ISO 6 cleanroom: vereisten, deeltjeslimieten en typische toepassingen
Wat is een ISO 6 cleanroom?
Een ISO 6 cleanroom bevindt zich tussen de ultrazuivere ISO 5-omgevingen die worden gebruikt voor kritische processen en de meer gebruikelijke ISO 7- en ISO 8-ruimtes voor algemene gecontroleerde productie. Het wordt gedefinieerd door ISO 14644-1, de internationale norm die deeltjeslimieten vaststelt voor cleanroomclassificatie. Maak je hier de verkeerde classificatiebeslissing, dan betaal je ofwel te veel voor lucht die je niet nodig hebt, of bouw je een kamer ondermaats die zijn eigen waarden niet kan vasthouden.
ISO 14644-1 stelt een maximaal aantal deeltjes vast voor elke cleanroomklasse. Voor ISO 6 mag de lucht niet meer bevatten dan:
Luchtwisselingen per uur
Een ISO 6 cleanroom heeft doorgaans 150 tot 240 luchtwisselingen per uur nodig, geleverd via HEPA- of ULPA-gefilterde lucht. De luchtstroom is gewoonlijk turbulent (gemengd) in plaats van unidirectioneel, wat het luchtstroompatroon is dat gereserveerd is voor strengere klassen zoals ISO 5. De exacte luchtwisselingssnelheid hangt af van de grootte van de ruimte, het aantal mensen dat er werkt en hoe vaak materialen of apparatuur in en uit gaan. Een hogere mate van activiteit vereist over het algemeen een hogere luchtwisselingssnelheid om de deeltjesaantallen binnen de limieten te houden.
Verder dan vaste luchtwisselingssnelheden
Een vaste tabel zoals die hierboven geeft je het plafond aan. Het vertelt je niet wat jouw specifieke ruimte daadwerkelijk nodig heeft, en in dat gat verliezen de meeste cleanrooms geld in de ene of de andere richting.
Bij ABN Cleanroom Technology worden luchtwisselingssnelheden helemaal niet uit een vaste tabel gehaald. Via computational fluid dynamics (CFD) en op levenscyclus gebaseerde simulatie berekent ABN de werkelijke luchtwisselingssnelheid die een ruimte nodig heeft, gebaseerd op de deeltjesbelasting die het proces genereert, hoe vaak deuren openen en hoe snel de ruimte moet herstellen na een verstoring. Dat vermijdt de twee faalmechanismen die een aanpak met vaste snelheden altijd riskeert: onderontwerp, waarbij de ruimte de werkelijke activiteit niet kan bijhouden, en overontwerp, waarbij energie wordt verspild aan het handhaven van een luchtwisselingssnelheid die het proces nooit nodig had.
Dat tweede faalmechanisme is duurder dan de meeste mensen aannemen. Cleanrooms verbruiken al tot 25 keer meer energie per vierkante meter dan niet-geclassificeerde ruimtes, en HVAC alleen is goed voor 50 tot 75% van het totale elektriciteitsverbruik van een cleanroom. Een luchtwisselingssnelheid die één stap te hoog is ingesteld, vermenigvuldigd over een ruimte die 24/7 draait, loopt snel op.
Hoe ISO 6 zich verhoudt tot ISO 5 en ISO 7
- ISO 5 staat veel minder deeltjes toe en wordt gebruikt voor de meest contaminatiegevoelige stappen, zoals de eindassemblage van kritische medische hulpmiddelen of aseptisch afvullen.
- ISO 6 staat meer deeltjes toe dan ISO 5 maar minder dan ISO 7. Het wordt vaak gebruikt als buffer- of omdkleedzone rond een ISO 5-ruimte, en direct voor processen die strikte controle nodig hebben zonder volledige ISO 5-vereisten.
- ISO 7 is de meest gespecificeerde klasse voor algemene GMP en de productie van medische hulpmiddelen, met een hogere deeltjestolerantie dan ISO 6.
Typische toepassingen
ISO 6 cleanrooms komen veel voor in:
- Halfgeleiderproductie, met name fotolithografie en wafer-handling, waar zelfs sub-micron deeltjes defecten veroorzaken
- Omdkleedruimtes en sluizen die een aangrenzende ISO 5-ruimte beschermen tegen contaminatie tijdens de overdracht van personeel of materiaal
- Productie van medische hulpmiddelen stappen die een strakkere controle vereisen dan ISO 7 maar geen volledige ISO 5-condities
- Assemblage van precisie-elektronica en optica
Omdkleedruimtes en sluizen verdienen een nadere blik, omdat daar ISO 6-ruimtes onder de meest repetitieve druk worden gezet. Elke persoon en elke kar die passeert is een kleine druk- en deeltjesgebeurtenis, tientallen keren per shift. De Dynamic Speed Interface (DSI) is precies daarvoor gebouwd: het leest deeltjesconcentratie, drukverschil en deuractiviteit in real-time uit, en past de luchtstroom direct aan om de hersteltijd tussen gebeurtenissen te verkorten, zonder ooit de drukhiërarchie te doorbreken die contaminatie in de juiste richting houdt. Het resultaat is een sluis die minder energie verbruikt om zijn classificatie te behouden wanneer er niemand doorheen loopt, en sneller reageert wanneer dat wel het geval is.
Hoe ABN dit aanpakt
ISO 6-ruimtes betekenden vroeger elke keer vanaf nul ontwerpen: een nieuwe lay-out, een nieuwe luchtstroomberekening, een nieuwe set afwegingen tussen snelheid, kosten en betrouwbaarheid, opnieuw gedaan voor elke klant. Dat is het Engineer-to-Order model waar het grootste deel van de cleanroomindustrie nog steeds op draait, en het is traag juist omdat niets wordt overgedragen van het ene project naar het volgende.
Bij ABN worden ISO 6-omgevingen in plaats daarvan ontworpen via de Configure-to-Order+ (CTO+) aanpak. Dat is alleen mogelijk dankzij ADAPTUS, ABN’s productplatform voor cleanroom engineering: een bibliotheek van vooraf ontworpen, gevalideerde bouwstenen, waaronder luchtbehandelingskasten, wandpaneelsystemen, filtratiemodules en meer, die al voldoen aan de luchtstroom-, drukcascade- en monitoringvereisten die een ISO 6-classificatie vereist. In plaats van die vereisten voor elk project opnieuw op papier af te leiden, configureert ABN een ruimte uit onderdelen die al hebben bewezen dat ze eraan voldoen.