Warum wir die Infrarot-Härtung für bleifreie Sensoren verwenden
Der Herstellungsprozess von Wasserstoff-Sensoren erfordert ein genaues Gleichgewicht zwischen verschiedenen Faktoren. Man braucht Wärme – aber diese muss genau richtig dosiert sein. Deshalb haben wir uns für die Infrarot-Härtung entschieden. Diese Methode erfüllt alle Anforderungen bezüglich „Bleifreiheit“ und „Umweltfreundlichkeit“, die die Halbleiterindustrie heutzutage stellt. Doch noch wichtiger ist: Die Infrarot-Härtung funktioniert ohne Probleme.
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor: Dabei wird ein riesiges Metallgehäuse erhitzt – doch die dabei entstehende Wärme dient nur dazu, einen winzigen Teil des Materials zu erwärmen. Das ist eine Verschwendung. Bei der Infrarot-Härtung hingegen wird die Wärme direkt auf das Substrat abgegeben – der Luft wird keine Bedeutung beigemessen.
Die Wärme an den richtigen Ort bringen
So funktioniert es: Die Infrarot-Strahlung wird vom Härtungsmittel aufgenommen. Wir zielen dabei auf die chemischen Bindungen im Klebstoff oder in der Schicht, die zum Abdecken des Sensors verwendet wird – nicht auf die Luft im Raum. Dadurch ist die Methode viel effizienter. Man verbraucht keine großen Mengen an Energie, um eine Stahlhülle warm zu halten. Zudem muss man nicht ewig warten, bis der Ofen warm ist – es geht wirklich schnell.
Diese Präzision ist wichtig: Bleifreie Materialien sind empfindlich. Sie benötigen einen sehr engen Temperaturbereich. Wenn dieser Bereich überschritten wird, kann die Sensorkammer beschädigt werden. Mit der Infrarot-Härtung können wir den Wärmefluss genau steuern. Muss nur die Oberfläche gehärtet werden? Dann verwenden wir Kurzwellen. Muss die Wärme tief in die Schichten eindringen? Dann wechseln wir auf Mittelwellen. So haben wir eine Kontrolle, die mit heißer Luft nicht möglich ist.
Eine sauberere Arbeitsmethode
Die traditionelle Trocknungsmethode ist unordentlich – es werden gezielte Luftströme verwendet, um zu verhindern, dass Blei oder chemische Stoffe in der Umgebung herumschweben. Die Infrarot-Härtung hingegen ist einfach sauberer: Es entstehen keine Verbrennungsprodukte, und es gibt keine Lüfter, die VOCs in der Umgebung verteilen.
Und was die Energiekosten angeht: Sie sind viel niedriger. Infrarot-Lampen erreichen ihre Betriebstemperatur in Sekundenbruchteilen. Man muss keinen Ofen vier Stunden lang laufen lassen, nur um eine konstante Temperatur zu erhalten.
Der Nachteil (denn es gibt immer einen)
Eine schnelle Härtung ist jedoch kein kostenloses Angebot. Wenn man nicht vorsichtig ist, kann es zum sogenannten „Skinning“ kommen – das heißt, die obere Schicht härtet so schnell, dass Lösungsmittel darunter gefangen bleiben. Das ist problematisch. Man muss daher besonders auf die Geschwindigkeit des Transportsystems sowie auf die Intensität der Lampen achten. Wenn die Transportgeschwindigkeit zu gering ist, können die Ränder des Sensors beschädigt werden. Außerdem braucht man eine Kühlzone, die tatsächlich funktioniert – etwas, das die Temperatur wieder senkt, bevor die Teile zur nächsten Bearbeitungsphase gebracht werden.
Es bedarf etwas Feinjustierung – aber sobald das geklärt ist, läuft alles reibungslos.