Warum wir auf Infrarottechnologie für bleifreie Halbleiter umsteigen
Die Branche setzt stark auf Standards ohne Blei sowie ohne Emissionen. Das ist großartig – doch dadurch wird die eigentliche Fertigung etwas schwieriger.
Lange Zeit haben wir auf Konvektionsöfen gesetzt. Das Problem: Sie erhitzen nur die Luft. Der Prozess ist langsam, es wird viel Energie verschwendet – und am schlimmsten ist: Staub und Partikel werden über die Wafer verteilt.
Wir haben beschlossen, ganz auf die Verwendung von Luft zu verzichten. Durch den Einsatz digitaler Infrarotsteuerungen kann Energie direkt in das Substrat übertragen werden – ohne Zwischenhändler.
Vergessen Sie den Ofen – konzentrieren Sie sich auf die chemischen Bindungen
Stellen Sie es sich so vor: Anstatt einen ganzen Raum zu erwärmen, um eine Tasse Kaffee zu erwärmen, funktioniert Infrarot wie ein Mikrowellenherd. Das Lichtspektrum der Lampe passt sich dabei dem Absorptionsspektrum des Materials an. Dadurch werden direkt die chemischen Bindungen im Kleber oder Lötmaterial beeinflusst. Man muss nicht warten, bis der Raum warm wird – die Wärme wird sofort bereitgestellt.
Aber hier kommt das Problem: Bei bleifreien Prozessen gibt es nur sehr wenig Spielraum für Fehler. Es gibt eine sehr schmale Grenze zwischen „perfekter Aushärtung“ und „voller Zerstörung durch Hitze“. Um das zu bewältigen, nutzen wir PID-Schleifen in unseren Steuerungen. Dadurch bleibt die Leistung konstant und die Temperatur steigt nicht zu stark an. Es handelt sich dabei um einen Fehlerbereich von ±1°C – das ist äußerst präzise.
Eine sauberere Arbeitsweise
Bleifreie Legierungen sind anspruchsvoll. Sie benötigen in der Regel höhere Temperaturen als herkömmliche, mit Blei versetzte Materialien. Das bedeutet in der Regel, dass man starke Heizgeräte verwenden muss – was wiederum viel Strom verbraucht.
Infrarotlampen erreichen diese hohen Temperaturen ohne großen Energieverbrauch. Zudem kann man auf die unangenehmen, lösemittelbasierten Reinigungsmittel verzichten, die normalerweise bei herkömmlichen Trocknungsprozessen verwendet werden. So bleibt alles sauberer.
Die Herausforderungen
Ich werde Ihnen nicht versprechen, dass es einfach ist – es gibt Dinge, auf die man Rücksicht nehmen muss.
Hohe Intensitäten des Infrarots belasten die Stromversorgung stark. Wenn Sie eine High-Power-Lampe einsetzen, sollten Sie sicherstellen, dass Ihr elektrisches System den Initialstromstoß bewältigen kann.
Außerdem muss man mit der Wärmebelastung umgehen. Das Maschengehäuse wird heiß. Ohne einen guten Kühlmechanismus können die Umgebungstemperaturen die Sensordaten beeinträchtigen.
Die gute Nachricht: Wir haben diese Systeme so entworfen, dass sie einfach eingebaut werden können. Man nimmt einfach den alten Konvektionsofen heraus, setzt die Infrarotlampe ein, verbindet sie mit dem Steuergerät – und schon ist alles fertig. So kann man einen Prozess, der früher Stunden dauerte, auf Minuten verkürzen.