Warum wir Öfen durch Infrarotleuchten in den Bio-Sensor-Produktionsstätten ersetzen
Beim Bau von Bio-Sensoren muss man viel Zeit damit verbringen, über die Trocknungsprozesse nachzudenken. Über Jahre hinweg war die übliche Methode, alles in einen großen Konvektionsofen zu legen. Doch seien wir ehrlich: Es ist eine Verschwendung von Energie, einen riesigen Metallkasten zu erhitzen, nur um eine kleine Wafer zu erwärmen. Das ist, als würde man das ganze Haus heizen, nur um ein Stück Pizza aufzuwärmen.
Deshalb haben wir auf gezielte Infrarotleuchtsysteme umgestellt. Das ist eine effektivere Methode – außerdem wird so der Kohlenstoffausstoß in der Reinräumumgebung reduziert.
Die Wärme genau dorthin leiten, wo sie benötigt wird
Bei Infrarotlicht geht es um Strahlungswärme. Anstatt darauf zu warten, dass die Luft heiß wird, senden die Lampen die Energie direkt in das Material. So wird keine Energie verschwendet, um die Wände des Geräts oder die Luft darum herum zu erwärmen.
Da wir Leuchten mit hoher Leistungsdichte verwenden, können wir die chemischen Reaktionen in den Bio-Sensor-Schichten bereits nach wenigen Sekunden auslösen. Minuten werden zu Sekunden. Wenn man Tausende von Wafern verarbeitet, summieren sich diese gesparten Sekunden zu einer erheblichen Ersparnis bei den Stromkosten.
Die richtige Wellenlänge wählen
Nicht alle Infrarotstrahlen sind gleich. Je nachdem, womit man arbeitet, braucht man entweder Kurzwellen- oder Mittelwellenquarzlampen. Wenn man mit Polymeren oder dünnen organischen Schichten arbeitet, muss man die Wellenlänge so wählen, dass sie mit dem Absorptionsmaximum des Materials übereinstimmt. Andernfalls prallt die Energie einfach von der Oberfläche ab. Das ist frustrierend, verschwendet Energie und verwandelt das Gerät in eine Art Heizgerät. Wenn die Wellenlänge richtig gewählt wird, nimmt das Material die Wärme auf.
Das Problem: Die Wärme kontrollieren
Es handelt sich dabei jedoch nicht um Magie. Diese Lampen erzeugen eine enorme Menge an Wärme – das belastet die Kühlsysteme stark. Man spart zwar viel Energie beim Heizen, muss aber sicherstellen, dass die Kühlsysteme mit dieser Hitze umgehen können. Wenn die Kühlung nicht ausreicht, kommt es zu thermischen Problemen. Und wie jeder im Werk weiß, sind solche Probleme ein Albtraum – sie senken die Produktivität schnell.
Die Fabrik wirklich „grün“ machen
Der Vorteil von Infrarotleuchten ist ihre Fähigkeit, sofort mit der Arbeit zu beginnen. Man muss keinen Ofen den ganzen Tag über bei 150°C laufen lassen – nur falls eine Wafer ankommt. Wir schließen die Lampen einfach an einen PID-Controller an. Die Wärme wird sofort freigesetzt, sobald die Wafer ankommt – und ausschaltet sich wieder, sobald der Prozess beendet ist. Das ist einfach, effizient – und so können wir tatsächlich die Ziele der Kohlenstoffneutralität erreichen, anstatt nur darüber zu reden.