Camera bianca nell'industria
Le radici della tecnologia delle camere bianche affondano nella tecnologia nucleare. Anche l'industria dei semiconduttori ha riconosciuto presto la necessità di produrre in un ambiente molto pulito. Ma soprattutto la crescente miniaturizzazione (spessori degli strati, larghezze delle strutture, dimensioni funzionali) e le richieste di precisione in costante aumento sono motivi che spingono altre industrie a controllare la pulizia dell'ambiente di lavoro. Solo la produzione in un ambiente di lavoro pulito consente di eseguire e controllare processi critici per la purezza. Per questo motivo la tecnologia delle camere bianche viene utilizzata in un numero sempre maggiore di settori industriali, ad esempio nell'industria elettronica e automobilistica.
Nella tecnologia delle camere bianche, è necessario prestare particolare attenzione all'uso di attrezzature adeguate. Tutti i componenti delle apparecchiature utilizzate nella camera bianca hanno un'influenza diretta sul prodotto da realizzare. L'idoneità della camera bianca delle apparecchiature utilizzate è una caratteristica decisiva per garantire la qualità richiesta.
Nozioni di base sulla tecnologia delle camere bianche
In una camera bianca, le particelle trasportate dall'aria sono controllate con l'aiuto di varie misure (tecnologia di ventilazione, abbigliamento dei dipendenti, selezione di materiali e attrezzature, ...) in modo da non superare un limite definito. Questo serve a raggiungere diversi obiettivi di protezione. A seconda dell'area di applicazione, ciò comporta la protezione di prodotti o processi (protezione del prodotto) o la protezione delle persone o dell'ambiente (protezione del personale).
Lo standard fisso per definire una camera bianca è la dimensione e la quantità di particelle presenti secondo la norma DIN EN ISO 14644-1. La base era lo standard federale statunitense 209E, che è stato utilizzato a livello internazionale nell'industria per molto tempo, ma che ufficialmente non è più valido dal novembre 2001. Le tabelle seguenti indicano il numero massimo di particelle consentito nelle singole classi di camere bianche secondo la norma DIN EN ISO 16441-1 (la prima tabella nell'unità particelle/cft, la seconda nell'unità particelle/m³).
Confronto tra i limite delle classi della norma DIN EN ISO 14644-1 e lo standard federale americano 209E:
| Classe ISO | Concentrazioni massime ammissibili (particelle/cft) pari o superiori alle quantità considerate indicate di seguito (valori arrotondati) |
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 | - |
*I valori non sono rappresentativi per la classificazione
Confronto tra i limite delle classi della norma DIN EN ISO 14644-1 e lo standard federale americano 209E:
| Classe ISO | Concentrazioni massime ammissibili (particelle/m³) pari o superiori alle quantità considerate, che sono riportate di seguito |
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 | - |
*I valori non sono rappresentativi per la classificazione
Procedura di prova per verificare l'idoneità della camera bianca
Tutti i prodotti sono testati per l'idoneità alla camera bianca in conformità ai requisiti della norma DIN EN ISO 14644-14 (ex VDI 2083 parte 9.1). Tale misurazione deve avvenire in una camera bianca (secondo la norma ISO 14644-1) di almeno una classe superiore rispetto all'idoneità prevista per la quale il prodotto deve essere certificato. L'eccezione è rappresentata dall'idoneità prevista per la classe 1.
Per non introdurre particelle di disturbo quando l'oggetto di prova viene introdotto nell'ambiente di prova pulito, viene preventivamente sottoposto a una pulizia con una miscela di acqua ultrapura e isopropanolo e soffiato con aria compressa ultrapura. Inoltre, il prodotto funziona in camera bianca 24 ore prima della misurazione di certificazione. In questo modo si assicura che le impurità precedenti vengano rimosse, che gli elementi tribologicamente sollecitati (sollecitazione da attrito) vengano fatti scorrere e che la misura successiva non ne venga influenzata.
A questo punto l'oggetto in esame viene analizzato con l'aiuto di un contatore ottico di particelle (OPS) per identificare le possibili fonti di particelle. Una sonda per particelle viene collegata a questi punti durante il processo di misurazione. Queste sorgenti di particelle si trovano solitamente nei punti in cui sono presenti sollecitazioni tribologiche durante il funzionamento. Durante la successiva misurazione di qualificazione, che dura 100 minuti, viene determinata l'emissione di particelle per ciascun punto di misura. Con l'aiuto di una valutazione statistica, come descritto nella norma ISO 14644-1, si definisce in quale classe di purezza dell'aria l'oggetto del test può essere utilizzato.
Confronto generale sulle particelle trasportate con l'aria:
| Ioni | Molecole | Macromolecole | Microparticelle | Macroparticelle | |
| Visibile con | Microscopio elettronico a scansione (REM) | Microscopio | Occhio nudo | ||
| Esempi |
Raggio atomico Ioni di metallo |
Zucchero Erbicidi |
Fuliggine Virus Fumo di tabacco |
Batteri Globuli rossi |
Pollini Sabbia Capello umano Nebbia |
| Dimensione [µm (LOG)] | 0,001 | 0,01 | 0,1-1,0 | 10 | 100-1.000 |
Prodotti adatti all'uso in camera bianca
I componenti certificati per l'uso nella camera bianca comprendono vari prodotti dell'ampio portafoglio della tecnologia del vuoto. Ciò significa che è possibile soddisfare un'ampia gamma di requisiti di processo diversi. I risultati dei test mostrano chiaramente che la maggior parte dei prodotti può essere utilizzata in ambienti di lavoro molto puliti (fino alla classe 1 secondo DIN EN ISO 14644-1) senza ulteriori misure.
Quando si sceglie un'apparecchiatura, è essenziale osservare attentamente il suo effettivo utilizzo nella camera bianca e quindi interpretare correttamente i requisiti. Ad esempio, in un'area pulita con flusso d'aria laminare, non tutte le postazioni devono soddisfare la classe ISO desiderata. A causa del flusso verticale rettilineo, le sorgenti di emissione di particelle situate al di sotto o a una certa distanza dal pezzo da lavorare hanno di solito una scarsa influenza su di esso.
Certificazione Fraunhofer TESTED DEVICE® / Materiali idonei per camere bianche (CSM®)
Il dipartimento di ultrapulizia e microproduzione dell'Istituto Fraunhofer per l'ingegneria e l'automazione della produzione (IPA) di Stoccarda testa in modo indipendente le attrezzature e i materiali per verificarne la pulizia e l'idoneità alla camera bianca. Questi test vengono eseguiti in una camera bianca 10 volte più pulita della Classe 1 secondo la norma DIN EN ISO 14644-1. Di conseguenza, le apparecchiature e/o i materiali sono certificati con un marchio di prova TESTED DEVICE® o CSM®. In questo lavoro, l'istituto si avvale di oltre 30 anni di esperienza e know-how nel campo della pulizia e dell'idoneità delle camere bianche.