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クリーンルームのダストの見える化〜1.見える化

   
 クリーンルームダストの見える化については3つのキーワード3つのページで解説しています。まず、初めは見える化のページ。表面異物不良の原因となる粗大粒子、見える化を実現するコントラストを付ける観察法、そして、情報共有化を加えた見える化について解説します。2つ目のページは「みる」がテーマ。「みる」という文字についての考察や人間の目の分解能などについて解説しています。3つ目のページは定量(数値)管理について。見えるだけではなかなか解決しない表面異物不良の問題解決にきっと役立つ定量管理ついての提案です。それぞれのページへの移動は上のバナーをクリックしてください。
【クリーン化技術のニーズと問題点】
ゴミ・ホコリによる不良をなくしたい、という気持ちはどんな工場でも共通でしょう。近年、あらゆる分野で商品の小型・軽量化が求められるようになり、結果として目に見えないほど小さなゴミ・ホコリを対象に品質管理を行うといった企業が増えています。その工程は微細加工、表面処理、組立など様々ですが、その工程の後ではもうゴミ・ホコリを取り除くことができないような場合は、ゴミ・ホコリ不良の発生は大変大きなロスとなります。

その対策として用いられるのがクリーンルームの設置をはじめとする「クリーン化技術」です。
しかし、これは万能ではありません。クリーン化機器自身はゴミ・ホコリを出しませんが、すでに製品に付着したゴミ・ホコリを消してしまうことはできませんし、床や作業台に堆積したゴミ・ホコリもそうです。目に見えないため、作業員が気が付かないままにクリーンルームの中で発塵させたり、持ち込んでしまうことも多々あります。

そのような理由でゴミホコリ対策の次のステップは清掃をきちんと行い、ゴミ・ホコリをため込まないようにすることです。そこで問題なのは対象とするゴミ・ホコリが非常に小さいために清掃が本当にできているのか、表面にゴミ・ホコリは付いているのか、付いていないのか、目視確認作業は困難であるという点です。
シーズシーでは、上記問題の対策として「クリーンルームのダストの見える化」ツールを販売しています。対象となるダストは非常に小さいのだけれど、それでも1μmより大きなものである場合がほとんどです。

対象となるダストの大きさが数10μm程度であるならば工夫次第で目視が可能に
なります。目に見えれば、解決は可能です。そこでこのページではダストの見える化について解説します。まずは見える化に関する3つのキーワードから始めましょう。
●キーワード1【不良の原因は落下塵?】
クリーンルームとは?・・・クリーンルームの規格を読まれたことがあればお気づきかもしれませんが、クリーンルームとは浮遊する塵埃数が管理された限られた空間・・・とされています。

浮遊塵とはいつまでも空気中に漂う落下しない粒子のことを言い、比重にもよりますが、だいたい1μm以下になると浮遊し続けると言われています。
上図のようにクラス1万(ISOクラス7)程度のクリーンルームでは、浮遊する微粒子は陽圧ダンパーにより室外に排出されますが、目には見えない〜10μm程度の粒子(=粗粒子・あらりゅうしといいます)はクリーンルームにゆっくりと降り積もるように堆積し、清掃で除去しない限り時間とともに増え続けて行きます。
シーズシーではこのような粗粒子を浮遊塵に対して、「落下塵」と呼び、これがクリーン化設備導入後も問題となる原因であることを指摘しています。

シーズシーの見える化ツールを使うと落下塵の「見える化」が可能になります。
●キーワード2【コントラスト・暗視野照明】
コントラスト(contrast)とは、一般にある注目物体とそれ以外の背景とが区別できるような視覚的な特徴の差のことを言います。例えば、空の星は常にそこにあるのですが、昼間は太陽光が明るいために見ることができません。見える化ツールではある狭い範囲で強力な光を発射し、通常環境ではわずか過ぎて目視確認できないゴミ・ホコリの反射光を目視確認できるレベルまで強めます。そのため使用するライトは直進性が強く、強力な光である必要があります。
強力な発光を持つポラリオンライトでは必ずしも室内を暗くしなくても気中に浮かぶホコリを観察することができます。さらによく見てみようと思えば、暗くしなくても背景に黒い板を置くだけでコントラストが上がり、ゴミ・ホコリが見え易くなります。

また、ポラリオンライトで浮かび上がったホコリを見るとやはり、ゆっくりと漂うように動いていることが分かります。
付着したゴミ・ホコリを見る原理は「暗視野照明」の原理です。例えば、平面鏡があったとします。これを真っ暗な部屋に置き、真上から見るとします。真っ暗なので鏡は見えませんね。
ここで照明(平行光に近いほどよい)を側方からほとんど角度をつけずに当てて鏡を照明します。このとき反射光は反射の法則「入射角=反射角」の方向、すなわち光が来た方向とは反対の方向へ反射して行くので、反射光は直接眼には入ってきません。平面鏡は真っ黒なままのはずですね。
しかし、光が十分な明るさを持っていた場合、鏡の表面に付着していたゴミ・ホコリ・汚れなどが、真っ暗な鏡の面の上でそこだけ光って見えます。
これが「暗視野照明による観察」です。照明光の元来た方向とはほとんど無関係に、あらゆる方向に光を散乱(乱反射)するようなものだけが光って見えるのです。平坦部は暗く、逆に非常に微小なものがくっきり浮かび上がりコントラスト良く観ることができるようになります。
●キーワード3【見える化で問題を共有】
3つ目のキーワードは見える化で問題を共有できることです。作業員に「きれいに清掃しろ」と言ってもゴミ・ホコリがまったく見えないのでは清掃ができているかどうか自覚できませんし、その状態で常にきれいに維持することができるはずがありません。しかし、ゴミ・ホコリの目視が可能であれば、効果的な清掃方法が分かります。作業員も積極的にゴミ・ホコリを除去しきれいな環境をつくるように努力してくれるはずです。
例えば、あるエンジニアが良品率はクリーンルームのパーティクル濃度よりもむしろホコリを目視カウンタした数に相関がありそうだ・・・という仮説にたどり着いたとします。

次に、エンジニアは原因であるゴミ・ホコリを軽減するするように清掃を徹底するように作業者に伝えます。
ところが・・・、そもそもゴミ・ホコリと言っても目には見えないし、「清掃をしろ」、と言っても見た目にはきれいだし、人が発塵源と言っても、皆に自覚はないし・・・なかなか浸透しない場合が多いのです。
この場合、重要なのは「情報の共有化」です。
ここで有効なのが、クリーンルームの見える化ツール。小さなLEDライトでも多少は見えることは見えますが、皆と問題点を共有しよう、という視点に立てば、ポラリオンライトは圧倒的な説得力を持っています。
また、粗大粒子カウンターは表面異物の数値化が可能ですから、対策とその効果の評価が可能です。
このように、落下塵によるワークの表面汚染対策には見える化ツールが有効なのですが、そのポイントは問題点の共有化ができる、という点にあります。エンジニアも作業者も、皆が同時に現場でゴミ・ホコリを確認できること、数値化できることは何よりも解決への早道となるのです。
■「見える化」とは?

一般的に言う「見える化」とは、ウィキペディアによると、企業活動の漠然とした部分を数値などの客観的に判断できる指標で把握する取り組みを表す言葉である。と規定されています。

つまり、元来は情報共有のためのしくみに対して使用されてきた言葉で、最近のビジネス書のタイトルなどをみると「営業の見える化」や「経営の見える化」のように非常に多用されています。

シーズシーのクリーンルームの「見える化ツール」と言えば、クリーンルーム内の通常は目に見えないほど微小なゴミ・ホコリを見つけるためのアイテム群のことで、非常に具体的な事象を指しています。このように2つの「見える化」はまったく違う意味を持つものの、「見えないものを見えるようにすることで解決につながる」という言葉の概念に共通したところもあり、そのまま違和感なく使用できる言い回しであると思います。
我が国のモノづくりにおける外観品質の高さは大きな競争力の源となっていると思います。そして、直接的な生産手段ではありませんが、クリーン化技術はそれを支える縁の下の力持ち的存在であると認識してします。
近年、生産を海外に移す企業が増えていますが、例え、海外移転してもジャパンブランド製品として生産する以上、外観の高品質を維持することは必須であり、海外の生産者にも高いレベルのクリーンルーム教育が必要だと思われます。海外でもクリーンルームの「見える化ツール」は非常に強いインパクトを与え、情報の共有化を容易に進める潤滑材になりうると考えられます。
「見える化ツール」=「情報の共有化ツール」という使いこなしが非常に重要だと思います。
シーズシーの見える化商品の紹介(商品名をクリックすると詳細を解説したページに飛びます)
ポラリオンライト 「RACCAR」
粗大粒子カウンター
L3SQ
(エルスリー・スクエア)
ミストストリーム
ポラリオン クリーンルーム ライト 品番:NP-1

もともとは軍用・レスキュー用に使用されていた強力なHID(High Intensity Discharged lampの略)光源のハンディサーチライトをクリーンルーム用として転用したもの。直進性が高く、強力な光を発射し、気中に浮遊するものでは約10μm、表面付着では約5μm程度まで目視確認可能です。バッテリータイプでは持ち運びが容易であり、クリーンルームの隅々まで粗粒子の堆積状況を確認するのに有効。レーザーシート光と比較すると範囲は狭いが十分な広範囲を観察が可能で、レーザーシート光が2次元的な照明であるのに対し、狭いながらも3次元で観察できることがメリット。つまり、ホコリの動く方向や速度の情報も確認できます。(レーザーシート光はゴミ・ホコリが通過した瞬間に光り、通過後は見えなくなるので上記は観察不能)

また、オプションとしてフィルタの付け替えにより、紫外線をカットし、イエローライトとして露光室での使用が可能となるほか、まったく逆に可視光をカットし、紫外線のみの照射で繊維くずの発見が容易となる超強力ブラックライトとしても使用可能です。
RACCAR 粗大粒子カウンター

粗大粒子カウンターは、パーティクルカウンターが気中の粒子カウントを行うのに対して、サンプル収集板として4インチシリコンウエハを使用して付着した粒子を対象に、板上の30μm以上の粗大粒子の分級(30μm以上、50μm以上、100μm以上、150μm以上、200μm以上の5段階)とカウントを行う装置です。結果をパソコンに表示・保存することが可能。名前の由来は粗大粒子中でも30μm以上の異物はほとんどゆっくり落下していくので、浮遊塵に対して落下塵と呼んだことによります。
工程中の落下塵測定はもちろんのこと、応用例として、サンプル収集板に対象を押しつけることで、対象の表面にどの程度ゴミが付着していたのか、といった付着塵の確認(スタンプテスト)や予めゴミ・ホコリの付着したサンプル収集板にエアガンなどをかけた後、どの程度除塵できたのかといった除塵率を差分から算出するなどの使用方法も可能。一番のメリットは「定量的な見える化」ツールであるため、ゴミ・ホコリ対策を数値管理することで、ラインの立上時など複数の装置のゴミの付着対策を行う場合などに効果を発揮します。
バー型クリーンルームライト 品番:L3SQ

L3SQ(エルスリー・スクエア)は強力なLED光源を直線に並べたもので、検査・組立などデスクワーク時のホコリを発見するのに有効です。HIDを使用したポラリオンライトNP−1と比べると光の強さはそれほどでもありませんが、幅方向に均一な光を出すので手元の一定範囲をしっかりカバーできます。つまり、目の前にあるゴミ・ホコリをしっかり発見してくれる、そんなライトです。また、軽量でコンパクトなので簡単にハンドリングが可能。装置や治具への取り付けも簡単にできます。
気流可視化装置 ミストストリーム

ミストストリームは超音波霧化装置とファンフィルターユニットを内蔵し、純水対応によるクリーンルーム内で使用可能な微細なトレーサー・ミストを発生させ、気流を可視化する装置です。従来品との大きな違いは徹底的な部品・部材の見直しで大幅なコストダウンを実現したことです。


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