Der Wechsel auf bleifreie Infrarot-Härtungsmethoden
Die Halbleiterindustrie wandelt sich endlich von den alten, auf Lösungsmitteln basierenden Trocknungsverfahren sowie von Verfahren mit Blei ab. Die meisten Unternehmen wechseln dazu auf digitale Infrarot-Härtungsmethoden – und das aus gutem Grund.
Stellen Sie sich das so vor: Ein Konvektionsofen verschwendet viel Energie damit, die Luft um das zu behandelnde Teil zu erhitzen. Bei Infrarotstrahlung ist das anders – die Strahlen treffen direkt auf das Material. Dadurch können wir auf chemische Katalysatoren sowie schwere Lösungsmittel verzichten, die normalerweise den Raum verunreinigen und während des Trocknungsprozesses Gase freisetzen.
Warum die Physik wichtig ist
Mit digitalen Infrarot-Steuerungen können wir eine bestimmte Temperatur einstellen und diese auch halten. So wird keine Energie mehr verschwendet, indem der gesamte Metallrahmen der Maschine erhitzt wird. Wir verwenden PID-Schleifen, um die Leistung zu regulieren. Das klingt technisch, aber im Grunde genommen verhindert es, dass die Temperatur zu stark ansteigt. Wenn man mit bleifreiem Lötzinn oder Klebstoffen arbeitet, kann bereits eine kleine Temperatursteigerung von 5 Grad dazu führen, dass ganze Chargen ruiniert werden. Digitalsteuerung hält die Temperatur konstant und vorhersehbar.
Außerdem benötigt Infrarotstrahlung kein Medium, um Energie überzutragen. Dadurch ist die Prozedur sehr schnell – die Aufwärmlzeit sinkt von Minuten auf Sekunden. Zudem wird der Platzbedarf der Geräte verringert, da man keine großen Lüftungsanlagen oder Reinigungssysteme mehr benötigt, um VOCs zu beseitigen.
Es geht nicht nur um „bleifrei“
Der Wechsel auf bleifreie Produkte bedeutet nicht nur, dass man bestimmte Lötstoffe verwendet. Es geht auch darum, wie man mit der Wärme umgeht. Traditionelle Trocknungsverfahren erfordern eine enorme Menge an Luftstrom – was letztendlich nur dazu führt, dass Staub und Partikel auf das Produkt gelangen. Infrarotstrahlung hingegen arbeitet ohne Berührung und eignet sich daher perfekt für saubere Produktionsumgebungen. So muss man keine Energie mehr dafür aufwenden, große Mengen an Luft zu erhitzen.
Die Herausforderungen
Es ist allerdings nicht alles einfach. Hochintensive Infrarotstrahlung kann erhebliche Hitze erzeugen. Man muss daher sorgfältig mit den Kühlventilatoren und Kühlschalen umgehen – sonst wird die Oberfläche zu schnell zu heiß. Wenn die Steuerung nicht auf die spezifische Emittivität des Materials eingestellt ist, entsteht eine verbrannte Oberfläche, während das Innere des Materials noch unvollständig gehärtet ist. Man muss also den richtigen Balancepunkt finden – bei dem die Wellenlänge der Lampe zur Absorptionsrate des Materials passt. Andernfalls wird die Wärme einfach reflektiert und somit verschwendet.