Wie man die IR-Lampen bei der Herstellung von Halbleitern am Laufen hält: Die Wahrheit über Quarzschutzschirme
Wenn Sie eine Fabrik zur Herstellung von Halbleitern betreiben und auf schadstofffreie, umweltfreundliche Trocknungsverfahren umsteigen möchten, kennen Sie sicherlich die Herausforderungen. Man benötigt Wärme – und zwar präzise dosierte Wärme.
Deshalb greifen die meisten Hersteller auf Infrarotbehandlungen zurück. Das ist eine kluge Lösung: Anstatt Energie dafür zu verschwenden, einen riesigen Ofen zu erhitzen, wird die Wärme direkt auf das Substrat abgegeben. Doch es gibt ein Problem: Die IR-Lampen sind empfindlich, während die Umgebung in einer Fabrik alles andere als ideal ist.
Daher kommen hochreine Quarzschutzschirme ins Spiel. Der Schutzschirm fungiert im Grunde als „Bodyguard“ für die Lampe. IR-Lampen werden extrem heiß. Wenn der Filament der Lampe den chemischen Dämpfen und Verunreinigungen in der Fabrik ausgesetzt wird, gehen die Lampen viel schneller kaputt, als es eigentlich notwendig wäre.
Wir verwenden Quarz mit hohem Siliziumgehalt – denn dieser bleibt auch bei starken Temperaturschwankungen stabil. Er lässt die Infrarotwellen ungehindert bis zum Wafer oder PCB vordringen, doch er hindert gleichzeitig die Verunreinigungen daran, weiterzukommen. Zudem sorgt er dafür, dass die Oberfläche sauber bleibt. Wenn Staub oder Partikel auf die Lampe fallen, entstehen „heiße Punkte“. Sobald es solche heißen Punkte gibt, kann der Quarzschirm Risse bekommen – das ist natürlich kein gutes Zeichen.
Warum das für schadstofffreie Verfahren wichtig ist
Der Umstieg auf schadstofffreie Lötmaterialien und Klebstoffe bedeutet nicht nur einen Austausch – es handelt sich dabei um eine völlig neue Situation. Man benötigt höhere Temperaturen sowie eine präzisere Steuerung der Temperaturerhöhung.
Infrarotbehandlungen machen das leicht möglich. Sie sind schnell – wirklich sehr schnell. Und da keine großen Mengen an heißer Luft benötigt werden, steigen die Energiekosten nicht exponentiell an.
Aber Achtung: Die Wärme muss gleichmäßig verteilt werden. Wenn der Quarzschutzschirm beschädigt oder schmutzig wird, wird die Wärmeverteilung gestört. Dadurch entstehen ungleichmäßige Trocknungsprozesse auf den Leiterplatten – was wiederum enorme Probleme bei der Fehlerbehebung verursacht.
Ein paar Dinge, auf die man achten sollte
Diese Schutzschirme sind zwar robust, aber sie sind nicht kugelsicher. Wenn man die Wärme ständig ändert, entstehen irgendwann Mikrorisse. Um das zu vermeiden, muss man bei der Befestigung des Schutzschirms vorsichtig sein. Der Schirm braucht Raum zur Ausdehnung. Wenn er zu fest fixiert wird, kann er zerbrechen.
Außerdem sollte man auf die Vibrationen vom Boden der Fabrik achten. Wenn die Schutzschirme nicht fest genug sitzen – aber auch nicht zu locker, damit kein Druck entsteht – können diese Vibrationen im Laufe der Zeit dazu führen, dass der Quarz zerbricht.
Ein wenig Freiraum hilft schon sehr.