Warum wir auf IR-Härtung für bleifreie Chips umsteigen
Die Halbleiterindustrie gibt endlich die verbrauchsvollen, lösemittelbetonten Verfahren zur Verarbeitung von Blei-Brennbarkeiten auf. Das ist längst überfällig. Doch es gibt ein Problem: Man muss die richtige Temperatur erreichen – ohne dabei die Wafer zu beschädigen oder enorme Mengen an Energie zu verbrauchen.
Dabei kommt die IR-Härtung ins Spiel. Sie ist im Grunde der einfachste Weg, um die erforderlichen „grünen“ Standards zu erreichen.
Die Physik hinter IR-Härtung
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor: Er erwärmt zunächst die Luft – und anschließend wird die Luft wiederum das Teil erwärmen. Das ist langsam und energieverbrauchend. Bei IR-Härtung hingegen werden elektromagnetische Strahlungen verwendet – also Photonen, die direkt auf das Substrat treffen.
Es sind keine großen Lüfter oder komplexe Lufterfrischungsanlagen nötig. Man verschwendet keine Energie damit, den ganzen Raum zu erwärmen, nur um ein kleines Teil zu bearbeiten. Das macht einfach Sinn.
Außerdem sind bleifreie Materialien sehr empfindlich. Sie haben in der Regel höhere Schmelzpunkte und ein viel engeres Toleranzfenster. Mit IR-Härtung kann man die Temperatur in Sekunden erreichen. Dadurch muss man sich keine Sorgen machen, dass die umliegenden Komponenten durch das Erhitzen beschädigt werden. Es ist also präzise.
Sauberkeit bewahren
Wenn man bleifreie Produkte herstellen will, darf es keine Emissionen geben. Punkt.
IR-Härtung ist ein trockener Prozess – es entstehen keine Verbrennungsrückstände oder unerwünschte Chemikalien in dem Reinraum. Wir verwenden Quarzemitter, sodass man sich keine Sorgen um Ausgasungen machen muss.
Außerdem spart IR-Härtung viel Platz. Die IR-Emitter können einfach in die Produktionslinie eingebaut werden. Dadurch werden die Maschinen kleiner – und die Energiekosten sinken, da man nicht mehr einen riesigen Ofen bei konstanter Temperatur halten muss.
Realitätscheck
IR-Härtung ist zwar nicht magisch – aber sie hat auch ihre Besonderheiten.
Falls das Teil eine ungewöhnliche Form hat – beispielsweise tiefe Löcher oder unterschiedliche Dicken – kann es Probleme geben. Die Oberfläche kann bereits sehr heiß werden, bevor der Kern überhaupt warm wird. Wenn man nicht auf die Entfernung und Anordnung der Lampen achtet, entstehen Hotspots.
Um das zu vermeiden, verwenden wir meist pulsierende IR-Quellen oder modulierte Leistungskontroller. Dadurch bleibt die Temperatur konstant – und das Teil wird nicht überhitzt. Es bedarf zwar etwas Feinabstimmung, aber einmal eingestellt, funktioniert es einwandfrei.