Magazin Luftfeuchte 2025 Juli 01

Autor:
Klaus Achenbach

Luftbefeuchtungssysteme in
der Elektronik- und Halbleiterindustrie


Liebe Leserinnen,
Liebe Leser,

Die Luftfeuchtigkeit spielt eine entscheidende Rolle nicht nur bei der Herstellung von Halbleitern, sondern bei der Produktion sämtlicher empfindlichen elektronischen Bauteile. Abweichungen von den vorgegebenen Feuchte-Grenzwerten wirken sich nicht nur negativ auf den eigentlichen Produktionsprozess aus, auch Qualität, Performance und Langlebigkeit der Produkte werden durch eine inadäquate Luftfeuchtigkeit stark beeinflusst.

Die Produktion elektronischer Bauteile und von Halbleitern erfordert üblicherweise eine relative Luftfeuchtigkeit von etwa 30 % bis 60 % r.F.. Die tatsächlich benötigten Werte können in spezialisierten Produktionsumgebungen, je nach Anforderung der Bauteile und der Prozesse, jedoch stark variieren. Die extrem strengen Anforderungen hinsichtlich Regelgenauigkeit und Luftqualität in der Halbleiter- und Elektronikindustrie erfordern daher den Einsatz qualitativ hochwertiger und z.T. speziell auf die entsprechende Anwendung hin konfigurierter Luftbefeuchtungssysteme.

Bei der Planung entsprechender Systeme zur Feuchtekontrolle sollte auch eine bauseits bereits vorhandene technische Infrastruktur unbedingt mit berücksichtigt werden. So kann z.B. vorhandenes, aufbereitetes oder hochreines Wasser aus der Produktion zum Betrieb werkseitig entsprechend angepasster Dampf-Luftbefeuchter genutzt werden, was insbesondere hinsichtlich des Wartungsaufwandes zu erheblichen Einsparungen führt. Auch können bereits existierende Druckdampfnetze zur Luftbefeuchtung eingesetzt werden.


Auswirkungen einer zu niedrigen Luftfeuchte auf die Fertigung von elektronischen Bauteilen und Halbleitern

Eine zu niedrige Luftfeuchtigkeit hat schwerwiegende Auswirkungen auf die Produktion und Qualität
von Halbleitern und elektronischer Bauteile. Durch zu niedrige Luftfeuchtewerte hervorgerufene Probleme sind u.a.:

  • Statische Aufladung
  • Rissbildung und Brüchigkeit
  • Oxidation und Korrosion
  • Fehlfunktionen während der Fertigung

Die vorgenannten Probleme stellen hierbei nur eine Auswahl möglicher negativer Auswirkungen einer zu niedrigen Luftfeuchte auf die Produktionsumgebung dar.


Anforderungen an Luftbefeuchtungssysteme in der Elektronik-
und Halbleiterproduktion

Die Anforderungen an Luftbefeuchtungssysteme, welche in der Fertigung von elektronischen Bauteilen und Halbleitern zur Anwendung kommen, sind im Hinblick auf die Notwendigkeit absoluter Präzision in den Herstellungsprozessen entsprechend hoch und erfordern spezielle Optionen und Bauformen, welche nur wenige Hersteller anbieten können. Zu nennen sind hier u.a.:

  • Regelgenauigkeit und durchgehend unterbrechungsfreier Betrieb
  • Hygiene und Partikelfreiheit
  • Energieeffizienz


Welche Luftbefeuchtungssysteme eignen sich für den Einsatz in der Elektronik- und Halbleiterproduktion?

Für den Einsatz in der Elektronik- und Halbleiterproduktion stehen verschiedene Luftbefeuchtungssysteme, basierend auf unterschiedlichen Technologien, zur Verfügung. Welches System schlussendlich ausgewählt wird, hängt von den Erfordernissen der entsprechenden Fertigungs- oder der vor- und nachgelagerten Prozesse ab.


Dampf-Luftbefeuchtungssysteme

Elektrisch betriebene Dampf-Luftbefeuchter sind verhältnismäßig einfach in das RLT-System zu integrieren und, je nach Ausführung, äußerst präzise regelbar. Aufgrund der erforderlichen elektrischen Energie ist ihre maximale Leistung jedoch begrenzt.

Gasbetriebene Dampf-Luftbefeuchter beziehen die zum Phasenwechsel benötigte Energie aus Erdgas. Die Dampferzeugung erfolgt über entsprechende Wärmetauscher. Kennzeichnend für diese Geräteart sind die sehr hohen verfügbaren Dampfleistungen.

Druckdampfsysteme werden mit Dampf aus einem bauseitig vorhandenem, meist bereits für andere Zwecke genutztem Dampfsystem mit zentraler Dampferzeugung betrieben. Die Regulierung der Befeuchtungsleistung erfolgt hierbei über spezielle Ventile, welche mit elektrischen oder pneumatischen Stellantrieben ausgerüstet sind.

Kennzeichnend für alle Dampf-Luftbefeuchtungssysteme ist die Erzeugung hygienisch einwandfreiem sterilen Wasserdampfs.





Adiabate Hybrid-Luftbefeuchter

Anders als Dampf-Luftbefeuchtungssysteme stellt die Nutzung adiabater Luftbefeuchtungssysteme hohe Anforderungen an die Aufbereitung des Befeuchtungswassers. Sowohl aus technischen als auch aus hygienischen Gründen bedarf es hier grundsätzlich der Aufbereitung des Befeuchtungswassers durch eine Umkehrosmose.

Adiabate Luftbefeuchtungssysteme zeichnen sich durch eine vergleichsweise niedrige elektrische Leistungsaufnahme bei gleichzeitig hohen Befeuchtungskapazitäten aus. Bei Vorhandensein eines entsprechenden Hygienekonzepts steht dem Einsatz adiabater Luftbefeuchhtungssysteme in der Elektronik- und Halbleiterindustrie jedoch nichts im Wege.

Hybrid-Luftbefeuchter vereinen die Vorteile der adiabaten Befeuchtungsmethoden Zerstäubung und Verdunstung in einem System, bei gleichzeitiger Eliminierung aller hygienischen Risiken, die ein singulärer Einsatz der genannten Prinzipien mit sich bringt.

Besonderes Merkmal dieser Systeme ist ein sehr niedriger Bedarf an elektrischer Energie, da die Niederdruckdüsen bis zu einer Feuchteanforderung von ca. 70% der erforderlichen Maximalleistung ausschließlich mit dem vorhandenen Netzdruck der Wasserversorgung arbeiten.

Adiabate Hybrid-Systeme eignen sich daher insbesondere für den Einsatz bei generell hohem Befeuchtungsbedarf oder zur zentralen Bereitstellung einer Grundfeuchte für das RLT-System, welche dann über elektrisch betriebene Dampf-Luftbefeuchter in nachgelagerten Zonen des RLT-Systems auf den individuell erforderlichen Sollwert entsprechend nachbefeuchtet werden.


Nutzung hochaufbereitetem Wassers für die Luftbefeuchtung

Ein Beispiel für die Besonderheiten der Fertigung von elektronischen Bauteilen und Halbleitern ist u.a. der Einsatz hochreinen Wassers. Das in der Elektronik- und Halbleiterindustrie ohnehin vorhandene, mit großem technischem Aufwand aufbereitete hochreine Wasser (UPW) kann, ebenso wie Osmose- oder vollentsalztes (VE) Wasser, durchaus für die Luftbefeuchtung eingesetzt werden. Aufgrund seiner chemisch-physikalischen Eigenschaften wirken jedoch sowohl vollentsalztes Wasser, insbesondere jedoch hochreines Wasser, enorm aggressiv gegenüber vieler Metalle, welche auch in Luftbefeuchtungssystemen verwendet werden.

Entsprechend zur Anwendung vorgesehene Luftbefeuchtungssysteme müssen daher grundsätzlich dafür geeignet sein oder werkseitig technisch angepasst werden.

Der Nutzen, der sich aus dem Einsatz hochaufbereitetem Wassers zur Luftbefeuchtung, sei es vollentsalztes oder hochreines Wasser ergibt, ist beträchtlich und kann wie folgt zusammengefasst werden:

  • Keinerlei Betriebsunterbrechung durch Abschlämmprozesse, dadurch Gewährleistung eines stets     konstanten Feuchtewertes.
  • Maximal präzise Regelgenauigkeit von ±1 % absolute Feuchte erreichbar.
  • Erheblich reduzierter Wartungsaufwand durch Entfall jeglicher Kalkbildung.
  • Reduzierte Stillstandszeiten für Wartung.


Fazit

Im Hinblick auf die besonders strengen Anforderungen bei der Fertigung elektronischer Bauteile und von Halbleitern kann somit zusammenfassend festgehalten werden, dass durchaus Luftbefeuchtungssysteme verfügbar sind, welche den anspruchsvollen Erfordernissen in diesem Technologiesegment entsprechen und somit zu einem optimalen Produktionsprozess beitragen.

Gegebenenfalls sind hierzu spezielle, über den Standard hinausgehende Bauformen erforderlich. Die Nutzung von, bereits für den Produktionsprozess vorhandener Medien wie hochaufbereitetes Wasser oder eine zentrale Dampfversorgung, sollten im Hinblick auf die sich daraus ergebenden technischen und wirtschaftlichen Vorteile für den Betrieb des Luftbefeuchtungssystems frühzeitig im Planungsprozess bedacht werden.
Systemaufbau Hybrid-Luftbefeuchter


Zur Planung von Luftentfeuchtungssystemen bietet Condair auch einen entsprechenden Leitfaden an, welcher Sie bei der Auswahl der richtigen Lösung unterstützt.

Die entsprechende Broschüre kann über den nachfolgenden Link kostenfrei bezogen werden.

Mit freundlichen Grüßen

Dirk Vanhove
Doppelte Intelligenz
Zwei adiabate Befeuchtungsmethoden
intelligent kombiniert

Seiten: 22
Format: Din A4

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