Warum Halbleiterfabriken auf Konvektionsöfen verzichten und stattdessen Infrarot-Technologie nutzen
Wenn Sie kürzlich einmal in einer Halbleiterfabrik waren, haben Sie vermutlich bemerkt, dass diese großen, unhandlichen Konvektionsöfen allmählich verschwinden. Stattdessen wird zunehmend die Infrarot-Technologie eingesetzt. Warum? Weil es sinnlos ist, ganze Räume zu heizen, nur um ein kleines Stück Silizium zu trocknen. Infrarotstrahlung wirkt direkt auf das Substrat. Deshalb weisen „umweltfreundliche“ oder „bleifreie“ Produkte heutzutage fast immer auf die Infrarot-Technologie hin.
Die Physik dahinter ist eigentlich ziemlich einfach.
Stellen Sie sich einen Konvektionsofen vor: Dabei wird die Luft erhitzt, die anschließend die Wände erwärmt – und schließlich auch Ihr Produkt. Damit die Luft weiterhin in Bewegung bleibt, sind starke Lüfter notwendig. Zudem geht viel Energie durch die Wände verloren. Bei der Infrarot-Technologie ist das anders: Es werden elektromagnetische Strahlen verwendet. Die Energie gelangt direkt in den Photoresist oder das Klebstoffmaterial. Das ist schneller – wirklich sehr schnell. Wenn man kurzwelliges Infrarot verwendet, dringt die Energie noch tiefer in das Material ein. Dadurch können dickere Schichten behandelt werden, ohne dass die Oberfläche beschädigt wird.
Sauber arbeiten – und bleifrei bleiben
Mit bleifreien Lötverbindungen und Polymeren umzugehen, ist eine Herausforderung. Wenn die Temperatur auch nur leicht zu hoch ist, entstehen verformte Wafer oder Fehler im Material. Dafür werden geschlossene PID-Steuerungen eingesetzt. Sie sorgen dafür, dass die gewünschte Temperatur erreicht und gehalten wird. Zudem ist dies eine sauberere Arbeitsmethode: Keine lösemittelbasierten Mittel, keine Ozongeneratoren und keine Verbrennung. Es handelt sich dabei einfach um Elektrizität, die in Photonen umgewandelt wird. Einfach.
Die Herausforderungen
Man kann nicht einfach seinen alten Ofen entfernen und stattdessen ein Infrarot-System einbauen – und erwarten, dass alles perfekt funktioniert. Die Wärmedichte ist nämlich viel höher. Wenn die Anordnung der Komponenten auch nur leicht falsch ist, entstehen Hotspots, die die Wafer verformen können. Man muss daher besonders auf die Fokaldistanzen achten und reflektierende Schutzsysteme verwenden, damit der Maschinenrahmen nicht beschädigt wird.
Ein letzter Tipp: Überprüfen Sie den Stromverbrauch. Der Umstieg auf Infrarot-Technologie reduziert die Energiekosten in der Regel um 30 % bis 50 % – das ist großartig. Denken Sie jedoch daran, dass Ihre Elektroanlagen in der Lage sein müssen, die Initialspitzen beim Einschalten der Lampen auszugleichen.