Warum die Vakuum-IR-Heizung in der Halbfertigungsindustrie an Bedeutung gewinnt
Seien wir ehrlich: Herkömmliche Konvektionsöfen werden allmählich zu Überresten der Vergangenheit. Die meisten von uns wechseln dazu auf Vakuumkammer-IR-Heizer. Es geht dabei nicht nur um die Einhaltung von Richtlinien bezüglich „bleifreier“ Produkte oder Energieeinsparungen – sondern auch darum, dass die alte Herangehensweise einfach ineffizient ist.
Denken Sie mal darüber nach: Mit heißer Luft muss man eine enorme Menge an Energie aufwenden, um eine große Menge an Luft zu erhitzen – nur damit etwas Wärme auf das Wafer übertragen werden kann. Das ist Verschwendung. Bei der IR-Heizung wird dieser Umweg übersprungen. Stattdessen werden elektromagnetische Strahlen verwendet, um die Arbeit zu erledigen.
Die Magie des Vakuum-IR
Wenn man die Luft aus dem Raum entfernt, werden die Dinge interessant. Ohne Luft gibt es keine Oxidation. Zudem können die störenden Schadstoffe in der Luft nicht auf dem Substrat landen.
Die IR-Lampen emittieren Photonen, die direkt in die Aushärtungsschicht eindringen. Wir können diese Strahlung so einstellen, dass sie genau auf die spezifischen Absorptionsbänder des Klebstoffs oder Photoresists trifft. Die Wärme gelangt genau dorthin, wo sie benötigt wird – ins Produkt – anstatt nur die Wände der Kammer zu erwärmen.
Es geht schnell. Sehr schnell. Wir sprechen hier von Sekunden zur Erreichung der Zieltemperatur. Das ist eine große Erleichterung für Ihre Energiekosten sowie Ihre Zeitpläne.
Umweltfreundlich – ohne Probleme
Bei der herkömmlichen Aushärtung werden meist chemische Lösungsmittel oder hohe Temperaturen verwendet, wodurch Schadstoffe in die Luft gelangen. Das möchte niemand. Die IR-Aushärtung ist ein „trockener“ Prozess – wir verwenden Quarzlampen, die keine Toxine abgeben.
Außerdem nutzen wir PWM (Pulse Width Modulation), um die IR-Strahlung zu steuern. Dadurch entstehen keine unerwünschten Temperaturspitzen wie bei Widerstandsheizern. Man verbraucht keine unnötige Energie, um die Kammer auf einer konstanten Temperatur zu halten. Man verwendet nur so viel Energie, wie wirklich nötig ist.
Die Realitäten im Alltag
Aber es ist nicht immer alles perfekt. Hochintensive IR-Lampen werden an ihren Befestigungsstellen extrem heiß. Da es im Vakuum keine Luft gibt, die die Wärme abtransportieren könnte, kann man sich nicht auf die Konvektion verlassen.
Man benötigt daher eine spezielle Wasserkühlung für den Lampenkörper. Wenn die Kühlung nicht richtig eingestellt ist, brennen die Filamente viel zu früh aus.
Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsproblem: Man möchte, dass die Strahlung intensiv genug ist, um zu funktionieren – aber man muss gleichzeitig auf die thermische Belastung der Dichtungen in der Kammer achten. Wenn diese Dichtungen versagen, hat man ein Problem.