なぜ無鉛半導体の製造に赤外線を採用するのか
業界では、無鉛化やゼロ排出といった基準が強く求められています。それは素晴らしいことですが、実際の製造プロセスを複雑にしてしまいます。
長年にわたり、私たちは対流式オーブンを使用してきました。ただし、この方法では空気だけが加熱されるだけです。処理速度が遅く、大量のエネルギーが無駄になります。最悪なのは、ほこりや微粒子がウェーハ全体に飛び散ってしまうことです。
そこで、私たちは空気を使わない方法を選びました。デジタル赤外線制御器を使えば、電磁波を通じて直接基板にエネルギーを送ることができます。中間媒体が不要なのです。
オーブンは使わず、直接結合部を加熱する
例えるなら、コーヒーを温めるために部屋全体を温める代わりに、マイクロ波を使うようなものです。つまり、ランプの光のスペクトルを、硬化させたい材料の吸収帯に合わせるのです。
これにより、はんだや接着剤の化学結合部を直接加熱できます。つまり、チャンバーが暖まるのを待つ必要がありません。即座に熱が与えられるのです。
しかし、難しい点もあります。無鉛化された材料の場合、許容される誤差範囲は非常に狭いのです。「完全に硬化する」と「熱によって破壊される」の間にはごくわずかな差しかありません。これに対処するために、私たちは制御器にPIDループを使用しています。これにより、出力を安定させ、温度の急上昇を防ぎます。±1℃程度の精度が得られます。
よりクリーンな作業方法
無鉛合金は扱いにくいものです。通常、従来の鉛入り材料よりも高い温度が必要です。そのため、大きな工業用ヒーターを使い、大量の電力を消費する必要があります。
一方、赤外線ランプを使えば、それほど多くのエネルギーを使わずに高い温度を得ることができます。また、従来の乾燥工程で必要だった有害な溶剤も不要です。つまり、よりクリーンに作業できるのです。
注意点（エンジニアリング上のトレードオフ）
魔法のような解決策ではないので、考慮すべき点があります。
高強度の赤外線は、電源に大きな負荷をかけます。高ワット数のランプを使用する場合は、電力供給装置がその瞬間的な電流の増加に耐えられるか確認する必要があります。
また、「熱の蓄積」も問題です。機械のフレームが熱くなります。十分な放熱装置や強制送風装置がなければ、周囲の熱がセンサーの読み取り値に影響を与える可能性があります。
良いニュースは、これらのシステムは簡単に交換できるように設計されていることです。古い対流式オーブンを取り外し、赤外線ランプを設置し、制御器に接続するだけです。これにより、数時間かかっていた硬化プロセスが数分に短縮されます。