Wysoka czystość – co się za tym kryje?

Die Hochreine-Reinigung stellt auch an Reinigungsmedien besondere Anforderungen. Dazu zählt, dass sie keine HIO (Hydrogen Induced Outgassing)-Elemente enthalten, die eine Kreuzkontamination verursachen können. (Bildquelle: 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)

Oprócz samego czyszczenia, czynniki takie jak optymalnie zaprojektowane procesy produkcyjne pod kątem czystości oraz środowisko dostosowane do wymagań dotyczących czystości odgrywają decydującą rolę w czyszczeniu wysokiej czystości, ultra-precyzyjnym i precyzyjnym. (Źródło obrazu: 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) / Wielostanowiskowe maszyny do ultradźwiękowego czyszczenia są optymalnym rozwiązaniem dla szerokiej gamy materiałów, wysokich wymagań dotyczących przepustowości i specyfikacji czystości, dzięki stacjom czyszczącym i płuczącym, które można dowolnie łączyć – w tym z różnymi mediami czyszczącymi i jakością wody do płukania. (Źródło obrazu: UCM)

Stacje do suchej czyszczenia śnieżną strumieniem CO₂, które są zaprojektowane i wyposażone do zastosowań w czystych pomieszczeniach, mogą spełniać najbardziej rygorystyczne wymagania dotyczące czystości, na przykład klasa czystości powierzchni 1. (Źródło obrazu: acp systems)

Konstrukcja i specjalne wyposażenie wysokiej czystości maszyny dwukomorowej do mediów na bazie wody umożliwia efektywne czyszczenie nawet dużych elementów, przy stabilnym osiąganiu bardzo wysokich wymagań dotyczących czystości. (Źródło obrazu: 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)

Ponieważ firmowe standardy dotyczące czystości filmowej zazwyczaj nie są powszechnie dostępne, dostawca usług dla wysokiej czystości w zastosowaniach czyszczenia opracował tzw. "Klasy Czystości". Opierają się one na normach ISO i można je powiązać z normami wysokiej czystości stosowanymi przez niektórych producentów OEM. (Źródło obrazu: VACOM Vakuum Komponenten & Messtechnik)

Wysoka czystość – termin coraz częściej używany w kontekście czyszczenia elementów. Ponieważ nie istnieje uniwersalna definicja określająca warunki i wymagania, które muszą być spełnione, specyfikacje różnią się w zależności od branży. Zasadniczo chodzi o uzyskanie bardzo wysokiego poziomu czystości elementów, przy czym oprócz samego rozwiązania czyszczącego, uwagę skupia się na całym łańcuchu procesów oraz warunkach otoczenia.

Rosnące i nadal rosnące wymagania w wielu branżach dotyczące wydajności i niezawodności komponentów i elementów mają również wpływ na czyszczenie części. W branżach takich jak przemysł dostawczy dla półprzewodników, produkcja elektroniki, e-mobilność, przemysł optyczny i optoelektroniczny, technika czujników, fotonika, technologia cienkich warstw, technika próżniowa, laserowa i analityczna, lotnictwo i kosmonautyka oraz medycyna i farmacja coraz częściej używa się terminu czyszczenie wysokiej czystości – często jako synonimu dla precyzyjnego i ultra-precyzyjnego czyszczenia.

Różne elementy, branże i wymagania

Terminy te są ze sobą ściśle powiązane. Wszędzie wymaga się bardzo wysokiego poziomu czystości cząstkowej, czasami aż do nanometrowego zakresu, oraz ekstremalnie rygorystycznych wymagań dotyczących filmowej kontaminacji resztkowej. A jednak istnieją różnice. Tak więc czyszczenie wysokiej czystości często odnosi się do przemysłu dostawczego dla półprzewodników, między innymi produkcji komponentów do litografii EUV, oraz w technice wysokiej próżni (XHV, UHV i UCV). Oprócz cząstkowych i filmowo-organicznych oraz nieorganicznych zanieczyszczeń, należy uwzględnić substancje lub pierwiastki związane z Hydrogen Induced Outgassing (HIO). Oznacza to, że te substancje nie mogą być obecne ani w materiale elementu, ani w mediach obróbki i czyszczenia, ani na powierzchni oczyszczonych elementów. Nawet najmniejsze ilości mogą w próżni wydzielać gaz, prowadząc do krzyżowego zanieczyszczenia lub ograniczając ciśnienie próżniowe. W efekcie warunki do bezbłędnej produkcji, na przykład półprzewodników i mikroczipów, a także systemów wysokiej technologii do czujników i analiz, nie byłyby spełnione. W precyzyjnym i ultra-precyzyjnym czyszczeniu te wymagania zwykle nie występują.

Wymagania dotyczące czystości cząstkowej podczas czyszczenia są określane przez podanie odpowiedniej klasy czystości powierzchni (ORK). Filmowo-chemiczna, organiczna i nieorganiczna czystość powierzchni jest zwykle definiowana przez indywidualne specyfikacje lub normy zakładowe. Dodatkowo mogą być brane pod uwagę wskaźniki emisji gazów, które są oceniane za pomocą spektrometru masowego. Te wytyczne zwykle nie są powszechnie dostępne.

Patrzenie na cały proces produkcji

Te wysokie wymagania dotyczące czystości nie mogą być spełnione jedynie przez samą maszynę czyszczącą; tutaj jeszcze bardziej niż w przypadku klasycznych zadań czyszczenia, kluczowe jest spojrzenie na cały łańcuch produkcyjny, odpowiednie obchodzenie się z elementami oraz warunki otoczenia. Jednym z aspektów są procesy obróbki poprzedzające czyszczenie. Muszą one wspierać cel czystości, czyli czyszczenie wysokiej czystości, precyzyjne lub ultra-precyzyjne. Nie jest to możliwe w przypadku obróbki, podczas której na przykład składniki medium obróbczego są tak wprowadzane do powierzchni, że nie można ich skutecznie usunąć.

Odpowiednio dobrana technologia urządzeń

Wykorzystuje się zarówno komory i ultradźwiękowe systemy wielostanowiskowe z płynnymi mediami, z dostosowaną technologią i suszeniem, jak i suche metody czyszczenia, takie jak technologia śniegu z CO2, systemy plazmowego czyszczenia i systemy wygrzewania w próżni. Kluczowymi kryteriami przy wyborze odpowiedniej technologii czyszczenia są osiągnięty poziom czystości, rodzaj zanieczyszczenia do usunięcia oraz materiał i geometria elementu. Na tej podstawie można określić, które i ile etapów procesu jest koniecznych, z jaką techniką. Optymalne rozwiązanie może również obejmować kombinację różnych metod. Do często wymaganych systemów monitorowania i kontroli parametrów procesu dostępne są odpowiednie rozwiązania.

Niezależnie od wybranej technologii czyszczenia, urządzenia muszą być zaprojektowane tak, aby osiągnąć wysoką czystość oraz zapobiegać ponownemu i krzyżowemu zanieczyszczeniu. Obejmuje to na przykład dobór materiałów i komponentów urządzeń, jak również procesy obróbki. Spawy, naroża i krawędzie, na których mogą gromadzić się nawet minimalne ilości brudu, są niepożądane.

Zwracanie uwagi na medium

W porównaniu do klasycznego czyszczenia, w którym często konieczne jest usunięcie dużej ilości oleju, emulsji i wiórów, w czyszczeniu ultra-precyzyjnym, precyzyjnym i wysokiej czystości często wystarczają minimalne pozostałości. W zależności od zanieczyszczenia i wymagań czystościowych, może to być rozpuszczalnik, zwykle modyfikowany alkohol konwencjonalny. Inaczej wygląda sytuacja w przypadku czyszczenia wodnego. Media te są specjalnie formulowane, aby usunąć ostatnie zanieczyszczenia z powierzchni i nie nanieść nowych. W tym celu środek czyszczący musi być znacznie lepiej spłukiwalny. Ogólnie, płukanie odgrywa tutaj znacznie ważniejszą rolę niż w tradycyjnym czyszczeniu z użyciem mediów wodnych. W związku z tym urządzenia mają więcej etapów płukania, a także zwraca się znacznie większą uwagę na to, aby nie przenosić medium płuczącego z jednego zbiornika do następnego.
Jakość używanej wody również się różni. W zależności od zadania, stosuje się odpowiednio przygotowaną wodę. Wykorzystuje się odwróconą osmozę (RO), wodę demineralizowaną (VE) oraz wodę czystą (UPW).

Brak ponownego zanieczyszczenia otoczeniem

Kolejnym istotnym aspektem jest środowisko, w którym obsługuje się wysokociśnieniowo oczyszczone elementy. W zależności od wymagań czystościowych, elementy są czyszczone lub przekazywane do pomieszczeń czystych lub klasy cleanroom. Jeśli konieczne jest zastosowanie cleanroomu, klasa cleanroomu jest dostosowana do wymaganego poziomu czystości powierzchni. Aby zaoszczędzić na kosztownych powierzchniach cleanroom, urządzenie czyszczące wyposażone w odpowiednie systemy filtracji powietrza może być umieszczone w czystym obszarze, a przekazanie elementów do cleanroomu może odbywać się przez śluzę. Oczywiście, konieczna jest tutaj odpowiednio przeszkolona i wyposażona załoga.

Zwłaszcza przy wprowadzaniu produkcji elementów o bardzo wysokich wymaganiach czystości, może mieć sens powierzenie czyszczenia doświadczonemu i odpowiednio wyposażonemu usługodawcy.

parts2clean – międzynarodowe wiodące targi dla przemysłowego czyszczenia elementów i powierzchni

Jakie czynniki odgrywają rolę w czyszczeniu wysokiej czystości, precyzyjnym i ultra-precyzyjnym? Na co zwracać uwagę przy urządzeniach i mediach do tych rodzajów czyszczenia? W jakich branżach high-tech należy uwzględniać określone wymagania? Odpowiedzi na te i wiele innych pytań dotyczących przemysłowego czyszczenia elementów można znaleźć na targach parts2clean. Międzynarodowe wiodące targi dla przemysłowego czyszczenia elementów i powierzchni odbędą się od 26 do 28 września 2023 na terenach wystawienniczych w Stuttgarcie (Niemcy). Umożliwiają one szerokie informacje na temat systemów czyszczących, alternatywnych technik czyszczenia, mediów czyszczących, technologii cleanroom, zapewnienia jakości i metod kontrolnych, pojemników do czyszczenia i transportu, utylizacji i recyklingu mediów procesowych, obsługi i automatyzacji, usług, doradztwa, badań oraz literatury fachowej. Wiele wiedzy na temat różnych zagadnień związanych z czyszczeniem przekazuje również trzydniowe forum branżowe. www.parts2clean.de.