Das Einmaleins der Technischen Sauberkeit

In vielen Branchen wie der Elektrotechnik oder der Automobilindustrie ist die Technische Sauberkeit für eine fehlerfreie Weiterverarbeitung unverzichtbar. Sie ist ein wichtiger Qualitätsanspruch für die Bauteile und deswegen auch essenzieller Teil der Qualitätssicherung.

Was ist Technische Sauberkeit?

Die Technische Sauberkeit kennzeichnet eine hinreichend geringe Verunreinigung von sauberkeitssensiblen technischen Bauteilen mit schädlichen Partikeln. Kleine Partikelverunreinigungen auf Bauteilen sind unvermeidbar. Sind diese Restverschmutzungen so gering, dass es nicht zu Funktionseinschränkungen kommt, liegt eine hinreichende Sauberkeit vor. Der Leitfaden des ZVEI „Technische Sauberkeit in der Elektrotechnik“ definiert die Technische Sauberkeit von elektronischen Baugruppen als das Fehlen von metallischen und nichtmetallischen Partikeln, Fasern und anderen Verunreinigungen, die zur Beeinträchtigung oder Verhinderung des weiteren Fertigungsprozesses oder der korrekten Funktion der Baugruppe oder des Bauteils führen können.

Bei welchen Bauteilen ist die Technische Sauberkeit wichtig?

Insbesondere in der Automobilindustrie und deren Zulieferern gewann die Technische Sauberkeit in den letzten Jahren an Bedeutung. Als wichtiges Qualitätsmerkmal muss sie messtechnisch erfasst und dokumentiert werden. Neben der Automobilindustrie betrifft die Technische Sauberkeit noch andere Branchen wie die

Automobilbauteile sind komplexe Komponenten, deren funktionale Bereiche sich oft im Inneren der einzelnen Teile befinden. Eine Messung der Technischen Sauberkeit ist häufig sehr kompliziert. Daher erfolgt sie in einem mehrstufigen Prozess, der wie folgt aussieht:

  1. Ablösung der zu erfassenden Partikel vom Bauteil mit einer Reinigungsflüssigkeit
  2. Analyse der Partikel in der Flüssigkeit
  3. Rückschlüsse auf die ursprüngliche Verschmutzung des Bauteils

Nur unter definierten Prüfbedingungen ist es mit dem breiten Spektrum von Prüfreinigungs- und Analyseverfahren möglich, reproduzierbare und vergleichbare Untersuchungen durchzuführen. In einem Sauberkeitslabor, das speziell auf diese Anforderungen ausgelegt ist, werden diese Bedingungen geschaffen.

Richtlinien für die Technische Sauberkeit

Die Technische Sauberkeit kann nur dann ordnungsgemäß gemessen werden, wenn eine vereinheitlichte Analyse vorgenommen wird. Die Grundlagen zur Vereinheitlichung der Sauberkeitsanalyse wurden in einem Verbundprojekt von 25 Unternehmen der Automobil- und Zulieferindustrie sowie von Herstellern von Reinigungsanlagen und Waschmedien geschaffen. Diese Standardisierungsvorschläge zur Prüfung der Technischen Sauberkeit bilden die Basis für die gerätetechnische Ausstattung und die methodische Vorgehensweise im Sauberkeitslabor. Als Standards gelten ISO 16232 „Cleanlinessofcomponents“ und VDA 19 „Technische Sauberkeit“ des VDA QMC.

Prüfung der Technischen Sauberkeit im Sauberkeitslabor

Das Sauberkeitslabor ist ein klimatisierter Sauberraum, in dem sich sämtliche Prüf- und Analyseeinrichtungen befinden. Die Ausstattung wird von qualifiziertem Personal betreut. Zur Ausstattung des Labors gehören Probeentnahmetechnik und Analysetechnik.

Die Probeentnahmetechnik umfasst die robotergestützte Spritzkammer, hochsaubere Innenspülstände sowie eine flexible, reinheitsgerechte Ultraschalltechnik.

Zur Analysetechnik gehören die Gravimetrie, manuelle und voll automatisierte Mikroskope, Flüssigkeitspartikelzähler sowie Materialanalysen mit REM, EDX und Raman-Spektroskopie.

Methoden für die Sauberkeitsanalyse

Für die Sauberkeitsanalyse können unterschiedliche Testmethoden und Analyseverfahren genutzt werden.

  • Einfache Tests erfolgen beispielsweise anhand von Wasserablaufprobe, Testtinte, Nigrosintest, Wischtest, Sprühnebeltest, Tesafilm-Test oder Randwinkelmessung. Mit diesen Methoden ist nur eine qualitative Beurteilung des Reinigungsergebnisses möglich.
  • Aufgrund der Beschaffenheit verschiedener Teile muss für die Analyse eine Entfernung der Partikel mit Abspülen, Schütteln, Abreinigen mit Ultraschall oder Abspritzen erfolgen. Die Partikel werden in verschiedenen Verfahren mit spezifischer Aussagekraft ausgewertet.
  • Bei der Oberflächenanalytik kommen diverse Verfahren zum Einsatz. Mit ihr werden Ursachen von Verschmutzungen und Schadensfällen aufgeklärt.
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Bei der Technischen Sauberkeit kommt es darauf an, Fehlerquellen, die bei unzureichender Partikelsauberkeit auftreten, zu eliminieren.

Technische Sauberkeit in der Elektronik

Einen hohen Stellenwert hat die Technische Sauberkeit in der Elektronik. Die Schaltungen werden immer kleiner, während der Leistungsverbrauch immer geringer und die Lebensdauer immer länger werden sollen. Ein verminderter Leistungsverbrauch ist mit sehr geringen Signalströmen verbunden. Die Bauteile sind empfindlicher gegen externe Störungen, zu denen Kriechströme gehören. Bei der Technischen Sauberkeit kommt es darauf an, Fehlerquellen, die bei unzureichender Partikelsauberkeit auftreten, zu eliminieren. Zu diesen Fehlerquellen gehören

  • Kriechstrom
  • Spannungsüberschlag
  • elektrische Isolation der Kontakte
  • elektronische Migration durch hygroskopische Partikel

Bereits bei der Fertigung kommt es deshalb darauf an, das Risikopotenzial so gering wie möglich zu halten. Ein Ansatz, um die sensiblen Anforderungen der Technischen Sauberkeit bei elektronischen Bauteilen oder Baugruppen sowie auf Hochvolt-Komponenten zu erreichen, ist daher die Partikelvermeidung an den Produktionsstätten. Bei sehr hohen Ansprüchen an die Technische Sauberkeit kann eine Partikelreinigung nach bestimmten Schritten in der Wertschöpfungskette hinzukommen und/oder ebenso das Säubern der Fertigungsanlage notwendig sein.

Technische Sauberkeit und Verfahren auf einen Blick

Die Technische Sauberkeit von Bauteilen hat in der Automobilindustrie, der Elektroindustrie, dem Maschinenbau und anderen Industriezweigen einen hohen Stellenwert. Die Technische Sauberkeit ist gewährleistet, wenn die Funktionsfähigkeit und der weitere Fertigungsprozess nicht beeinträchtigt werden. Im Sauberkeitslabor kann die Technische Sauberkeit mit Mess- und Analyseverfahren ermittelt werden. Dabei werden Probeentnahmetechnik und Analysetechnik als Prüfverfahren angewendet.