Perché stiamo passando all’uso delle radiazioni infrarosse per i semiconduttori senza piombo
L’industria punta strenuamente verso standard di produzione senza piombo e con zero emissioni. È fantastico, ma questo rende il processo di fabbricazione un po’ più complicato.
Da tempo utilizziamo forni a convezione. Il problema è che essi riscaldano soltanto l’aria. Il processo è lento, si spreca molta energia… E, cosa peggiore, si finisce per diffondere polvere e particelle sui wafer.
Abbiamo deciso di smettere di utilizzare i forni a convezione. Utilizzando controllori a radiazioni infrarosse digitali, possiamo inviare energia direttamente nel substrato attraverso radiazioni elettromagnetiche. Niente intermediari.
Dimenticatevi dei forni: concentratevi sulle legami chimici
Pensateci così: invece di riscaldare un’intera stanza solo per riscaldare una tazza di caffè, le radiazioni infrarosse funzionano come i forni a microonde. Il loro spettro luminoso corrisponde alla banda di assorbimento del materiale da trattare. In questo modo, le radiazioni colpiscono direttamente i legami chimici presenti nel materiale. Non c’è bisogno di aspettare che la camera si riscaldi: il calore arriva immediatamente.
Ma c’è un problema: i processi senza piombo richiedono una grande precisione. C’è una sottile linea tra “materiale perfettamente trattato” e “materiale completamente rovinato dal calore”. Per gestire questa situazione, utilizziamo circuiti PID nei nostri controllori. Essi mantengono la potenza costante e impediscono che la temperatura aumenti troppo. Si tratta di una tolleranza di ±1°C: è davvero precisa.
Un modo più pulito per lavorare
Le leghe senza piombo sono particolarmente resistenti. Di solito richiedono temperature più alte rispetto ai materiali tradizionali contenenti piombo. Questo significa che è necessario utilizzare termosifoni industriali, con conseguente consumo elevato di energia.
Le lampade a radiazioni infrarosse permettono di raggiungere queste temperature senza consumare tanta energia. Inoltre, non è necessario utilizzare quei detergenti a base di solventi che vengono solitamente utilizzati nei processi di essiccazione tradizionali. È semplicemente un metodo più pulito.
Gli svantaggi (compromessi ingegneristici)
Non vi dirò che sia magia: ci sono delle cose da considerare. Le radiazioni infrarosse ad alta intensità mettono a dura prova l’alimentatore di corrente. Se installate un sistema ad alta potenza, assicuratevi che il quadro elettrico possa gestire l’aumento di corrente quando il sistema viene attivato.
Inoltre, bisogna tenere conto dell’effetto del calore sulle parti meccaniche del dispositivo. Se non si dispone di un sistema di raffreddamento efficace, il calore ambientale può influenzare negativamente i dati raccolti dai sensori.
La buona notizia? Abbiamo progettato questi sistemi in modo che possano essere sostituiti facilmente. Basta rimuovere il vecchio sistema di riscaldamento a convezione, inserire il sistema a radiazioni infrarosse, collegarlo al controllore… E il gioco è fatto. Un ciclo di trattamento che prima richiedeva ore ora richiede solo minuti.