Warum die Infrarot-Härtung bei bleifreien Halbleitern tatsächlich funktioniert
Wenn man in einer Fertigung auf bleifreie Materialien umstellt, ändert sich die Art und Weise, wie die Materialien getrocknet werden. Die meisten Menschen beginnen mit herkömmlichen Konvektionsöfen – dabei wird die Luft erhitzt, in der Hoffnung, dass diese Hitze dann in das Substrat gelangt. Doch in modernen Anlagen ist das kein guter Ansatz. Es wird viel Energie verschwendet – außerdem besteht die Gefahr, dass die Wafer versehentlich kontaminiert werden.
Die Infrarot-Härtung funktioniert anders: Anstatt den gesamten Raum zu erhitzen, werden elektromagnetische Strahlen verwendet, um direkt auf das Zielmaterial einzuwirken.
Die Hitze genau dorthin bringen, wo sie hingehört
Stellen Sie sich das so vor: Infrarotlampen senden Photonen aus, die vom Photoresist oder der Lötpaste aufgenommen werden. So wird keine Zeit mit dem Erhitzen eines riesigen Metallkastens verschwendet. Stattdessen werden die chemischen Bindungen im Material selbst beeinflusst. Das nennt man „selektive Erwärmung“ – doch im Grunde bedeutet das einfach, dass man die Wärmeverluste durch die Wände des Ofens minimiert. Dadurch sinken die Stromkosten, und die Umweltauswirkungen werden reduziert.
Probleme mit bleifreiem Löten
Das Problem ist folgendes: Für das Löten mit bleifreien Materialien sind deutlich höhere Temperaturen erforderlich. Wenn man konventionelle Heizmethoden verwendet, besteht die Gefahr, dass die empfindlichen Komponenten in der Nähe der Verbindungsstellen beschädigt werden. Das ist sehr problematisch.
Kurzwelliges Infrarot löst dieses Problem, indem es in Sekundenschnelle hohe Temperaturen erreicht. Zudem kann man auf die unangenehmen, lösungsmittelbasierten Beschleuniger verzichten – dadurch entstehen keine schädlichen Stoffe im Raum. Man erhält somit eine saubere, trockene Verarbeitungsweise, ohne dass man zusätzliche chemische Reinigungsanlagen benötigt.
Der Haken (denn es gibt immer einen Haken)
Infrarot ist zwar eine tolle Lösung – aber es ist keine Zauberwaffe. Da die Hitze so stark konzentriert ist, können „heiße Punkte“ entstehen, wenn die Lampen nicht richtig angeordnet sind. Es ist auch leicht möglich, die Wafer versehentlich zu verformen, wenn man nicht aufpasst.
Man braucht also stabile PID-Controller sowie Sensoren, um alles unter Kontrolle zu halten. Ein weiterer Tipp: Verwenden Sie keine Hochleistungslampen, ohne dass diese über eine richtige Kühlung verfügen. Andernfalls werden die Lampen schnell zerstört.
Es geht also um das richtige Gleichgewicht – man muss die Leistungsdichte an die Geschwindigkeit des Transportbands anpassen. Dann klappt alles.