Infrarot gegen heiße Luft: Eine bessere Methode zur Erwärmung von Bio-Sensoren
Falls Sie weiterhin heiße Luft zum Verarbeiten von Halbleitern verwenden, spielen Sie im Grunde nur ein Wartespiel.
Heiße Luft nutzt nämlich die Konvektion – man heizt die Luft auf und wartet anschließend darauf, dass diese Luft das Substrat erwärmt. Das ist sehr langsam. Zudem gibt es einen störenden Temperaturverzug, der die Arbeit erheblich verlangsamt. Bei Bio-Sensoren, bei denen die Schichten nur wenige Mikrometer dick sind, ist dieser Verzug nicht nur lästig – er stellt sogar ein Risiko dar.
Kein Mittelsmann nötig
Infrarotlampen funktionieren anders. Sie kümmern sich nicht um die Luft – sie strahlen einfach elektromagnetische Strahlung direkt auf das Ziel ab.
Der Unterschied in der Geschwindigkeit ist enorm. Während ein Konvektionsofen Minuten braucht, um die Kammer zu stabilisieren, erreicht eine Infrarotanlage das Ziel bereits in Sekunden. Das ist ein großer Vorteil für die Arbeitszeit. Zudem wird kein Geld für die Erwärmung einer riesigen Metallbox voller Luft ausgegeben – man zahlt nur dafür, die Wafer zu erhitzen.
Die Wärme genau dorthin bringen, wo sie hingehört
Wir alle kennen die „Kaltstellen“ in Konvektionsöfen – jene Stellen, an denen die Luftströmung nicht richtig ankommt.
Mit Infrarot kann man die verschiedenen Bereiche gezielt steuern. Man kann die Anordnung der Lampen so einstellen, dass mehr Energie in die Mitte geleitet wird, während an den Rändern weniger Energie verwendet wird, um den Wärmeverlust auszugleichen. Dadurch muss man nicht mehr auf lange Erhitzungszeiten warten, um sicherzustellen, dass alles gleichmäßig erhitzt wird.
Der Nachteil – und der Vorteil
Es gibt allerdings einen Trade-off. Infrarot hat eine hohe Leistungskraft.
Falls die PID-Controller nicht richtig funktionieren oder die Sensoren versagen, kann die Temperatur über dem gewünschten Wert liegen. Ein Fehler kann dazu führen, dass die bioaktiven Schichten beschädigt werden. Deshalb sind schnelle Thermoelemente notwendig, um alles unter Kontrolle zu halten.
Aber sobald das richtig eingestellt ist, eröffnen sich neue Möglichkeiten. Man kann auf voluminöse Gebläse und laute Lüftungssysteme verzichten und stattdessen schlanke Lampen verwenden. Das passt perfekt in die meisten Trocknungs- und Behandlungsprozesse – ohne dass man die gesamte Anlage umbauen muss.