Proceszekere High Purity-reiniging
Waarom spoelen bepaalt of een proces slaagt of tot afkeur leidt
Drie hefbomen voor een betere spoelkwaliteit en wat daarachter schuilgaat
Bij het spoelen wordt beslist of High Purity-componenten de vereiste reinheidsgrenswaarden halen, of dat recontaminatie na de reiniging tot afkeur leidt. Vooral drie factoren zijn doorslaggevend:
- Ultrapuurwaterkwaliteit direct op de Point of Use (deeltjes, organische belasting/TOC, geleidbaarheid, pH).
- Minimale versleping tussen de processtappen en een gedefinieerde spoelstrategie.
- Installatietechniek en kringloophygiëne: geschikte materialen, doordachte leidingsystemen en continue monitoring.
De volgende tekst licht de achtergronden van deze hefbomen toe en laat zien waarom spoelen in de High Purity-componentenreiniging een systeemkritische processtap wordt.
Procesmedia als beperkende factor
Bij High Purity-componentenreiniging gelden reinheidseisen als in geen enkele andere branche: toelaatbare bovengrenzen voor de chemische samenstelling van het componentoppervlak in atoomprocenten, lage uitgassingssnelheden en deeltjesvrijheid in het submicronbereik. De reden voor deze hoge eisen ligt in de extreme vacuümomstandigheden waarin de componenten worden toegepast, bijvoorbeeld in EUV-lithografie, in de ruimtevaart of in massaspectrometers voor analytische toepassingen.
Bij deze toepassingen wordt reinheid een systeemeigenschap. Daarmee wordt bedoeld dat het volledige systeem zo moet worden ontworpen dat de strenge grenswaarden worden gehaald en recontaminatie wordt uitgesloten. Dat geldt in het bijzonder ook voor de gebruikte media, want elk contactmedium moet eveneens aan deze hoge eisen voldoen om de specificatie niet te schenden. Anders kan het component niet overeenkomstig worden gereinigd, of dreigt recontaminatie van het component.
Voor omgevingslucht en proceslucht zijn deze grenswaarden in principe beheersbaar via HEPA-/ULPA-filtratie en cleanroomtechniek. Complexer ligt dat bij proceswater. Tijdens het spoelen mag dit zelf geen verontreinigingen zoals deeltjes of organische bestanddelen op het component brengen, anders dreigt recontaminatie en dus afkeur van het component..
Wat betekent “spoelen”?
Spoelen is niet simpelweg het “afwassen” van reiniger, maar in wezen een verdunning van de meegesleepte vloeistoffilm op het componentoppervlak met spoelwater. Door deze verdunning worden de resterende verontreinigingen tegelijk verwijderd en afgevoerd. Daardoor wordt spoelen een stoftransportvraagstuk: het doel is een gecontroleerde verlaging van de contaminatieconcentratie van stap naar stap tot onder de relevante grenswaarden (zowel deeltjesvormig als filmisch/organisch).
Kort gezegd: een component kan slechts zo schoon worden als de laatste spoelstap.
Essentiële factoren voor een goede spoelkwaliteit
De essentiële factoren voor een goede spoelkwaliteit zijn de waterkwaliteit op de Point of Use en een minimale versleping.
De vereiste waterkwaliteit hangt, zoals hierboven uiteengezet, af van de relevante reinheidseisen. In de laatste spoelstappen wordt vaak zogenoemd ultrapuur water of Ultra Pure Water (UPW) gebruikt, waarbij genormeerde definities voor ultrapuur water in de Europese economische ruimte niet algemeen gangbaar zijn en terminologie daarom deels inconsistent wordt gebruikt.
De waterkwaliteit hangt op haar beurt af van de kwaliteit van het aangevoerde leidingwater. Afhankelijk van hardheid, geleidbaarheid en aanwezige zouten kan een voorbehandeling met actievekoolfiltratie, deeltjesfiltratie, ontmanganing of ontijzering nodig zijn.
Vervolgens worden bij omgekeerde osmose met behulp van druk over een semi-permeabel membraan permeaat (zoutarm) en concentraat van elkaar gescheiden.
Voor zeer hoge eisen volgt vaak nog een verdere behandeling via gemengd-bed-ionenwisselaars of als alternatief elektrodeïonisatie (EDI), die continu werkt zonder regeneratiechemicaliën. Afhankelijk van de eis worden aanvullende stappen toegevoegd, zoals UV-desinfectie voor kiemreductie of bijvoorbeeld ontgassing.
De waterkwaliteit wordt uiteindelijk bepaald en bewaakt via parameters zoals geleidbaarheid, pH en TOC.
Met al deze moderne waterbehandelingstechniek kan aan het einde van een waterbehandelingsinstallatie een uitstekende waterkwaliteit worden gegarandeerd. Doorslaggevend is echter vooral de waterkwaliteit op de Point of Use, dus in het bad of de kamer van de reinigingsinstallatie.
Installatietechniek als sleutel: materiaalkeuze, versleping en kringloophygiëne
Daarvoor is een uitgekiende installatietechniek nodig die via minimale versleping, een passende materiaalkeuze en eventueel kringloophygiëne de goede waterkwaliteit op de Point of Use waarborgt. Want de spoelkwaliteit is slechts zo goed als het systeem dat haar mogelijk maakt.
Al bij de conceptfase en constructie van de reinigingsinstallatie moet alles erop gericht zijn versleping te minimaliseren. Daaronder valt de consequente scheiding van de afzonderlijke mediakringslopen: elke tank beschikt over een eigen leidingstelsel, eigen filterunits en een eigen pomp. Bovendien moet de leidingloop stromingsgeoptimaliseerd zijn, zodat zich geen waterresten kunnen ophopen. Vaak worden werkstukdragers en rekken verwaarloosd. Ook die moeten, geheel volgens het motto “form follows function”, zo worden ontworpen dat zij geen holtes, opvangpunten of grote oppervlakken hebben waarop waterresten kunnen achterblijven.
Afhankelijk van het installatietype zijn er nog andere constructieve bijzonderheden; bij transfer-dompelreinigingsinstallaties moet worden gelet op gedefinieerde overlopen en scheidingsschotten tussen de afzonderlijke baden. Uitlektijden en het trillen van de werkstukdragers helpen versleping te voorkomen. Bij kamerinstallaties zijn een op afvoer geoptimaliseerd kamerontwerp, een volledige lediging van de kamer en kamerreiniging tussen de behandelingsstappen bevorderlijk.
Daarnaast moet ook in de reinigingsinstallatie zelf, dus op de Point of Use, met geschikte sensoren de waterkwaliteit worden bewaakt.
Ook de keuze van geschikte materialen en oppervlakken is doorslaggevend. Vanwege de betere materiaalbestendigheid moeten V4A-roestvaststaalsoorten (bijvoorbeeld 1.4404, 1.4571) worden gebruikt in plaats van V2A-roestvaststaal, waarbij ook op de juiste laskwaliteit moet worden gelet. Messing moet volledig worden vermeden. Ook PP en PVDF kunnen geschikt zijn voor leidingsystemen.
Praktijkvoorbeeld: ontwerp van reinigingsinstallaties voor High Purity-spoelprocessen
Als voorbeeld van praktische implementatie noemt BvL Oberflächentechnik GmbH reinigingsinstallaties die kunnen worden ontworpen voor een hoge spoelkwaliteit op de Point of Use, onder meer door gescheiden mediakringslopen, een geschikte materiaalkeuze en procesbegeleidende bewaking van de waterkwaliteit. Als voorbeelden worden de NiagaraUP-kamerreinigingsinstallatie en de AtlanticTR-dompelreinigingsinstallatie genoemd. Proefreinigingen zijn mogelijk in het eigen testcentrum. Voor tests is bovendien een ultrapuurwaterbehandelingsinstallatie (EnviroFALK) beschikbaar (kenwaarden: geleidbaarheid 0,04 µS/cm; TOC 13,58 ppb).
Bedrijfsinformatie
BvL Oberflächentechnik GmbH is een van de grootste aanbieders van industriële reinigingsinstallaties op waterbasis in Duitsland. Als systeempartner biedt BvL individuele klantoplossingen aan – van kleine, compacte wasinstallaties via filtratie- en automatiseringsoplossingen tot complexe, klantspecifieke grootschalige projecten met procesbewaking; altijd aangevuld met betrouwbare service. Als onderdeel van een traditioneel familiebedrijf met wortels die teruggaan tot 1860 staan de eigenaarsfamilies in de vijfde generatie voor technische excellentie, innovatiekracht en absolute betrouwbaarheid. Momenteel zijn ongeveer 170 medewerkers in het bedrijf werkzaam. In de export beschikt BvL over een sterke marktpositie en een uitgebreid verkoop- en servicenetwerk in 20 landen.
Kontakt
BvL Oberflächentechnik GmbH
Grenzstr. 16
48488 Emsbüren
Tel.: 05903 951-60
info@bvl-group.de
www.bvl-cleaning.com
Christine Brühöfner
Marketing
Tel.: 05903 951-509
christine.bruehoefner@bvl-group.de
