Wie viel wissen Sie über Reinräume?

Die Geburtsstunde des Reinraums

Die Entstehung und Entwicklung aller Technologien ist auf Produktionsbedürfnisse zurückzuführen. Reinraumtechnologie bildet da keine Ausnahme. Während des Zweiten Weltkriegs mussten in den USA für die Flugzeugnavigation hergestellte Luftlagergyroskope aufgrund instabiler Qualität durchschnittlich 120 Mal pro zehn Gyroskope nachbearbeitet werden. Im Koreakrieg Anfang der 1950er-Jahre wurden in den USA über eine Million elektronische Bauteile in 160.000 elektronischen Kommunikationsgeräten ausgetauscht. Radarausfälle traten in 84 % der Fälle auf, U-Boot-Sonarausfälle in 48 %. Der Grund dafür war die geringe Zuverlässigkeit und die instabile Qualität der elektronischen Geräte und Bauteile. Militär und Hersteller untersuchten die Ursache und kamen schließlich zu dem Schluss, dass sie mit einer unsauberen Produktionsumgebung zusammenhing. Obwohl keine Kosten gescheut und verschiedene strenge Maßnahmen zur Schließung der Produktionsstätte ergriffen wurden, waren die Ergebnisse minimal. So entstand der Reinraum!

Reinraumentwicklung

Die erste Phase: Bis Anfang der 1950er-Jahre wurde der HEPA-Filter (High Efficiency Particulate Air Filter), der 1951 von der US-Atomenergiekommission erfolgreich zur Abscheidung von für den Menschen schädlichem radioaktivem Staub entwickelt worden war, in den Zufuhrsystemen von Produktionshallen eingesetzt. Die Luftfiltration legte den Grundstein für den Reinraum im modernen Sinne.

Die zweite Phase: 1961 entwickelte Willis Whitfield, ein leitender Forscher der Sandia National Laboratories in den USA, das damals als Laminarströmung bezeichnete Prinzip der unidirektionalen Strömung. Dieses Prinzip wurde in realen Projekten angewendet und führte zu einem Organisationsplan für Reinraumströmungen. Seitdem hat der Reinraum ein beispielloses Reinheitsniveau erreicht.

Die dritte Phase: Im selben Jahr formulierte und veröffentlichte die US-Luftwaffe mit der TO-00-25-203-Richtlinie „Standard für die Konstruktions- und Betriebsmerkmale von Reinräumen und Reinraumbänken“ den weltweit ersten Reinraumstandard. Darauf aufbauend wurde im Dezember 1963 der US-Bundesstandard FED-STD-209 bekanntgegeben, der Reinräume in drei Stufen unterteilte. Damit war der Prototyp der perfekten Reinraumtechnologie geschaffen.

Die drei oben genannten wichtigen Fortschritte werden oft als drei Meilensteine ​​in der Geschichte der Entwicklung moderner Reinräume gefeiert.

Mitte der 1960er-Jahre entstanden in den USA Reinräume in verschiedenen Industriezweigen. Sie wurden nicht nur in der Rüstungsindustrie eingesetzt, sondern auch in der Elektronik, Optik, bei Mikrolagern, Mikromotoren, lichtempfindlichen Filmen, hochreinen chemischen Reagenzien und anderen Branchen gefördert und trugen maßgeblich zur Entwicklung von Wissenschaft, Technologie und Industrie bei. Im Folgenden wird die Reinraumtechnologie im In- und Ausland detailliert vorgestellt.

Entwicklungsvergleich

Im Ausland: Um das Problem der Abscheidung von gesundheitsschädlichem radioaktivem Staub zu lösen, führte die US-Atomenergiekommission Anfang der 1950er-Jahre den hocheffizienten Partikelfilter (HEPA) ein. Dies markierte einen Meilenstein in der Entwicklung sauberer Technologien. In den 1960er-Jahren entstanden in den USA Reinräume in der Elektronik- und Präzisionsmaschinenindustrie sowie in anderen Fabriken. Gleichzeitig begann die Übertragung industrieller Reinraumtechnologie auf biologische Reinräume. 1961 wurde der Laminarströmungs-Reinraum (mit unidirektionaler Strömung) entwickelt. Mit der Technischen Doktrin 203 der US Air Force wurde der weltweit erste Reinraumstandard verabschiedet. Anfang der 1970er-Jahre verlagerte sich der Schwerpunkt des Reinraumbaus auf die Medizin-, Pharma-, Lebensmittel- und Biochemieindustrie. Neben den USA legten auch andere Industrienationen wie Japan, Deutschland, Großbritannien, Frankreich, die Schweiz, die ehemaligen Sowjetrepubliken und die Niederlande großen Wert auf saubere Technologien und entwickelten diese intensiv weiter. Nach den 1980er Jahren entwickelten die USA und Japan erfolgreich neue Ultra-HEPA-Filter mit einer Filtrationsgrenze von 0,1 μm und einem Abscheidegrad von 99,99 %. Schließlich wurden Ultra-HEPA-Reinräume mit den Filterklassen 0,1 μm Level 10 und 0,1 μm Level 1 errichtet, was die Entwicklung der Reinraumtechnologie in eine neue Ära führte.

China: Von den frühen 1960er- bis zu den späten 1970er-Jahren bildeten diese zehn Jahre die Grundlage für Chinas Reinraumtechnologie – rund zehn Jahre später als im Ausland. Es war eine besondere und schwierige Zeit mit einer schwachen Wirtschaft und einer schwachen Außenpolitik. Unter diesen schwierigen Bedingungen und angesichts des Bedarfs der Präzisionsmaschinen-, Luftfahrt- und Elektronikindustrie begannen Chinas Reinraumtechnologie-Pioniere ihre unternehmerische Laufbahn. Von den späten 1970er- bis zu den späten 1980er-Jahren erlebte Chinas Reinraumtechnologie eine Blütezeit. In dieser Phase wurden zahlreiche Meilensteine ​​und wichtige Errungenschaften erzielt. Die Indikatoren erreichten in den 1980er-Jahren das technische Niveau anderer Länder. Seit den frühen 1990er-Jahren verzeichnet Chinas Wirtschaft ein stabiles und rasantes Wachstum, internationale Investitionen flossen kontinuierlich, und zahlreiche multinationale Konzerne errichteten sukzessive Mikroelektronikfabriken in China. Daher haben heimische Technologieunternehmen und Forscher mehr Möglichkeiten, direkt mit den Designkonzepten ausländischer Reinräume der höchsten Qualitätsstufe in Kontakt zu treten und die fortschrittlichen Geräte und Anlagen, deren Management und Wartung usw. weltweit kennenzulernen.

Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie erleben auch Chinas Reinraumunternehmen ein rasantes Wachstum. Der Lebensstandard der Bevölkerung steigt stetig, und ihre Ansprüche an Wohnumfeld und Lebensqualität nehmen kontinuierlich zu. Reinraumtechnik findet zunehmend Anwendung in der Luftreinigung von Privathaushalten. Aktuell eignen sich chinesische Reinraumprojekte nicht nur für die Elektronik-, Elektrogeräte-, Medizin-, Lebensmittel- und Forschungsbranche, sondern werden voraussichtlich auch in Privathaushalten, öffentlichen Einrichtungen, Bildungseinrichtungen usw. eingesetzt. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie haben sich Reinraumtechnikunternehmen nach und nach in Tausenden von Haushalten etabliert. Auch der Umfang der heimischen Reinraumanlagenindustrie wächst stetig, und immer mehr Menschen profitieren von den Vorteilen der Reinraumtechnik.