Warum wir konventionelle Öfen gegen Infrarot-Öfen im leitfreien Verarbeitungsprozess einsetzen
Lange Zeit haben wir einfach alles in konventionelle Öfen gegeben und auf das Beste gehofft. Doch nun ändern sich die Rahmenbedingungen. Angesichts des Drucks nach leitfreien, umweltfreundlichen Standards wandert die Industrie zunehmend zur Infrarot-Technologie über. Das ist besonders wichtig bei der Verarbeitung von Unterfüllstoffen sowie speziellen Klebstoffen – bei solchen Materialien kann bereits eine geringe Temperaturabweichung dazu führen, dass die gesamte Charge unbrauchbar wird.
Der eigentliche Unterschied: Infrarot gegen Heißluft
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Ofen vor: Dabei wird die Luft, die Wände sowie die Regale erhitzt – alles in allem ist das eine enorme Energieverschwendung. Der Wafer muss schließlich darauf warten, bis die Luft warm genug ist, bevor er wirklich trocknen kann.
Bei Infrarot-Öfen ist das anders. Die Energie gelangt direkt in das Substrat. Das geht sehr schnell. Wir nennen das „selektives Erhitzen“ – man kann damit gezielt den Klebstoff oder das Photoresist behandeln, ohne den Rest der Komponenten zu erhitzen. Dadurch sinken die Energiekosten und die Produktionsgeschwindigkeit steigt.
Herausforderungen bei der Verarbeitung leitfreier Materialien
Leitfreie Lötmaterialien sind anspruchsvoll. Sie benötigen in der Regel höhere Temperaturen sowie einen sehr eng begrenzten Zeitraum für die Aushärtung – sonst entstehen Luftblasen, die die Verbindung zerstören.
Mit Infrarotlampen kann man diese maximalen Temperaturen innerhalb von Sekunden erreichen. Das Tolle daran: Man kann die Wellenlänge anpassen – kurzwellig oder mittelwellig – damit sie zur jeweiligen Chemiepasst. Dadurch wird das sogenannte „Skineffekt“ vermieden, bei dem die oberste Schicht perfekt aussieht, während die untere Schicht noch feucht ist.
Aber es gibt auch Nachteile: Hochintensive Infrarotstrahlung erzeugt viel Wärme. Wenn die Kühlfans nicht ausreichen, überhitzt das Gehäuse, und die Temperatursensoren geben unsichere Werte an. Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsspiel.
Die Kompromisse
Infrarot-Öfen sind zwar keine Wunderwaffen, aber man muss mit dem Problem des „Schatteneffekts“ umgehen. Wenn die Komponenten zu dicht beieinander liegen, können die Infrarotstrahlen die verborgenen Stellen nicht erreichen. Um das zu lösen, verwenden wir reflektierende Kammern oder Lampen, die das Wafer von verschiedenen Seiten beleuchten. Das nimmt zwar mehr Platz im Werk ein, aber es ist die einzige Möglichkeit, sicherzustellen, dass ein 300-mm-Wafer von allen Seiten gleichmäßig aushärtet.