Lagring av elektronikkomponenter i kvävgasatmosfär
Vid tillverkning, hantering och lagring av elektroniska byggelement och komponenter kan en rad oönskade processer uppstå. Halvledare och deras ingående delar är känsliga för yttre påverkan. Som en följd av detta reduceras produkternas prestanda och livslängd. För att undvika produktionsbortfall och kassationer används därför ofta en kvävgasbaserad konservering.
Lagring av elektronikkomponenter och halvledare
Halvledare och deras komponenter påverkas negativt i sin funktion av föroreningar, fukt eller syre. Som en följd av detta minskar prestandan och livslängden hos halvledare, kondensatorer, dioder och motstånd. Vissa effekter leder till produktionsbortfall. Vanliga problem är:
Kontamination: Föroreningar på komponenter eller avgasning, exempelvis från förpackningar, leder till att nödvändig renhet inte upprätthålls. Därmed blir prestandan och livslängden lidande.
Korrosion: Korrosion på mönsterkort och elektroniska komponenter sker oftast genom metallernas oxidation med syre. Konsekvenserna av korrosion är förlust av skärmning, minskad ledningsförmåga hos kontakter samt skador på kapslingen.
Diffusion: Om det rena halvledarmaterialet blandas med främmande atomer från dopningen uppstår en diffusionsström.
Fukt: Plaster, såsom kapslingen, tar upp fukt från luften. Om området sväller expanderar materialet. Genom volymförändringen, exempelvis vid upphettning, kan sprickor i plasten och delaminering vid gränsskikten uppstå. Ett exempel på detta är popcorneffekten vid reflowlödning av felaktigt lagrade komponenter.
Ytterligare effekter: En rad andra effekter kan påverka halvledarnas kvalitet. Hit hör skador på plastkapslingen orsakade av UV-ljus, bildning av whiskers eller tennpest.
Vorteile einer Stickstoffatmosphäre bei der Lagerung
Bei Stickstoff handelt es sich um ein inertes Gas, das ungefähr 78 % der Erdatmosphäre ausmacht. Das Gas reagiert unter normalen Bedingungen nicht mit anderen Elementen oder Verbindungen. Zusätzlich ist Stickstoff hygroskopisch, nimmt also Feuchtigkeit aus der Umgebung auf. Aufgrund dieser Eigenschaften ist eine Stickstoff-Lagerung ideal für empfindliche Bauteile. In der Elektronikfertigung kann eine Stickstoffinertisierung den Luftsauerstoff verdrängen und dadurch die Oxidation von Bauteilen verringern. Gleichzeitig eignet sich eine Stickstoffbegasung zur Trocknung von Bauteilen. Die Stickstoffgas-Lagerung bietet eine kostengünstige Lösung. Gleichzeitig ist Stickstoff als Bestandteil der Luft ein natürliches Gas, dessen Ausstoß keine schädigenden Wirkungen auf die Umwelt hat.
Anwendung einer Stickstoff-Lagerung
Bei der Fertigung von elektronischen Baugruppen bestehen vielfältige Anwendungen für eine Stickstoffumgebung:
- Stickstoffkonservierung: Bei der Herstellung und Vorbearbeitung von Wafern kann es zu Wasserzeichen und Rückständen kommen. Deshalb werden die Bauteile zunächst gewaschen und anschließend unter Stickstoff-Atmosphäre getrocknet. Durch diese Stickstoff-Begasung werden Oxidationen und der Popcorn-Effekt vermieden.
- Stickstoffinertisierung: Bevor neue Anlagen im Reinraum in Betrieb gehen, kann zur Trocknung eine Stickstoffbegasung eingesetzt werden.
- Stickstoffkühlung: Bei der Bestückung oder beim Dotieren von Wafern muss auf eine konstante Temperatur geachtet werden. Die Stickstoffkühlung des Chucks bei diesen Produktionsschritten ermöglicht eine gleichmäßige Temperatur und vermeidet Fehlstellen an den Wafern.
- Stickstoffversiegelung: Die Stickstoffabdichtung ist ein Verfahren, bei dem elektronische Halbleiter in eine Atmosphäre aus Stickstoff eingeschlossen werden. Weil Stickstoff als inertes Material die Halbleiter vor Oxidation schützt, bewirkt dieses Verfahren eine Stickstoff-Konservierung.
Die Umsetzung der Stickstoff-Konservierung muss sich nach der IPC/JEDEC J-STD-033 richten. Hierbei handelt es sich um einen Industriestandard für die Handhabung, Verpackung, den Versand und die Verwendung von feuchtigkeits-, reflow- und prozessempfindlichen Bauteilen. Zusätzlich bietet die JEDEC JEP160 Best Practices und Empfehlungen für die Langzeitlagerung von Halbleiterprodukten.
Stickstoffgas-Lagerung von elektronischen Komponenten
Die folgende Tabelle zeigt die Formen von Stickstoff, die wir für die Stickstoffgas-Lagerung in der Bauteilfertigung bereitstellen.
| Technisches Gas | Summenformel | Eigenschaften | Anwendungsbeispiele |
| Stickstoff, gasförmig |
N2 | Inert | Stickstoffinertisierung |
| Stickstoff, flüssig |
N2 | Inert, tiefkalt | Stickstoff-Kühlung |
Versorgung mit Stickstoff für die Halbleiterindustrie
Für die Stickstoff-Lagerung in der Halbleiterindustrie werden technische Gase mit hohen Reinheiten benötigt. Diese stellt Ihnen Air Liquide in der benötigten Menge zuverlässig zur Verfügung. Unser Konzept für die Lagerung unter Stickstoff bietet Ihnen eine normkonforme Behandlung Ihrer Elektronik-Baugruppen gemäß JEDEC JEP160 und vermeidet Feuchtigkeit gemäß IPC/JEDEC J-STD-033.
Lieferformen technischer Gase für Ihren Stickstoffschutz
Air Liquide bietet Ihnen die passende Lieferform für Ihre Stickstoff-Lagerung. Für kleinere Bedarfe einer Stickstoff-Umgebung liefern wir Ihnen Gasflaschen mit 50 l oder Flaschenbündel mit zwölf Flaschen Stickstoff. Für hohe Bedarfe beliefern wir Sie mit dem Tankwagen für ein Tanklager vor Ort.
Da Stickstoff den Sauerstoff aus der Luft verdrängt, kann das in hohen Konzentrationen zu Erstickungsgefahr führen. Stickstoff ist schwerer als Luft und kann sich in tiefen Bereichen von geschlossenen Räumen ansammeln. Deshalb sollten Sie bei der Lagerung
Eftersom kväve tränger undan syret i luften kan det vid höga koncentrationer medföra kvävningsrisk. Kvävgas är något lättare än luft vid samma temperatur, men när den förångas från flytande tillstånd är den extremt kall och därmed tyngre än luft, vilket gör att den kan ansamlas i lågt belägna utrymmen i slutna rum. Vid lagring och hantering av kväve i slutna utrymmen bör du därför beakta följande säkerhetsåtgärder:
- Använd tryckluftsapparat / friskluftsmask vid arbete i ett slutet utrymme med risk för kväveanrikning (Observera: Vanliga filtermasker skyddar inte mot syrebrist).
- Förhindra att kvävgas kan ansamlas i lågt belägna delar av lokalen (sörj för god ventilation från golvnivå).
- Förvara gasflaskor upprätt och säkrade mot att tippa.
- Gasflaskor får endast hanteras av utbildad personal.
- Gasflaskor ska inte förvaras i närheten av öppna lågor eller andra antändningskällor.
- Gasflaskor ska skyddas mot direkt solinstrålning och kraftig uppvärmning.
Om symptom som huvudvärk, yrsel eller andningsproblem ändå uppstår trots säkerhetsåtgärder ska första hjälpen omedelbart sättas in och den drabbade snarast föras ut i frisk luft.