Warum die Vakuum-Infrarot-Heizung die richtige Lösung für bleifreie Halbleiterproduktion ist
Wenn man über die Umstellung auf „bleifreie“ oder „grüne“ Produktionsverfahren in der Halbleiterindustrie spricht, konzentriert man sich meist auf die chemischen Aspekte. Doch wer bereits Erfahrung in der Praxis gesammelt hat, weiß, dass das eigentliche Problem die Hitze ist.
Die herkömmlichen Konvektionsöfen sind sehr ineffektiv – sie verbrauchen viel Energie, um große Mengen an Luft zu erhitzen. Um ehrlich zu sein: Luft ist lediglich ein Träger für Staub und Partikel, die anschließend auf den Wafern landen. Wir haben beschlossen, nicht gegen die Luft anzukämpfen, sondern sie einfach wegzulassen. Deshalb verwenden wir Vakuum-Infrarot-Heizungen.
Kein „Mittelsmann“ mehr nötig
Im Vakuumraum gibt es keine Luft, die Wärme transportieren könnte. Keine Konduktion, keine Konvektion – nur reine Strahlung. Die Infrarotlampen senden elektromagnetische Wellen aus, die direkt durch das Substrat gehen und das Material direkt erwärmen. Man muss nicht darauf warten, bis ein Heizelement Gas erhitzt, welches dann wiederum das Teil erwärmt. Es geht also sehr schnell. Dadurch werden die Bearbeitungszeiten reduziert – schließlich muss die Energie nicht erst durch eine Schicht Luft gelangen, bevor sie ihre Wirkung entfalten kann.
Genaue Kontrolle der Temperaturen
Bleifreie Lötstoffe und Klebstoffe sind anspruchsvoll. Wenn man die Temperatur etwas verfehlt, drohen Oxidation oder Verformungen der Teile. Das ist stressig. Wir lösen dieses Problem, indem wir die Wellenlänge des Infrarotsignals genau so einstellen, dass sie genau dem Bedarf des Hartwerkstoffs entspricht. Es ist wie ein Schlüssel und Schloss – dadurch wird vermieden, dass die Temperatur überschritten wird. Zudem kann man in einem Vakuumraum auf unerwünschte chemische Lösungsmittel und Stabilisatoren verzichten. Es handelt sich dabei um einen sauberen, trockenen Prozess – ohne Chaos und ohne Stress.
Die technischen Herausforderungen
Es ist jedoch nicht alles perfekt. Hochintensive Infrarotquellen erzeugen viel Wärme. Wenn die Kühlsysteme nicht ausreichen, kann das zu Problemen führen. Wenn ein Kühlsystem versagt, kann die abgestrahlte Wärme die Vakuumdichtungen zerstören oder den gesamten Raum verformen. Man kann diese Geräte nicht einfach anschließen und darauf hoffen, dass alles funktioniert – man muss sicherstellen, dass das System die Wärme tatsächlich abführen kann.
Um alles unter Kontrolle zu halten, empfehlen wir die Verwendung eines geschlossenen PID-Reglers mit Pyrometer. Dadurch bleibt die Oberflächentemperatur der Wafer bei ±1°C – man kann also beruhigt schlafen, da die Chargen nicht ruiniert werden.