Generatory azotu dla produkcji elektroniki
Azot przechodzi przez zakład elektroniczny w większej liczbie miejsc niż sama linia lutownicza. Lutowanie rozpływowe, na fali i selektywne potrzebuje atmosfery obojętnej w temperaturze procesu, wytłaczanie i sieciowanie kabli potrzebuje jej godzinami bez przerwy, a montaż, testowanie i przechowywanie w szafach azotowych pobierają gaz przez całą dobę. NITROBERG® wytwarza go ze sprężonego powietrza w Państwa własnym zakładzie, w klasach od 97 % do 99,999 %.
Do czego służy azot w produkcji elektroniki
Azot nie jest w zakładzie elektronicznym jednym wymaganiem, tylko kilkoma, i rzadko pojawiają się one razem. Linia lutownicza potrzebuje atmosfery obojętnej w temperaturze procesu. Linia sieciowania albo wytłaczania potrzebuje jej bez przerwy. Montaż, testowanie i przechowywanie w szafach azotowych potrzebują czystego, suchego gazu do przedmuchiwania, przy niewielkim przepływie, ale bez luk.
Łączy je tlen. W temperaturze procesu atakuje ciekły stop lutowniczy, stopione tworzywa i odsłonięte powierzchnie metalu w ciągu kilku sekund, a szkoda ujawnia się później jako słabe połączenie, pustka w spoinie albo przebarwiona powierzchnia. Azot nie reaguje, więc wypiera tlen i zostawia chemii procesu miejsce na pracę.
Generator PSA wytwarza ten gaz ze sprężonego powietrza. Powietrze przechodzi przez złoże węglowego sita molekularnego, które pochłania tlen, dwutlenek węgla i resztkową wilgoć znacznie szybciej niż azot; drugie złoże regeneruje się przy niższym ciśnieniu, gdy pierwsze produkuje, dzięki czemu wydajność pozostaje ciągła. Strona generator azotu PSA opisuje sam proces, a artykuł o węglowym sicie molekularnym wyjaśnia, dlaczego to sito decyduje o tym, co maszyna jest w stanie osiągnąć.
Lutowanie w azocie: rozpływowe, na fali i selektywne
Od lutowania w atmosferze azotu zaczyna większość zakładów elektronicznych, a trzy jego odmiany zachowują się różnie.
W lutowaniu rozpływowym azotem zalewa się cały tunel, a piec pobiera gaz tak długo, jak długo jest gorący, także w przerwach między płytkami. Atmosfera obojętna poprawia zwilżalność i rozpływ, zmniejsza ilość tlenków na powierzchni ciekłego stopu i poszerza okno procesowe dla topników no-clean o niskiej pozostałości, które zawierają mało aktywatora i opierają się w zamian na atmosferze. Przy stopach bezołowiowych oraz przy komponentach o drobnym rastrze (fine-pitch) i z wyprowadzeniami pod obudową (bottom-terminated) to często właśnie ona dzieli stabilny uzysk od granicznego.
W lutowaniu na fali największy efekt dotyczy tygla. Tygiel i fala pracujące w atmosferze obojętnej tworzą znacznie mniej zgarów, a te są największym pojedynczym źródłem strat stopu i obsługi tygla na linii falowej, a razem z tym poprawia się wypełnienie otworów i maleje liczba mostków. Lutowanie selektywne zużywa z tych trzech odmian najmniej gazu: azot przy dyszy utrzymuje ją zwilżoną i wolną od tlenków, co stabilizuje jakość połączeń przez całą zmianę.
O specyfikacji decyduje jedna liczba i jest nią tlen resztkowy. Cele procesowe podaje się jako stężenie tlenu w atmosferze, a tlen zawarty w zasilaniu wlicza się do tego budżetu. Zasilanie o czystości 99,9 % zawiera 1 000 ppm i w żadnym razie nie utrzyma atmosfery 500 ppm, cokolwiek zrobi piec. Klasę generatora ustawia się powyżej celu, a potem potwierdza w specyfikacji urządzenia.
Azot w produkcji kabli
Zakłady kablowe używają azotu inaczej niż linie montażowe: mniej pod względem ppm, znacznie więcej pod względem godzin.
Największym odbiorem jest sieciowanie. W liniach do ciągłej wulkanizacji, gdzie izolacja XLPE jest sieciowana nadtlenkami, utrzymywanie rury wulkanizacyjnej pod azotem zamiast pod parą nasyconą trzyma wodę z dala od izolacji, więc mikropustki, które zostawia po sobie sieciowanie parowe, w ogóle nie powstają, a gotowa żyła wytrzymuje więcej. Wytłaczanie i sporządzanie mieszanek wykorzystują azot do tworzenia poduszki gazowej w zasypach, suszarkach i strumieniach stopu, żeby mieszanki wrażliwe na utlenianie nie zdegradowały się przed dotarciem do głowicy, a linie światłowodowe stosują go jako atmosferę osłonową tam, gdzie nakłada się i utwardza powłokę pierwotną.
Dla doboru wynikają z tego dwie rzeczy. Obciążenie jest ciągłe, a nie szczytowe, i to właśnie ten profil daje wytwarzaniu na miejscu największą przewagę nad gazem dostarczanym, bo nic nie jest dzierżawione przez spokojne godziny i nic nie odparowuje w nocy. A przerwa nie zatrzymuje maszyny, tylko zamienia w odpad wszystko, co akurat jest w linii, więc wielkość bufora i strategia rezerwy należą do projektu, a nie do protokołu uruchomienia.
Jak dobrać generator azotu dla zakładu elektronicznego
Oddzielić obciążenia ciągłe od przerywanych
Piec rozpływowy pobiera zawsze, gdy jest gorący, a nie tylko wtedy, gdy przechodzą przez niego płytki. Linia sieciowania albo wytłaczania pobiera równo przez całą dobę. Lutowanie selektywne i szafy azotowe pobierają niewiele i skokowo. Obciążenie podstawowe buduje się najpierw z odbiorników ciągłych, a resztę dokłada na wierzch.
Czystość wyprowadzić z atmosfery, którą trzeba utrzymać
Tlen resztkowy w zasilaniu dodaje się do tlenu w procesie, więc klasa generatora leży powyżej stężenia, które określa Państwa proces. Punktem wyjścia jest najbardziej wymagający proces z listy, a potwierdzenia szuka się w specyfikacji samego urządzenia, a nie w wartości orientacyjnej.
Zdecydować: na bieżąco czy z zapasu
Napełnianie bufora w godzinach, gdy zakład stoi, pozwala zmniejszyć zarówno generator, jak i sprężarkę, ponieważ szczyty rozruchowe pokrywa zapas, a nie maszyna. Praca przez całą dobę likwiduje ten spokojny okres i prowadzi w przeciwną stronę. Ta decyzja zmienia rozmiar jeszcze przed wyborem modelu.
Sprawdzić, co to oznacza dla sprężonego powietrza
Wydajność azotu mnoży się przez współczynnik powietrza dla wybranej klasy: 3,4 przy 99,9 %, 4,6 przy 99,99 % i 6,4 przy 99,999 %. Jakość liczy się tak samo jak ilość, ponieważ unoszenie oleju i resztkowa wilgoć skracają żywotność sita. NITROBERG® wymaga sprężonego powietrza w klasie 1.4.1 według ISO 8573-1:2010 przy 7 bar(g).
Potrzebują Państwo doboru pod swoje zastosowanie?
Na start nie potrzeba kompletu danych. Wystarczy z grubsza opisać dzisiejsze zużycie, a my powiemy, czy wytwarzanie na miejscu warto w Państwa przypadku rozważyć bliżej. Jeśli mają Państwo pod ręką wydajność, czystość i godziny pracy, prosimy je przesłać, a w odpowiedzi otrzymają Państwo propozycję doboru.
Azot w produkcji półprzewodników: gdzie mieści się PSA
Zakłady półprzewodnikowe zadają to pytanie precyzyjniej niż inne, więc warto odpowiedzieć na nie wprost.
Operacje back-end leżą w pełni w zasięgu generatora PSA. Montaż struktur na podłożu (die attach), bondowanie drutowe, zalewanie obudów (moulding) i wygrzewanie rozpływowe gotowych obudów wymagają atmosfery obojętnej w temperaturze procesu, w tym samym zakresie co lutowanie na poziomie płytki. Tak samo szafy azotowe do przechowywania elementów wrażliwych na wilgoć, przedmuchiwanie obudów urządzeń i śluz załadowczych, poduszka gazowa nad magazynem chemikaliów oraz ogólny azot techniczny, który zużywa linia montażu i testowania. Przy 99,999 % generator PSA dostarcza 10 ppm tlenu resztkowego, co pokrywa to wszystko.
Front-end, czyli wytwarzanie struktur na płytkach krzemowych, jest inną specyfikacją. Azot procesowy ma tam czystość ultrawysoką, z tlenem i wilgocią mierzonymi w ppb (części na miliard), i pochodzi z kriogenicznego rozdzielania powietrza, a nie z adsorpcji zmiennociśnieniowej. Żaden generator PSA tego nie osiąga, nasz również. Sensowna rozmowa dotyczy więc tego, które zadania w Państwa zakładzie naprawdę wymagają gazu w klasie front-end, a które nie, ponieważ montaż, testowanie, pakowanie i magazynowanie zwykle nie wymagają.
Dlaczego zakłady elektroniczne wytwarzają azot na miejscu
Czystość, którą Państwo konfigurują
Generator ustawia się na klasę, której wymaga Państwa proces, w dowolnym punkcie od 97 % do 99,999 %. To jedno ustawienie decyduje o sprężonym powietrzu za nim, a to właśnie tam powstaje koszt eksploatacji.
Standardowe części eksploatacyjne
Filtry i materiały eksploatacyjne są katalogowymi pozycjami z otwartego rynku. Po zakupie nie czeka żaden zamknięty program części producenta, a pytanie o pochodzenie filtrów warto zadać każdemu porównywanemu dostawcy.
Zasilanie zgodne z Państwa planem produkcji
Gaz powstaje tam, gdzie jest używany, a zbiornik buforowy pokrywa krótkie przerwy. Wymiana butli i okna dostaw znikają z harmonogramu, który pracuje także w nocy.
Bezpośredni kontakt z inżynierami
Pytania o dobór trafiają do ludzi, którzy projektują te maszyny, a nie do call center. Dostawa, uruchomienie i serwis pochodzą z jednego źródła w Grupie BERG. Gwarancja wynosi standardowo trzy lata, a w połączeniu z umową serwisową do pięciu lat.
Azot z generatora w porównaniu z butlami i dostawą gazu skroplonego
Wiązki butli wyglądają tanio, bo koszt jest rozproszony. Dzierżawa biegnie niezależnie od tego, czy gaz jest zużywany, dostawę liczy się za każdy przyjazd, umowy zawierają klauzule waloryzacyjne, a wiązki pełne i puste zajmują powierzchnię oraz drogę transportu w budynku, w którym żadna z tych rzeczy nie jest darmowa. Wymiana wypada w dodatku zwykle w środku zmiany. Zbiornik azotu ciekłego rozwiązuje kwestię wydajności i czystości, ale licznik biegnie niezależnie: odparowanie trwa w nocy i w weekendy, a o tym, kiedy zbiornik jest pełny, decyduje harmonogram dostaw, którego Państwo nie kontrolują.
Wytwarzanie na miejscu zastępuje jedno i drugie inwestycją oraz rachunkiem za energię elektryczną, który da się wpisać do stawki godzinowej. W wielu zakładach, które zaopatrzyliśmy, zwrot z inwestycji wobec dostaw gazu skroplonego następował w ciągu dwóch do trzech lat. Czy tak będzie w Państwa przypadku, zależy od profilu zużycia i ceny energii, dlatego ten rachunek warto przeliczyć wspólnie, zamiast opierać się na ogólnym szacunku. Jedna rzecz należy do tego rachunku od początku: wyższa czystość zwielokrotnia potrzebne sprężone powietrze, więc jeśli istniejąca sieć pracuje już blisko swojej granicy, sprężarka i osuszacz mogą stać się częścią projektu, a nie dopiskiem na jego końcu.
Seria NITROBERG® obejmuje zakres od 1,2 do 1 709,1 Nm³/h, więc ta sama technologia obsługuje zarówno pojedyncze stanowisko lutowania selektywnego, jak i zakład kablowy. Tam, gdzie zakład nie ma odpowiedniej sieci sprężonego powietrza, kompletna instalacja generowania azotu łączy generator, wytwarzanie i uzdatnianie powietrza, magazynowanie oraz sterowanie w jednym wstępnie zmontowanym module, w konfiguracjach plug-and-play dla NITROBERG® od 500 do 900. Objęte zakresem urządzenia ciśnieniowe NITROBERG® przechodzą ocenę zgodności według dyrektywy ciśnieniowej PED 2014/68/EU w ramach certyfikowanego zakresu. Konstrukcja i produkcja: Made in Germany.
FAQ: generatory azotu dla elektroniki i lutowania
Wynika ona z tlenu resztkowego, który Państwa proces musi utrzymać, a klasa zasilania musi leżeć powyżej tej wartości. Tlen w podawanym gazie wlicza się do atmosfery w piecu: 99,9 % to 1 000 ppm, 99,99 % to 100 ppm, a 99,999 % to 10 ppm. Generatory NITROBERG® konfiguruje się w dowolnym punkcie tego zakresu, więc klasa jest decyzją podejmowaną przy doborze, a nie stałą właściwością maszyny. Cel warto potwierdzić w specyfikacji pieca albo urządzenia do lutowania selektywnego, które u Państwa pracuje.
W lutowaniu rozpływowym poprawia zwilżalność i rozpływ, zmniejsza ilość tlenków na powierzchni ciekłego stopu i poszerza okno procesowe dla topników no-clean o niskiej pozostałości, które zawierają mało aktywatora i opierają się w zamian na atmosferze. Waży to najbardziej przy stopach bezołowiowych oraz przy komponentach o drobnym rastrze (fine-pitch) i z wyprowadzeniami pod obudową (bottom-terminated). W lutowaniu na fali głównym efektem są zgary: tygiel i fala pracujące w atmosferze obojętnej tworzą ich znacznie mniej, co ogranicza straty stopu i obsługę tygla, a obok tego poprawia się wypełnienie otworów i maleje liczba mostków.
Wartość warto wziąć od producenta pieca, a nie z reguły orientacyjnej, ponieważ zużycie wynika z długości tunelu, wielkości otworów wlotowego i wylotowego oraz konstrukcji kurtyn gazowych, a nie z liczby przetwarzanych płytek. Dla doboru istotne jest to, że pobór trwa przez cały czas, gdy piec jest gorący, łącznie z przerwami między partiami, więc należy do obciążenia podstawowego, a nie do szczytów.
Zwykle tak, a w zakładzie z lutowaniem, sieciowaniem i szafami azotowymi jest to układ normalny. Decydują dwa warunki. Generator pracuje w jednej klasie, więc najbardziej wymagający proces ustawia czystość, a każdy inny odbiornik pracuje w tej samej klasie i płaci za odpowiadające jej sprężone powietrze. Wydajność musi zaś pokryć te odbiorniki, które rzeczywiście pracują jednocześnie, plus zapas na kolejną linię. Tam, gdzie jeden proces potrzebuje klasy znacznie wyższej niż reszta, osobne zasilanie dla niego wychodzi często taniej niż podnoszenie wszystkiego.
Do montażu, testowania i pakowania tak. Montaż struktur na podłożu (die attach), bondowanie drutowe, zalewanie obudów (moulding), wygrzewanie rozpływowe gotowych obudów, przechowywanie w szafach azotowych, przedmuchiwanie urządzeń i śluz załadowczych oraz ogólny azot techniczny mieszczą się w zakresie, który dostarcza generator PSA, a 99,999 % odpowiada 10 ppm tlenu resztkowego. Front-end, czyli wytwarzanie struktur na płytkach krzemowych, jest inną specyfikacją: azot procesowy ma tam czystość ultrawysoką, z tlenem i wilgocią w ppb (części na miliard), a to pochodzi z kriogenicznego rozdzielania powietrza, nie z PSA.
Największym odbiorem jest sieciowanie. W liniach do ciągłej wulkanizacji, gdzie izolacja XLPE jest sieciowana nadtlenkami, utrzymywanie rury wulkanizacyjnej pod azotem zamiast pod parą nasyconą trzyma wodę z dala od izolacji, więc mikropustki pozostawiane przez sieciowanie parowe nie powstają. Poza tym azot tworzy poduszkę gazową w zasypach, suszarkach i strumieniach stopu przy wytłaczaniu i sporządzaniu mieszanek, żeby mieszanki wrażliwe na utlenianie nie zdegradowały się przed głowicą, a przy powłokach światłowodowych osłania je w czasie nakładania i utwardzania.
Zbiornik azotu utrzymuje bufor, który pokrywa krótkie przerwy i daje czas na reakcję. To, ile bufora warto zainstalować, zależy od kosztu przerwy: linię lutowniczą zwykle da się zatrzymać, natomiast ciągła linia sieciowania albo wytłaczania zamienia w odpad to, co w niej jest. Wielkość bufora i strategię rezerwy ustala się więc razem z projektem instalacji i wymaganiami obowiązującymi w Państwa zakładzie.