Lassen Sie uns über die Nutzung von Infrarotstrahlung zur Aushärtung von Wafern sprechen.
Wir haben uns von den alten Konvektionsöfen verabschiedet und stattdessen auf die Verwendung von Infrarotstrahlung umgestellt. Warum? Weil die „grünen“ und „bleifreien“ Standards in modernen Fabriken nicht mehr nur Empfehlungen sind – sie sind vielmehr Vorschriften.
Der große Unterschied liegt darin, wie die Wärme zum Wafer gelangt. Anstatt einen riesigen Raum mit Luft zu erhitzen, trifft die Infrarotstrahlung direkt auf die Oberfläche des Wafers.
Es geht dabei um Physik. Stellen Sie sich vor, die Sonne würde an einem kalten Tag Ihre Haut erwärmen. Sie müssen nicht darauf warten, dass die Luft um Sie herum warm wird – Sie spüren die Wärme sofort. Die Infrarotstrahlung nutzt elektromagnetische Strahlung, um vom Lämpchen direkt auf den Wafer überzugehen. Keine Zwischenstufen. Keine Energieverschwendung durch das Erhitzen großer Mengen an Stickstoff.
Die Aushärtung erfolgt äußerst schnell – in Sekunden, nicht in Minuten. Das ist genau der Punkt, an dem die eigentliche Energieeinsparung stattfindet.
Die „grüne“ Variante – richtig umsetzen
Bleifreies Lötzinn ist etwas anspruchsvoll. Es kann hohe Temperaturen gut verkraften – doch wenn das thermische Profil nicht korrekt ist, kann das Substrat beschädigt werden. Mit Infrarotstrahlung können wir die Wellenlänge so einstellen, dass sie genau zu den Eigenschaften des Wafermaterials passt.
Außerdem ist diese Methode sauberer. Da keine Gasmotoren verwendet werden, entstehen keine VOCs oder Kohlenstoffemissionen. Das ist ideal für Reinräume – keine Verbrennung, keine Dämpfe, keine Kontaminationen.
Das schwierige Problem: Der Abstand zwischen Lämpchen und Wafer
Hier wird es für Ingenieure oft kompliziert. Es geht dabei um den Abstand zwischen dem Lämpchen und dem Wafer. Wenn der Abstand zu gering ist, entstehen Hotspots oder der Photoresist schmilzt einfach weg. Wenn der Abstand wiederum zu groß ist, sinkt die Produktivität – man verschwendet Zeit. Wir bestimmen diesen Abstand in der Regel anhand der Leistung des Lämpchens sowie der Wärmeleistung des Wafers.
Noch eines: Hohe Intensitäten der Infrarotstrahlung setzen viel Druck auf die Kühlvorrichtungen. Wenn man versucht, die Aushärtung zu beschleunigen, indem man die Leistung erhöht, müssen die Wärmeaustauscher stark genug sein, um die Wärme von den Rändern des Wafers wegzuführen. Wenn sie dazu nicht in der Lage sind, verbiegen sich die Wafers. Und das möchte niemand.