Steeds kleiner, steeds fijner, steeds zuiverder

Cleanroom met geel licht voor het uiteindelijke fotosensitieve proces.

Uitzicht door de materiaalpoort naar de multilayerproductie.

Volledig verglaasde ISO5-zuiveringsruimte CleanCell4.0® voor de nieuwe sputterinstallatie.

Flexibele printplaat voor gebruik in hoortoestellen.

De Zwitserse GS Swiss PCB produceert printplaten voor medische technologie en elektronica, die gemaakt worden uit uiterst dunne basismaterialen van slechts 12 μm. Om de fijne structuren in de toekomst nog kleiner en preciezer te produceren, heeft het hightechbedrijf geïnvesteerd in drie CleanCell4.0® cleanrooms. De nieuwe cleanroominstallaties werden geïnstalleerd zonder de bestaande productielijnen af te breken, zodat er tijdens de verbouwing doorgewerkt kon worden.

Kleinste componenten, die nauwelijks met het blote oog te zien zijn, hebben de afgelopen jaren geleid tot een snelle vooruitgang in de elektronica en hebben steeds krachtigere apparaten mogelijk gemaakt. Printplaten zorgen voor de functionaliteit van mobiele telefoons, computers, auto's en vliegtuigen. Ook in de medische technologie, zoals bij hoortoestellen, maken de kleine componenten de hoge functionaliteit van de techniek op de kleinste ruimte mogelijk.

De GS Swiss PCB is gespecialiseerd in de productie van geminiaturiseerde printplaten en weet zich op deze sterk concurrerende markt met 170 medewerkers te handhaven tegen de sterke Aziatische concurrentie. Dit lukt het Zwitserse hightechbedrijf door de hoge betrouwbaarheid van de gevoelige producten te garanderen en door een op maat gemaakte productie met korte levertijden.

Drie nieuwe cleanrooms voor gecontroleerde processen

Om de ontwikkeling van gevoelige componenten in nog kleinere structuren mogelijk te maken, heeft GS Swiss PCB geïnvesteerd in drie nieuwe cleanrooms voor verschillende processtappen. Edgar Camenzind is plaatsvervangend productieleider en legt uit welke betekenis de cleanroomtechnologie heeft voor de kwaliteit van de productie: “De kritische processen bij de productie van onze hoog geïntegreerde printplaten vinden plaats in cleanrooms. Elk stofdeeltje is onze tegenstander en leidt tot afkeur in de productie. We moeten volledig gecontroleerd en zonder enige vervuiling produceren. Dat kan alleen met cleanroomtechnologie. In de toekomst willen we onze fijne structuren nog verder verbeteren en hebben daarom meteen drie nieuwe cleanrooms voor verschillende processtappen opgebouwd.”

De drie nieuwe installaties bij GS Swiss PCB werden ontworpen, gefabriceerd en geïnstalleerd door hun langjarige partner SCHILLING ENGINEERING. Een grote uitdaging waren de krappe ruimtelijke omstandigheden, die precies op maat gemaakte oplossingen vereisten. Om productiestilstand zo beperkt mogelijk te houden, werd bovendien een deel van de installatie van de cleanroominstallaties uitgevoerd zonder de bestaande productielijnen af te breken.

Sputteren op een kleine ruimte

De ontwikkelingsstappen in de productie van printplaten zijn zeer gespecialiseerd en verdeeld in verschillende gebieden. Nieuw bij GS Swiss PCB is de eigen sputterinstallatie, waarin het dragerfolie wordt bedekt. De folie dient als basismateriaal voor alle verdere verwerkingsstappen. Voor het sputterproces is een 40 m² groot cleanroomsysteem geïnstalleerd dat voldoet aan de ISO-cleanroomklassen 5 en 6. Via een 1,50 meter brede materiaalpoort, met een dubbele schuifdeur voor heftrucks, worden de materialen in de cleanroom gebracht. Op verzoek van het Zwitserse bedrijf zijn de cleanroomwanden, deuren en doorvoeren volledig van glas, zodat een onbelemmerd zicht van buiten naar binnen mogelijk is. Een bijzondere planning vereiste de uiterst krappe ruimte voor het plafondplenum van de cleanroom. Filterunits en ventilatieleidingen werden door de ingenieurs van Schilling Engineering precies tussen de bouwkundige leidingen geplaatst, zodat de beperkte ruimte optimaal benut kon worden.

Multilayer-productie tijdens de opbouw van de cleanroom

In een verdere processtap ontstaan meerlagige stijve, stijvige en flexibele printplaten. De uiterst dunne dragerfolies worden in meerdere lagen verbonden en geperst. Het hiervoor nieuw geïnstalleerde cleanroomsysteem van 130 m² voldoet aan de ISO-cleanroomklassen 7 en 8.

De productie van de multilayers werd niet onderbroken tijdens de opbouw van de cleanroom, maar uitgesteld naar de nacht, om zo geen te grote productiestilstanden te veroorzaken. De installatie van het cleanroomsysteem werd uitgevoerd zonder dat de bestaande machines, transportbanden en aansluitingen van de productielijn uit de ruimte verwijderd werden. De cleanroomwanden werden voor de bestaande muren en ramen van het gebouw geplaatst.

De multilayerproductie valt onder de verantwoordelijkheid van Edgar Camenzind. De plaatsvervangend productieleider herinnert zich de uitdagende bouwperiode: “De opbouw van de cleanrooms was echt een uitdaging. Voor ons en ook voor het team van Schilling Engineering. Tijdens de verbouwing hebben we volledig doorgewerkt. Bij de productie van de multilayers en in het afsluitende fotosensitive proces werden de cleanroominstallaties als het ware rondom de productielijn opgebouwd. Dat vereiste veel flexibiliteit en organisatie van ons allemaal.”

Gele verlichting voor fotosensitive productie

In een laatste processtap wordt lak aangebracht op de printplaten en multilayers. Ook hier mag de productie vanwege de geringe toleranties in de micrometergenaue verwerking niet door deeltjes worden verontreinigd. Nog eens 95 m² cleanroom zorgen voor de veiligheid in de afsluitende verwerking. Onder voorwaarden van ISO-klasse 5 worden de materialen bedrukt, belicht, ontwikkeld en verpakt. Bepaalde gebieden worden van elkaar gescheiden door cleanroomgordijnen. 25 high-performance filters, die direct boven de processen geïnstalleerd zijn en een hoge luchtverversingsgraad van > 95/h garanderen, zorgen voor een contaminatievrije productie van de fijne structuren.

Omdat tijdens het lakken geen UV-licht bij de gevoelige materialen mag komen, is speciale gele verlichting geïnstalleerd en zijn de ramen en glazen deuren van de cleanroom met gele folie bekleed. Een andere bijzonderheid zijn wandmodules van roestvrij staal, die de verhoogde reinigingsvereisten van de fotosensitive productie vergemakkelijken.

Goede afstemming en korte lijnen

Na enkele maanden van planning en opbouw in verschillende fasen zijn alle drie de cleanrooms van GS Swiss PCB operationeel geworden. Er werden 277 m² plafondmodules met LED-verlichtingsbalken en 58 filter-ventilatie-units geïnstalleerd. De modulaire opbouw van het cleanroomsysteem CleanCell4.0 voorziet in een uitbreiding van de cleanroominstallaties. De cleanrooms zijn uitgerust met het slimme besturings- en controlesysteem CRControl® inclusief monitoring. Ook de cleanroomveilige inrichting van de personeelsdeuren en de uiteindelijke kwalificatie werden door Schilling Engineering verzorgd. Edgar Camenzind is blij dat hij zich nu weer volledig kan richten op de veeleisende productie van multilayers: “Het cleanroomproject is echt heel goed verlopen. Het waren eigenlijk meerdere projecten met verschillende eisen. Een goede afstemming met het cleanroombedrijf was van groot belang. We hadden altijd direct contact met Ute Schilling, die het totaalproject coördineerde. Korte lijnen, altijd bereikbaar, dat is een duidelijk voordeel.”

De plaatsvervangend productieleider is tevreden over het vlot verlopen van de cleanrooms en vooral over het feit dat de veilige productie van klant-specifieke printplaten bijdraagt aan de functionaliteit van moderne hoortoestellen en daarmee aan een hogere levenskwaliteit.