Warum wir auf Infrarot-Härtung für bleifreie Halbleiter umsteigen
Seien wir ehrlich: Der Umstieg auf bleifreie und umweltfreundliche Halbleiterproduktion ist heute keine „Wahl“ mehr – es ist einfach notwendig. Deshalb nutzen wir zunehmend Infrarot-Heizelemente in unseren Schutzkammern. Dadurch entfallen die lästigen, mit Lösungsmitteln arbeitenden Heizmethoden – außerdem wird der Kohlenstofffußabdruck des gesamten Härtungsprozesses verringert. Es ist einfach sauberer.
Wie die Physik dabei funktioniert
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsheizer vor: Zuerst muss die Luft erwärmt werden, anschließend erst erwärmt der Luftstrom den zu behandelnden Gegenstand. Das ist langsam. Bei Infrarot-Heizung hingegen wird Energie direkt durch elektromagnetische Strahlung auf das Substrat übertragen. Da wir in einer Schutzkammer arbeiten, in der die Atmosphäre streng kontrolliert werden muss, ist das eine große Vorteil. Man muss sich keine Sorgen machen, dass Belüftungssysteme Kontaminanten in die Anlage bringen könnten.
Wir verwenden Kurzwellen- und Mittelwellenemitter. Diese durchdringen die Härteschicht schnell. Da der Prozess so schnell abläuft, wird auch weniger Energie aus dem Stromnetz gezogen.
Die richtige Einrichtung
Die Installation dieser Heizelemente in einer Schutzkammer erfordert etwas Geschick. Man muss auf die Leistungsdichte achten. Wenn man zu viel Leistung in einen kleinen Raum steckt, können die Dichtungen schmelzen – das sieht nicht gut aus. Wir passen normalerweise die Länge der Elemente sowie die Spannung so an, dass die Wärmeverteilung gleichmäßig ist.
Noch eines: Der PID-Controller muss mithalten können. Infrarotlampen erreichen ihre Zieltemperatur fast sofort. Da sie so reaktiv sind, kann man die Leistung in Form von Pulsen liefern, anstatt ein resistentes Element die ganze Zeit über heiß zu halten. Das spart viel Strom.
Die Realität der Infrarot-Heizung
Es ist nicht perfekt. Infrarotstrahlen benötigen einen direkten Blickkontakt zum Zielobjekt. Wenn die Teile seltsame Formen haben oder übereinanderliegen, entstehen kältere Stellen. Man muss also Zeit investieren, um die Lampen richtig zu positionieren – oder Reflexoren verwenden, um die Energie in die dunkleren Stellen zu lenken. Achten Sie auch darauf, dass Ihre Leitungen für diese Temperaturen geeignet sind – sonst kann es dazu kommen, dass die Isolierung beschädigt wird.