Warum wir IR-Lampen in Reinräumen verwenden
Wenn Sie schon einmal Zeit in einem Halbleiter-Reinraum verbracht haben, wissen Sie, dass bewegte Luft ein Problem darstellt. Sie sorgt dafür, dass Staub aufgewirbelt wird und Partikel sich bewegen – dadurch entsteht Unordnung im Raum. Deshalb verwenden wir für die Aushärtung von Materialien IR-Lampen.
Anstatt heiße Luft zu verwenden – was im Grunde eine Einladung zur Kontamination darstellt – nutzen IR-Lampen Strahlung. Keine Lüfter, keine erzwungene Belüftung – einfach nur ein stabiler, ruhiger Arbeitsbereich.
Umgang mit bleifreien Materialien
Der Übergang auf bleifreie Lötmaterialien und Klebstoffe ist nicht ganz einfach. Diese Materialien benötigen viel mehr Wärme, um aktiviert zu werden. Herkömmliche Heißluftöfen sind hier eine Katastrophe: Sie versuchen, den gesamten Raum sowie die Wände und die Luft selbst zu erwärmen, nur um das Teil auf die richtige Temperatur zu bringen. Das ist Energieverschwendung.
Mit IR-Lampen können wir die Wärme gezielt auf das Substrat richten. Die Energie wird genau dort konzentriert, wo die Verbindung stattfinden soll. Das geht schnell – wirklich sehr schnell. Man erreicht bereits nach Sekunden die gewünschte Temperatur und kann das Teil wieder in Betrieb nehmen.
Kein Warten mehr nötig
Einer der Vorteile von IR-Lampen ist, dass sie sofort einsatzbereit sind. Man muss nicht eine Stunde früher da sein, um einen riesigen Ofen vorzuheizen, bevor das erste Wafer in den Ofen kommt. Es reicht aus, einen Schalter umzulegen.
Außerdem kann man den Rest des Arbeitstisches schützen, da die Wärme gezielt abgegeben wird. Dadurch werden die empfindlichen Elektronikkomponenten in der Nähe nicht beschädigt.
Die Herausforderungen
Es ist aber nicht alles einfach. Man muss vorsichtig sein. Hochintensive IR-Strahlung führt zu einem starken Temperaturgradienten. Wenn das Teil ungleichmäßig verdickt ist, werden die dünnen Stellen viel schneller erhitzt. Es gilt also, das richtige Wellenlängenprofil zu wählen – Kurzwellen oder Mittelwellen – je nachdem, welche Materialien welche Wellenlängen absorbieren.
Und eine Warnung: Wenn man bei kleinen Teilen die Leistung zu hoch einstellt, kann die Temperatur zu hoch werden und das Wafer beschädigen. Um das zu verhindern, werden diese Lampen mit PID-Steuerungen und Thermoelementen kombiniert. Das ist die einzige Möglichkeit, sicherzustellen, dass nichts zerstört wird.
Aber ehrlich gesagt: Sobald man auf dieses System umsteigt, kann man auf chemische Lösungsmittel sowie alte, unpraktische Heizelemente verzichten. Es handelt sich dabei um eine einfache Lösung, um veraltete Öfen zu ersetzen, die niemals eine moderne Umweltauditierung bestehen würden.