TECHNOLOGY OVERVIEW

Cleanliness in submicrometer and atomic percent range

In many industry areas new and enhanced products lead to very high cleanliness specifications. Due to changed manufacturing, joining and coating technologies and more stringent regulatory specifications, there are stricter requirements for particulate and film-type part cleanliness. To reach these values in series production in a processreliable and efficient way, not only cleaning and drying processes meeting demands and suited system technology, also software implementation and cleaning environment must be adapted accordingly.

Whether production equipment for the semi-inductor industry, biotechnology, laser and sensor technology, devices for measuring and analysis technology, components for accumulators and fuel cells, optical systems or metal cutting tools, the requirements for performance and reliability are extremely high.

By combining wet chemical and low-pressure plasma cleaning methods for ultrafine degreasing in a single machine, the surface characteristics required for downstream coating or bonding are efficiently achieved.

Combinando il lavaggio chimico e con plasma a bassa pressione per lo sgrassaggio ultrafine in una singola macchina, le caratteristiche superficiali richieste per il successivo rivestimento o incollaggio si ottengono in modo efficiente.

Livello di pulizia nella gamma submicrometrica e atomica

In molti settori industriali prodotti nuovi e migliorati portano con sé specifiche di pulizia molto elevate. A causa delle mutate tecnologie di produzione, di saldatura e di rivestimento e di normative più stringenti, vi sono requisiti più severi in termini di pulizia dai contaminanti particellari e pellicolari. Per soddisfare questi requisiti nella produzione in serie in modo affidabile ed efficiente, non solo i processi di lavaggio e asciugatura con una tecnologia di sistema adatta, ma anche l’implementazione di software e l’ambiente di lavaggio devono essere adattati di conseguenza.

Che si tratti di apparecchiature di produzione per l’industria dei semiconduttori, biotecnologie, tecnologia laser e dei sensori, dispositivi di misurazione e tecnologie di analisi, componenti per accumulatori e celle a combustibile, sistemi ottici o utensili per il taglio del metallo, i requisiti prestazionali e di affidabilità sono elevatissimi.

© Ecoclean

These ultrasonic ultrafine cleaning systems are specifically dimensioned for the application on hand. Their various treatment stations can be flexibly accessed so that defined processes can be prioritized.

Questi sistemi di lavaggio ultrafine a ultrasuoni sono appositamente dimensionati per l’applicazione on hand. Le loro varie stazioni di trattamento sono accessibili in modo flessibile, così da poter dare la priorità a processi definiti.

© Philips Medical Systems

This not only leads to high demands in terms of production precision of the parts, but also their cleanliness. For medical technology products such as implants, instruments, cannulae and endoscopes, particulate and film-type contamination from manufacturing processes is an essential criterion due to regulatory specifications. Moreover, there is a trend for miniaturisation and functional integration with ever smaller and more complex components. These developments entail that particulate cleanliness specifications in the micrometer and even nanometer ranges as well as very stringent requirements regarding residual thin-film contamination must be met by more and more industry sectors. Depending on components and/or applications, outgassing rates for organic substances and residual moisture may also have to be met, as well as limit values down to the atomic percent range when it comes to surface analyses for residues of prohibited substances. For the production of these miniaturized components there is also an evolution towards ever larger integrated manufacturing modules. This also creates new challenges for the cleaning processes and the machine systems required to implement them. The result is a series of very demanding parts cleaning tasks across the complete manufacturing chain. As a supplier of future-oriented complete solutions, SBS Ecoclean Group of companies covers the whole range of precision and ultrafine cleaning. This enables them to adapt cleaning processes, their control software as well as the machinery and ambient conditions to the requirements and applications on hand.

The right system concept

For selection of the suitable cleaning system for a specific task, the first thing looked at is whether the system is to be used for pre-cleaning, intermediate cleaning or final cleaning. Depending on the use and cleanliness specifications to be achieved, Ciò comporta requisiti elevati non solo in termini di precisione produttiva, bensì anche di pulizia dei manufatti. Per i prodotti medicali come impianti, strumenti, cannule e endoscopi, la contaminazione particellare e pellicolare è un criterio essenziale per via delle specifiche normative. Vi è inoltre una tendenza alla miniaturizzazione e all’integrazione funzionale, con componenti sempre più piccoli e complessi. Questi sviluppi implicano che sempre più settori industriali debbano soddisfare specifiche di pulizia nella gamma micrometrica e persino nanometrica, nonché stringenti requisiti relativi alla contaminazione residua da film sottile. A seconda dei componenti e/o applicazioni, può essere necessario rispettare anche i tassi di degassamento delle sostanze organiche e l’umidità residua, nonché valori limite fino alla gamma atomica quando si tratta di analisi della superficie per individuare residui di sostanze proibite. Per la produzione di questi componenti miniaturizzati c’è anche un’evoluzione verso moduli di produzione integrati e più grandi. Ciò crea nuove sfide per i processi di lavaggio e le macchine necessarie per implementarli. Il risultato è una serie di requisiti di pulizia molto stringenti lungo tutta la catena produttiva - come fornitore di soluzioni complete e orientate al futuro, SBS Ecoclean Group copre l’intera gamma del lavaggio di precisione e ultrafine. Ciò gli permette di adattare i suoi processi di lavaggio, i suoi software di controllo, nonché i suoi macchinari e le condizioni ambientali ai requisiti e alle applicazioni.

Il giusto concept di sistema

Per selezionare il sistema di pulizia adatto ad ogni scopo, la prima cosa da considerare è se questo sistema sarà utilizzato per pre-lavaggio, lavaggio intermedio o lavaggio finale. A seconda dell’utilizzo e delle specifiche di pulizia da soddisfare, la

the solution may be chamber or multi-tank immersion machine, a flexible ultrasonic multi-tank machine based on standardized modules, or a customized ultrasonics-based ultrafine cleaning system. The cleaning chemicals as well as the optimal process technologies such as for example spraying, high-pressure fluid application, immersion, ultrasonic or megasonic treatment, plasma cleaning, injection flood wash, pulsated pressure cleaning (PPC) as well as passivation/preservation as required, are also specifically chosen for the application and the contaminants to be eliminated. © UCM / Gebr. Brasseler soluzione può consistere in una macchina a camera o a immersione multi-vasca, una macchina multi-vasca flessibile a ultrasuoni basata su moduli standard oppure un sistema di lavaggio ultrafine a ultrasuoni personalizzato. I prodotti chimici di lavaggio, nonché le tecnologie di processo ottimali come spruzzatura, applicazione di fluidi ad alta pressione, immersione, trattamento a ultrasuoni o megasonico, lavaggio al plasma, a iniezione, a pressione pulsata (PPC), nonché passivazione/

For integration into clean rooms the ultrasonic ultrafine cleaning systems preservazione se richiesto, are fitted out in compliance with the applicable clean room class. vengono scelti sulla base Per l’integrazione nelle camere bianche, i sistemi di lavaggio ultrafine a ultrasuoni dell’applicazione prevista e dei sono conformi alle classi di camera bianca applicabili. contaminanti da eliminare.

Cleaning processes and systems for ultra-high cleanliness

The design of customized ultrasonic multi-chamber systems and processes for ultrafine cleaning applications are the core competence of Switzerland-based UCM AG. Key factors to be considered are the material and geometry of the parts to be cleaned, the type and quantity of contaminants, the particulate or film-type cleanliness specifications and, where applicable, permitted outgassing rates and maximum acceptable residues of prohibited substances in the atomic percentage rate. Another important aspect is the selection of suitable cleaning chemicals and wash fluid, for example reverse osmosis water or deionized water. The materials and manufacturing methods used to build the cleaning system and automatic transport system are also selected with the prevention of dirt build-up, re-contamination and cross-contamination already in mind. Outfitting with clean room-grade components and interfacing with clean rooms are also possible. Standard equipment installed in precision and ultrafine cleaning systems are multifrequency ultrasonic systems that offer flexible adjustment of ultrasonic frequency and intensity to the requirements of different parts to be cleaned. With parts that present complex geometries, capillary structures or porous surfaces, such as for example sintered metal components or additive manufactured components, the PPC method comes into play. Features such as multi-side overflow in all wash and rinse tanks as well as the immersion/spray rinse technology specially developed for ultrafine cleaning systems contribute to the reliable meeting of very

Processi e sistemi di lavaggio per un grado di pulizia ultra-elevato

Il design dei sistemi multicamera a ultrasuoni personalizzati e i processi di lavaggio ultrafine sono la competenza chiave della svizzera UCM AG. I fattori chiave da considerare sono il materiale e la geometria dei componenti da lavare, il tipo e la quantità dei contaminanti, le specifiche di pulizia e, dove applicabile, i tassi di degassamento concessi e la quantità massima accettabile di residui di sostanze proibite nella gamma atomica. Un altro aspetto importante è la selezione dei prodotti chimici e del fluido di lavaggio adatti, per esempio acqua trattata con osmosi inversa o deionizzata. I materiali e i metodi produttivi utilizzati per costruire il sistema di lavaggio e di trasporto automatico sono selezionati in modo tale da prevenire la formazione di polvere, la ricontaminazione o la contaminazione incrociata. Sono anche possibili allestimenti con componenti di camera bianca e interfaccia con camere bianche. Le apparecchiature standard installate nei sistemi di lavaggio ultrafine e di precisione sono sistemi a ultrasuoni multifrequenza, che offrono una regolazione flessibile della frequenza e dell’intensità degli stessi ai diversi componenti da lavare. Per i componenti con geometrie complesse, strutture capillari o superfici porose, come per esempio i componenti metallici sinterizzati o prodotti con manifattura additiva, entra in gioco il metodo a pressione pulsata. Caratteristiche come il multi-side overflow in tutte le vasche di lavaggio e risciacquo, nonché la tecnologia di immersione/spruzzatura appositamente sviluppata per i sistemi di lavaggio ultrafine, contribuiscono al soddisfacimento di requisiti di pulizia molto rigidi.

severe cleanliness specifications. The decision which parts are taken to which wash and rinse tanks as well the part-specific process parameters such as temperatures, ultrasonic output and frequency, intensity of PPC, dwell time in the various wash and rinse tanks, are defined during the process development phase. Depending on the complexity and heat absorption capacity of the parts, drying is mostly done using infrared or vacuum technology. The resulting part-specific cleaning programs are stored in the machine controller. The software-controlled implementation of the cleaning sequence plays a decisive role in this context. It ensures among other things that the specified dwell times in wash and rinse tanks are precisely observed, and that prioritized sequences - e.g. for very fragile parts - can be programmed. The best system and process solution from a cleanliness and economic efficiency point of view can be determined through cleaning trials with original parts in Ecoclean’s and UCM’s Precision Cleaning Technology Centres. Durante la fase di sviluppo del processo si decide quali componenti indirizzare a quali vasche di lavaggio e risciacquo, nonché i parametri specifici per ogni manufatto come temperature, frequenza ultrasuoni, intensità della pressione pulsata, tempo di permanenza nelle varie vasche di lavaggio e risciacquo. A seconda della complessità del componente e della sua capacità di assorbimento del calore, l’asciugatura è perlopiù a infrarossi o sottovuoto. Le ricette di lavaggio specifiche per ogni manufatto sono memorizzate nel controller della macchina. L’implementazione via software della sequenza di lavaggio ha un ruolo decisivo in questo contesto. Garantisce, tra l’altro, che i tempi di permanenza specificati nelle vasche di lavaggio e risciacquo siano rispettati in modo preciso e che le sequenze prioritarie – per esempio per componenti molto fragili – possano essere programmate. Il sistema/processo migliore dal punto di vista della pulizia e dell’efficienza economica si può determinare attraverso prove di lavaggio con componenti originali presso i Precision Cleaning Technology Centres di Ecoclean e UCM.

© Zeiss

In the immersion/spray rinse tanks specifically developed for ultrafine cleaning processes, the parts are sprayed off as they exit the bath. This enhances the rinsing result. Nelle vasche di risciacquo a immersione/spruzzo sviluppate appositamente per il lavaggio ultrafine i componenti vengono spruzzati appena escono dal bagno di lavaggio, migliorando così i risultati di risciacquo.