In der Elektronikfertigung spielen kontrollierte Atmosphären eine entscheidende Rolle. Ob beim Löten, Reflow Prozessen, beim Schutz empfindlicher Bauteile oder bei der Vermeidung von Oxidation – Stickstoff ist in vielen Prozessschritten ein unverzichtbares Hilfsgas. Je sensibler die Bauteile und je höher die Qualitätsanforderungen, desto wichtiger wird dabei die Reinheit des eingesetzten Stickstoffs.
Für bestimmte Anwendungen ist Stickstoff der Reinheitsklasse 5.0 (99,999 %) erforderlich. Unternehmen, die diese Qualität dauerhaft benötigen, stehen vor der Frage, wie sich hochreiner Stickstoff zuverlässig, wirtschaftlich und unabhängig von externen Lieferketten bereitstellen lässt. Eine bewährte Lösung ist die Stickstoff Selbsterzeugung in Kombination mit einem Purifier.
Warum wird Stickstoff in der Elektronikfertigung eingesetzt?
Stickstoff wird in der Elektronikfertigung vor allem eingesetzt, um Sauerstoff aus dem Prozessumfeld zu verdrängen. Sauerstoff kann bei hohen Temperaturen zu Oxidation führen und damit Lötstellen, Oberflächen und Bauteilqualität negativ beeinflussen.
Typische Einsatzbereiche sind unter anderem:
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Reflow und Wellenlötprozesse
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Selektivlöten
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Schutzatmosphären für empfindliche elektronische Komponenten
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Prozesse mit hohen Anforderungen an Reproduzierbarkeit und Qualität
Durch den Einsatz von Stickstoff lassen sich Oxidation reduzieren, Prozessfenster stabilisieren und die Qualität von Lötverbindungen verbessern.
Wann wird Stickstoff 5.0 in der Elektronikfertigung benötigt?
Nicht jede Anwendung in der Elektronikfertigung erfordert automatisch die höchste Reinheit. In vielen Fällen reichen niedrigere Stickstoffreinheiten aus, um stabile Prozesse zu gewährleisten. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen selbst kleinste Sauerstoffreste kritisch sind, etwa bei sehr feinen Strukturen (hoher Packungsdichte), speziellen Lötpasten oder besonders empfindlichen Bauteilen.
Stickstoff der Reinheitsklasse 5.0 (99,999 %) sorgt dafür, dass:
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Oxidation nahezu vollständig unterdrückt wird
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Lötprozesse stabil und reproduzierbar ablaufen
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gleichbleibende Produktqualität auch bei hohen Anforderungen erreicht wird
Damit wird die Stickstoffversorgung zu einem zentralen Bestandteil der Prozesssicherheit.
Stickstoff selbst erzeugen statt liefern lassen
Viele Elektronikfertiger setzen heute auf die Vor-Ort-Erzeugung von Stickstoff. Ein Stickstoffgenerator trennt Stickstoff aus Druckluft und stellt ihn bedarfsgerecht direkt vor Ort zur Verfügung. Die Vorteile liegen in der Praxis klar auf der Hand:
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Unabhängigkeit von Gaslieferanten
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konstante Verfügbarkeit
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Kontrolle über Qualität und Menge
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bessere Planbarkeit der Betriebskosten
Für zahlreiche Anwendungen ist die vom Generator erzeugte Grundreinheit ausreichend. Hochreiner Stickstoff 5.0 stellt jedoch besondere Anforderungen an die Aufbereitung.
Warum hochreiner Stickstoff eine besondere Herausforderung ist
Je höher die geforderte Stickstoffreinheit, desto aufwendiger wird es, die letzten Spuren von Sauerstoff aus dem Gasstrom zu entfernen. Wird Stickstoff ausschließlich über den Generator direkt auf sehr hohe Reinheiten ausgelegt, steigen Druckluftbedarf, Energieverbrauch und Systemgröße deutlich an.
Aus diesem Grund setzen moderne Konzepte in der Elektronikfertigung auf eine zweistufige Stickstofferzeugung: Der Generator liefert Stickstoff in einer wirtschaftlichen Grundreinheit von 99,9 % (3.0), während eine zweite Stufe gezielt den Stickstoff auf die Reinheit von mindestens 5.0 aufreinigt. Diese zweite Stufe ist der Purifier.
Was ist ein Purifier und welche Rolle spielt er im System?
Ein Purifier ist kein Stickstoffgenerator. Er erzeugt keinen Stickstoff, sondern ist eine nachgelagerte Aufbereitungseinheit innerhalb eines Vor-Ort-Stickstoffsystems.
Seine Aufgabe besteht darin, den bereits erzeugten Stickstoff weiter zu reinigen, um sehr hohe Reinheiten wie 5.0 (99,999 %) oder besser zuverlässig bereitzustellen.
Der grundsätzliche Systemaufbau sieht so aus:
| Druckluft ↓ Stickstoffgenerator (Grundreinheit 3.0) ↓ Purifier ↓ Stickstoff 5.0 für die Elektronikfertigung |
Wie funktioniert ein Stickstoff‑Purifier?
Der Purifier entfernt den im Stickstoff noch enthaltenen Rest Sauerstoff über einen katalytischen Prozess. Dazu wird dem Stickstoffstrom eine sehr kleine, exakt dosierte Menge Wasserstoff zugeführt.
Im Reaktor reagiert der Wasserstoff mit dem verbleibenden Sauerstoff. Das Ergebnis ist Stickstoff mit einer Reinheit von 5.0 (99,999 %) oder höher, der direkt für den jeweiligen Prozess zur Verfügung steht.
Der gesamte Ablauf ist automatisiert und kontinuierlich ausgelegt, sodass die erforderliche Reinheit dauerhaft stabil eingehalten wird.
Warum ist diese Funktionsweise für die Elektronikfertigung besonders sinnvoll?
In der Elektronikfertigung sind konstante Prozessbedingungen entscheidend. Schwankungen im Sauerstoffgehalt können sich direkt auf Lötqualität, Bauteilzuverlässigkeit und Ausschussquoten auswirken.
Der Einsatz eines Purifiers stellt sicher, dass:
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die benötigte Stickstoffreinheit zuverlässig erreicht wird
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hochreiner Stickstoff exakt dort erzeugt wird, wo er gebraucht wird
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die gesamte Stickstofferzeugung nicht auf maximale Reinheit ausgelegt werden muss
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die geforderte Reinheit energieeffizient produziert wird
Gerade bei Anwendungen mit hohen Qualitätsanforderungen bietet dieses Konzept eine hohe Prozesssicherheit.
Selbsterzeugung mit Purifier: ein abgestimmtes System
In der Praxis arbeiten Stickstoffgenerator und Purifier als aufeinander abgestimmtes Gesamtsystem. Der Generator sorgt für die kontinuierliche Grundversorgung, während der Purifier die gezielte Aufbereitung für Anwendungen mit sehr hoher Reinheit übernimmt.
So lässt sich Stickstoff 5.0 direkt vor Ort kostengünstig erzeugen – unabhängig von externer Gasversorgung und mit voller Kontrolle über Qualität, Verfügbarkeit und Prozesssicherheit.
Fazit
In der Elektronikfertigung ist Stickstoff ein zentraler Faktor für stabile Prozesse und hohe Produktqualität. Für besonders anspruchsvolle Anwendungen ist Stickstoff 5.0 unverzichtbar.
Die Kombination aus Stickstoffgenerator und Purifier ermöglicht es, diese hohe Reinheit effizient und zuverlässig selbst zu erzeugen. Der Purifier ist dabei der entscheidende Baustein, wenn sehr hohe Stickstoffqualitäten in ein On Site System integriert werden sollen.
