Warum die Infrarotbehandlung die beste Lösung für bleifreie Chips ist
Die Halbleiterindustrie strebt nachhaltigen und bleifreien Standards an. Viele Werkstätten nutzen immer noch diese alten Konvektionsöfen – doch seien wir ehrlich: Das Erwärmen großer Mengen an Luft nur zur Energieübertragung ist langsam. Es handelt sich dabei um einen Rohstoff- und Zeitaufwand.
Deshalb haben wir uns auf die Infrarotbehandlung verlegt. Anstatt zu warten, bis die Luft heiß wird, nutzt die Infrarotbehandlung elektromagnetische Strahlung, um direkt auf das Substrat einzuwirken.
Es handelt sich dabei um eine andere Art von Wärme.
Da Infrarotwellen die Luft komplett umgehen, gelangt die Energie direkt in den Fotoleiter oder die Lötpaste. Man benötigt keine riesigen Heizelemente, die einen ganzen Raum stundenlang auf hohe Temperaturen bringen müssen. Dadurch werden die Aufwärmzeiten verkürzt – und vor allem nehmen die Maschinen nicht die Hälfte des Rauminnens ein.
Das Problem mit bleifreien Legierungen
Bleifreie Lötmaterialien sind schwierig zu verarbeiten. Sie benötigen höhere Temperaturen zur Schmelzung als die alten SnPb-Legierungen. Wenn man versucht, diese Temperaturen mit heißer Luft zu erreichen, können die umliegenden Komponenten beschädigt werden oder die Leiterplatte kann verformt werden. Es handelt sich dabei um ein schwieriges Gleichgewicht, das oft zu Problemen führt.
Mit Infrarot kann man die Wellenlänge genau steuern. Durch die Auswahl der richtigen Kurz- oder Mittelwellenemitter kann man genau die Temperatur erzielen, die das Material benötigt – ohne die übrigen Teile der Leiterplatte zu belasten. Zudem verbraucht diese Methode weniger Strom pro Wafer und setzt keine schädlichen Stoffe in die Arbeitsumgebung frei.
Aber es ist keine Zauberlösung. Es gibt trade-offs.
Wenn man hohe Intensitäten verwendet, muss das Kühlsystem mit der Hitze fertigwerden. Da die Prozedur so schnell abläuft, muss man auf „Schatteneffekte“ achten – wenn das Teil eine komplexe Form hat, können einige Stellen keine Strahlung erhalten.
Man kann einfach keine Infrarotlampe in einen alten Ofen stecken und dann alles gut sein lassen. Die Winkel der Reflektoren sowie der Abstand zwischen den Lampen müssen genau eingestellt werden, damit die Wärme gleichmäßig verteilt wird. Bei einer falschen Anordnung können Hotspots entstehen, die einen Wafer in Sekundenschnelle zerstören können.
Es braucht etwas mehr Planung im Voraus – aber sobald alles richtig eingestellt ist, ist das eine echte Erleichterung.