Ultraschall-Reinigungssystem Kompaktanlage für Ultraschall-Feinstreinigung

Redakteur: Anne Richter

>> Mit einem ausgeklügelten Anlagenkonzept und einer durchdachten Steuerung ermöglicht UCM einem Unternehmen aus der optischen Industrie die vollautomatische, reproduzierbare Feinstreinigung von Beugungsgittern auf kleinster Fläche. Das mit nur vier Reinigungs- und Spülwannen ausgestattete Ultraschall-Reinigungssystem ist in einen Reinraum integriert.

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Durch die intelligente Steuerung, die einen flexiblen Prozessablauf ermöglicht, konnte die Reinigungsanlage sehr kompakt gebaut werden.
Durch die intelligente Steuerung, die einen flexiblen Prozessablauf ermöglicht, konnte die Reinigungsanlage sehr kompakt gebaut werden.
(Bild: UCM)

Geht es um die Reinigung von Glassubstraten, Präzisionsoptiken, Halbleitern oder feinmechanischen Werkstücken, erfordern die extrem hohen Sauberkeitsanforderungen üblicherweise sehr komplexe Anlagen. Dass es auch anders geht, belegt ein kundenspezifisch konzipiertes Ultraschall-Reinigungssystem der schweizerischen UCM AG, einem Unternehmen der Dürr Ecoclean Gruppe.

Ziel: vollautomatischer Prozess mit reproduzierbarem Ergebnis

Der Kunde produziert Komponenten und Systeme für die optische Analytik und Messtechnik. Darunter auch Beugungsgitter, bei denen nach dem Aufbringen einer Struktur organische Substanzen und Partikel abzureinigen sind. Dies erfolgte bisher manuell. Um ein reproduzierbares Ergebnis zu gewährleisten, entschied sich das Unternehmen, auf einen vollautomatischen Reinigungsprozess mit einem wasserbasierten Medium umzustellen.

Prozess- und Anlagenentwicklung aus einer Hand

Die Aufgabenstellung für UCM bestand in der Auswahl des geeigneten Reinigers, der Entwicklung des Prozesses sowie in dessen Umsetzung in einer sehr kompakten Anlage. In Zusammenarbeit mit dem Chemielieferanten führte der Anlagenhersteller Reinigungsversuche im eigenen Technikum durch. Dabei wurden die für die Behandlung der verschiedenen Substrate optimalen Parameter wie Reinigerkonzentration, Ultraschallfrequenz, Verweilzeiten, Temperatur und Spülprozesse ermittelt und als teilespezifische Programme definiert. Dies gewährleistet, dass die Verschmutzungen zuverlässig entfernt werden, dabei aber kein Angriff der sehr filigranen Strukturen stattfindet. Die Entwicklung und Fertigung der auf die Beugungsgitter abgestimmten Substrathalter fiel ebenfalls in den Aufgabenbereich von UCM.

Intelligente Steuerung spart Fläche und Kosten

Das inklusive Beschickung und Auslaufzone nur 2200 mm lange und 1150 mm breite Ultraschallreinigungssystem ist mit jeweils zwei Tauchwannen für das Reinigen und Spülen ausgestattet. Dass die hohen Sauberkeitsanforderungen trotz der geringen Anzahl von Behandlungswannen erreicht werden, liegt an der intelligenten Anlagensteuerung. Sie ermöglicht ein sehr flexibles Anfahren der Reinigungs- und Spülwannen: So erfolgt nach der Reinigung in Wanne 1 ein Spülprozess in Wanne 2, nach der zweiten Reinigung (Wanne 3) geht es zum Spülen zunächst zurück in Wanne 2, bevor in Wanne 4 ein abschliessender Spülschritt mit voll entsalztem (VE) Wasser stattfindet. Getrocknet wird mit Kapillartrocknung (Lift-Out) und Infrarotwärme. Insgesamt können in der Anlagensteuerung 16 Reinigungsprogramme hinterlegt werden.

Feinstreinigungs- und reinraumgerechte Anlagentechnik

Einen Beitrag zum optimalen Reinigungsergebnis leistet auch die durchdachte Anlagenkonzeption. Dazu zählt, dass die Reinigungs- und Spülmedien in allen Wannen filtriert werden. Der Filterkreislauf ist so konzipiert, dass die Medien von unten eingebracht, nach oben transportiert werden und die zu reinigenden Substrate dadurch optimal umspült sind. Abgelöste Verunreinigungen wie Partikel und Restschmutz werden sicher über den Mehrseitenüberlauf aus den Wannen ausgetragen; dies verhindert ein Verschleppen in die nachfolgenden Wannen.

Mehrseitenüberlauf vermeidet Rückkontamination

Der von UCM für hohe Anforderungen in der Feinstreinigung entwickelte Mehrseitenüberlauf gewährleistet einerseits eine intensive und gleichmässige Behandlung der Teile. Andererseits sorgt ein während der Verweilzeit in den Spülwannen automatisch zugeschalteter Frischwasserzulauf für den entsprechenden Verdünnungsgrad und somit für flecken- und rückstandsfreie Substrate vor dem Trocknen. Darüber hinaus werden Rückkontaminationen der Substrate beim Umsetzen in die folgenden Becken sowie die Bildung von Schmutznestern in den Wannenecken vermieden. Eine weitere Besonderheit sind die um zirka fünf Grad und zum Ablauf hin geneigten Wannenböden, durch die sich die Becken einfach vollständig entleeren und reinigen lassen. Das letzte Spülbad ist mit einer entsprechenden Wasseraufbereitung und Feinstfiltration ausgestattet, um die Fleckenfreiheit zu gewährleisten.

Platziert wird die Anlage beim Kunden in einem Reinraum. Da das komplett eingehauste Reinigungssystem nach oben hin offen ist, strömt der Laminarflow der Reinraumdecke auch durch die Anlage. Dadurch konnte auf zusätzliche Flowboxen, die sonst bei einer solchen Installation im Ausgabe- und Trocknungsbereich der Reinigungsanlage erforderlich sind, verzichtet werden. <<

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