Wie man leitfreie Wasserstoffsensoren tatsächlich zum Funktionieren bringt
Bei der Herstellung von Wasserstoffsensoren spielt die Wärme eine entscheidende Rolle. Wenn man die Wärmeverwaltung falsch handhabt, wird die Membran beschädigt – ganz einfach.
Um umweltfreundlich zu arbeiten und die Anforderungen bezüglich leiterfreier Materialien zu erfüllen, nutzen wir hauptsächlich Infrarotstrahlung zur Aushärtung. Wer schon einmal einen herkömmlichen Konvektionsofen verwendet hat, weiß, wie das funktioniert: Man heizt die Luft auf – diese wiederum heizt den zu behandelnden Gegenstand. Bei Infrarotstrahlung ist das anders: Die Energie gelangt direkt in das Substrat – ohne Zwischenmittel.
Warum das wichtig ist
Infrarotstrahlung trifft genau dort auf die chemischen Schichten des Sensors, wo sie benötigt wird. So wird keine Energie verschwendet, indem das gesamte Gehäuse des Sensors erhitzt wird. Es geht also sehr schnell. Da man die Hitze sofort erhöhen kann, muss der Sensor nicht lange in der Hitze bleiben. Zudem entstehen keine schädlichen VOC-Emissionen, wie es bei der Trocknung mit Lösungsmitteln der Fall ist. Das ist für alle Beteiligten vorteilhaft.
Die Herausforderungen bei der Verwendung leiterfreier Materialien
Der Umstieg auf leiterfreie Materialien ist kein einfacher Prozess. Leiterfreie Klebstoffe und Lötstoffe sind anspruchsvoll – sie benötigen zwar hohe Temperaturen, doch sie dürfen diese nicht zu lange ausgesetzt sein, sonst beginnen sie zu oxidieren.
Hier kommt Infrarotstrahlung ins Spiel: Man kann eine starke Temperatursteigerung erzielen und anschließend die Energiezufuhr sofort stoppen. Konvektionsheizer können das nicht – sie haben zu großen Temperaturverzögerungen. Bevor die Luft abkühlt, ist der Sensor bereits überhitzt worden.
Die kniffligen Aspekte
Es ist aber nicht alles einfach. Man muss vorsichtig sein. Infrarotstrahlung liefert eine enorme Menge an Wärme an die Oberfläche. Wenn das Substrat zu dünn ist, können die unteren Schichten überhitzen oder das Material kann sich durch ungleichmäßige Ausdehnung verformen. Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsspiel – man muss die Geschwindigkeit des Transportbands perfekt auf die Leistung der Lampe abstimmen, sonst wird die Sensormembran zerstört.
Das Beste daran: Diese Systeme nehmen nicht viel Platz in Anspruch. Man kann sie einfach in die bestehende Produktionslinie einbauen, ohne das Belüftungssystem entfernen zu müssen. Es ist somit die praktischste Lösung, um eine emissionsfreie Produktion ohne große Probleme zu erreichen.