréteg hígítását az alkatrészen öblítővízzel. A hígítás során egyidejűleg történik a maradék szennyeződések leválasztása és eltávolítása. Ezért az öblítés anyagtranszport problémává válik: a cél a szennyeződés koncentrációjának meghatározott szintek közötti csökkentése lépcsőről lépcsőre, egészen a megengedett határértékek alá (részecskék, illetve film- vagy szerves szennyeződések esetén).

Röviden: az alkatrész csak olyan tiszta lehet, mint az utolsó öblítés.

Fő tényezők a jó öblítési minőséghez

A jó öblítési minőség fő tényezői a felhasználási ponton elérhető víz minősége és a minimális szennyeződés átvitel.

A szükséges víz minősége, ahogy fent kiemeltük, az adott tisztasági követelményektől függ. Gyakran alkalmaznak ún. Reinstwater-t vagy Ultra Pure Water-t (UPW) az utolsó öblítések során, azonban az európai gazdasági térben nem általánosak egységes definíciók a tiszta vízre, és a fogalmak néha eltérően használatosak.

A víz minősége ismét az eredeti víz, azaz a városi víz minőségétől függ. A keménység, vezetőképesség és a benne lévő sók szerint szükség lehet előkezelésre aktívszén-szűrővel, részecskeszűrővel, mangán eltávolítással vagy jégmentesítéssel.

Ezt követően általában fordított ozmózissal választják el a permeátumot (sómentes víz) a koncentrátumtól, nyomás segítségével, félszigetmembránon keresztül.

Nagyon magas követelmények esetén gyakran alkalmaznak további kezelést keverőágyas ioncserélővel vagy elektrodionizációval (EDI), amely folyamatosan, regenerálószerek nélkül működik. A követelményektől függően további lépések is beépíthetők, például UV-sterilizáció a mikroorganizmusok csökkentésére vagy gázmentesítés.

A víz minőségét végül olyan paraméterek határozzák meg és ellenőrzik, mint a vezetőképesség, pH-érték vagy a TOC érték.

Ezeknek a modern vízkezelési technológiáknak köszönhetően kiváló vízminőség biztosítható a vízkezelő rendszer végén. Azonban lényegesebb, hogy a víz minőségét a felhasználási ponton, azaz a tisztítógép tartályában vagy kamrájában mérjük és ellenőrizzük.

Berendezéstechnika mint lehetővé tevő: anyagválasztás, szennyeződés átvitel, körforgási higiénia

Itt egy kifinomult berendezéstechnika szükséges, amely minimális szennyeződés átvitelével, megfelelő anyagválasztással és szükség szerint körforgási higiénével biztosítja a jó vízminőséget a felhasználási ponton. Mert a öblítési minőség csak annyira jó, mint a rendszere, ami támogatja.

A tisztítógép tervezése és kivitelezése során is arra kell törekedni, hogy minimalizálják a szennyeződést. Ide tartozik a különböző médiumkörök szigorú szétválasztása: minden tartály saját csővezetékkel, szűrőegységgel és szivattyúval rendelkezik. Emellett a csővezetékek áramlás-optimalizált kialakítása is fontos, hogy ne gyűljenek össze vízmaradványok. Gyakran elhanyagolják a szállítók és állványok kialakítását is. Ezeket is úgy kell tervezni, hogy megfeleljenek a „forma követi a funkciót” elvnek, azaz ne legyenek olyan éles vagy nagy felületek, ahol vízmaradványok rakódhatnak le.

A berendezéstípustól függően további szerkezeti különbségek lehetnek; például a merülőtisztítók esetében figyelni kell a meghatározott túlfolyókra és elválasztólemezekre az egyes tartályok között. A leeresztési idő és a szállítók rázása segíti a szennyeződés átvitelének megelőzését. Kamrás berendezéseknél az optimális kialakítás, a teljes kiürítés és a tartályok közötti tiszta tisztítás is fontos.

Ezenkívül a tisztítógépben, azaz a felhasználási ponton is, megfelelő érzékelőkkel kell figyelni a víz minőségét.

A megfelelő anyagok és felületek kiválasztása szintén lényeges. Jobb anyagkövetelmények miatt V4A rozsdamentes acélokat (például 1.4404, 1.4571) kell használni a V2A helyett, és figyelni kell a megfelelő hegesztési minőségre. A sárgaréz teljes elhagyása javasolt. A PP és PVDF szintén alkalmas lehet csővezetékekhez.

Gyakorlati példa: tisztítórendszerek tervezése magas tisztaságú öblítési folyamatokhoz

A BvL Oberflächentechnik GmbH példaként említi azokat a tisztítórendszereket, amelyek a felhasználási ponton elérhető magas öblítési minőség érdekében kialakíthatók, többek között külön médiumkörök, megfelelő anyagválasztás és a víz minőségének folyamat közbeni ellenőrzése révén. Példaként a NiagaraUP kamrás tisztítórendszert és az AtlanticTR merülőtisztítót említik. Mintavételi tisztítások a cég saját technikumában lehetségesek. Továbbá rendelkezésre áll egy Reinstwater-előkezelő rendszer (EnviroFALK) is, melynek jellemzői: vezetőképesség 0,04 µS/cm; TOC 13,58 ppb.