Hören Sie auf, die Wände des Ofens zu erhitzen – und heizen Sie stattdessen das Produkt selbst!
Haben Sie schon einmal ein Halbleiterbauteil betrachtet und festgestellt, dass der äußere Rahmen extrem heiß ist, während die darin befindliche Wafer kaum erwärmt wird? Das ist frustrierend. Man zahlt viel Geld für Strom – doch die meisten dieser Energien gehen einfach an den Inneren Wänden der Maschine verloren.
Das ist nicht nur ein Sicherheitsrisiko, sondern auch eine Verschwendung von Geld. Ehrlich gesagt: Es handelt sich dabei um schlechte Ingenieursleistung.
Das Problem ist, dass die herkömmliche konvektive Heizung im Grunde genommen einfach alles im Raum erhitzt. Die Energie wird überall verteilt – man hofft, dass das Produkt genug Wärme bekommt, um seine Aufgabe zu erfüllen.
Eine bessere Lösung: Richtungsgebundene Heizung
Wir haben uns von diesem Ansatz entfernt und statt dessen Infrarotlampen verwendet. Stellen Sie sich das wie eine Taschenlampe vor: Anstatt die Luft zu erhitzen, sendet das Infrarotlicht elektromagnetische Strahlung in einer geraden Linie aus. Die Energie tut erst etwas, wenn sie auf eine Oberfläche trifft. Wenn man die Lampe also richtig ausrichtet und die richtigen reflektierenden Materialien verwendet, bleibt der Rahmen kühl, während die zu behandelnde Oberfläche alle Wärme erhält.
Einsetzen in einem Reinraum
Man kann nicht einfach irgendeine Lampe dort einsetzen. In einem Reinraum sind Partikel ein echtes Problem. Wir verwenden kurzwellige Infrarotemitter, die in Quarzgehäuse eingebettet sind. Warum? Weil sie keine Partikel freisetzen. Dadurch entsteht ein fokussierter Energiestrahl – ohne dass die Umgebung verschmutzt wird.
Aber man muss auf die Entfernung zwischen Lampe und Zielobjekt achten. Wenn die Lampe zu nah ist, kann sie das Produkt beschädigen. Wenn sie zu weit weg ist, verliert man wieder Zeit mit dem Warten, bis alles warm wird. Um das zu vermeiden, verwenden wir meist goldbeschichtete Reflektoren. Diese leiten die Strahlen wieder zurück zum Zielobjekt – sodass die Wärme genau dort bleibt, wo sie hingehört.
Die Nachteile
Es handelt sich dabei zwar nicht um einen „Zauberstab“, aber es gibt einige Dinge, auf die man achten muss. Da die Wärmedichte am Fokuspunkt sehr hoch ist, kann man die Heizung nicht einfach so einstellen und vergessen. Man braucht einen wirklich präzisen PID-Controller. Ohne diesen kann man die gewünschte Temperatur nicht erreichen – und das Produkt wird beschädigt.
Außerdem kann die Heizung ungleichmäßig werden, wenn die Lampe sich verschiebt oder ausfällt. Auch die Stromversorgung muss beachtet werden – hocheffiziente Infrarotlampen verbrauchen viel Strom.
Es braucht etwas mehr Sorgfalt bei der Einrichtung – aber das ist besser, als eine Maschine zu haben, die wie ein Heizgerät funktioniert.