Wie man Wasserstoff-Sensoren richtig herstellt: Warum wir auf Infrarot-Härtung setzen
Bei der Herstellung von Wasserstoff-Sensoren muss man ein empfindliches Gleichgewicht finden. Man benötigt genügend Wärme, um die leitfähigen Tinten und Klebstoffe zu aktivieren – doch wenn man zu viel Wärme verwendet, kann die Sensormembran beschädigt werden. Es handelt sich dabei um ein sehr feines Gleichgewicht.
Deshalb haben wir auf herkömmliche Heizmethoden verzichtet und stattdessen auf Infrarot-Härtung gesetzt. Anstatt die ganze Raumluft zu erwärmen, wirkt das Infrarot direkt auf das Material. Dadurch ist die Prozedur effizienter und schneller – außerdem passt sie perfekt zur Entwicklung emissionsfreier, umweltfreundlicher Produktionsverfahren.
Das Problem mit den herkömmlichen Öfen
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor: Man heizt den gesamten Raum, nur um einen kleinen Sensor zu erhitzen. Das ist eine Energieverschwendung – außerdem können dadurch die Ränder des Substrats überhitzt werden.
Infrarot hingegen nutzt Kurzwellenstrahlung, um die Reaktion fast sofort auszulösen. Das Beste daran: Man kann die Wellenlänge so anpassen, dass sie zu dem jeweiligen, emissionsfreien Lötmaterial oder Klebstoff passt. Die Wärme bleibt genau dort, wo sie hingehört.
Umgehen mit emissionsfreien Materialien
Der Übergang auf emissionsfreie Materialien ist nicht so einfach, wie einfach nur ein anderes Material zu verwenden. Diese Materialien haben in der Regel höhere Schmelzpunkte und eine andere Viskosität. Wenn man einen Ofen mit langsamer Erhitzung verwendet, kann das Material ungleichmäßig verteilt werden, bevor es aushärtet. Das ist ein echtes Problem für die Präzision. Mit Infrarot kann die gewünschte Temperatur innerhalb von Sekunden erreicht werden. Zudem entfallt die Notwendigkeit, giftige organische Lösungsmittel zu verwenden – diese erfordern schließlich komplizierte Reinigungssysteme, um den Umweltschutzvorschriften gerecht zu werden.
Die Kompromisse (denn nichts ist perfekt)
Schnelle Härtung ist zwar praktisch – doch man muss vorsichtig sein. Infrarotlampen können Hotspots erzeugen. Wenn das Substrat zu dünn ist, kann die Folie verformt oder die Membran beschädigt werden. Das ist ein echtes Risiko.
Man muss besonders auf die Geschwindigkeit des Transportbands sowie auf die Entfernung der Lampen zum Teil achten. Wenn man mit besonders hitzeempfindlichen Materialien arbeitet, empfehle ich eine pulsierte Infrarotbeleuchtung. Dadurch wird ein plötzlicher thermischer Schock vermieden, der sonst die Qualität des Produkts beeinträchtigen könnte.
Ein letzter Tipp: Wenn man die Sensoren in einem Reinraum einsetzt, sollte man abgeschirmte Kabel verwenden. Andernfalls kann es zu Störungen durch elektromagnetische Strahlung kommen, die die Kalibrierungsgeräte stören können.
Sobald die Einstellungen richtig eingestellt sind, ist der Platzbedarf im Vergleich zu den großen Tunnelöfen minimal. Dadurch wirkt der gesamte Bereich weniger überfüllt.