Warum wir auf heiße Luft zugunsten von Infrarotstrahlung bei der Verpackung von Sensoren verzichten
Wer schon einmal mit der Verpackung von Halbleitern zu tun hatte, kennt die Frustration, die damit verbunden ist – insbesondere das Warten darauf, dass die Komponenten warm werden. Lange Zeit haben wir uns auf die Verwendung von heißer Luft verlassen. Doch ehrlich gesagt: Das ist viel zu langsam.
Das Problem bei der Verwendung von heißer Luft ist folgendes: Zuerst muss die Luft erhitzt werden, anschließend erwärmt dadurch das Substrat und schließlich auch die Komponente selbst. Das ist wie versuchen, ein Haus zu erwärmen, indem man zunächst nur den Eingangsbereich erwärmt.
Infrarotstrahlung hingegen umgeht diesen Umweg. Sie leitet die Energie direkt an die gewünschte Stelle.
Es geht um Zeit
Heiße-Luftöfen sind unpraktisch. Sie haben eine enorme „thermische Trägheit“ – mit anderen Worten: Es dauert ewig, bis sie in Betrieb sind. Man benötigt eine Stunde, um den Ofen vorzuheizen, und anschließend noch Minuten, bis die Komponenten die gewünschte Temperatur erreichen.
Mit Infrarotstrahlung ist das fast sofort möglich. Sobald man den Schalter betätigt, treffen die Photonen auf die Sensorverpackung – und schon kann der Prozess beginnen. Die Zeit, die für die Vorbereitung benötigt wird, verkürzt sich dabei von Minuten auf Sekunden. Wenn man eine Produktionslinie mit hohem Ausstoß betreibt, macht das einen großen Unterschied – zwischen einem reibungslosen Ablauf und totalen Engpässen während des Trocknungsprozesses.
Keine „Kaltstellen“ mehr
Jeder, der bereits einen Konvektionsofen verwendet hat, kennt das Problem der ungleichmäßigen Wärmeverteilung. Dadurch muss der gesamte Prozess länger dauern, damit auch die Teile in der Mitte der Charge richtig trocken werden. Das ist Zeitverschwendung.
Bei Infrarotstrahlung ist das anders. Man kann die Wärme genau dorthin lenken, wo sie benötigt wird. Man kann die Lampen so einstellen, dass sie nur bestimmte Stellen der Sensorverpackung erwärmen – ohne das gesamte Gehäuse zu erhitzen.
Und das Beste daran? Der Platzbedarf verringert sich. Man braucht nicht mehr einen riesigen, isolierten Behälter, der die Hälfte des Raumes einnimmt. Ein präziser Infrarotstrahler erledigt die Aufgabe in einem Bruchteil des Platzes.
Der Nachteil (denn es gibt immer einen)
Infrarotstrahlung ist zwar schnell, aber auch aggressiv. Wenn man die Leistung zu hoch einstellt, kann das zu Schäden an den Komponenten führen. Die Oberfläche kann überhitzt werden, bevor der innere Teil der Komponente überhaupt die gewünschte Temperatur erreicht.
Man muss also vorsichtig sein. Die Wellenlänge des Infrarotstrahls muss zur Art des Materials passen. Wenn die Leistungsstärke nicht richtig eingestellt ist, kann das zu Schäden an den empfindlichen Schaltkreisen führen.
Außerdem muss das Kühlsystem stark genug sein, um die plötzlichen Temperatursprünge auszugleichen.