Sala limpia en la industria

Las raíces de la tecnología de salas blancas se encuentran en la tecnología nuclear. La industria de los semiconductores también reconoció muy pronto la necesidad de producir en un entorno muy limpio. Pero, sobre todo, la creciente miniaturización (espesores de capa, anchos de estructura, dimensiones funcionales) y las exigencias cada vez mayores de precisión son motivos para que otras industrias controlen la limpieza del entorno de trabajo. Sólo la producción en un entorno de trabajo limpio permite llevar a cabo y controlar los procesos críticos de pureza. Por ello, la tecnología de salas blancas se utiliza cada vez en más sectores industriales, por ejemplo, en la industria electrónica y del automóvil.

En la tecnología de salas limpias, hay que prestar especial atención al uso de equipos adecuados. Todos los componentes del equipo utilizado en la sala blanca tienen una influencia directa en el producto que se va a fabricar. La idoneidad de la sala limpia del equipo utilizado es una característica decisiva para garantizar la calidad requerida.

En una sala limpia, las partículas suspendidas en el aire se controlan con la ayuda de diversas medidas (tecnología de ventilación, vestimenta de los empleados, selección de materiales y equipos, ...) para que no se supere un límite definido. Esto sirve para cumplir varios objetivos de protección. Según el ámbito de aplicación, se trata de la protección de productos o procesos (protección de productos) o de la protección de las personas o el medio ambiente (protección del personal).

La norma fija para definir una sala limpia es el tamaño y la cantidad de partículas que se producen según la norma DIN EN ISO 14644-1. La base para ello era la norma federal estadounidense 209E, que se utilizó internacionalmente en la industria durante mucho tiempo, pero que oficialmente ha dejado de ser válida desde noviembre de 2001. Las siguientes tablas muestran el número máximo de partículas permitido en las distintas clases de salas limpias según la norma DIN EN ISO 16441-1 (la primera tabla en la unidad partículas/cft, la segunda tabla en la unidad partículas/m³).

Comparación entre los límites de clase de la norma DIN EN ISO 14644-1 y la US Federal Standard 209E:

Clase ISO	Concentraciones máximas permitidas (partículas/cft) iguales o superiores a las cantidades consideradas que se indican a continuación (valores redondeados)						US Federal Standard 209E
	≥ 0,1 µm	≥ 0,2 µmv	≥ 0,3 µm	≥ 0,5 µm	≥ 1,0 µm	≥ 5,0 µm
1	0,3	*	*	*	*	*	-
2	3	1	*	*	*	*	-
3	28	7	3	1	*	*	1
4	283	67	29	10	2	*	10
5	2.832	671	289	100	24	1	100
6	28.321	6.712	2.889	997	236	8	1.000
7	*	*	*	9.967	2.356	83	10.000
8	*	*	*	99.674	23.559	830	100.000
9	*	*	*	996.744	235.594	8.298	-

*Los valores no son representativos para la clasificación

Comparación entre los límites de clase de la norma DIN EN ISO 14644-1 y la US Federal Standard 209E:

Clase ISO	Concentraciones máximas admisibles (partículas/m³) iguales o superiores a las cantidades consideradas, que se indican a continuación						US Federal Standard 209E
	≥ 0,1 µm	≥ 0,2 µmv	≥ 0,3 µm	≥ 0,5 µm	≥ 1,0 µm	≥ 5,0 µm
1	10	*	*	*	*	*	-
2	100	24	10	*	*	*	-
3	1.000	237	102	35	*	*	1
4	10.000	2.370	1.020	352	83	*	10
5	100.000	23.700	10.200	3.520	832	*	100
6	1.000.000	237.000	102.000	35.200	8.320	293	1.000
7	*	*	*	352.000	83.200	2.930	10.000
8	*	*	*	3.520.000	832.000	29.300	100.000
9	*	*	*	35.200.000	8.320.000	293.000	-

*Los valores no son representativos para la clasificación

Todos los productos se someten a pruebas de idoneidad para salas limpias de acuerdo con los requisitos de la norma DIN EN ISO 14644-14 (anteriormente VDI 2083 Parte 9.1). Dicha medición debe tener lugar en una sala limpia (según la norma ISO 14644-1) que sea al menos una clase mejor que la aptitud prevista para la que se va a certificar el producto. La excepción es una adecuación prevista para la clase 1.

Para no introducir ninguna partícula perturbadora cuando el objeto de ensayo se introduce en el entorno de ensayo limpio, se somete previamente a una limpieza con una mezcla de agua ultrapura e isopropanol y se sopla con aire comprimido ultrapuro. Además, el producto funciona en la sala blanca 24 horas antes de la medición de la certificación. De esta forma se garantiza la eliminación de las impurezas anteriores, el paso de los elementos sometidos a tensión tribológica (tensión por fricción) y la no influencia de la siguiente medición.

Ahora se analiza el objeto de prueba con la ayuda de un contador óptico de partículas (OPS) para identificar posibles fuentes de partículas. Durante el proceso de medición se coloca una sonda de partículas en estos puntos. Estas fuentes de partículas suelen producirse en lugares donde se producen tensiones tribológicas durante el funcionamiento. Durante la siguiente medición de calificación, que dura 100 minutos, se determina la emisión de partículas para cada punto de medición. Con la ayuda de una evaluación estadística, tal y como se describe en la norma ISO 14644-1, se define en qué clase de pureza del aire puede utilizarse al menos el objeto de ensayo.

Comparación de las dimensiones de las posibles partículas transportadas por el aire:

	Iones	Moléculas	Macromoléculas	Micropartículas	Macropartículas
Visibles con	Microscopio electrónico de barrido (MEB)		Microscopio		A simple vista
Ejemplos	Radio atómico Iones metálicos	Azúcar Herbicida	Hollín Virus Humo del tabaco	Bacterias Glóbulos rojos	Polen Arena Pelo humano Niebla
Tamaño [µm (LOG)]	0,001	0,01	0,1-1,0	10	100-1.000

Los componentes certificados para su uso en la sala blanca incluyen varios productos de la amplia cartera de tecnología de vacío. Esto significa que se pueden satisfacer una amplia gama de requisitos de proceso diferentes. Los resultados de las pruebas muestran claramente que la mayoría de los productos pueden utilizarse en entornos de trabajo muy limpios (hasta la clase 1 según la norma DIN EN ISO 14644-1) sin necesidad de medidas adicionales.

A la hora de seleccionar un equipo, es fundamental fijarse en su lugar de uso real en la sala blanca y así interpretar correctamente los requisitos. Por ejemplo, en una zona limpia con flujo de aire laminar, no es necesario que todas las ubicaciones cumplan con la clase ISO prevista. Debido al flujo vertical recto, las fuentes de emisión de partículas situadas por debajo o a cierta distancia de la pieza suelen tener poca influencia en ella.

El departamento de producción ultralimpia y microproducción del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización (IPA) de Stuttgart comprueba de forma independiente la limpieza y la idoneidad de los equipos y materiales para las salas limpias. Estas pruebas se llevan a cabo en una sala limpia que es 10 veces más limpia que la clase 1 según la norma DIN EN ISO 14644-1. Como resultado, los equipos y/o materiales se certifican con una marca de prueba TESTED DEVICE® o CSM®. En este trabajo, el instituto se basa en más de 30 años de experiencia y conocimientos técnicos en el ámbito de la limpieza y la adecuación de las salas limpias.

Certificado para entornos estériles del Fraunhofer IPA