High Purity-reiniging – wat zit erachter?

De high-purity-reiniging stelt ook bijzondere eisen aan reinigingsmiddelen. Dit omvat dat ze geen HIO (hydrogen-induced outgassing)-elementen bevatten die kruiscontaminatie kunnen veroorzaken. (Bron afbeelding: SurTec) / High-purity cleaning also places special demands on cleaning media. This includes the absence of HIO (hydrogen-induced outgassing) elements that can cause cross-contamination. (Image source: SurTec)

Naast de daadwerkelijke reiniging spelen factoren zoals productieprocessen die optimaal zijn ontworpen voor zuiverheid en een omgeving die is afgestemd op de reinheidsvereisten een bepalende rol in high-purity-, fijn- en precisie-reiniging. (Beeldbron: LPW Reinigungssysteme) / In addition to the actual cleaning, factors such as production processes optimally designed for cleanliness and an environment adapted to the cleanliness requirements play a decisive role in high-purity, ultra-fine and precision cleaning. (Image source: LPW Reinigungssysteme)

Mehrbad-Ultraschallreinigungsanlagen sind bei einer großen Materialvielfalt, hohen Durchsatzanforderungen und Sauberkeitsspezifikationen durch beliebig kombinierbare Reinigungs- und Spülstationen – auch mit unterschiedlichen Reinigungsmedien und Spülwasserqualitäten – eine optimale Lösung. (Bildquelle: UCM) / Multi-bad ultrasoonreinigingsmachines zijn een optimale oplossing voor een grote verscheidenheid aan materialen, hoge doorvoersnelheden en reinigingsspecificaties dankzij reinigings- en spoelstations die op elke gewenste manier kunnen worden gecombineerd – ook met verschillende reinigingsmedia en spoelwaterkwaliteiten. (Bron afbeelding: UCM)

Met de reinraumgeschikt ontworpen en uitgeruste stations voor de droge CO2-sneeuwstraalreiniging kunnen de hoogste eisen aan de netheid, bijvoorbeeld ORK 1, worden vervuld. (Beeldbron: acp systems) / De stations voor droge CO2-sneeuwstraalreiniging, die zijn ontworpen en uitgerust voor cleanroom-toepassingen, kunnen worden gebruikt om te voldoen aan de strengste eisen aan de netheid, bijvoorbeeld oppervlaktekwaliteit klasse 1. (Beeldbron: acp systems)

De constructie en speciale high-purity-uitrusting van de dubbele kamer machine voor watergebaseerde media maken een efficiënte reiniging van zelfs grote onderdelen mogelijk, waarbij zeer hoge reinigingsnormen stabiel worden bereikt. (Beeldbron: Ecoclean) / The design and special high-purity equipment of the double chamber machine for water-based media enable efficient cleaning of even large components, with very demanding cleanliness specifications being achieved in a stable process. (Image source: Ecoclean)

Omdat de bedrijfsnormen voor filmische verontreinigingen gewoonlijk niet algemeen toegankelijk zijn, heeft een dienstverlener voor high-purity reinigingsapplicaties eigen "Purity Classes" gedefinieerd. Ze zijn gebaseerd op ISO-normen en kunnen worden geassocieerd met de high-purity productienormen van enkele OEM's. (Bron afbeelding: VACOM Vakuum Komponenten & Messtechnik)

High Purity – een term die steeds vaker wordt gebruikt in de componentenreiniging. Aangezien er geen algemeen geldige definitie bestaat van de voorwaarden en eisen die hierbij gesteld moeten worden, verschillen de specificaties per branche. In principe gaat het om het creëren van een zeer hoge componentreinheid, waarbij naast de daadwerkelijke reinigingsoplossing de gehele procesketen en de omgevingsomstandigheden centraal staan.

De in veel sectoren sterk gestegen en verder toenemende eisen aan de prestaties en betrouwbaarheid van componenten en onderdelen beïnvloeden ook de onderdelenreiniging. Zo wordt in industrieën zoals de halfgeleider-toeleveringsindustrie, elektronica-productie, E-mobility, optische en opto-elektronische industrie, sensortechniek, fotonica, dunne-laagtechnologie, vacuüm-, laser- en analysetechniek, lucht- en ruimtevaart, evenals medische en farmaceutische technologie, steeds vaker de term High Purity-reiniging gebruikt – vaak als synoniem voor fijne en precisie-reiniging.

Verschillende onderdelen, sectoren en eisen

De termen zijn nauw met elkaar verbonden. Want bij allemaal moeten zeer hoge niveaus van partikulaire reinheid, soms tot in nanometer-bereik, en uiterst strenge eisen ten aanzien van filmische restcontaminaties worden nageleefd. En toch zijn er verschillen. Zo wordt High Purity vaak in verband gebracht met de halfgeleider-toeleveringsindustrie, onder andere de productie van componenten voor EUV-lithografie, evenals in de hoogvacuümtechniek (XHV, UHV en UCV). Naast partikulaire en filmisch-organische en anorganische verontreinigingen moeten hier ook stoffen of elementen zoals Hydrogen Induced Outgassing (HIO) worden meegenomen. Dit betekent dat deze stoffen noch in het materiaal van het onderdeel, noch in de bewerkings- en reinigingsmedia aanwezig mogen zijn of op het oppervlak van gereinigde onderdelen voorkomen. Zelfs de kleinste hoeveelheden kunnen in het vacuüm uitgassen en leiden tot kruiscontaminatie of het vacuümdruk beperken. Hierdoor zouden de voorwaarden voor een foutloze productie van bijvoorbeeld halfgeleiders en microchips, evenals hightech-sensor- en analyssystemen, niet meer vervuld zijn. In precisie- en fijne reiniging is deze eis doorgaans niet van toepassing.

De eisen voor partikulaire reinheid tijdens de reiniging worden uitgedrukt in de betreffende oppervlakte-reinheidsklasse (ORK). De filmisch-chemische, organische en anorganische oppervlakte-reinheid wordt meestal gedefinieerd door individuele specificaties of bedrijfsnormen. Daarnaast kunnen eventueel uitgasingswaarden worden geëvalueerd via massaspectrometrie. Deze eisen zijn doorgaans niet voor iedereen toegankelijk.

Het gehele productieproces in beeld

Deze veeleisende reinigingsvereisten kunnen niet alleen door een reinigingsinstallatie worden voldaan; hier ligt de focus nog veel sterker dan bij klassieke reinigingsopdrachten op de gehele productieketen, een reinigingsvriendelijke onderdelenhandling en de omgevingsomstandigheden. Een aspect hierbij zijn de voorafgaande bewerkingsprocessen. Zij moeten het reinigingsdoel van High Purity-, precisie- of fijne reiniging ondersteunen. Dit is niet het geval bij bewerkingen waarbij bijvoorbeeld onderdelen van het bewerkingsmedium zodanig in het oppervlak worden ingebed dat ze niet of niet voldoende kunnen worden verwijderd.

Bijpassende installatietechniek

Er worden zowel kammer- en ultrasoon-meerbadinstallaties met vloeibare media, met aangepaste processtechniek en droging, ingezet als ook droge reinigingsmethoden zoals CO2-sneeuwstraaltechnologie, plasmareiniging en vacuüm-ontgassing systemen. Belangrijke criteria bij de keuze van de juiste reinigingstechniek zijn de te bereiken reinheid, de te verwijderen verontreiniging, en het materiaal en de geometrie van het onderdeel. Op basis hiervan kan worden vastgesteld welke en hoeveel processtappen met welke techniek nodig zijn. De optimale oplossing kan ook bestaan uit een combinatie van verschillende methoden. Voor de vaak gevraagde monitoring en controle van de procesparameters zijn passende oplossingen beschikbaar.

Ongeacht welke reinigingstechniek wordt toegepast, moeten de installaties zodanig zijn ontworpen dat de hoge reinheid wordt bereikt en her- en kruiscontaminatie wordt voorkomen. Dit omvat bijvoorbeeld de keuze van materialen en componenten van de installatie, evenals de verwerking. Lassen, hoeken en randen waar zich zelfs minimale vuildeeltjes kunnen verzamelen, zijn daarbij contraproductief.

Let op het medium

In vergelijking met de klassieke reiniging, waarbij vaak veel olie, emulsie en spanen moeten worden verwijderd, gaat het bij fijne, precisie- en high purity-reiniging vaak slechts om minimale resthoeveelheden. Afhankelijk van de verontreiniging en de reinigingsvereisten kan dit een oplosmiddel zijn, meestal een conventionele gemodificeerde alcohol. Bij waterige reinigingsmiddelen ligt de situatie anders. Deze media worden speciaal geformuleerd om de laatste achtergebleven verontreinigingen van het oppervlak te verwijderen en daarbij geen nieuwe te creëren. Hiervoor moet de reiniger aanzienlijk beter spoelbaar zijn. Over het algemeen krijgt spoelen hier een veel grotere betekenis dan bij traditionele watergebaseerde reiniging. De installaties beschikken over meerdere spoelstappen, en er wordt veel meer op gelet dat geen spoelmedium wordt meegenomen naar het volgende reservoir.
De waterkwaliteit die wordt gebruikt, verschilt ook. Afgestemd op de taak wordt daarvoor gezuiverd water gebruikt, zoals osmose (RO), gedemineraliseerd (VE) en ultrapuur water (UPW).

Geen terugvuiling door de omgeving

Een andere belangrijke factor is de omgeving waarin hoogrein gereinigde onderdelen worden behandeld. Afgestemd op de specificatie voor reinheid wordt de reiniging uitgevoerd of de onderdelen in een cleanroom of schone ruimte geplaatst. Als een cleanroom nodig is, wordt de klasse van de cleanroom bepaald door de te behalen oppervlakte-reinheidsklasse. Om dure cleanroomruimte te besparen, kan de reinigingsinstallatie met passende luchtfiltersystemen in een schone omgeving worden geplaatst en de onderdelen via een luchtdeur in de cleanroom worden overgebracht. Uiteraard is hiervoor ook gekwalificeerd en uitgerust personeel nodig.

Voor het betreden van de productie van onderdelen met zeer hoge eisen aan de reinheid kan het zinvol zijn om de reiniging uit te besteden aan een ervaren en goed uitgeruste dienstverlener.

parts2clean – internationale vakbeurs voor industriële onderdelen- en oppervlakte-reiniging

Welke factoren spelen een rol bij High Purity-, precisie- en fijne reiniging? Waar moet op worden gelet bij installaties en media voor deze reinigingsmethoden? In welke hightech-sectoren moeten welke eisen worden meegenomen? Antwoorden op deze en vele andere vragen over industriële onderdelenreiniging biedt de parts2clean. De internationale vakbeurs voor industriële onderdelen- en oppervlakte-reiniging wordt gehouden van 26 tot 28 september 2023 op de beurzen in Stuttgart (Duitsland). Ze biedt uitgebreide informatie over reinigingssystemen, alternatieve reinigingstechnieken, reinigingsmedia, cleanroomtechniek, kwaliteitsborging en testmethoden, reinigings- en transportcontainers, afvalverwerking en hergebruik van procesmedia, handling en automatisering, dienstverlening, advies, onderzoek en vakliteratuur. Veel expertise over verschillende onderwerpen rondom reiniging wordt ook gedeeld tijdens het driedaagse vakforum. www.parts2clean.de.