Het cruciale "meer" aan mogelijkheden

1. CNp-/US-Dubbelkamerasysteem voor fijne reiniging met directe aansluiting op een cleanroom. (Foto's/Schema's: LPW Reinigungssysteme GmbH)

2. De kamertechnologie is ook geschikt voor de fijne reiniging van grote onderdelen (hier: ca. 4.000 x 700 x 700 mm aluminium). (Foto's/illustraties: LPW Reinigingssystemen GmbH)

3. De kameratechnologie kan ook worden geïntegreerd in een klassieke omzettertechnologie met top-loaders. (Foto's/diagrammen: LPW Reinigungssysteme GmbH)

4. Speciaal behandelde oppervlakken en daarna elektrogepolijste behandelingskamers en inbouwonderdelen ondersteunen het reinigingsproces. (Foto's/Schema's: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Fijnreinigingsopdrachten kwamen in de afgelopen decennia klassiekers vaak voor op het gebied van optiek, halfgeleiders of medische technologie. En zoals gebleken is, werd/wordt hier gereinigd met hoogwaardige ultrasone meerbad systemen. Maar met de toenemende eisen in de genoemde sectoren en nieuwe uitdagingen in de automobielsector of in de algemene industrie, zijn inmiddels nieuwe procedures in gebruik. Zo tonen bijvoorbeeld enkele- of meerkamerinstallaties met hermetisch afgesloten behandelkamers een duidelijk grotere mate aan mogelijkheden.

Kenmerken van fijnreinigingsopdrachten

Tot de kenmerken van fijnreiniging behoort onder andere ook het risico op kruiscontaminatie met voorafgaande of volgende processen, handling- of omgevingsinvloeden. Het dilemma ontstaat op het moment dat fijnreinigingsvereisten in verband komen met complexe componentgeometrieën. Want het is natuurlijk belangrijk om enerzijds verontreinigingen te voorkomen door middel van processtechnische en mechanische componenten (particulier/filmisch door kleppen, draaibewegingen, dode hoeken enzovoort). Anderzijds moet, vanwege deze kritische componentgeometrieën, ook een hoge prioriteit worden gegeven aan de mechanische en procesmatige uitvoering. Bovendien ondergaat dit soort reinigingsmateriaal voorbewerkingen die vaak gepaard gaan met een hoge vuilinvoer (bijvoorbeeld bewerking, slijpen, enzovoort). Hieruit volgt het gebruik van:

• van hoge volumestromen met gedefinieerde media
  - hogere spuit- en overdrukken
  - relatieve bewegingen (schuiven, draaien, intervallen draaien)
  - gebruik van onderdruk gebaseerde reinigingsmethoden, met en zonder ultrasoon

Dit is in open meerbadsystemen niet of slechts met grote beperkingen mogelijk. Ook moeten de gebruikelijke media-circulatiesystemen kritisch worden beoordeeld op hun filtratiesnelheid.

Huidige systeemtechniek

In het verleden en tot op heden hebben klassieke hoogwaardige ultrasone rijen-dampinstallaties zich bewezen. De focus ligt op de wasmechanische mogelijkheden van ultrasoon en bij sommige eisen ook van megasoon in combinatie met de geschikte reinigingschemie en de hoeveelheid en kwaliteit van de spoelbaden. De circulatie-filtratiesystemen zijn zodanig ontworpen dat drijvende verontreinigingen van het oppervlak worden weggespoeld, gefilterd en het gereinigde medium weer wordt teruggevoerd. In sommige gevallen wordt het medium ook onder badniveau afgenomen. De productbewegingen zijn afgestemd op de ultrasone frequentie in de vorm van een op- en neergaande beweging of in sommige gevallen ook als draaiende beweging.

Nieuwe en/of tot nu toe onopgeloste taken

In alle industriële sectoren groeit de behoefte aan fijnreinigingsoplossingen voor complexere uitdagingen. Of het nu gaat om producten in de medische technologie (bijvoorbeeld endoscopen, kanalen, openporige implantaten, geleidingsdraden) of ook in de halfgeleiderindustrie (bijvoorbeeld kleppen, koelonderdelen/-leidingen). Door nieuwe fabricagemethoden, zoals additieve productie ( 3D-printen), speciale coating- en lijmtechnieken, en door de toenemende vraag naar bijvoorbeeld hoogwaardige sensoren (in de automobielindustrie), ontstaan nieuwe taken voor het verwijderen van fijndeeltjes en filmverontreinigingen. Klassieke ultrasone installaties bereiken fysiek hun grenzen bij complexe geometrieën/kapillairen uit de eerder genoemde sectoren. Bij hoge vervuilingswaarden, veroorzaakt door de voorbewerkingen, gelden bovendien hogere eisen aan de filtratiesnelheid en daarmee ook aan de recirculatiehoeveelheid. Niet in de laatste plaats bestaat er bij het reinigen van gecoate oppervlakken het risico op beschadiging door ultrasoon geluid.

Kamertechnologie

De kamertechnologie heeft zich sindsdien bewezen in de automobieltoeleveringsindustrie en in de algemene industrie. Bij fijnreinigingsopdrachten wordt deze in veel gebieden al langer de voorkeur gegeven boven rijen-dampinstallaties. Redenen hiervoor zijn de uitgebreide mogelijkheden door de hermetisch afgesloten behandelkamers. Ze maken het gebruik van druk/onderdruk mogelijk, het gebruik van bijna onbeperkte volumestromen, hogere filtratiesnelheden en daarmee een veel snellere verwijdering van verontreinigingen. De vacuümsystemen maken zelfs het drukloos en daardoor zachte vullen van de behandelkamer onder onderdruk mogelijk. Al met al leiden deze punten tot een verbeterde media-kwaliteit in de reinigings- en spoelstappen. Met de mogelijkheid tot tussentijds blazen en door geoptimaliseerde mediaverdelers kan de media-overslag tot een minimum worden beperkt en kan het totale aantal reinigings- en spoelprocessen dat nodig is voor een taak aanzienlijk worden verminderd ten opzichte van de vorige rijen-dampinstallaties.

Met twee of meer behandelkamers kan bovendien de reiniging en de overslag van de spoelfase zonder overslag worden gescheiden, en als bijkomend voordeel kan de doorvoer aanzienlijk worden verhoogd. Mediavoorlagen en behandelkamers zijn bij dit soort systemen processtechnisch gescheiden, zodat bij behoefte ook een ruimtelijke scheiding mogelijk is. De systemen kunnen bijvoorbeeld worden geïntegreerd in een cleanroomomgeving of als inline-kamer in de cleanroom-overgang (kwaliteitspoort). De voorlagentanks met de filtratie-/media-voorbereidingsmodules kunnen buiten of op een ander niveau worden geplaatst. In feite zijn deze systemen geschikt voor alle bouwgroottes.

Andere voordelen:

• - Re-/crosscontaminaties komen vrijwel niet voor, omdat de gehele media-omgevingen continu worden mee gereinigd
  - De media-voorlaag is meestal 1,5 tot 2 keer groter dan de behandelkamer
  - De hermetisch afgesloten kamer kan direct worden aangesloten op de geschikte media-stromen (lucht of vloeistoffen)

Door de integratie van vacuümgebaseerde reinigingsmethoden (cyclische nucleatie) kunnen taken zoals bijvoorbeeld het binnenreiniging van leidingen of de behandeling van dicht opeengepakte complexe onderdelen eenvoudig worden opgelost (voordelen in pakkingsdichtheid). Bovendien is de kamertechnologie geschikt voor batch- en enkelstukreiniging, stoomreiniging en stoomspoeltoepassingen, evenals voor alle bekende droogmethoden.

Voorbeeld van toepassing

In de halfgeleiderindustrie zijn open meerbadsystemen/rijen-dampinstallaties onmisbaar voor de reiniging van wafers. Voor gebruik bij bijvoorbeeld kleppakketgroepen, mechanische eenheden, warmtewisselaars en koelleidingen is deze technologie beperkt of helemaal niet geschikt.

De LPW Reinigungssysteme GmbH heeft voor deze toepassingsgevallen een frontlader-dubbelkamer systeem ontwikkeld met een drievoudige media-voorlaag en meerdere implementaties. De behandelde aluminium onderdelen (max. batchgrootte 800 x 500 x 650 mm) worden na de bewerking en vóór de eindmontage in de cleanroom gereinigd.

De aan de taakstelling gekoppelde reinheidseisen zijn onderverdeeld in meerdere criteria (uittreksel):

- Organisch, filmverontreiniging: 10 - 100 ng /cm2 groter dan C7
- Particulaire vervuiling: ca. 30 µm < 4 deeltjes/ dm2 onder UV-licht, 0,3 µm ≤ 10.000 deeltjes/cm2, 0,2 µm ≤ 20.000 deeltjes/cm2

Daarnaast waren er eisen voor metalen, anorganische verontreinigingen als grenswaarden voor ongeveer 40 metalen en anionen.

Procesvolgorde:

Automatisch transport onder laminaire vloer naar de eerste behandelkamer

Kamer 1

- 1 reinigingsvoorlaag
- 1 spoelvoorlaag met destillatievoorbereiding, 18 bar drukomvloeiing met hoog volume in de reiniging
- Ultrasoon reinigen/spoelen (Reinigen/spoelen 1)
- CNp voorreiniging (cyclische nucleatie voor beide baden)

Kamer 2

- Fijnspoelen met ultrasoon + CNp (cyclische nucleatie)
- Fijn-spuitspoelen met puur water
- Warmte-lucht CNp-/vacuumdroging
- Automatisch transport naar verbonden cleanroom.

Conclusie

De kamertechnologie biedt bij complexe en moeilijke geometrieën de mogelijkheid om de bekende en bewezen natchemische reinigings- en droogmethoden toe te passen. Daarnaast kunnen nieuwe technologieën, zoals cyclische nucleatie of hybrideprocedures, met al hun voordelen worden benut. De hermetisch afgesloten kamers, uitgevoerd als front-, toplader of inlineversie, kunnen met een hoge flexibiliteit worden geïntegreerd in cleanroomomgevingen. Door de mogelijkheid om de media-voorlagen ruimtelijk van de reinigingsplek te scheiden, voldoet de kamervariant idealiter aan de huidige en toekomstige eisen.