Warum wir Ofen durch Infrarotlampen ersetzen – bei der Herstellung von Biosensoren und Chips
Bei der Herstellung von Biosensoren muss man ein empfindliches Gleichgewicht wahren. Man benötigt genügend Wärme, um Klebstoffe und Polymere zu härten. Doch wenn die Temperatur zu hoch ist, werden die biologischen Bestandteile des Sensors zerstört. Es handelt sich dabei um ein sehr feines Gleichgewicht.
Deshalb verzichten wir auf die großen Konvektionsöfen sowie auf Methoden, bei denen Lösungsmittel verwendet werden. Stattdessen nutzen wir Kurzwellen-Infrarotlampen. Dieser Wandel findet in der gesamten Halbleiterindustrie statt – schließlich versucht jeder, Blei zu vermeiden und Emissionen zu reduzieren.
Wie es tatsächlich funktioniert
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Ofen vor: Er erwärmt die Luft, und diese wiederum erwärmt die zu behandelnden Teile. Das ist langsam – außerdem muss man dafür bezahlen, dass ganze Räume sowie das Metallgehäuse der Maschine erhitzt werden.
Infrarotlampen funktionieren anders: Die Energie gelangt direkt in die Moleküle des Härtemittels – ohne Zwischenschritte. Dadurch wird die Energieverbrauch reduziert, und es wird keine Energie für Dinge verschwendet, die eigentlich nicht erhitzt werden müssen.
Sauberes Arbeitsumfeld
Die traditionellen Trocknungsverfahren sind oft chaotisch – chemische Katalysatoren oder heißer Luftstrom führen dazu, dass flüchtige organische Verbindungen in den Arbeitsraum gelangen. Das ist natürlich nicht gut für die Menschen, die dort arbeiten.
Infrarotlampen ermöglichen ein „trockenes“ Trocknungsverfahren – es entstehen keine Verbrennungsgase, und es werden keine bleihaltigen Heizelemente verwendet. Es handelt sich dabei um saubere, elektrische Wärme. Wenn man eine Zertifizierung als „Grüne Fabrik“ anstrebt, ist das der einfachste Weg dorthin.
Die Nachteile – denn nichts ist perfekt
Der Nachteil ist, dass Infrarotlampen extrem schnell sind. Man kann mit einem Knopfdruck die gewünschte Temperatur erreichen. Doch diese Intensität kann auch nachteilig sein. Wenn man nicht vorsichtig ist, kann die Oberfläche sofort hart werden, wodurch feuchte Lösungsmittel darunter eingesperrt bleiben. Um das zu verhindern, muss man genau auf die Geschwindigkeit des Transports sowie die Entfernung der Lampen zum Produkt achten. Es braucht etwas Anpassung, um alles richtig einzustellen.
Die Vorteile für die Kosten
Sobald die Einstellungen stimmen, sind die Vorteile offensichtlich: Die Härtungzone wird deutlich kürzer – dadurch wird viel Platz gespart. Zudem sinkt der Stromverbrauch pro Einheit, da die Wärme gezielt eingesetzt wird. So kann man die Energieeinsparziele erreichen und gleichzeitig auf Blei verzichten – ohne dass die Produktionsgeschwindigkeit beeinträchtigt wird.