Warum wir auf die Konvektionsheizung bei der IR-Härtung verzichten
Seien wir ehrlich: Konvektionsöfen sind etwas veraltet. Lange Zeit wurden sie zur Trocknung und Härtung von Halbleiterkomponenten verwendet – doch das ändert sich nun. Die meisten von uns wenden heute die Infrarot-Technologie an. Es geht dabei nicht nur darum, umweltfreundlicher zu handeln oder strenge Umweltstandards einzuhalten – es geht vielmehr um bessere Ergebnisse.
Das Problem mit heißer Luft
Man muss sich vorstellen, wie ein herkömmlicher Ofen funktioniert: Zuerst muss die gesamte Kammer – also jeder Kubikzentimeter Luft – erhitzt werden, bevor die Wafer überhaupt erwärmt werden können. Das ist eine enorme Energieverschwendung.
Infrarot-Technologie: Eine bessere Lösung
Bei der Infrarot-Technologie wird stattdessen elektromagnetische Strahlung verwendet, um Energie direkt auf den Substrat zu übertragen. Man zielt somit direkt auf den Fotoleiter oder die Lötmasse ab. Man verschwendet keine Energie damit, einen großen Metallkasten zu erhitzen – man heizt einfach den jeweiligen Teil direkt auf.
Das Problem mit bleifreiem Löten
Wenn man auf bleifreies Löten umstellt, weiß man, dass das schwierig ist. Solche Legierungen benötigen deutlich höhere Temperaturen als die alten, auf Blei basierenden Legierungen. Bei der Verwendung von Konvektionsöfen ist die Erhitzungsrate langsam – genau hier entstehen Probleme: Die Komponenten oxidieren oder, schlimmer noch, empfindliche Schaltkreise werden beschädigt.
Infrarotlamпen lösen dieses Problem
Infrarotlamпen sind eine hervorragende Lösung – sie erhitzen die Komponenten extrem schnell. Dadurch wird die gewünschte Temperatur schnell erreicht, danach sinkt die Temperatur wieder genauso schnell. Dadurch wird verhindert, dass die empfindlichen Halbleiterstrukturen beschädigt werden. Es ist eine präzise und effektive Methode.
Die Nachteile (denn es gibt immer welche)
Klar, die Energiekosten sinken, denn die Lampe wird nur dann eingeschaltet, wenn sie wirklich benötigt wird. Doch hier kommt das Problem: Infrarotstrahlen benötigen eine direkte Sichtlinie zum Substrat. Wenn die Komponenten seltsame, vertikale Formen haben, entstehen Schatten. Man kann einfach keinen Konvektionsofen wegnehmen und stattdessen eine Infrarotlampe einbauen – man muss sorgfältig überlegen, wo die Lampen platziert werden sollen und welche Wellenlänge verwendet werden soll. Wenn die Penetration nicht richtig gesteuert wird, kann die Oberfläche beschädigt werden, während der untere Teil weiterhin kalt bleibt.
Tipp: Überprüfen Sie außerdem Ihr Kühlsystem. Da die Erhitzung so schnell erfolgt, kann ein schwaches Kühlsystem dazu führen, dass die Wafer verdreht werden. Es handelt sich dabei um ein leistungsstarkes Werkzeug – doch man muss es richtig einstellen.