Warum wir auf die Verwendung von Warmluft zur Erwärmung zugunsten von Infrarot-Heizsystemen mit Goldreflektoren verzichten
In der Welt der Halbleiterfertigung ist Zeit nicht nur ein Maß – sie ist auch Geld. Jede zusätzliche Minute, die ein Bauteil in einem Prozesszyklus verbringt, kostet Geld und verringert somit den Gewinn.
Viele Betriebe setzen immer noch auf Warmluftzirkulation. Das funktioniert zwar, aber wir sehen immer mehr Unternehmen, die stattdessen Infrarot-Strahler mit Goldreflektoren verwenden, um die Prozesszeiten deutlich zu verkürzen.
Der eigentliche Unterschied bei der Erwärmung
Bei Warmluft muss man zunächst die Luft erhitzen, anschließend muss man warten, bis diese Luft die Wärme auf das Bauteil überträgt. Es gibt immer eine Verzögerung – es ist also langsam.
Infrarot hingegen funktioniert anders: Es handelt sich dabei um elektromagnetische Strahlung. Sie benötigt keinen „Mittelsmann“ wie Luft – sie trifft direkt auf das Substrat. Im Grunde wird Energie mit der Geschwindigkeit des Lichts übertragen.
Warum Gold?
Wir verwenden Goldreflektoren, weil Gold hervorragend darin ist, Infrarotwellen zurückzuschlagen. Wenn man Standard-Aluminiumreflektoren verwendet, geht zu viel Energie verloren – das ist verschwenderisch. Gold leitet die Wärme direkt auf das Werkstück zurück. Dadurch kann man die gewünschten Temperaturen in Sekundenschnelle erreichen – nicht in Minuten.
Was das für die Produktivität bedeutet
Wenn man einen Konvektionsofen durch ein Infrarot-Heizsystem mit Goldreflektoren ersetzt, verschwindet die „Zeitlast“. Die Erwärmung und Abkühlung erfolgen fast sofort. Dadurch hat man viel bessere Kontrolle über die Thermoprofile. Bei der Fertigung von Halbleiterstrukturen ist das enorm wichtig – es macht den Unterschied zwischen einer perfekten Fertigung und einer batchweise beschädigten Produktion.
Die Nachteile (denn es gibt immer welche)
Infrarot ist zwar schnell, aber es ist wählerisch – es strahlt in eine bestimmte Richtung. Wenn das Bauteil eine ungewöhnliche Form oder komplexe Geometrie hat, können „kalte Stellen“ entstehen. Da die Wärme in gerader Linie strahlt, bleibt eine Ecke kalt, wenn die Lampe diese Ecke nicht erreichen kann. Man kann nicht einfach mit einem Ventilator Wärme in eine Lücke blasen – man muss genau darauf achten, wo man die Lampen platziert.
Außerdem erzeugen diese Lampen eine Menge Wärme. Wenn man die Abfuhr der Wärme nicht richtig gestaltet, kann das zu Problemen führen. Zu viel Umgebungswärme rund um den Goldreflektor kann die Sensoren beschädigen oder die Lampen vorzeitig zerstören.
Mein Rat: Verbinden Sie das System mit einem guten PID-Controller. Dadurch kann man verhindern, dass das System den eingestellten Wert überschreitet – und der gesamte Prozess bleibt stabil.