Umgang mit Wärme: Von der Reparatur von Stromnetzen bis hin zu Quantenchips
Wenn man von der Reparatur herkömmlicher Elektronik zur Herstellung von Quantenchips übergeht, muss sich auch die Art und Weise, wie mit Wärme umgegangen wird, ändern – und zwar komplett. Man kann nicht einfach alles mit Wärme bestrahlen und darauf hoffen, dass alles gut geht.
Dabei kommen Kurzwellen-Infrarotlampen ins Spiel. Sie sind das Geheimnis dafür, Klebstoffe oder Bauteile zu verarbeiten, ohne dabei den Rest des Schaltkreises zu beschädigen.
Wie Infrarotlampen tatsächlich funktionieren
Für diese Heizgeräte verwenden wir Hochreinquarztuben. Der Vorteil von Kurzwellen-Infrarotstrahlung ist, dass sie tiefer in das Material eindringt als die Wärme, die von herkömmlichen Heizern erzeugt wird. Anstatt Zeit damit zu verschwenden, die Luft um den jeweiligen Bauteil aufzuheizen, wird direkt die Verbindungsstelle oder die Oberfläche des Chips beheizt. In einer Quantenfabrik ist der „thermische Budget“ sehr begrenzt. Wenn zu viel Wärme entsteht, kann das Substrat verformen – und man hat somit ein sehr teures Gerät verschwendet.
Probleme mit der Hardware
Die meisten unserer hochleistungsstarken Lampen arbeiten bei hohem Spannungsniveau. Das ist die einzige Möglichkeit, hohe Leistungswerte zu erzielen, ohne dass der Strom außer Kontrolle gerät. Wenn man eine Lampe mit mehr als 2000 Watt verwendet, muss die Stromversorgung absolut zuverlässig sein – ohne Ausfälle oder Schwankungen.
Wir verwenden meistens R7- oder SK15-Steckverbinder. Warum? Weil die Pins bei erhöhter Temperatur nicht aus dem Stecker springen. Doch es gibt einen Haken: Man muss auf die Abmessungen der Lampen achten. Wenn man hocheffiziente Lampen in kleine Gehäuse setzt, entsteht eine enorme Wärmestärke. Wenn die Kühlfans nicht ausreichen, werden die Steuerboards zerstört. Ganz einfach.
Praktische Anwendung
In der Werkstatt zur Reparatur von Smart-Grid-Systemen sind diese Lampen eine wunderbare Hilfe. Sie ersetzen praktisch die alten, unpraktischen Konvektionsöfen. Die Vorheizzeit verkürzt sich von Minuten auf Sekunden – das spart enorm viel Zeit.
Bei der Herstellung von Quantenchips verwenden wir beschichtetes Quarzmaterial, um die Wellenlänge genau einzustellen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Energie tatsächlich am Ziel ankommt und nicht einfach zurück zum Heizelement reflektiert wird.
Es handelt sich dabei um ein feines Gleichgewicht zwischen schneller Erhöhung der Temperatur und Vermeidung von Überschreitungen der gewünschten Temperatur. Man muss die PID-Controller sorgfältig einstellen. Andernfalls wird die gewünschte Temperatur überschritten – und der Bauteil wird beschädigt.