Trocknung von MEMS-Chips mit Infrarotstrahlung – Warum das besser ist als herkömmliche Öfen
Wenn man versucht, eine moderne, intelligente Fertigungsanlage zu erstellen, kann man nicht weiterhin auf diese altmodischen Konvektionsöfen setzen. Sie sind einfach zu langsam. Für die Trocknung von MEMS-Sensorchips verwenden wir daher Systeme mit Kurzwellen-Infrarotstrahlung. Es geht dabei um Geschwindigkeit und Reaktionszeit – Eigenschaften, die bei einer digitalisierten und schnellen Produktionslinie unerlässlich sind.
Warum Infrarotstrahlung funktioniert
Bei Infrarotstrahlung wird keine Zeit damit verschwendet, die Luft um den Chip zu erhitzen. Die Strahlung trifft direkt auf die Oberfläche des Chips. Das ist ein großer Vorteil, denn dadurch vermeidet man, dass der Rest der Ausrüstung überhitzt. Zudem kann man die Leistung genau steuern – man kann die Heizgeräte direkt mit dem PLC verbinden. Wenn sich die Dicke des Chips ändert oder man die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen möchte, kann man die Leistung in Echtzeit anpassen. Man muss nicht warten, bis die Luft im Raum warm wird.
Technische Details
Wir bauen diese Heizgeräte so, dass sie auch in einer Reinraumumgebung funktionieren können. Wir verwenden Hochreinquarzgehäuse, damit keine fremden Stoffe die Sensoren beschädigen können. Zudem streben wir eine hohe Leistungsdichte an – das bedeutet, dass die Trocknung so schnell wie möglich erfolgt.
Aber Vorsicht!
Man muss darauf achten, dass die Spannung zur Leuchtdiode passt. Sonst gehen die Lampen viel zu früh kaputt. Zudem werden diese Lampen extrem heiß – nicht nur an der Oberfläche des Chips, sondern auch an den Enden der Lampen selbst. Man sollte daher geeignete Steckverbinder und Kabel verwenden, die den hohen Temperaturen standhalten können. Andernfalls schmelzen die Anschlüsse unter ständiger Belastung. Das sieht nicht gut aus.
Kompromisse
Infrarotstrahlung ist zwar schnell – etwa 60 Prozent schneller als Hitze mit Luft. Doch es hat einen Nachteil: Die Strahlung ist gerichtet. Wenn der Chipträger auch nur leicht schief steht, entstehen kühle Stellen. Man muss also sorgfältig auf die Geometrie des Reflektors achten, damit die Wärme gleichmäßig auf den gesamten Chip trifft.
Und da diese Systeme so leistungsfähig sind, erfordern sie etwas mehr Pflege. Man kann sie nicht einfach so stehen lassen – man muss regelmäßig dafür sorgen, dass die Quarzlampen frei von Rückständen oder Ausdünstungen bleiben. Das ist jedoch ein kleiner Preis für die Geschwindigkeit.