Wie man die IR-Härtung bei bleifreien Chips richtig umsetzt
Die Halbleiterindustrie steht unter großem Druck, „grüner“ zu werden und auf Blei zu verzichten – doch niemand möchte deshalb die Fertigungslinie verlangsamen. Hier kommt die IR-Härtung ins Spiel. Anstelle von langwierigem Erhitzen eines riesigen Ofens wird die Energie direkt auf das Substrat abgegeben. Dadurch ist der Prozess schneller und sauberer.
Aber es gibt einen Haken: Die Lampe kann die Arbeit nicht alleine erledigen. Man benötigt einen hochreflektierenden Aluminiumreflektor, um die gesamte Energie zurück auf das Wafer zu leiten. Ohne diesen Reflektor verschwendet man im Grunde Geld.
Wohin geht die Wärme eigentlich?
Stellen Sie sich eine IR-Lampe wie eine Glühbirne vor – sie strahlt Energie in alle Richtungen aus. Ohne Reflektor geht die Hälfte der Energie einfach verloren. Wir verwenden hochreines Aluminium, denn dieses verarbeitet Wellenlängen im Kurz- und Mittelfrequenzbereich hervorragend. Indem wir das Aluminium in einer parabolischen oder elliptischen Form gestalten, können wir die Wärme genau dorthin lenken, wo sie benötigt wird.
Das Ergebnis? Eine höhere Wärmedichte auf dem PCB oder Wafer. Dadurch lässt sich die Leistung der Lampe senken, ohne dass die Härtungsgeschwindigkeit beeinträchtigt wird. Das ist einfach nur intelligente Physik.
Die Details bezüglich der Materialien
Diese Reflektoren müssen viel aushalten. In einer Halbleiterfertigungslinie werden sie ständig erhitzt und abgekühlt. Wenn das Aluminium zu dünn ist, verdreht es sich. Dann gerät die Wärmeverteilung durcheinander – und es entstehen Probleme. Um Oxidation vorzubeugen, verwenden wir anodisiertes oder poliertes Aluminium.
Es gibt allerdings einen Kompromiss: Poliertes Aluminium sieht gut aus und liefert eine optimale Leistung – doch es zieht Fingerabdrücke und Staub an. In einem Reinraum ist das meist kein Problem. Doch wenn Schmutz auf diese Oberfläche gelangt, entstehen „Kaltstellen“.
Energieeinsparung
Der Vorteil der Verwendung von IR-Lampen mit passenden Reflektoren liegt in der Startzeit – es handelt sich dabei um Sekunden, nicht um Stunden. Man heizt nicht die Luft, sondern direkt die zu behandelnden Teile. Zudem werden die schädlichen flüchtigen organischen Verbindungen vermieden, die bei chemischen Trocknern entstehen. Das macht die Umweltschützer glücklich. Achten Sie jedoch darauf, dass Ihr Kühlsystem mit dieser starken Wärme umgehen kann – sonst könnten die Lampen beschädigt werden.