Thermo Fisher Scientific wil de omzet in Transmissie Elektronen Mikroskopen in Eindhoven verdubbelen in de komende vijf jaar. Dat biedt grote kansen voor de supply chain, maar is tegelijkertijd een uitdaging. Qua materialen is deze business totaal anders dan bijvoorbeeld de halfgeleiderindustrie. En de cleanliness eisen zijn anders dan de toeleveringsindustrie gewend is.


Thermo Fisher Scientific is in juni een van de partijen achter de Manufacturing Technology Conference. Het Knowledge Sharing Centre (KSC) organiseert dit samen met Mikrocentrum met als doel het uitwisselen van kennis tussen de hightech ontwikkelaars en de maakindustrie te versterken. Want kennis delen is het recept voor een succesvol ecosysteem.

Waarom heeft Thermo Fisher andere cleanliness eisen dan de halfgeleiderindustrie?

70 jaar elektronenmiscroscoop in beeld (foto’s Thermo Fisher Scientific)

Samenwerking noodzakelijk

Tijdens de Kick off van de conferentie zette Maurits Smits, R&D & Site Manager bij Thermo Fisher Scientific, de plannen van het Eindhovense hightech bedrijf uiteen. Zijn opdracht is de omzet van Thermo Fisher Scientific in Transmissie Elektronen Mikroskopen in Eindhoven te verdubbelen in de komende vijf jaar. Maar in plaats van een versnelling van de groei merkt hij momenteel eerder een vertraging, omdat iedereen worstelt met de beschikbaarheid van materialen en productie-uren. “De enige uitweg is samenwerking”, zegt Smits. Het versnellen van de samenwerking in supply chains is de enige oplossing om te voorkomen dat Thermo Fisher gedwongen wordt te vertrekken uit de regio. “We willen beter ondersteund worden in onze versnelling.” Het ecosysteem en de supply chain spelen hierin een cruciale rol. Maurits Smits: “Kennis is de brandstof voor innovatie. We vragen onze industriële partners niet om hun geheimen prijs te geven, maar om de basiskennis te delen, zodat wij kunnen groeien. Want als wij groeien, groeien jullie.”

Moleculaire verontreiniging luistert veel kritischer dan deeltjesverontreiniging

Moleculaire verontreiniging

Een van de uitdagingen ligt op het vlak van cleanliness. Thermo Fisher gaat daar dieper op in tijdens het komend Clean Event 2023. De elektronenbundel van de microscoop zorgt voor heel andere cleanliness eisen dan de toeleveringsindustrie in de Brainportregio gewend is. De moleculaire verontreiniging luistert voor Thermo Fisher Scientific veel kritischer dan deeltjesverontreiniging. De energie van de standaard 300.000V elektronenbundel is zo krachtig, dat deeltjes minder verstorend zijn. “Maar als een elektron koolwaterstof raakt, wordt het ontleed in koolstof en waterstof. De bundel neemt de koolstof mee die neerslaat op het specimen”, legt Ton van den Broek uit, Technical Supply Chain Engineer. Er ontstaat koolstofaangroei op het oppervlak van het sample dat de onderzoeker wil bekijken. Dat vermindert de transmissie voor de elektronenstraal en maakt het geprojecteerde beeld slechter. Overigens wordt het voorkomen van deeltjescontaminatie de laatste jaren wel belangrijker omdat de nieuwe generatie elektronenmicroscopen met lage voltages werken. In de cryogene systemen, veel toegepast in tumoronderzoek, gebruikt Thermo Fisher een 30 kV elektronenstraal. Ook de elektrostatische lenzen zijn gevoeliger voor deeltjesverontreiniging.

Ultra hoog vacuüm stelt bijzondere eisen

Ton van den Broek is tijdens het komend Clean Event 2023 van Mikrocentrum (18 april) de hele dag aanwezig voor één op één gesprekken met toeleveranciers die vragen hebben over het maken, het reinigen en de cleanliness levels van Thermo Fisher. Rients de Groot, Senior System Design Engineer, presenteert deze in een lezing op het event. Beiden vinden het belangrijk dat het begrip en de kennis over deze specifieke cleanliness-eisen in de supply chain wordt vergroot. “We mogen best trots zijn op onze supply chain in Dommel Valley. Toeleveranciers hebben capabilities ten aanzien van cleanliness en produceren die je elders in de wereld veel minder vindt”, zegt Ton van den Broek. Maar de vraag naar de microscopen neemt dusdanig toe, dat de supply chain nog verder verbreed en verdiept moet worden. Daarom is verspreiding  van de specifieke cleanliness kennis nodig.

Bij ons praat je echt over ultra hoog vacuüm en dat is een uitdaging in zowel de bewerkings- als reinigingsprocessen

Strenger dan in halfgeleiderindustrie

Deze cleanliness eisen zijn strenger dan die van de halfgeleiderindustrie. Dat heeft alles te maken met het ultra hoge vacuüm waarin de bron voor de bundel zit: 10-12 mbar of beter. Ter vergelijking: hoog vacuüm bij ASML betekent 10-5 mbar waarna met een waterstofgas een gecontroleerde, reducerende atmosfeer wordt gecreëerd. “Bij ons praat je echt over ultra hoog vacuüm en dat is een uitdaging in zowel de bewerkings- als reinigingsprocessen”, merkt Ton van den Broek op. “Wij hebben bijvoorbeeld meer last van de vervuiling uit de bulk van het materiaal.” Qua materialen wordt veel gebruik gemaakt van austenitisch roestvast staal, aluminium-koper, andere koperhoudende materialen, lood en aluminium. In de dragende hoofdconstructie wordt geen aluminium gebruikt omdat dit een geringe afscherming tegen röntgen biedt.

Oppervlakteruwheid

Voor het ultrahoog vacuüm zijn rubberen o-ringen uitgesloten, die zijn te zeerwaterdoorlatend. Metalen afdichtingen zijn hiervoor noodzakelijk. De oppervlakteruwheid van onderdelen luistert nauw. De bewerkingstechnologie hiervoor luistert kritisch. Slijpen zorgt voor teveel spanningen in het materiaal en plastische vervormingen; polijsten met een losse korrel en koolwaterstof drager levert vervuiling op. Iets soortgelijk speelt bij ontbramen: schrapen of met een frees? Of stralen met grit? “Stralen zorgt voor een embedded alumniumoxide en straalkorrels, die los kunnen komen”, waarschuwt Ton van den Broek.

17 reinigingsrecepturen

Thermo Fisher heeft zelf 17 verschillende reinigingsrecepturen. Hier gaan alle monodelen van toeleveranciers doorheen. Elke stap is exact gedefinieerd qua reinigingsmiddel, temperatuur en tijd. De onderdelen worden na reiniging in een oven bij een hoge temperatuur uitgestookt om het water eruit te krijgen. De stikstofmoleculen bij het venten neemt de plaats van water in, het zogenaamde diffusie-reinigen. “Reinigen met gemodificeerd alcohol bij 110 graden is voor ons niet goed genoeg omdat je daarmee niet alle oxiden weghaalt. Wij moeten uitstoken”, zegt Ton van den Broek. Onderdelen worden niet opgeslagen in een plastic zak omdat de weekmakers in de kunststof  voor vervuiling kan zorgen.

Onbemande productie anders organiseren

Maar zelfs met deze 17 reinigingsrecepturen kan Thermo Fisher niet elke fout in de supply chain herstellen. Zo is bijvoorbeeld het koelsmeermiddel tijdens de verspaning dat de toeleverancier gebruikt belangrijk; het al dan niet tussenreinigen direct na de bewerking. Ton van den Broek: “Bedrijven werken vaak met palletladers; onbemand. Maar als je onbemand produceert, haal je nooit de Grade 2 en 1 eisen van ASML of onze hoogste cleanliness levels.” Daarvoor moet de robot dan een tussenreiniging doen. Toeleveranciers moeten ook hun productiestrategie aanpassen: de onderdelen die aan de hoogste cleanliness levels moeten voldoen, bewerk je pas bijvoorbeeld zondagnacht zodat ze zo kort mogelijk in de cel liggen. Onderdelen met de blote handen vastpakken is funest in verband met handzuren.

Inkopers realiseren zich onvoldoende dat cleanliness zo belangrijk is

Thermo Fisher is een van de partijen die zich presenteren tijdens het komend Clean Event 2023

Hebben maakbedrijven voldoende kennis over reinigen en verificatie?

“Tier 1 suppliers moeten onze specs delen met de rest van de keten. Daar gaat het vaak al mis. Inkopers realiseren zich onvoldoende dat cleanliness zo belangrijk is.” Rients de Groot ziet nog een ander knelpunt: maakbedrijven in Nederland investeren massaal in reinigingscapaciteit, maar beschikken ze over voldoende kennis over wat en hoe ze reinigen en hoe de specificatie te verifiëren? Bijvoorbeeld de manier waarop je een RGA meting doet. Een ander probleem dat ze af en toe tegenkomen is dat toeleveranciers vanwege materiaal schaarste hun materialen elders inkopen. De variatie in de legering kan al invloed hebben op de functionaliteit van het onderdeel.

Bij de klanten van Thermo Fisher draait het om de allerkleinste details die ze willen zien, de atomen. Bij de productie van de elektronen microscopen geldt net zo zeer: the devil is in the details.

Clean Event 2023 vindt op 18 april plaats in NH Koningshof in Veldhoven. Gratis aanmelden

Manufacturing Technology Conference vindt op 20 juni plaats in NH Koningshof in Veldhoven en wordt georganiseerd door Mikrocentrum in nauwe samenwerking met KSC.

Pin It on Pinterest