Heer Agricola

Koos Agricola 110 maart 2011

Wanneer is een Wanneer is een

cleanroom nodig?cleanroom nodig?Koos Agricola

Cleanroom Contamination Control Solutions


InhoudInhoud

Kwetsbaar product

Wat is een cleanroom?

Cleanroom classificaties

Contaminatie van een kwetsbaar product

Product analyse

Voorbeeld

Maatregelen om het product te beschermen

Noodzaak van een cleanroom

Conclusie


Kwetsbaar productKwetsbaar product

Functionaliteit product

Verstoring functionaliteit product door ongewenste contaminatie van:

Deeltjes soort (levend/dood, geleidend/isolerend)

Deeltjes grootte en aantal

Chemische componenten


Oorsprong verstoringOorsprong verstoring

Productie proces

Contaminatie bij blootstelling

Contaminatie via contactoverdracht

Contaminatie door aangroei

4

Kwetsbaar oppervlak

Onderdelen en bewerkingen

Functies product

Product

Een bepaald oppervlak op bepaald moment.

Bronnen die leiden tot defectendeeltjes

aanstromingContactneerslag

defect

Verschillende onderdelen zijn op verschillende momenten gevoelig voor deeltjescontaminatie. Een defect kan leiden tot het falen van een product functie.

Kwetsbaar oppervlak

Onderdelen en bewerkingen

Functies product

Product

Een bepaald oppervlak op bepaald moment.

Bronnen die leiden tot defectendeeltjes

aanstromingContactneerslag

defect

Verschillende onderdelen zijn op verschillende momenten gevoelig voor deeltjescontaminatie. Een defect kan leiden tot het falen van een product functie.


Wat is een cleanroom?Wat is een cleanroom?

Doos schone lucht

Op overdruk

Sluizen

Doorspoeld met gefilterde lucht

Oppervlakken alleen schoon door reiniging

Voorkomen of inpakken bronnen

Ruimte geclassificeerd volgens ISO normen 14644/14698 van de TC 209


Cleanroom classificatiesCleanroom classificaties

Reinheid

Lucht

Oppervlak

Concentratie

Deeltjes

Mirco-organisemen (alleen in KVE’s)

Chemische componenten

Nanodeeltjes


Cleanroom classificatiesCleanroom classificatiesLucht reinheid m.b.t. deeltjesLucht reinheid m.b.t. deeltjes

Concentratie deeltjes in de lucht (m3)

ISO 14644-1: Air cleanliness by particles (ACP)

Cn = 10N/(10.d)2,08, d ≥ 0,1 µm

ISO 6, 106 ≥ 0,1 µm, -> 4.000 ≥ 5 µm per m3


Cleanroom classificatiesCleanroom classificatiesOppervlaktereinheid m.b.t. deeltjesOppervlaktereinheid m.b.t. deeltjes

Concentratie deeltjes op oppervlakken (m2)

ISO 14644-9, Surface cleanliness by particles

SCP N: An = 10N/d , d ≥ 1 µm

nd*d = constant

SCP 5, 105 ≥ 1 µm, -> 20.000 ≥ 5 µm per m2

8

Proposed ISO 14644-9 Surface Cleanliness Classes

10

100

1.000

10.000

100.000

1.000.000

10.000.000

100.000.000

0,1 1 10 100 1000

Particle size in µm

Ma

x n

um

ber

of

pa

rtic

les p

er

m2

SPC Class 1

SPC Class 2

SPC Class 3

SPC Class 4

SPC Class 5

SPC Class 6

SPC Class 7

SPC Class 8


Cleanroom classificatiesCleanroom classificaties

Reinheid lucht en oppervlakken mbt

chemische componenten (moleculaire

contaminatie)

ISO 14644-8

ACC in log(gr/m3), -> negatieve klasse

ISO 14644-10

SCC in log(gr/m2), -> negatieve klasse

Vergelijkbare klassen worden voor

nanodeeltjes en schadelijke micro-organismen

(ISO 14698) worden ontwikkeld.


Contaminatie van Contaminatie van

een kwetsbaar producteen kwetsbaar product

Vanuit het medium waarin het product zit:

Lucht, gas

Vloeistof

Vaste stof

Overdracht hangt samen de grootte, vorm en lading van een deeltje.

Bij vaste stof is naast de reinheid de oppervlaktegesteldheid (ruwheid) en elasticiteitsmodulus en lading van belang


Contaminatie van een Contaminatie van een

kwetsbaar productkwetsbaar product

Overdracht deeltjes vanuit de luchtZwevende deeltjes (d ≤ 5 µm)

MassatraagheidLange tijd zonder stroming

Vallende deeltjes (d ≥ 25 µm)Afhankelijk aantal aanwezige deeltjesen activiteit

Overgangsgebied (5 < d < 25 µm)

Overdracht deeltjes via contact met vaste stof


Deeltjesneerslag in cleanroomDeeltjesneerslag in cleanroom

Deeltjesneerslag is de verandering van

oppervlaktereinheid per werkuur

Praktische aanpak aantal deeltjes > 5 µm of

25 µm per dm2

12

Drie gemiddelde deeltjesdeposities gedurende acht gewerkte uren

0,1

1

10

100

1 10 100 1000

Deeltjesgroootte ≥ (µm)

Aa

nta

l d

eelt

jes

≥ p

er

dm

2/u

ur

DNK 1.000

DNK 100

DNK 10

DNK 1

week 4

week 8

week 12


Product analyseProduct analyse

Wanneer wordt de functionaliteit verstoort?Van kwaliteitsverlies tot direct falen

Plaats in het product

Soort deeltje

Grootte deeltje

Aantal deeltjes

Wanneer is kwetsbare plaats blootgesteld?lucht, vloeistof

contactoverdracht


Voorbeeld Digitale cameraDigitale camera

Functionele digitale foto’s zonder defecten

Sensor (beeldverwerking elektronica en software)

Optiek (afbeelding lichtbeeld op sensor)

Mechanische componenten (bediening, behuizing, focussering)


Assemblage digitale cameraAssemblage digitale camera

15

Mechanisch

Optiek

Sensor


Kritische oppervlakkenKritische oppervlakken

Mechanisch deel grootste oppervlak (1 cm2),

vallende deeltjes (dk> 50 µm)

Blootstelling 2,5 uur

Optische deel kleiner oppervlak (40 mm2),

kleinere deeltjes (dk > 10 µm)

Blootstelling 2 uur

Sensor deel veel kleiner oppervlak (20 mm2),

zwevende deeltjes (dk > 1 µm)

Blootstelling 1 uur


Gewenste oppervlaktereinheidGewenste oppervlaktereinheid

Stel initiële oppervlaktereinheid is SCP 3

Stel dat max. 10 % kritische deeltjes/m2

toegestaan zijn. 10log(Nd*dk/A), Nd=0,1:

Mechanisch deel: Nd*dk/A = 0,1*50/10-4= 5*104

-> SCP 4,7

Optische deel kleiner 0,1*10/(4*10-5) = 2,5*104

-> SCP 4,4

Sensor deel 0,1*1/(2*10-5)= 5*103

-> SCP 3,7

CGC Koos Agricola 173 oktober 2008


Minimale VCCN DeeltjesMinimale VCCN Deeltjes--

Neerslag KlasseNeerslag Klasse

De deeltjesneerslag is de verandering van oppervlakte reinheid per dm2 per blootstellinguur

DNK = (10 SCP-10SCP0)/(A*t),

A in dm2 -> (10 SCP-4-10SCP0-4)/(A*t);

M: DNK = (104,7-4-103-4)/(0,01*2,5) =

M: DNK = (100,7-10-1)/(0,01*2,5) = 200

O: DNK = (100,4-10-1)/(0,004*2) = 300

S: DNK = (10-0,3-10-1)/(0,002*1) = 200


Benodigde cleanroomBenodigde cleanroom

Mechanische delen: ISO 9 en DNK 200,

Schone werkwijze het belangrijkst

Optische deel: ISO 7 en DNK 300,

Combinatie verdunning cleanroom en werkwijze

Sensor deel: ISO 6 en DNK 200,

Combinatie lokale verdringing cleanroom en werkwijze

Door verkorting blootstellingtijd kan hogere DNK toegestaan worden.

19


Maatregelen om het Maatregelen om het

product te beschermenproduct te beschermen

Afhankelijk van gevoeligheid product

en procesomstandigheden:

Gevoelig voor vallende deeltjes

Oppervlaktereinheid

Aantal personen, kleding en discipline

Blootstellingtijd * grootte oppervlak

Ook gevoelig voor zwevende deeltjes

Concentratie in de lucht (cleanroom ACP klasse)


Noodzaak van een Noodzaak van een

cleanroomcleanroom

Deeltjes ≥ 25 µm:

ISO 9 + ISO 5 cleanroom werkwijzen

Deeltjes ≥ 5 µm: ISO 7, 8 cleanroom

Deeltjes ≥ 1 µm: ISO 5, 6 cleanroom

Deeltjes ≥ 0,1 µm:

ISO 4 of beter, geen personen

Naarmate het product gevoeliger is zullen de eisen voor de oppervlaktereinheid toenemen.


ConclusieConclusie

Product analyse bepaalt kwetsbaarheid

Proces bepaalt kwetsbare plaatsen en momenten

Aparte schone ruimte biedt mogelijkheid deeltjes neerslag en contact overdracht te beperken

Deeltjes ≥ 5, 25 µm verwijderen door schoonmaken, classificatie oppervlaktereinheid en deeltjesneerslag niveau.

Deeltjes ≤ 5 µm verwijderen met luchtbehandeling, classificatie luchtreinheid.

Zie artikel maart 2011 nummer VCCN Magazine

Zie Strategisch strijden tegen stofdeeltjes (www.vccn.nl)

Documents

Heer Agricola