Ein Reinraum ist eine spezielle Art der Klimatisierung, in der Faktoren wie Partikelanzahl, Luftfeuchtigkeit, Temperatur und statische Aufladung der Luft kontrolliert werden, um bestimmte Reinheitsstandards zu erreichen. Reinräume finden breite Anwendung in Hightech-Branchen wie der Halbleiter-, Elektronik-, Pharma-, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie der Biomedizin.
1. Die Zusammensetzung des Reinraums
Reinräume umfassen industrielle Reinräume und biologische Reinräume. Reinräume bestehen aus Reinraumsystemen, Reinraumprozesssystemen und sekundären Verteilungssystemen.
Luftreinheitsgrad
Ein Grenzwert für die maximale Konzentration von Partikeln, die größer oder gleich der betrachteten Partikelgröße sind, pro Volumeneinheit Luft in einem Reinraum. In Deutschland werden Reinräume im leeren, statischen und dynamischen Zustand gemäß den „Spezifikationen für die Reinraumplanung“ und den „Spezifikationen für den Reinraumbau und die Abnahme“ geprüft und abgenommen.
Kernstandards für Sauberkeit
Die kontinuierliche Stabilität von Reinheit und Schadstoffkontrolle ist der Kernstandard für die Qualitätsprüfung von Reinräumen. Der Standard ist in verschiedene Stufen unterteilt, die Faktoren wie regionale Umgebungsbedingungen und Reinheitsanforderungen berücksichtigen. Üblicherweise werden internationale und regionale Industriestandards herangezogen. Die Umgebungsbedingungen von Reinräumen (Bereichen) werden in die Klassen 100, 1.000, 10.000 und 100.000 eingeteilt.
2. Reinraumebene
Reinraum der Klasse 100
Eine nahezu staubfreie Umgebung mit nur sehr geringen Partikelmengen in der Luft. Die Innenausstattung ist hochmodern, und das Personal trägt bei der Arbeit professionelle Schutzkleidung.
Reinheitsstandard: Die Anzahl der Staubpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 µm pro Kubikfuß Luft darf 100 nicht überschreiten, und die Anzahl der Staubpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0,1 µm darf 1000 nicht überschreiten. Weiterhin ist festgelegt, dass die maximal zulässige Anzahl von Staubpartikeln (≥ 0,5 µm) pro Kubikmeter 3500 beträgt, während für Staubpartikel ≥ 5 µm keine Partikel zulässig sind.
Anwendungsbereich: Hauptsächlich eingesetzt in Produktionsprozessen mit extrem hohen Reinheitsanforderungen, wie z. B. bei der Herstellung von großflächigen integrierten Schaltungen, hochpräzisen optischen Geräten und anderen Fertigungsprozessen. In diesen Bereichen muss sichergestellt werden, dass die Produkte in einer staubfreien Umgebung hergestellt werden, um die Auswirkungen von Partikeln auf die Produktqualität zu vermeiden.
Reinraum der Klasse 1000
Im Vergleich zum Reinraum der Klasse 100 ist die Anzahl der Partikel in der Luft zwar gestiegen, bleibt aber weiterhin gering. Die Raumaufteilung ist sinnvoll und die Geräte sind ordentlich angeordnet.
Reinheitsstandard: Die Anzahl der Staubpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 µm pro Kubikfuß Luft in einem Reinraum der Klasse 1000 darf 1000 nicht überschreiten, und die Anzahl der Staubpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0,1 µm darf 10.000 nicht überschreiten. Für einen Reinraum der Klasse 10.000 gilt ein maximal zulässiger Wert von 350.000 Staubpartikeln pro Kubikmeter (≥ 0,5 µm) und 2.000 Staubpartikeln (≥ 5 µm).
Anwendungsbereich: Geeignet für Prozesse mit relativ hohen Anforderungen an die Luftreinheit, wie beispielsweise die Herstellung von optischen Linsen und kleinen elektronischen Bauteilen. Obwohl die Reinheitsanforderungen in diesen Bereichen nicht so hoch sind wie in Reinräumen der Klasse 100, muss dennoch eine gewisse Luftreinheit gewährleistet sein, um die Produktqualität sicherzustellen.
Reinräume der Klasse 10.000
Die Anzahl der Partikel in der Luft steigt zwar weiter an, erfüllt aber dennoch die Anforderungen einiger Prozesse mit mittleren Reinheitsanforderungen. Die Innenräume sind sauber und ordentlich und verfügen über angemessene Beleuchtungs- und Belüftungseinrichtungen.
Reinheitsstandard: Die Anzahl der Staubpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 µm pro Kubikfuß Luft darf 10.000 Partikel nicht überschreiten, die Anzahl der Staubpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0,1 µm darf 100.000 Partikel nicht überschreiten. Weiterhin ist die maximal zulässige Anzahl von Staubpartikeln pro Kubikmeter (≥ 0,5 µm) auf 3.500.000 und die maximal zulässige Anzahl von Staubpartikeln ≥ 5 µm auf 60.000 begrenzt.
Anwendungsbereich: Geeignet für bestimmte Prozesse mit mittleren Anforderungen an die Luftreinheit, wie z. B. in der pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie. In diesen Bereichen ist ein niedriger Keimgehalt und eine bestimmte Luftreinheit erforderlich, um die Hygiene, Sicherheit und Stabilität des Produkts zu gewährleisten.
Reinraum der Klasse 100.000
Die Anzahl der Partikel in der Luft ist relativ hoch, kann aber dennoch in einem akzeptablen Bereich gehalten werden. Zur Aufrechterhaltung der Luftreinheit im Raum können Hilfsmittel wie Luftreiniger, Staubabscheider usw. eingesetzt werden.
Reinheitsstandard: Die Anzahl der Staubpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 µm pro Kubikfuß Luft darf 100.000 Partikel nicht überschreiten, die Anzahl der Staubpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0,1 µm darf 1.000.000 Partikel nicht überschreiten. Weiterhin ist die maximal zulässige Anzahl von Staubpartikeln pro Kubikmeter (≥ 0,5 µm) auf 10.500.000 und die maximal zulässige Anzahl von Staubpartikeln ≥ 5 µm auf 60.000 begrenzt.
Anwendungsbereich: Anwendbar auf einige Prozesse mit relativ geringen Anforderungen an die Luftreinheit, wie z. B. in der Kosmetikindustrie, bei bestimmten Lebensmittelherstellungsprozessen usw. In diesen Bereichen sind die Anforderungen an die Luftreinheit relativ gering, dennoch muss ein gewisser Reinheitsgrad aufrechterhalten werden, um die Auswirkungen von Partikeln auf die Produkte zu vermeiden.
3. Marktgröße für Reinraumtechnik in China
Derzeit gibt es in Chinas Reinraumbranche nur wenige technologisch fortschrittliche Unternehmen mit der nötigen Kompetenz und Erfahrung für Großprojekte, während viele kleine Betriebe dominieren. Letztere sind nicht in der Lage, international tätig zu sein und umfangreiche Reinraumprojekte auf hohem Niveau zu realisieren. Die Branche präsentiert sich aktuell durch einen hohen Wettbewerbsdruck im Bereich der Reinraumtechnik für höchste Anforderungen und einen vergleichsweise breit gestreuten Markt für Reinraumtechnik für niedrige Anforderungen.
Reinräume finden breite Anwendung, und verschiedene Branchen stellen unterschiedliche Anforderungen an die Reinraumklassen. Der Bau von Reinräumen muss auf die jeweilige Branche und die spezifischen Produktionsprozesse des Betreibers abgestimmt sein. Daher sind im Reinraum-Engineering nur Unternehmen mit führender Technologie, hoher Leistungsfähigkeit, herausragender Erfolgsbilanz und gutem Ruf in der Lage, Großprojekte in verschiedenen Branchen zu realisieren.
Seit den 1990er Jahren hat sich die Reinraumbranche mit der kontinuierlichen Marktentwicklung schrittweise etabliert, die Reinraumtechnik ist stabilisiert und der Markt befindet sich in einer Reifephase. Die Entwicklung der Reinraumbranche ist eng mit der Entwicklung der Elektronik-, Pharma- und anderer Branchen verknüpft. Mit der Verlagerung der Elektronik- und Informationsindustrie in andere Branchen wird die Nachfrage nach Reinräumen in den entwickelten Ländern Europas und den USA allmählich sinken, und deren Reinraummarkt wird von einer Reifephase in eine Phase des Rückgangs übergehen.
Mit der zunehmenden Verlagerung der Industriezweige hat sich die Entwicklung der Elektronikindustrie immer stärker von den Industrieländern Europas und den USA nach Asien und in die Schwellenländer verlagert. Gleichzeitig sind mit dem stetigen Wirtschaftswachstum in den Schwellenländern die Anforderungen an Medizintechnik und Lebensmittelsicherheit gestiegen, und der globale Markt für Reinraumtechnik hat sich ebenfalls weiter nach Asien verlagert. In den letzten Jahren haben sich in Asien, insbesondere in China, große Industriecluster der IC-Halbleiter-, Optoelektronik- und Photovoltaikindustrie gebildet.
Angetrieben von nachgelagerten Branchen wie Elektronik, Pharmazie, Medizintechnik, Lebensmittel und anderen, stieg Chinas Marktanteil am globalen Reinraumtechnikmarkt von 19,2 % im Jahr 2010 auf 29,3 % im Jahr 2018. Derzeit entwickelt sich der chinesische Reinraumtechnikmarkt rasant. 2017 überschritt sein Volumen erstmals die 100-Milliarden-Yuan-Marke; 2019 erreichte es 165,51 Milliarden Yuan. Das Marktvolumen des chinesischen Reinraumtechnikmarktes wächst kontinuierlich und verläuft damit weitgehend parallel zum weltweiten Trend. Auch der globale Marktanteil steigt stetig, was mit der signifikanten jährlichen Stärkung der nationalen Wettbewerbsfähigkeit Chinas zusammenhängt.
Der „Entwurf des 14. Fünfjahresplans für die nationale wirtschaftliche und soziale Entwicklung der Volksrepublik China und die langfristigen Ziele für 2035“ konzentriert sich klar auf strategische Zukunftsbranchen wie Informationstechnologie der neuen Generation, Biotechnologie, neue Energien, neue Materialien, High-End-Ausrüstung, Elektrofahrzeuge, Umweltschutz, Luft- und Raumfahrt, Schiffsausrüstung usw. Er beschleunigt die Innovation und Anwendung von Schlüsseltechnologien und fördert die Entwicklung von Branchen wie Biomedizin, biologische Tierzucht, Biomaterialien und Bioenergie. Die rasante Entwicklung dieser Hightech-Branchen wird künftig das schnelle Wachstum des Reinraummarktes weiter ankurbeln. Schätzungen zufolge wird der chinesische Reinraummarkt bis 2026 ein Volumen von 358,65 Milliarden Yuan erreichen und von 2016 bis 2026 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 15,01 % wachsen.
Veröffentlichungsdatum: 24. Februar 2025