Warum wandeln die Halbleiterfabriken ihre großen Ofen durch Infrarotbehandlungsanlagen um?
Die meisten Halbleiterfabriken verzichten auf diese riesigen Konvektionsöfen. Das ist durchaus sinnvoll – schließlich gibt es zunehmend Druck bezüglich der Nutzung grüner Energie sowie strenge Vorschriften bezüglich bleifreier Materialien. Die alte Methode reicht daher nicht mehr aus.
Das eigentliche Geheimnis liegt darin, dass die Infrarotbehandlung die Luft völlig ignoriert. Die Energie wird direkt auf das zu behandelnde Material gerichtet. Warum also Energie verschwenden, indem man die Wände eines riesigen Metallkastens erhitzt, wenn man stattdessen direkt das zu bearbeitende Teil erwärmen kann?
Wie funktioniert das eigentlich?
Man kann sich das wie direkte Energie zurechnen. Anstatt auf heiße Luft zu warten, nutzt Infrarotstrahlung elektromagnetische Strahlen, um die Moleküle im Photoresist oder Klebstoff in Bewegung zu setzen. Dadurch geschieht die Aushärtung fast sofort. Da die Wellen direkt in das Material eindringen, erfolgt die Aushärtung von innen nach außen. Dadurch wird eine viel schnellere Aushärtung erreicht – und die Komponenten müssen nicht stundenlang unnötiger Hitze ausgesetzt werden.
Umgang mit den Vorgaben bezüglich bleifreier Materialien
Hier liegt das Problem: Bleifreie Lötstoffe und Polymere benötigen viel mehr Energie zur Aushärtung als die alten, bleihaltigen Materialien. Das Problem bei der Konvektionsbehandlung ist, dass man oft alle anderen Elemente auf dem Board überhitzt, wenn man versucht, die gewünschte Temperatur zu erreichen. Es ist, als würde man versuchen, ein einzelnes Stück Pizza zu erwärmen, indem man das ganze Haus auf 100 Grad erhitzt.
Kurzwelliges Infrarot löst dieses Problem. Es liefert eine präzise, hocheffektive Hitze. So kann man die erforderliche Temperatur erreichen, ohne den Rest des Boards zu überhitzen.
Vorteile und Nachteile
Ihre Stromrechnung wird es Ihnen danken – Sie brauchen keinen riesigen Ventilator oder Heizelement, das 24/7 läuft, um die Kammer warm zu halten. Die Lampen werden nur dann eingeschaltet, wenn ein Teil tatsächlich darunter liegt. Einfach.
Aber man muss vorsichtig sein: Wenn man die Intensität zu hoch regelt, kann es zu Problemen kommen. Die Oberfläche härtet dann zu schnell aus, wodurch Lösungsmittel unter der Oberfläche zurückbleiben. Wenn man nicht auf die Geschwindigkeit des Transportbands sowie auf die Position der Lampen achtet, entstehen Blasen. Und wenn das passiert, muss die ganze Charge weggeworfen werden.
Integration in die Fabrik
Der größte Vorteil ist der Platz, der wieder frei wird. Man kann einen 10 Meter langen Ofen durch einen kompakten Infrarottunnel ersetzen. Dadurch wird weniger Platz benötigt, es entstehen weniger Kohlenstoffemissionen – und die Teile können viel schneller durch die Produktionslinie transportiert werden.