Lassen Sie uns über goldbeschichtete Infrarotlampen in der Halbleiterfertigung sprechen.
Der Druck nach „grünen“ und bleifreien Standards in der Halbleiterherstellung ist tatsächlich groß – doch das bereitet allen Beteiligten einige Probleme. Die herkömmlichen Konvektionsöfen sind einfach zu verschwenderisch: Sie verbrauchen viel Energie, um die Luft sowie die Wände des Ofens zu erhitzen, bevor die eigentlichen Bauteile überhaupt warm werden.
Deshalb kommen goldbeschichtete Infrarotlampen ins Spiel. Anstelle dazu, den ganzen Raum zu erwärmen, strahlen diese Lampen die Energie direkt auf das Substrat ab. Es ist, als würde man einen Scheinwerfer verwenden, anstatt alle Lichter im Raum einzuschalten.
Das Geheimnis liegt im Gold.
Normalerweise geben Quarzlampen ein breites Spektrum an Wärme ab. Doch bei der Aushärtung von Fotolacken oder Klebstoffen kann man nicht einfach alles gleichzeitig nutzen – sonst verbrennt die Oberfläche des Substrats, bevor der innere Teil richtig härtet.
Durch das Hinzufügen einer dünnen Goldschicht zum Quarz entsteht ein Filter. Dieser reflektiert die unerwünschten Langwellenstrahlen zurück in den Glühfaden und lässt nur die kurzwellige Strahlung durch, die tatsächlich zur Aushärtung des Substrats beiträgt. Das Ergebnis: Ein viel präziseres Temperaturprofil und eine schnellere Erhöhung der Temperatur.
Warum das der Erde hilft
Bleifreies Löten erfordert eine sehr genaue Kontrolle der Temperatur. Wenn die Temperatur zu hoch ist, wird das Wafer zerstört. Zu niedrig? Dann versagt die Verbindung zwischen den Komponenten.
Mit Infrarotlampen hat man sofortige Kontrolle: Man schaltet sie einfach ein – und schon wird es warm. Wenn man sie wieder ausschaltet, hört die Heizung auf. Man muss nicht warten, bis der Ofen „aufgewärmt“ ist – dadurch wird viel Energie eingespart. Zudem entstehen keine schädlichen VOC-Emissionen, wie sie bei Trocknungsverfahren mit Lösungsmitteln entstehen.
Ein paar Dinge, die man beachten sollte
Es handelt sich zwar nicht um Zauberei – aber diese Lampen produzieren eine enorme Menge an Wärme in einem kleinen Raum. Das ist zwar gut für eine schnelle Bearbeitung der Bauteile, aber man muss darauf achten, dass die Geräte richtig gekühlt werden.
Falls die Gehäuse nicht für eine solche Wärmemenge ausgelegt sind, können die Kabel schmelzen oder die Reflektoren verbiegen. Ich empfehle immer, diese Lampen mit einem Pyrometer sowie einem geschlossenen PID-Controller zu nutzen. Dadurch bleibt die Temperatur stabil – und man vermeidet, dass die Substrate beschädigt werden.
Falls die Stromversorgung die notwendige Leistung liefern kann, kann man diese Lampen einfach in die bestehenden Aushärtungssysteme einbauen. Das ist wahrscheinlich die einfachste Möglichkeit, um die Umweltauflagen einzuhalten, ohne die Produktionsgeschwindigkeit zu verringern.