Warum wir auf Infrarot-Härtung für bleifreie Chips umsteigen
Die Halbleiterindustrie strebt nach und nach zu „bleifreien“ sowie umweltfreundlichen Standards. Das ist eine richtige Entscheidung – doch dadurch wird die Fertigung etwas komplizierter.
Lange Zeit haben wir Convektionsöfen verwendet. Doch seien wir ehrlich: Es ist zeitaufwendig, eine ganze Luftmenge zu erhitzen. Das ist Energieverschwendung. Deshalb haben wir nun auf Infrarot-Härtung umgestellt. Anstelle der Erwärmung der Luft wird die Energie direkt auf die Oberfläche des Chips übertragen. Keine chemischen Lösungsmittel, keine teuren Verbrauchsmaterialien – nur saubere, direkte Wärme.
Wie es tatsächlich funktioniert
Stellen Sie sich vor, die Sonne scheint an einem kalten Tag auf Ihre Haut. Sie müssen nicht die ganze Atmosphäre erwärmen, um die Wärme zu spüren – die Photonen treffen direkt auf Ihre Haut. Infrarot funktioniert genauso. Die Energie wird gezielt auf den Chip übertragen – dadurch wird keine Energie verschwendet, indem die gesamte Kammer erhitzt wird. Zudem muss man sich keine Sorgen um mechanische Verunreinigungen machen, denn nichts berührt den Chip direkt. Es ist einfach sauberer.
Der Balanceakt: Entfernung und Wärme
Das Problem ist die Entfernung zwischen der Infrarotlampe und dem Chip. Wenn die Lampen zu nah platziert werden, entstehen heiße Stellen – oder sogar die Ränder des Chips werden beschädigt. Wenn sie zu weit entfernt sind, dauert die Härtung länger, und die Produktivität sinkt. Das will niemand.
Wir versuchen, einen optimalen Abstand zu finden, bei dem die Wärme intensiv, aber gleichmäßig ist. Wir verwenden gerne Hochleistungs-Lampen, denn sie können die Temperatur sehr schnell erhöhen. Doch man muss bei der Kalibrierung genau sein. Außerdem muss man bedenken, dass die Chips beim Erhitzen leicht ausdehnen – daher muss man etwas Platz lassen.
Die praktischen Herausforderungen
Infrarot ist keine Wunderlösung. Es hat seine Eigenheiten. Da Infrarot nur dann wirkt, wenn es einen direkten Blick auf den Chip hat, führen alle Hindernisse – wie z.B. Träger oder Klammern – dazu, dass es kältere Stellen gibt. Um das zu vermeiden, verwenden wir Reflektoren, damit auch die Ränder des Chips gleichmäßig beheizt werden.
Und vergessen Sie nicht die Kühlung. Da die Wärme so schnell einwirkt, braucht man ein effektives Kühlungssystem, damit der Chip nach dem Verlassen der Heizzone abkühlen kann. Wenn die Kühlung nicht richtig funktioniert, gibt es Probleme.