Warum wir auf Infrarot-Härtung für intelligente Sensoren umsteigen
Bei der Verpackung intelligenter Sensoren müssen die Klebstoffe richtig trocknen und die Chips ordnungsgemäß eingekapselt werden. Lange Zeit wurden dazu konventionelle Öfen verwendet. Doch diese sind im Grunde genommen riesige Föhngeräte – sie erhitzen die ganze Luft im Raum, nur um den jeweiligen Bauteil zu erwärmen.
Deshalb haben wir uns nun für Infrarotlampen entschieden. Anstelle der Erwärmung der Luft wird mit Infrarotenergie direkt in das Substrat geleitet. Das ist eine völlig andere Art und Weise, mit Wärme umzugehen – und dadurch ändert sich auch die Art und Weise, wie wir die gesamte Fertigungslinie betreiben.
Energieeinsparung
Konventionelle Systeme sind energieintensiv. Man verbringt einen großen Teil des Vormittags damit, darauf zu warten, dass der Ofen warm wird – dabei geht Energie verloren, da die Luft, die den Produkt berührt, gar nicht notwendig ist.
Mit Infrarottechnologie sparen wir Zeit. Die Wärme trifft genau dort an, wo sie benötigt wird. Die Maschinen müssen nicht stundenlang warten, bis sie wieder in Betrieb genommen werden können. Zudem wird nur das Material erhitzt, nicht der ganze Raum – dadurch sinken die Stromkosten. Dadurch wird es viel einfacher, die „grünen“ Standards für Reinräume zu erreichen.
Die Herausforderungen durch bleifreie Standards
Bleifreies Löten ist etwas schwieriger, da dafür ein sehr spezifisches Temperaturprofil erforderlich ist. Wenn man nicht vorsichtig ist, werden die Ränder des Sensors verbrannt, während der Mittelteil noch feucht ist. Das führt zu verdrehten Substraten oder abgebrochenen Golddrähten.
Hier liegt der Trick: Wir können die Wellenlänge des Infrarots adjustieren. Durch den Wechsel zwischen Kurz- und Mittelwellen können wir steuern, wie tief die Wärme vordringt. So erreichen wir die notwendige Temperatur für bleifreie Materialien, ohne das gesamte Bauteil zu überhitzen. Dadurch entstehen keine Spannungen an den Bauteilen.
Es ist aber nicht ganz einfach
Infrarottechnologie ist zwar schnell – wirklich sehr schnell. Doch man kann nicht einfach den Regler hochdrehen und weggehen. Wenn man es zu weit treibt, entstehen Probleme: Die Oberfläche härvt sofort aus, wodurch Lösungsmittel unter der Oberfläche zurückbleiben. Dadurch entstehen Blasen oder Hohlräume, die den Bauteil zerstören. Und wenn man versucht, durch höhere Leistung einige Sekunden Zeit zu sparen, verbrennt man die Ränder der organischen Substrate.
Es geht also um das richtige Gleichgewicht. Man muss die Geschwindigkeit des Transportbands sowie die Intensität der Lampe optimal einstellen. Sobald man diesen idealen Punkt gefunden hat, ist alles viel einfacher.