Vom Heißluftaufheizen zum Infrarot-Aufheizen in der Fertigung: Was Sie wirklich wissen müssen
Wenn Sie von der Heizung mit Heißluft auf die Heizung mit Infrarotstrahlung umsteigen, ändern Sie im Grunde Ihre Herangehensweise an die Wärmeübertragung.
Denken Sie daran, wie Heißluft funktioniert: Man heizt zunächst die Luft auf – in der Hoffnung, dass diese Energie anschließend auf das Wafer übertragen wird. Das ist jedoch ein langsamer Prozess. Bei der Infrarot-Heizung wird dieser Zwischenschritt weggelassen – die elektromagnetischen Strahlen treffen direkt auf das Substrat.
Es ist schnell. Sehr schnell.
Das Problem des Wartens
Jeder, der bereits mit Heißluftöfen gearbeitet hat, kennt die Frustrierung durch die thermische Inertie. Man muss lange warten, bis die Temperatur im Ofen den gewünschten Wert erreicht hat – und bis die Wärme tatsächlich in die Oberfläche des Wafers eindringt. Das ist eine Zeitverschwendung.
Bei der Infrarot-Heizung entfällt diese Wartezeit. Der Wärmefluss setzt fast sofort ein. Für die Ingenieure bedeutet das einen großen Vorteil – die Zeiten für das Aufheizen und Abkühlen können um 60 % bis 80 % reduziert werden. Zudem muss man nicht mehr Energie dafür ausgeben, die Luft um das Teil zu erhitzen – die Energie kommt direkt auf das Wafer.
Mehr Freiraum
Einer der größten Vorteile ist, dass der Platzbedarf sinkt. Man kann auf die riesigen Gebläse sowie die komplizierten Leitungen verzichten, die für die Bewegung der Heißluft notwendig sind.
Man kann Infrarotstrahler so einsetzen, dass sie bestimmte Bereiche des Wafers erreichen. Dadurch erhält man eine bessere Kontrolle über die Temperaturverteilung – etwas, was bei der Heizung mit Heißluft nicht möglich ist. Dadurch braucht man sich weniger Sorgen um Verformungen oder Spannungen im Wafer während der hohen Temperaturen zu machen.
Die Nachteile (denn es gibt immer welche)
Infrarotstrahlung ist zwar eine großartige Lösung – aber sie ist keine „Wunderwaffe“. Da es sich um eine Technologie handelt, die nur in gerader Linie wirkt, gibt es „Blindstellen“. Wenn die Teile ungewöhnliche 3D-Formen haben oder tiefe Vertiefungen aufweisen, können die Strahlen nicht in alle Ecken gelangen. Dadurch entstehen „Kaltstellen“.
Um das zu beheben, muss man kreative Lösungen finden – etwa durch die Anpassung der Reflexionswinkel oder durch die Kombination mit einem Hybridsystem.
Ein Hinweis: Wenn man die Leistung erhöht, um noch ein paar Sekunden einzusparen, muss man sicherstellen, dass die Kühlsysteme damit umgehen können. Wenn man die Wärme während des Abkühlvorgangs nicht schnell genug entfernen kann, besteht die Gefahr, dass das Wafer beschädigt wird. Und das will natürlich niemand.