Wie man die Halbleiterausrüstung kühl hält – ohne dass der Innenraum zu heiß wird
Das ist ein häufiges Problem bei Halbleitergeräten: Der Innenraum muss heiß sein, doch man möchte auf keinen Fall, dass die Außenflächen so heiß werden, dass sie eine Bedrohung für die Personen darstellen, die das Gerät bedienen. Wenn man auf Konvektion oder herkömmliche Heizmethoden setzt, strömt die Wärme einfach in den Gehäusekörper und macht die Außenwände zu einer Brandgefahr. Zudem wird unnötig viel Energie dafür verwendet, Metallteile zu erwärmen, die eigentlich nicht erwärmt werden müssen.
Der Trick liegt darin, gezielte Wärme einzusetzen.
Wir nutzen dafür Kurzwellen-Infrarotlampen. Stellen Sie sich das wie eine Taschenlampe vor – im Gegensatz zu einem Raumheizer. Infrarotstrahlung bewegt sich in geraden Linien, wodurch nur die Stellen erwärmt werden, die tatsächlich vom Strahl getroffen werden. Durch das Anpassen der Neigung der Lampen sowie den Einsatz von Reflektoren kann man die Wärme genau auf die Wafer oder Komponenten richten. Der Rest des Geräts bleibt dabei unbeeinträchtigt.
Aber man kann einfach keine Lampe dort hinstellen und damit fertig sein. Man muss die Wellenlänge sowie den Fokuspunkt genau richtig einstellen. Wir verwenden Kurzwellen-Infrarot, weil diese Strahlung besser durch die Luft dringen kann. Das Ziel ist es, eine konzentrierte Wärmezone zu schaffen.
Falls der Reflektor nicht richtig positioniert ist oder die Lampe für den jeweiligen Raum zu groß ist, tritt weiterhin „Wärmeausbreitung“ auf. Das ist problematisch. Deshalb empfehlen wir immer, vor dem Aufstellen der Lampen zunächst die thermische Struktur des Raumes zu analysieren.
Die Vorteile sind es wert.
Erstens werden die Bediener nicht versehentlich ihre Hände an den heißen Metallgehäusen verbrennen. Zweitens wird das Lüftungssystem des Reinraums dankbar sein – schließlich wird keine unnötige Wärme in den Raum abgegeben, was wiederum zur Stabilität der Umgebung beiträgt.
Es gibt allerdings auch einige Nachteile. Infrarotlampen halten nicht ewig – sie gehen schneller kaputt als herkömmliche Widerstandsheizungen. Es ist daher notwendig, einen einfachen Wartungsplan zu haben, damit die Lampen rechtzeitig ausgetauscht werden können. Da Kurzwellen-Infrarot so intensiv ist, muss man geeignete Schutzmaßnahmen ergreifen. Niemand darf während der Wartung direkt in die Richtung der Lampen schauen.