VDI 2083 Blatt 17-2013 Cleanroom technology - Compatibility of materials with the required cleanliness.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREReinraumtechnikReinheitstauglichkeit von WerkstoffenCleanroom technologyCompatibility of materials with the required cleanlinessVDI 2083Blatt 17 / Part 17Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch ReinraumtechnikVDI-RICHTLINIENICS 13.040.35 Juni 2013June 2013Inh

2、alt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 62 Normative Verweise . . . . . . . . . . . . . . 63 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Klassifizierung . . . . . .

3、. . . . . . . . . . . 134.1 Partikelemission, Reinraumtauglichkeitvon Werkstoffen. . . . . . . . . . . . . . . 134.2 Ausgasung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 144.3 Elektrostatik. . . . . . . . . . . . . . . . . 164.4 Reinigbarkeit partikelkontaminierterWerkstoffoberflchen . . . . . . . . . . . .

4、 174.5 Chemikalienbestndigkeit undKorrosionsverhalten von Werkstoffen . . . 195 Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.1 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . 225.2 Partikel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.3 Ausgasung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 235.4 Elektrostatis

5、che Werkstoffeigenschaften . . 235.5 Anforderungen an die Reinigbarkeit partikelkontaminierter Werkstoff-oberflchen . . . . . . . . . . . . . . . . . 235.6 Chemikalienbestndigkeit. . . . . . . . . . 236 Vorgehensweise zur Prfung und Abnahme, Messtechnik . . . . . . . . . . . . 236.1 Allgemeines . .

6、. . . . . . . . . . . . . . . 236.2 Partikelemission. . . . . . . . . . . . . . . 24Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be tak

7、en as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Frhere Ausgabe: 02.11 Entwurf, deutschFormer edition: 02/11Draft, in German onlyZubeziehen durch /AvailableatBeuth Verlag GmbH,10772 Berlin Alle Rechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure

8、e.V.,Dsseldorf 2013Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Normative references . . . . . . . . . . . . . 63 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 74 Clas

9、sification . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134.1 Particle emission, cleanroom suitability ofmaterials . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134.2 Outgassing . . . . . . . . . . . . . . . . . 144.3 Electrostatic characteristics. . . . . . . . . 164.4 Cleanability of particle-contaminatedmaterial su

10、rfaces . . . . . . . . . . . . . . 174.5 Chemical resistance andcorrosion behaviour of materials . . . . . . 195 Requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.1 General requirements . . . . . . . . . . . . 225.2 Particles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.3 Outgassing . . . . . . . . .

11、. . . . . . . . 235.4 Electrostatic characteristics of materials . . 235.5 Requirements regarding the cleanabilityof particle-contaminated material surfaces . 235.6 Chemical resistance. . . . . . . . . . . . . 236 Procedure for testing and acceptance, metrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12、. 236.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236.2 Particle emission . . . . . . . . . . . . . . 24VDI-Gesellschaft Bauen und Gebudetechnik (GBG)Fachbereich Technische GebudeausrstungB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF88D9NormCD - Stand 2013-06Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher

13、 Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 2 VDI 2083 Blatt 17 / Part 17Seite6.3 Ausgasung . . . . . . . . . . . . . . . . . 306.4 Elektrostatik . . . . . . . . . . . . . . . . 376.5 Reinigbarkeit partikelkontaminierter Werkstoffoberflchen . . . . . . . . . . . . 376.6 Chemische Bestndigkeit . . . . . . . . .

14、 . 407 Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . 427.1 Reinraumtauglichkeit (Partikelemission). . 427.2 Partikulre Oberflchenreinheit/Reinigbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 427.3 Ausgasung . . . . . . . . . . . . . . . . . 437.4 Elektrostatik . . . . . . . . . . . . . . . . 437.5 Chemik

15、alienbestndigkeit . . . . . . . . . 43Anhang A Anwendungsbeispiele und typische Anwendungsbereiche zur Richtlinienverwendung . . . . . . . . 44A1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44A2 Branchenspezifische Kontaminationsarten . 44Anhang B Beispiel zur Bestimmung der Partikelemissionsklas

16、se . . . . . . . . 46B1 Exemplarische Prfstandbeschreibung . . . 46B2 Rechenbeispiel . . . . . . . . . . . . . . . 47B3 Auswertung der Messwerte. . . . . . . . . 53Anhang C Beispiel zur Bestimmung der Ausgasungsklasse . . . . . . . . . . . 66Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Ben

17、ennungsindex . . . . . . . . . . . . . . . . . 71VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszug

18、sweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt

19、 haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/2083.Page6.3 Outgassing . . . . . . . . . . . . . . . . . 306.4 Electrostatic characteristics . . . . . . . . 376.5 Cleanability of particle-contaminatedmaterial surfaces . .

20、. . . . . . . . . . . . 376.6 Chemical resistance . . . . . . . . . . . . 407 Documentation. . . . . . . . . . . . . . . . . 427.1 Cleanroom suitability (particle emission) . 427.2 Surface particulate cleanliness/cleanability 427.3 Outgassing . . . . . . . . . . . . . . . . . 437.4 Electrostatic cha

21、racteristics . . . . . . . . 437.5 Chemical resistance . . . . . . . . . . . . 43Annex A Application examples and typical fields of application for this guideline . . . . . . . . . . . . . . . . 44A1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . 44A2 Industry-specific types of contamination . 44Annex

22、 B Example of determining the particle emission class . . . . . . . . . . . . . . 46B1 Description of exemplary test set-up . . . . 46B2 Calculation example . . . . . . . . . . . . 47B3 Analysis of measured data . . . . . . . . . 53Annex C Example of determining theoutgassing class . . . . . . . . .

23、 . . . . 66Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Term index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved,

24、including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI Notices

25、 (www.vdi.de/richtlinien).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the Internet atwww.vdi.de/2083.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF88D9NormCD - Stand 2013-06All rights r

26、eserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 2083 Blatt 17 / Part 17 3 EinleitungDiese Richtlinie gibt Hinweise zur Planung, Bewer-tung, Auswahl und Optimierung der Reinheitstaug-lichkeit von Werkstoffen. Diese Bewertung vonWerkstoffen erfolgt in Anlehnung an national und in-ternatio

27、nal anerkannte Regelwerke (z.B. nachVDI 2083 Blatt 1 bzw. DIN EN ISO 14644-1 fr diePartikelemission, VDI 2083 Blatt 8.1 bzw. DIN ENISO 14644-8 fr das Ausgasungsverhalten).Die Anforderungen an einzusetzende Werkstoffe sindstark abhngig von der reinraumtechnischen Auf-gabenstellung (Produktschutz, Arb

28、eitsschutz, Ferti-gungsprozess) und vom zulssigen Verunreinigungs-niveau. Ziel ist deshalb das Erreichen einer festgeleg-ten Produktqualitt bzw. einer erforderlichen Rein-heitsklasse.Das Ziel der vorliegenden VDI-Richtlinie sind stan-dardisierte Vorgehensweisen zur Prfung/Bewertungvon Werkstoffen hi

29、nsichtlich ihrer Reinheitstauglich-keit. Weiter beschreibt sie Vorgehensweisen zur sys-tematischen Ermittlung der Belastungsparameter.Damit wird ein praktikabler Weg geschaffen, geeig-nete Prfverfahren und Nachweismethoden fr diejeweilige reinheitstechnische Problemstellung anzu-wenden.Die standardi

30、sierte Ermittlung der Belastungspara-meter unter Bercksichtigung einer statistischenAnalyse der Ergebnisse soll die Vergleichbarkeit beider Beurteilung von Werkstoffen ermglichen. Damitergibt sich eine Transparenz hinsichtlich der Rein-heitseigenschaften von Werkstoffen.Werkstoffe, die in Reinraumum

31、gebungen eingesetztwerden, und insbesondere Werkstoffe, die mit demProdukt in Berhrung kommen, mssen leicht zu rei-nigen und erforderlichenfalls zu desinfizieren sein. InAbhngigkeit vom spezifischen Prozess mssen dieOberflchen entsprechend glatt, abriebfest, korro-sionsfest und nicht toxisch sein.Di

32、e Qualitt des Systems Reine Fertigung“ ist ma-geblich von den verwendeten Werkstoffen abhngig.Eine Reinraumumgebung wird mithilfe von Regel-werken zur Beurteilung der Luftreinheit (z.B. DINEN ISO 14644-1, VDI 2083 Blatt 1) spezifiziert. Da-rin werden die Gre und die Konzentration von luft-getragenen

33、 Partikeln in der Erstluft definiert. Werk-stoffe besitzen keine Reinheitsklasse, sondern nureine Tauglichkeit fr den Einsatz in Reinrumen.Diese Tauglichkeit ist u.a. abhngig von den Belas-tungsparametern der Werkstoffe.Beispiele fr verschiedene Belastungsparametersind: Belastungsdauer TemperaturInt

34、roductionThis guideline offers guidance on the planning, eval-uation, selection and optimisation of the compatibil-ity of materials with the required cleanliness. Thisevaluation of materials is based on nationally and in-ternationally acknowledged rules (such as VDI 2083Part 1 and DIN EN ISO 14644-1

35、 for particle emis-sion, VDI 2083 Part 8.1 and DIN EN ISO 14644-8for outgassing).The requirements to be met by the materials to beused will depend significantly on the task to be per-formed as seen from the viewpoint of cleanroomtechnology (product protection, health and safety,production process) a

36、nd on the tolerable level of con-tamination. Therefore, a specified product quality, ora required cleanliness class, must be achieved.This guideline aims to specify standardized proce-dures for the testing/evaluation of materials in termsof their compatibility with the required cleanliness.Further,

37、it describes procedures for the systematic de-termination of the load parameters. A practical ap-proach is thus provided for applying suitable test andanalytical methods to the cleanroom problem at hand.The standardized determination of the load parame-ters taking into account a statistical analysis

38、 of the re-sults serves to make evaluations of materials compa-rable. Transparency is thus afforded to the cleanlinessproperties of materials.Materials used in controlled environments and partic-ularly materials coming into contact with the productmust be easy to clean and, if necessary, to disinfec

39、t.Depending on the process in question, surfaces mustbe smooth, abrasion-resistant, corrosion-resistant andnon-toxic.The quality of the “clean production” system is deci-sively influenced by the materials used.A controlled environment is specified using rules forthe classification of air cleanliness

40、 (such as DIN ENISO 14644-1, VDI 2083 Part 1). These rules definethe sizes and concentrations of airborne particles inthe supply air. There is no material-inherent cleanli-ness class, but only a suitability for use in clean-rooms. This suitability depends, among other things,on the load parameters o

41、f the materials.Examples of various load parameters are: duration of load application temperatureB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF88D9NormCD - Stand 2013-06Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 4 VDI 2083 Blatt 17 / Part 17 Luftfeuchtigkeit Oberflchenstruk

42、tur Relativgeschwindigkeiten hertzsche Pressung eingesetzte ReagenzienDie Reinheitstauglichkeit von Werkstoffen wird u.a.bestimmt durch das Partikelemissionsverhalten, dasAusgasungspotenzial, die ESD-Eigenschaften, dieKorrosionsbestndigkeit/Chemikalienbestndigkeitoder auch die Reinigbarkeit. Aspekte

43、 der Reinheits-tauglichkeit von Betriebsmitteln werden in VDI 2083Blatt 9.1 beschrieben.Die Reinraumtauglichkeit hingegen ist Teil der Rein-heitstauglichkeit und beschreibt ausschlielich dasPartikelemissionverhalten (siehe Bild 1).Die Reinheitstauglichkeit von Werkstoffen sollteschon in der konzepti

44、onellen Phase (Konstruktion,Entwicklung) bercksichtigt werden, um sptereKontaminationsrisiken und Aufwendungen zu ver-meiden.Da die Reinraum-/Reinheitstauglichkeit von Werk-stoffen von unterschiedlichen Belastungsparametern(siehe oben) abhngig ist, sind diese vor Beginn derUntersuchung zu definieren

45、 und whrend der Mes-sungen im Messprotokoll zu dokumentieren. Die Pa-rameter der Reinheitstauglichkeit werden von denprozessspezifischen, reinheitskritischen Bearbei-tungsschritten bestimmt. Diese knnen z.B. dasESD-Verhalten1), die Emission flchtiger organi-scher Substanzen, die Reinigbarkeit oder d

46、as Sedi-1) ESD Electrostatic Discharge (elektrostatische Entladung) air humidity surface structure relative velocities hertzian contact stress chemical agents usedThe compatibility of materials with the requiredcleanliness is determined, among other things, bytheir particle emission behaviour, outga

47、ssing poten-tial, ESD properties, corrosion resistance/chemicalresistance and cleanability. Aspects of the compati-bility of equipment with the required cleanliness aredescribed in VDI 2083 Part 9.1.Cleanroom suitability, on the other hand, is part ofcompatibility with the required cleanliness and d

48、ealswith particle emission behaviour only (see Figure 1).The compatibility of materials with the requiredcleanliness should be taken into account already atthe conceptual stage (design, development) so as toavoid subsequent contamination risks and costs.Given that cleanroom suitability of materials

49、andtheir compatibility with the required cleanliness de-pend on various load parameters (see above), theseparameters shall be defined prior to testing, and shallbe documented during the measurements in the testrecord. The parameters of the compatibility with therequired cleanliness are determined by the process-specific processing steps critical to cleanliness. Ex-amples of these parameters include the ESD1) behav-iour, the emission of volatile organic compounds,1) ESD electros