Warum wir auf Infrarot-Härtung für Bio-Sensoren umgestiegen sind
Bei der Herstellung von Bio-Sensoren ist das Aushärten von Klebstoffen und Fotolacken eine Herausforderung. Man benötigt Wärme, um das Material zu härten – doch man darf nicht das Risiko eingehen, das Substrat zu verschmutzen. Deshalb verwenden wir Infrarotlampen. Anstatt die Luft in einem großen Raum zu erhitzen, wird die Energie direkt in das Material geleitet. Das ist effizienter und sauberer.
Die energetischen Aspekte
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor: Man muss viel Geld und Energie investieren, nur um die Wände des Ofens sowie die Luft um das Bauteil herum zu erwärmen. Das ist Verschwendung. Mit Infrarotlampen konzentrieren wir uns auf die spezifischen Absorptionsbänder der Sensormaterialien. Wir erhitzen nur das, was tatsächlich erhitzt werden muss. Das ist keine „grüne“ Marketingstrategie – es geht darum, den Energieverbrauch pro Wafer wirklich zu senken.
Schutz der Materialien
Das Problem ist: Bio-Sensoren bestehen meist aus Polymeren, die hohe Temperaturen nicht vertragen. Wenn die Temperatur auch nur leicht überschritten wird, können die organischen Schichten beschädigt werden. Wir lösen dieses Problem, indem wir die Wellenlänge der Infrarotlampen anpassen – meist auf kurzwellige oder mittelwellige Wellenlängen. Dadurch erreicht die Wärme genau die gewünschte Tiefe, wodurch das Substrat nicht verbogen wird. Zudem erfolgt die Erwärmung extrem schnell. Die Sensoren müssen somit weniger Zeit unter thermischem Stress verbringen – dadurch bleiben sie intakt.
Der Nachteil (denn es gibt immer einen)
Infrarot-Härtung ist zwar schnell, doch es können „heiße Punkte“ entstehen, wenn die Lampen nicht richtig platziert sind. Wenn man nicht auf die Entfernung zwischen den Lampen und der Wafer achtet, kann die Oberfläche beschädigt werden. Um das zu verhindern, verwenden wir einen geschlossenen PID-Regler. Dieser hält die Oberflächentemperatur bei ±2°C. Ohne diese Kontrolle würde die Geschwindigkeit der Infrarot-Härtung eher zu einem Problem werden als zu einem Vorteil.
Der größte Vorteil: Durch den Austausch der alten, unpraktischen Gasöfen durch Infrarotarrangements werden die VOC-Emissionen reduziert – außerdem entfallen komplett Brennstoffe. Diese Lösung passt perfekt in die meisten Reinraumlösungen, ohne dass eine umfassende Überholung erforderlich ist.