La decisiva "più" di possibilit�

1. CNp-/US-Doppelkammeranlage per la pulizia fine con collegamento diretto a una camera bianca. (Foto/Diagrammi: LPW Reinigungssysteme GmbH)

2. La tecnologia delle camere è adatta anche per la pulizia fine di componenti di grandi dimensioni (qui: circa 4.000 x 700 x 700 mm di alluminio). (Foto/Illustrazioni: LPW Reinigungssysteme GmbH)

3. La tecnologia delle camere può essere integrata anche in una tecnologia di convertitore classica con caricatori superiori. (Foto/Illustrazioni: LPW Reinigungssysteme GmbH)

4. Camere di trattamento con superfici speciali e successivamente elettropolite, così come le installazioni, supportano il processo di pulizia. (Foto/Illustrazioni: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Compiti di pulizia fine sono apparsi nel corso degli ultimi decenni principalmente nei settori dell'ottica, dei semiconduttori o della tecnologia medica. E come si è dimostrato, qui si utilizzano sistemi di pulizia ad ultrasuoni multi-bagno di alta qualità. Tuttavia, con l'aumento delle esigenze nei settori menzionati e le nuove sfide nel settore automobilistico o nell'industria generale, sono ora in gioco nuove procedure. Ad esempio, impianti a una o più camere con camere di trattamento ermeticamente sigillate offrono un notevole maggior numero di possibilità.

Indicazione dei compiti di pulizia fine

Tra le caratteristiche della pulizia fine vi è anche il rischio di contaminazione incrociata con processi precedenti/posteriori, influenze di manipolazione o ambientali. Il dilemma si presenta nel momento in cui i requisiti di pulizia fine si combinano con geometrie complesse dei componenti. Infatti, da un lato, è importante evitare contaminazioni attraverso componenti meccanici e di processo (particolare/filmico tramite valvole, movimenti rotatori, camere morte, ecc.). Dall’altro lato, a causa di queste geometrie critiche dei componenti, deve essere posta molta attenzione anche sulla realizzazione meccanica e di processo. Inoltre, questa tipologia di oggetto da pulire attraversa pre-processi spesso associati a un alto ingresso di sporco (ad esempio lavorazioni di asportazione, rettifica, ecc.). Da ciò derivano l’uso di

- alti volumi di flusso con media definiti
- pressioni di spruzzo e flusso più elevate
- movimenti relativi (oscillare, ruotare, rotazioni intermittenti)
- utilizzo di processi di pulizia basati su depressione, con e senza ultrasuoni

Questa operatività non può essere facilmente o solo con notevoli limitazioni implementata in sistemi multi-bagno aperti. Inoltre, i sistemi di circolazione dei media usuali devono essere valutati criticamente in relazione alla loro capacità di filtrazione.

Tecnologia delle apparecchiature esistenti

In passato e ancora oggi, si sono affermati sistemi tradizionali di alta qualità con ultrasuoni a ciclo continuo. Al centro ci sono le capacità meccaniche di lavaggio degli ultrasuoni e, in alcune esigenze, anche del megaschallo in combinazione con le sostanze chimiche di pulizia appropriate e il numero e la qualità delle spazzole di lavaggio. I sistemi di filtrazione a ciclo sono progettati in modo che le impurità galleggianti vengano sciacquate dalla superficie, filtrate e il mezzo pulito possa essere reintrodotto. In alcuni casi, il prelievo del media avviene anche sotto il livello del bagno. I movimenti delle merci sono adattati alla frequenza degli ultrasuoni, sotto forma di movimento di sollevamento e abbassamento o, in alcuni casi, anche come rotazione.

Compiti nuovi o ancora insufficientemente risolti

In tutti i settori industriali cresce la domanda di soluzioni di pulizia fine per sfide più complesse. Che si tratti di prodotti nel settore della tecnologia medica (ad esempio endoscopi, cannule, impianti porosi, guide) o nel settore dei semiconduttori (ad esempio valvole, elementi/linee di raffreddamento). A causa di nuovi processi di produzione, come la produzione additiva (stampa 3D), trattamenti e adesivi speciali, e dell’aumento della domanda di sensori di alta qualità (nell’industria automobilistica), emergono nuove sfide per eliminare contaminanti particellari fini e filmici. I sistemi di ultrasuoni classici raggiungono i loro limiti fisici con geometrie complesse/capillari provenienti dai settori sopra menzionati. Con valori di contaminazione elevati, causati dai pre-processi, sono richiesti anche filtri con capacità di filtrazione più elevate e quindi anche una maggiore quantità di circolazione. Infine, la pulizia di superfici rivestite comporta il rischio di danni causati dagli ultrasuoni.

Tecnologia delle camere

La tecnologia delle camere si è dimostrata efficace finora, soprattutto nel settore delle forniture automobilistiche e nell’industria generale. Per i compiti di pulizia fine, essa è ormai preferita rispetto ai sistemi a ciclo continuo in molti settori. I motivi sono le capacità avanzate grazie alle camere di trattamento ermeticamente sigillate. Queste consentono l’uso di pressioni/sottopressioni, l’impiego di volumi di flusso quasi illimitati, tassi di filtrazione più elevati e quindi una rimozione delle impurità molto più rapida. I sistemi di vuoto permettono anche il riempimento senza pressione e quindi delicato della camera di trattamento in sottovuoto. Complessivamente, i punti sopra menzionati migliorano la qualità del media nelle fasi di pulizia e risciacquo. Con la possibilità di soffiatura intermedia e grazie a distributori di media ottimizzati, la contaminazione del media può essere ridotta al minimo e il numero totale di processi di pulizia e risciacquo necessari per un compito può essere significativamente ridotto rispetto ai sistemi a ciclo continuo.

Con due o più camere di trattamento, è inoltre possibile separare senza contaminazione la fase di pulizia da quella di risciacquo e, come effetto secondario, aumentare significativamente il throughput. Le pre-imbottiture di media e le camere di trattamento sono separate dal punto di vista di processo in questi sistemi, consentendo anche una separazione spaziale se necessario. Gli impianti possono essere integrati, ad esempio, in ambienti di camere bianche o come camere inline nel passaggio alla camera bianca (Quality Gate). I serbatoi di pre-imbottitura con i moduli di filtrazione/ricondizionamento dei media possono essere posizionati all’esterno o anche su un altro livello. Questi sistemi sono praticamente utilizzabili per tutte le dimensioni.

Altri vantaggi:

- Contaminazioni incrociate/reverse sono quasi assenti, poiché l’ambiente mediato viene continuamente pulito
- La pre-imbottitura del media è in genere 1,5-2 volte più grande della camera di trattamento
- La camera ermeticamente sigillata può essere collegata direttamente ai flussi di media appropriati (aria o liquidi)

Integrando processi di pulizia basati su vuoto (nucleazione ciclica), si possono facilmente risolvere compiti come la pulizia interna di tubi o il trattamento di componenti complessi altamente densi (vantaggi di densità di imballaggio). Inoltre, la tecnologia delle camere è adatta sia per la pulizia batch che per quella di singoli pezzi, per la pulizia a vapore e per le applicazioni di vapore risciacquo, nonché per tutte le tecniche di asciugatura conosciute.

Esempio di applicazione

Nel settore dei semiconduttori, gli impianti di lavaggio a ciclo continuo aperti sono indispensabili per la pulizia dei wafer. Per l’uso, ad esempio, in gruppi di valvole, unità meccaniche, scambiatori di calore e linee di raffreddamento, questa tecnologia è limitata o addirittura non adatta.

LPW Reinigungssysteme GmbH ha sviluppato per questi casi d’uso un sistema a doppia camera frontale con una pre-imbottitura a tre livelli, implementato più volte. I gruppi di alluminio lavorati (max. dimensioni del carico 800 x 500 x 650 mm) vengono puliti dopo la lavorazione e prima del montaggio finale in ambiente sterile.

I requisiti di purezza associati alla missione sono suddivisi in diversi criteri (estratto):

- Organici, contaminazione filmica: 10 - 100 ng/cm2 maggiore C7
- Contaminazione particellare: circa 30 µm < 4 particelle/dm2 sotto luce UV, 0,3 µm ≤ 10.000 particelle/cm2, 0,2 µm ≤ 20.000 particelle/cm2

Inoltre, sono stati stabiliti limiti per metalli e contaminazioni inorganiche per circa 40 metalli e anioni.

Sequenza di processo:

Trasporto automatico sotto piano laminare nella prima camera di trattamento

Camera 1

- 1 pre-imbottitura di pulizia
- 1 pre-imbottitura di risciacquo con preparazione distillata, iniezioni di pressione di 18 bar con alto volume di flusso durante la pulizia
- Pulizia/risciacquo ad ultrasuoni (pulizia/risciacquo 1)
- Pre-pulizia CNp (nucleazione ciclica per entrambi i bagni)

Camera 2

- Risciacqui fini con ultrasuoni + CNp (nucleazione ciclica)
- Spruzzatura fine con acqua ultrapura
- Asciugatura con aria calda/CNp/vuoto
- Trasporto automatico nel ambiente sterile collegato.

Conclusione

La tecnologia delle camere offre, anche per geometrie complesse e difficili, la possibilità di utilizzare tutte le tecniche di pulizia chimico-umide e di asciugatura conosciute e collaudate. Inoltre, si possono sfruttare nuove tecnologie, come la nucleazione ciclica o i processi ibridi, con tutti i loro vantaggi. Le camere ermeticamente sigillate, realizzate come versioni frontale, top o inline, possono essere integrate con elevata flessibilità in ambienti di camere bianche. La possibilità di separare spazialmente i pre-imbottiture dei media dal luogo di pulizia rende la variante a camera particolarmente adatta alle esigenze attuali e future.