Het cruciale "meer" aan mogelijkheden

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

De kamertechnologie is ook geschikt voor de fijne reiniging. (Foto's/diagrammen: LPW Reinigungssysteme GmbH)

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

Speciaal oppervlakkenbehandelde en vervolgens elektropolierte behandelingskamers en inbouwonderdelen ondersteunen het reinigingsproces. (Foto's/Schema's: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Fijnreinigingsopdrachten kwamen in de afgelopen decennia klassiekers meestal voor op het gebied van optiek, halfgeleiders of medische technologie. En zoals bewezen werd/wordt hier gereinigd met hoogwaardige ultrasone meervadsystemen. Maar met de toenemende eisen in genoemde sectoren en nieuwe uitdagingen in de automobielsector of de algemene industrie, zijn inmiddels nieuwe processen in gebruik. Zo tonen bijvoorbeeld enkel- of meerkamerinstallaties met hermetisch afgesloten behandelingskamers een duidelijk groter scala aan mogelijkheden.

Kenmerken van fijnreinigingsopdrachten

Tot de kenmerken van fijnreiniging behoort onder andere ook het risico op kruiscontaminatie met voor- of achterliggende processen, handling- of omgevingsinvloeden. Het dilemma ontstaat op het moment dat fijnreinigingsvereisten samenkomen met complexe componentgeometrieën. Want het is natuurlijk belangrijk om enerzijds verontreinigingen te voorkomen op basis van procestechnische en mechanische componenten (particulair/filmisch door ventielen, draaibewegingen, dode hoeken, enzovoort). Anderzijds moet, vanwege deze kritische componentgeometrieën, ook veel aandacht worden besteed aan de mechanische en procestechnische uitvoering. Bovendien ondergaat dit soort reinigingsgoed voorbewerkingen die vaak gepaard gaan met een hoge vuilinbreng (bijvoorbeeld bewerking, slijpen, enzovoort). Hieruit volgt het gebruik van:

• hoge volumestromen met gedefinieerde media
  
• hogere spuit- en flutdrukken
  
• relatieve bewegingen (schuiven, draaien, intervaldraaien)
  
• gebruik van onderdrukgebaseerde reinigingsmethoden, met en zonder ultrasoon

Dit is in open meervadsystemen niet of slechts met aanzienlijke beperkingen te realiseren. Ook moeten de gebruikelijke media-circulatiesystemen kritisch worden beoordeeld met betrekking tot hun filtratiesnelheid.

Huidige systeemtechniek

In het verleden en deels tot op heden hebben zich klassieke hoogwaardige ultrasone rijen-tauchsystemen bewezen. Centraal staan de wasmechanische mogelijkheden van ultrasoon en bij sommige eisen ook van megageluid in combinatie met de juiste reinigingschemie en de hoeveelheid en kwaliteit van de spoelbaden. De circulatie-filtratiesystemen zijn zodanig ontworpen dat drijvende verontreinigingen van het oppervlak worden weggespoeld, uit gefilterd en het gereinigde medium weer kan worden teruggevoerd. In sommige gevallen gebeurt de media-afname ook onder badniveau. De goederenbewegingen zijn afgestemd op de ultrasone frequentie in de vorm van een op- en neergaande beweging of, in sommige gevallen, ook als draaibeweging.

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 in de halfgeleiderindustrie (bijvoorbeeld ventielen, koelcomponenten/-leidingen). Door nieuwe fabricagemethoden, zoals additieve productie (3D-printen), speciale coatings- en lijmtechnieken en de toenemende vraag naar bijvoorbeeld hoogwaardige sensoren (in de automobielindustrie), ontstaan nieuwe taken voor het verwijderen van fijndeeltjes- en filmverontreinigingen. Klassieke ultrasone systemen komen fysiek aan hun grenzen bij complexe geometrieën/kapillairen uit de genoemde sectoren. Bij hoge vervuilingswaarden, veroorzaakt door de voorbewerkingen, gelden bovendien hogere eisen aan de filtratiesnelheid en dus ook aan de omloophoeveelheid. Niet in de laatste plaats bestaat er bij het reinigen van gecoate oppervlakken een risico op beschadiging door ultrasoon geluid.

Kamertechnologie

De kamertechnologie heeft zich sindsdien bewezen in onder andere de automobieltoeleveringsindustrie en de algemene industrie. Bij fijnreinigingsopdrachten wordt ze in veel gebieden al langer de voorkeur gegeven boven rijen-tauchsystemen. Redenen hiervoor zijn de uitgebreide mogelijkheden door de hermetisch afgesloten behandelingskamers. Ze maken het gebruik van drukken/onderdrukken mogelijk, het gebruik van vrijwel onbeperkte volumestromen, hogere filtratiesnelheden en daarmee een veel snellere verwijdering van verontreinigingen. De vacuümsystemen maken zelfs het drukvrij en daardoor zachte vullen van de behandelingskamer onder onderdruk mogelijk. Al met al leidt dit 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 benodigde reinigings- en spoelprocessen aanzienlijk worden verminderd ten opzichte van de eerdere rijen-tauchsystemen.

Met twee of meer behandelingskamers kan bovendien de reiniging en spoelstap zonder overslag gescheiden worden en als bijkomend voordeel de doorvoer aanzienlijk worden verhoogd. Media-voorlagen en behandelingskamers zijn bij dit soort systemen procestechnisch gescheiden, zodat bij behoefte ook een ruimtelijke scheiding mogelijk is. De systemen kunnen bijvoorbeeld worden geïntegreerd in een cleanroomomgeving of als inlinekamer in de cleanroom-overgang (kwaliteitspoort). De voorlagentanks met de filtratie-/media-voorbereidingsmodules kunnen buiten of op een ander niveau worden geplaatst. Deze systemen zijn feitelijk geschikt voor alle bouwgroottes.

Andere voordelen:

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

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

Toepassingsvoorbeeld

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

De LPW Reinigingssystemen GmbH heeft voor deze toepassingsgevallen een frontlader-dubbelkamer-systeem met een drievoudige media-voorlaag ontwikkeld en meerdere keren geïmplementeerd. De bewerkte aluminiumassemblages (max. batchgrootte 800 x 500 x 650 mm) worden na bewerking en vóór de eindmontage in de cleanroom gereinigd.

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

- Organisch, filmisch verontreinigingen: 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 vervuilingen als grenswaarden voor ongeveer 40 metalen en anionen.

Procesvolgorde:

Automatisch transport onder laminaire vloer naar de eerste behandelingskamer

Kamer 1

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

Kamer 2

- Fijnspuiten met ultrasoon + CNp (cyclische nucleatie)
- Fijnspray-spoelen met zuiver water
- Warmelucht-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 alle 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 reinigingslocatie te scheiden, voldoet de kamervariant bij uitstek aan de huidige en toekomstige eisen.