Dlaczego przechodzimy na technologię utwardzania w podczerwieni dla chipów bez ołowiu
Świat półprzewodników dąży do stosowania standardów „bez ołowiu” i przyjaznych dla środowiska. To słuszny krok, ale sprawia to, że proces produkcji staje się nieco trudniejszy.
Przez długi czas polegaliśmy na piecach konwekcyjnych. Ale bądźmy szczerzy: podgrzewanie całej przestrzeni wypełnionej powietrzem jest wolne i stanowi marnotrawstwo energii. Dlatego przechodzimy na technologię utwardzania w podczerwieni. Zamiast ogrzewać powietrze, energia jest przekazywana bezpośrednio na powierzchnię płytki. Nie ma żadnych chemicznych rozpuszczalników ani kosztownych materiałów zużywalnych. Tylko czyste, bezpośrednie ciepło.
Jak to faktycznie działa
Można to porównać do słońca, które grzeje naszą skórę w zimny dzień. Nie musimy podgrzewać całej atmosfery, by poczuć ciepło – fotony po prostu trafiają na naszą skórę. Podczerwień robi to samo: skupia się na konkretnej powierzchni płytki, więc nie marnujemy energii na podgrzewanie całej komory. Ponadto, ponieważ nic nie dotyka płytki, nie musimy się martwić o mechaniczne zanieczyszczenia, które mogłyby zaszkodzić produktowi. To po prostu… czystsze rozwiązanie.
Równowaga pomiędzy odległością a temperaturą
Tu pojawia się problem. Odległość pomiędzy lampą podczerwieni a płytką jest kluczowa. Jeśli lampy będą zbyt blisko, powstaną „gorące punkty”, a nawet krawędzie płytki mogą zostać uszkodzone. Jeśli natomiast lampy będą zbyt daleko, czas utwardzania się wydłuży, a efektywność produkcji spadnie. Nikt tego nie chce.
Zwykle staramy się znaleźć taką odległość, aby temperatura była intensywna, ale jednocześnie równomierna. Uwielbiamy używać lamp o dużej mocy, ponieważ szybko generują ciepło. Ale trzeba być precyzyjnym przy kalibracji. Musimy też pamiętać, że płytki lekko się rozszerzają, gdy się nagrzewają, więc trzeba zostawić trochę miejsca na oddychanie.
Rzeczywiste kompromisy
Podczerwień nie jest czarodziejską różdżką. Ma swoje wady. Ponieważ podczerwień działuje na zasadzie linii widzenia, wszystko, co stanowi przeszkodę – np. nośnik płytek lub szczypce – tworzy „cień”. To oznacza, że powstają „chłodne punkty”. Aby to naprawić, spędzamy dużo czasu na dostosowywaniu układu lamp i dodawaniu reflektorów, aby krawędzie płytki były tak samo dobrze ogrzewane jak jej środek.
I nie zapominajmy o chłodzeniu. Ponieważ ciepło jest generowane bardzo szybko, potrzebny jest system chłodzenia, który będzie w stanie nadążyć za tempem nagrzewania płytki po opuszczeniu specjalnej strefy. Jeśli nie załatwimy tego dobrze, to tylko przyciągniemy problemy.