Progetto studentesco per lo sviluppo di un sistema di rigenerazione dei filtri per acqua ultrapurificata

Modulo elettronico

Vista posteriore con componenti pneumatico-idraulici per il controllo dei processi di rigenerazione

Le M+W Products, un'azienda del Gruppo M+W, ha realizzato presso il suo sito di produzione a Stoccarda, in collaborazione con il centro TheoPrax del Fraunhofer ICT (www.theoprax.de) a Pfinztal, un progetto pratico con quattro studenti (classe 11) del Reuchlin Gymnasium di Pforzheim, durante quasi un anno scolastico. L'obiettivo di questo progetto studentesco era assegnare agli studenti un compito pratico, lontano dalla lezione frontale, e risolverlo insieme in team. Per questo motivo, durante l'anno scolastico, il team di studenti è stato in contatto regolare con M+W. Così, durante le visite degli studenti presso M+W, circa ogni 8 settimane, è stato costruito un dispositivo per la rigenerazione automatica del filtro di acqua ultrapura (termine tecnico: stato di rigenerazione del filtro UPW). L'acqua ultrapura viene utilizzata nella produzione di microchip per l'esposizione dei wafer e deve essere rigenerata regolarmente.

Le crescenti esigenze dei microchip, come quelli impiegati in smartphone, tablet, ecc., pongono i produttori sotto una pressione costante per ridurre sempre più le dimensioni dei circuiti. Attualmente, vengono prodotti microchip con una larghezza di traccia di 1x nm (nanometro), e una riduzione ulteriore nella gamma degli nanometri a una cifra (1 nm = 10^-9 m) è possibile grazie a nuove tecnologie.

Per poter produrre microchip con lo standard attuale, si utilizza la tecnologia di immersione nella litografia ottica. L'uso di acqua ultrapura (UPW) permette di deviare la luce laser, impiegata per l'esposizione dei wafer, a favore delle larghezze di struttura e della profondità di campo sul microchip. È quindi comprensibile che siano richiesti requisiti di purezza molto elevati per la qualità dell'acqua. Questo si ottiene facendo passare l'acqua, tra l'altro, attraverso diversi filtri con caratteristiche di filtrazione differenti prima di essere introdotta nel processo di esposizione.

Come tutti i filtri, anche questi filtri UPW, dopo un certo periodo di utilizzo, si riempiono di sostanze estranee e devono essere sostituiti o puliti. A tal fine, i filtri vengono risciacquati con acqua pura in un processo di pulizia che dura diverse ore (tra 8 e 10 ore, a seconda del grado di inquinamento), per rimuovere depositi e impurità dal tessuto filtrante. L'acqua di processo funge da parametro di rigenerazione e viene analizzata continuamente durante il processo di rigenerazione per TOC (Componenti Organici Totali) e particelle. Quando si scende sotto una soglia definita per TOC e particelle nell'acqua di processo, il filtro è privo di depositi e può essere riutilizzato nel sistema UPW.
Fino ad ora, i filtri UPW presso M+W Products venivano rigenerati manualmente e con un notevole dispendio di tempo. A causa dell'aumento del numero di filtri da rigenerare e dei tempi di rigenerazione molto lunghi, lo stato di rigenerazione del filtro UPW è stato rivisto e automatizzato nell'ambito del progetto studentesco menzionato.

Il team di studenti ha sviluppato, insieme all'azienda, una soluzione per uno stato di rigenerazione del filtro UPW ampliato, che oltre a un processo di rigenerazione automatizzato consente anche il montaggio di un secondo filtro. Quando il primo filtro ha completato con successo il processo di rigenerazione, lo stato di rigenerazione del filtro automatizzato attiva automaticamente il processo di rigenerazione per il secondo filtro, mentre il processo per il primo filtro viene contemporaneamente chiuso.

Con questo progetto, M+W Products, grazie all'impegno dei giovani studenti, ha fatto un altro passo avanti verso servizi automatizzati di successo. Gli studenti, lavorando a stretto contatto con i dipendenti di M+W, sono riusciti a realizzare un progetto innovativo e hanno ottenuto anche una profonda comprensione della moderna tecnologia dei microsistemi – forse anche un impulso per la scelta futura del percorso di studi.

Per eventuali domande, si prega di contattare il dottor Ing. Dietmar Malcherek, e-mail: dietmar.malcherek@mwgroup.net, Telefono: +49 711 88041624.