Warum die digitale Infrarot-Härtung der richtige Weg für leiterlose Produktionsstandards ist
Die Halbleiterindustrie strebt nachdrücklich nach leitfreien, umweltfreundlichen Standards. Das klingt auf dem Papier großartig – doch wenn man weiterhin auf herkömmliche Konvektionsöfen angewiesen ist, wird man schnell feststellen, dass diese nicht ausreichen. Solche Öfen verwenden ihre ganze Energie darauf, die Luft um das zu behandelnde Teil zu erhitzen – das ist im Grunde genommen wie versuchen, ein Haus zu heizen, indem man nur den Zugangsweg zum Haus erhitzt.
Deshalb kommen digitale Infrarot-Controller ins Spiel. Anstatt den Raum zu erwärmen, konzentrieren sie die Energie direkt auf das zu behandelnde Material. Das ist eine viel effizientere Methode zur Herstellung von leitlosen Produkten.
Die Wärme genau dort anwenden, wo sie gebraucht wird
Bei der Infrarot-Härtung geht es nicht darum, einen riesigen Raum mit heißer Luft zu füllen. Stattdessen werden Kurzwellen- oder Mittelwellenemitter verwendet, um die Energie direkt in das Material zu leiten. Da es sich um Strahlung handelt, dringt die Wärme direkt in die leitfreie Lötmasse sowie Klebstoffe ein. Dadurch wird die Glasschmelztemperatur sehr schnell erreicht. Und da keine Energie mehr dafür verwendet wird, die Umgebungsluft zu erhitzen, bleiben die Energiekosten deutlich niedriger.
Kein „Raten“ mehr bezüglich der Temperatur
Das Schwierige dabei ist: Leitfreie Materialien benötigen mehr Wärme, um zu schmelzen. Doch es gibt eine feine Grenze zwischen „vollständiger Härtung“ und „Zerstörung des Materials“. Wenn man die Temperatur überschreitet, kann das PCB beschädigt werden oder empfindliche Komponenten können zerstört werden. Niemand möchte schließlich ganze Chargen von Produkten wegwerfen, weil der Ofen nicht richtig funktioniert.
Wir lösen dieses Problem mit einer geschlossenen PID-Logik. Stellen Sie sich das als eine ständige Kommunikation zwischen dem Board und dem Controller vor. Wir überwachen die Oberflächentemperatur in Echtzeit – sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, reduziert der Controller die Leistung. So wird eine perfekte Härtung erreicht, ohne dass das Hardware-Element beschädigt wird.
Die Realität auf der Produktionsebene
Seien wir ehrlich: Der Umstieg auf Infrarot-Härtung ist keine einfache Sache. Da die Wärme so stark konzentriert ist, muss die Geschwindigkeit des Transportbands sowie die Abschirmung genau reguliert werden. Wenn das Band zu langsam läuft, wird die Lötmasse zerstört. Wenn es zu schnell läuft, entstehen ungehärtete Stellen, was später Probleme verursacht. Es geht also darum, den richtigen Balancepunkt zwischen der Leistung der Lampe und der Geschwindigkeit des Transportbands zu finden.
Meiner Erfahrung nach ist die beste Lösung, den digitalen Controller mit einem kalibrierten Pyrometer zu kombinieren. Dadurch entfällt das Raten. Man erhält einen wiederholbaren Prozess, der alle RoHS-Standards erfüllt und gleichzeitig die Produktionszeiten minimiert.