De geboorte van de cleanroom
De opkomst en ontwikkeling van alle technologieën zijn te danken aan de behoeften van de productie. Cleanroomtechnologie is daarop geen uitzondering. Tijdens de Tweede Wereldoorlog moesten luchtgeleidingsgyroscopen die in de Verenigde Staten werden geproduceerd voor vliegtuignavigatie gemiddeld 120 keer worden herwerkt voor elke 10 gyroscopen vanwege de instabiele kwaliteit. Tijdens de Koreaanse Oorlog begin jaren 50 werden meer dan een miljoen elektronische componenten vervangen in de 160.000 elektronische communicatieapparaten in de Verenigde Staten. Radarstoringen deden zich in 84% van de gevallen voor en storingen in onderzeebootsonars in 48% van de gevallen. De reden hiervoor was de slechte betrouwbaarheid en instabiele kwaliteit van elektronische apparaten en onderdelen. Het leger en de fabrikanten onderzochten de oorzaak en concludeerden uiteindelijk, op basis van diverse factoren, dat het verband hield met een onhygiënische productieomgeving. Hoewel kosten noch moeite werden gespaard en diverse strenge maatregelen werden genomen om de productiewerkplaats te sluiten, bleven de resultaten minimaal. Dit was de geboorte van de cleanroom!
Ontwikkeling van cleanrooms
De eerste fase: Tot begin jaren vijftig werd het HEPA-filter (High Efficiency Particulate Air Filter), dat in 1951 met succes was ontwikkeld door de Amerikaanse Atomic Energy Commission om het probleem van het opvangen van radioactief stof dat schadelijk is voor de mens op te lossen, toegepast in de toevoersystemen van productiewerkplaatsen. Luchtfiltratie gaf daarmee daadwerkelijk de aanzet tot de cleanroom met zijn moderne betekenis.
De tweede fase: In 1961 stelde Willis Whitfield, een senior onderzoeker bij Sandia National Laboratories in de Verenigde Staten, een concept voor dat destijds laminaire stroming werd genoemd en nu bekend staat als unidirectionele stroming. (Unidirectionele stroming) Het plan voor de organisatie van schone luchtstromen werd ontwikkeld en toegepast in concrete projecten. Sindsdien heeft de cleanroom een ongekend niveau van reinheid bereikt.
De derde fase: In hetzelfde jaar formuleerde en publiceerde de Amerikaanse luchtmacht 's werelds eerste cleanroomstandaard TO-00-25-203, een richtlijn van de luchtmacht getiteld "Standard for the Design and Operational Characteristics of Clean Rooms and Clean Benches". Op basis hiervan werd in december 1963 de Amerikaanse federale standaard FED-STD-209 aangekondigd, die cleanrooms in drie niveaus verdeelde. Hiermee was het prototype van de perfecte cleanroomtechnologie gevormd.
De bovenstaande drie belangrijke ontwikkelingen worden vaak beschouwd als drie mijlpalen in de geschiedenis van de moderne cleanroomontwikkeling.
Halverwege de jaren zestig doken cleanrooms op in diverse industriële sectoren in de Verenigde Staten. Ze werden niet alleen gebruikt in de militaire industrie, maar ook in de elektronica, optica, microlagers, micromotoren, lichtgevoelige films, ultrazuivere chemische reagentia en andere industriële sectoren. Daarmee speelden ze een belangrijke rol in de ontwikkeling van wetenschap, technologie en industrie in die tijd. In dit artikel wordt een gedetailleerd overzicht gegeven van cleanrooms in binnen- en buitenland.
Ontwikkelingsvergelijking
In het buitenland: Begin jaren vijftig introduceerde de Amerikaanse Atomic Energy Commission het HEPA-filter (High-Efficiency Particle Air Filter) om het probleem van radioactief stof, dat schadelijk is voor het menselijk lichaam, op te lossen. Dit was een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van cleanroomtechnologie. In de jaren zestig ontstonden cleanrooms in fabrieken voor elektronische precisiemachines en andere toepassingen in de Verenigde Staten. Tegelijkertijd begon men cleanroomtechnologie voor de industrie over te zetten naar cleanrooms voor de biologische industrie. In 1961 zag de laminaire-stroom cleanroom (eenrichtingsstroom) het licht. De eerste cleanroomstandaard ter wereld, de US Air Force Technical Doctrine 203, werd toen opgesteld. Begin jaren zeventig verschoof de focus van cleanroombouw naar de medische, farmaceutische, voedingsmiddelen- en biochemische industrie. Naast de Verenigde Staten hechten ook andere industrieel geavanceerde landen zoals Japan, Duitsland, het Verenigd Koninkrijk, Frankrijk, Zwitserland, de voormalige Sovjet-Unie, Nederland, enzovoort, veel belang aan schone technologie en ontwikkelen deze actief. Na de jaren tachtig ontwikkelden de Verenigde Staten en Japan met succes nieuwe ultra-HEPA-filters met een filtratiedoel van 0,1 μm en een afscheidingsrendement van 99,99%. Uiteindelijk werden ultra-HEPA-cleanrooms met 0,1 μm-niveau 10 en 0,1 μm-niveau 1 gebouwd, wat de ontwikkeling van schone technologie een nieuw tijdperk inluidde.
China: Van begin jaren 60 tot eind jaren 70 vormden deze tien jaar de begin- en basisperiode voor de Chinese cleanroomtechnologie. Ongeveer tien jaar later dan in het buitenland. Het was een bijzondere en moeilijke periode, met een zwakke economie en een gebrek aan sterke diplomatie. Onder deze moeilijke omstandigheden, en met de behoeften van de precisie-, luchtvaart- en elektronica-industrie als uitgangspunt, begonnen Chinese cleanroomtechnologen hun eigen ondernemersreis. Van eind jaren 70 tot eind jaren 80 beleefde de Chinese cleanroomtechnologie een bloeiperiode. In deze fase werden vele belangrijke mijlpalen bereikt. In de jaren 80 bereikte de technologie het niveau van buitenlandse landen. Vanaf begin jaren 90 tot heden heeft de Chinese economie een stabiele en snelle groei doorgemaakt, is er een constante instroom van internationale investeringen geweest en hebben diverse multinationals achtereenvolgens talloze micro-elektronicafabrieken in China gebouwd. Daardoor krijgen binnenlandse technologen en onderzoekers meer mogelijkheden om rechtstreeks in contact te komen met de ontwerpconcepten van hoogwaardige buitenlandse cleanrooms en inzicht te krijgen in de geavanceerde apparatuur, systemen, het beheer en het onderhoud ervan.
Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie groeit ook de cleanroomsector in China gestaag. De levensstandaard van mensen blijft verbeteren en hun eisen aan leefomgeving en levenskwaliteit worden steeds hoger. Cleanroomtechnologie wordt steeds vaker toegepast voor luchtzuivering in huishoudens. Tegenwoordig zijn Chinese cleanroomprojecten niet alleen geschikt voor de elektronica-, elektrische apparaten-, medische, voedings- en wetenschappelijke industrie, maar worden ze ook steeds vaker gebruikt in woningen, recreatiegelegenheden, onderwijsinstellingen, enzovoort. Door de voortdurende ontwikkeling van wetenschap en technologie hebben cleanroomtechnologieën zich geleidelijk verspreid naar duizenden huishoudens. De omvang van de Chinese cleanroomindustrie groeit gestaag en mensen beginnen langzaam maar zeker de voordelen van cleanroomtechnologie te ervaren.
Geplaatst op: 20-09-2023