אילו שימושים יש לגז אציל בעולם התעשייה השבבית?

בתעשיית הייצור משתמשים במגוון חומרים וטכנולוגיות כדי להיות מסוגלים לייצר את המגוון של תוצרים ויישומים, ברמת דיוק כה גבוה ועם יעילות חסרת פשרות כפי שקים כיום בתעשייה הישראלית והגלובלית. אך לצד מתכות, מיכון משוכלל, מערכות ממוחשבות פורצות דרך ושאר חומרים חדשניים או מסורתיים, יש עוד קבוצת חומרים שלא תמיד זוכה להבנה ולהכרה, קבוצת הגזים האצילים. בעיבוד שבבי בכללותו, נכשה שימוש לא מבוטל בגז אציל, היום נסביר מה זה בכלל ומה השימושים הנפוצים לגז אציל בתעשייה השבבית.

מה זה גז אציל?

בטבע יש כמה גזים אצילים, כולם יסודות כימיים  וכולם משתייכים לקבוצה 18 בטבלה המחזורית. גז אציל הוא אל-מתכת (יסוד ללא תכונות של מתכת) ומצב הצבירה הרגיל שלהם הוא כמובן גזי. בטבע ניתן למצוא באופן טבעי שישה גזים אצילים: הליום, ניאון (כמו בנורות רחוב של "פעם"), ארגון (מיד נתמקד בו בעיקר), קריפטון (אין קשר לסופרמן…), קסנון ועוד גז אציל רדיואקטיבי הנקרא רדון. מבין הגזים האצילים, הארגון הוא הנפוץ ביותר בכדור הארץ. 

המונח גז אציל מגיע מכך שיסודות כימיים גזיים אלו יציבים מאוד מבחינה כימית (לרובם יש 8 אלקטרונים בקליפה החיצונית של האטום, מה שמוביל ליציבות כימית גבוהה), לכן גז אציל כאשר הוא בא במגע עם יסוד או חומר אחר, לרוב לא יגיב איתו ולא ישתתף בתגובה הכימית – כמו אדם אציל שאינו מגיב או מתערבב עם "פשוטי העם". בנוסף, גז אציל הוא חסר צבע וחסר ריח ובגלל המבנה הכימי שלהם, נקודות הרתיחה וההתכה שלהם נמוכות יחסית. 

מה עושים עם גז אציל בתעשיית העיבוד השבבי?

בתעשיית העיבוד השבבי והייצור של תוצרים תעשייתיים, מתכתיים בעיקר, משתמשים בעיקר בגז האציל ארגון (Argon – Ar). גם ביישומים מטלורגיים אחרים ה"ארגון" נמצא בשימוש תעשייתי ומקצועי יחסית נרחב. 

השימוש הנרחב בארגון במטלורגיה ועיבוד שבבי מתכתי הוא הכרחי כדי לספק לסביבת העיבוד והייצור של מתכות מסוימות ובתהליכי ייצור מסוימים את האטמוספירה הבלתי מגיבה. אטמוספירה יציבה ובלתי מגיבה זו משחקת תפקיד חשוב למשל בריתוכים שונים, למשל של טיטניום, אלומיניום, פלדת אל-חלד (נירוסטה) ומגנזיום. 

מה הכוונה של שימוש זה בארגון כגז אציל בריתוכים ותהליכי עיבוד שבבי מסוימים? בפשטות, תוספת הארגון בזמן הריתוך או העיבוד השבבי של חומרים מתכתיים מסוימים, מייצר לחומר המעובד מעטפת הגנה למניעת חמצון ופגיעה בפני השטח של המתכת ואי לכך באיכות וחוזק החיבור והעיבוד. חמצון של משטח המתכת המעובד או המרותך יכול למשל לקרות בעקבות נוכחות חנקן או בגלל הטמפרטורות הגבוהות בהם נעשה שימוש באת פעולות ייצור וחיבור אלו. הארגון מגן על החומר המעובד מחמצון ותורם לתוצאה אמינה, יעילה, חזקה ואסתטית יותר. 

שימושים תעשייתיים נוספים לגז אציל

מעבר לתוספת הגנה הכרחית לריתוכים מסוימים ולתהליכי עיבוד שבבי רלוונטיים עם מתכות מתאימות, בתעשייה יש עוד שימושים לגזים אצילים, בעיקר ליישומי תאורה. כמה דוגמאות:

• ניאון לשימוש בשלטי פרסומות ומיתוג.
• יצירת נורות תעשייתיות/מסחריות בצבעים שונים. 
• הגנה על תיל הלהט נורות להט, בעיקר באמצעות ארגון וקריפטון – הגזים אינם מגיבים לתיל ולכן מגיבים עליו משריפה מהירה.
• הליום הוא מאוד קל משקל ולכן משמש ליישומים המצריכים מילוי של אלמנט שיהיה קל מהאוויר.
• קסנון מוסף לעיתים לפנסי רכבים כדי לאפשר להם להאיר באור חזק ובוהק יותר.