Waarom we overgaan op infraroodverharding voor ledbare chips
De halfgeleiderindustrie streeft ernaar om gebruik te maken van ‘ledbare’ en milieuvriendelijke methoden. Dat is een goede stap, maar het maakt het proces van productie wat complexer.
Lang hebben we gebruikgemaakt van convectieovens. Maar eerlijk gezegd: het is erg langzaam om een grote hoeveelheid lucht op te warmen. Het is ook een verspilling van energie. Daarom zijn we overgestapt op infraroodverharding. In plaats van de lucht op te warmen, wordt de energie rechtstreeks naar het oppervlak van de chip gestuurd. Geen chemische oplosmiddelen, geen zware materialen. Alleen maar schone, directe hitte.
Hoe het werkt
Stel je voor dat de zon je huid raakt op een koude dag. Je hebt niet nodig dat de hele atmosfeer opwarmt om de hitte te voelen; de fotonen raken je gewoon rechtstreeks.
Infrarood doet precies hetzelfde. De hitte wordt gericht op het oppervlak van de chip, zodat we geen energie verspillen aan het opwarmen van de hele ruimte. Bovendien hoeft er niets het oppervlak van de chip aan te raken, waardoor er geen risico is op mechanische schade of vervuiling. Het is dus einfachweg schooner.
Het evenwicht tussen afstand en hitte
Hier komt het lastige gedeelte. De afstand tussen de infraroodlampen en de chip is cruciaal. Als de lampen te dicht bij de chip staan, ontstaan er hete plekken of zelfs brandvlekken op de randen van de chip. Als ze te ver weg staan, duurt het langder voordat de chip is verhard, waardoor de productie wordt vertragen. Niemand wil dat.
We proberen een goede balans te vinden: voldoende hitte, maar tegelijkertijd gelijkmatige verdeling. We gebruiken graag lampen met hoge capaciteit, omdat ze de hitte heel snel kunnen genereren. Maar je moet precies weten hoe je de lampen moet instellen. Vergeet ook niet dat chips iets uitzetten wanneer ze heet worden, dus je moet genoeg ruimte laten voor dit effect.
De praktische nadelen
Infrarood is geen magische oplossing. Het heeft ook zijn nadelen. Omdat infrarood alleen werkt als er een rechte lijn is tussen de lamp en de chip, kunnen obstakels zoals chipdragers of klemmen ervoor zorgen dat er ‘schaduwgebieden’ ontstaan. Hierdoor ontstaan koude plekken op de chip. Om dit op te lossen, besteden we veel tijd aan het afstellen van de lampen en het toevoegen van reflectoren, zodat alle delen van de chip even goed worden verwarmd.
En vergeet de koeling niet. Omdat de hitte zo snel wordt gegenereerd, is er een koelsysteem nodig dat de chip kan koelen zodra deze de zone verlaat. Als de hitte niet goed kan worden afgevoerd, zal dat problemen opleveren.