Warum wir Ofen gegen Infrarotheizung in der Halbleiterverpackung austauschen
Wenn man Epoxidharze trocknen oder Chips zusammenfügen will, muss man ständig mit Hitze umgehen. Wenn man dabei Fehler macht, verformt sich das Substrat – das ist wirklich ein Problem.
Lange Zeit haben wir einfach alles in große Konvektionsöfen gesteckt. Doch das hat einen Nachteil: Man muss die gesamte luftgefüllte Kammer erhitzen, nur um einen kleinen Siliziumstück zu erwärmen. Das ist eine enorme Energieverschwendung.
Deshalb haben wir auf Infrarotheizung umgestellt. Anstatt die Luft zu erhitzen, sendet die Infrarotheizung Energie direkt in das Werkstück. Das ist effizienter und sauberer.
Energieeinsparung
Wenn man versucht, eine „grüne“ Fabrik zu betreiben, muss man auf den Kohlenstofffußabdruck jeder einzelnen Wafer achten. Infrarotlampen sind ideal, denn sie liefern viel Energie in einem kleinen Raum. Zudem kann man die Wellenlänge so anpassen, dass sie genau auf die verwendeten Materialien abgestimmt ist. Dadurch geht die Energie genau dorthin, wohin sie benötigt wird – nicht in den Raum. Dadurch sinken die Stromkosten. Da die Geräte fast sofort erwärmen, muss die Produktionslinie nicht untätig herumstehen und Energie verschwenden, während man auf die Vorbereitung des Ofens wartet.
Die richtige Hardware
Natürlich kann man die Bauteile einfach mit Hitze behandeln und darauf hoffen, dass alles gut geht. Wenn die Temperatur zu hoch wird, wird nicht nur die Verpackung beschädigt – man verschwendet auch Energie. Um das zu vermeiden, verwenden wir intelligente Sensoren sowie PID-Controller. Es handelt sich dabei um eine ständige Kommunikation zwischen der Lampe und dem Bauteil. Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, reduziert das System die Leistung. Keine Vermutungen mehr nötig.
Der Nachteil
Es ist aber nicht alles perfekt. Es gibt Trade-offs. Diese Hochleistungsgeräte verbrauchen viel Energie. Auch wenn man im Laufe des gesamten Prozesses Energie spart, kann der Anfangsdruck beim Einschalten der Lampen sehr groß sein. Wenn die Elektroanlage nicht für solche Spitzen ausgelegt ist, werden die Sicherungen ständig auslösen. Man muss also sicherstellen, dass die Stromversorgung mit solchen Spitzen umgehen kann.
Aber wenn das geklärt ist, hat man alle unnötigen Energieverluste beseitigt. Die langsame und uneffiziente Trocknungsphase wird dadurch zu etwas Schnellem und Effizientem. Das macht einfach Sinn.