ทำไมเราถึงเปลี่ยนมาใช้วิธีการอบด้วยแสงอินฟราเรดสำหรับการผลิตชิปที่ปราศจากสารตะกั่ว
วงการเซมิคอนดักเตอร์กำลังมุ่งหน้าสู่มาตรฐานที่ปราศจากสารตะกั่วและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นทิศทางที่ถูกต้อง แต่ก็ทำให้กระบวนการผลิตมีความซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย
ในอดีต เราใช้เตาอบแบบความร้อนแบบพายุไอน้ำ แต่พูดตามตรงนะครับ การทำให้อากาศร้อนขึ้นนั้นใช้เวลานาน และเป็นการสิ้นเปลืองพลังงาน นั่นจึงเป็นเหตุผลที่เราหันมาใช้วิธีการอบด้วยแสงอินฟราเรดแทน โดยแสงอินฟราเรดจะส่งพลังงานไปยังพื้นผิวของวาเฟอร์โดยตรง ไม่มีสารละลายเคมีหรือวัสดุอื่นๆ ที่ต้องใช้ มีเพียงความร้อนที่สะอาดและตรงไปตรงมาเท่านั้น
วิธีการทำงานของแสงอินฟราเรด
ลองนึกภาพเหมือนแสงอาทิตย์ที่ส่องมายังผิวหนังของคุณในวันที่อากาศหนาว คุณไม่จำเป็นต้องให้อากาศรอบตัวร้อนขึ้นก็สามารถรู้สึกถึงความร้อนได้ แสงอินฟราเรดก็ทำหน้าที่เช่นเดียวกัน โดยจะส่งพลังงานไปยังวาเฟอร์โดยตรง ดังนั้นเราจึงไม่ต้องเสียพลังงานไปกับการทำให้อากาศร้อนขึ้น นอกจากนี้ เนื่องจากไม่มีอะไรมาสัมผัสกับวาเฟอร์เลย คุณก็ไม่ต้องกังวลเรื่องสิ่งสกปรกหรือมลพิษที่อาจทำลายวาเฟอร์ได้ มันเป็นวิธีที่สะอาดกว่า
การหาจุดสมดุลระหว่างระยะห่างกับความร้อน
นี่คือส่วนที่ยาก ระยะห่างระหว่างหลอดแสงอินฟราเรดกับวาเฟอร์มีความสำคัญมาก หากติดตั้งหลอดไว้ใกล้เกินไป ก็จะเกิดจุดร้อนขึ้น หรืออาจทำให้ขอบของวาเฟอร์ไหม้ได้ แต่ถ้าห่างเกินไป ก็จะทำให้เวลาในการอบนานขึ้น และอัตราการผลิตก็ลดลง ไม่มีใครอยากเจอกับสถานการณ์แบบนั้นหรอกครับ
โดยปกติแล้ว เราจะพยายามหาจุดที่เหมาะสม ซึ่งคือจุดที่มีความร้อนสูงแต่สม่ำเสมอ เราชอบใช้หลอดแสงอินฟราเรดที่มีกำลังสูง เพราะสามารถสร้างความร้อนได้อย่างรวดเร็ว แต่คุณต้องมีความแม่นยำในการปรับแต่งหลอดแสงด้วย นอกจากนี้ ยังต้องจำไว้ด้วยว่าวาเฟอร์จะขยายตัวเล็กน้อยเมื่อมีความร้อน ดังนั้นจึงต้องมีระยะห่างที่เหมาะสมด้วย
ข้อเสียของการใช้แสงอินฟราเรด
แสงอินฟราเรดก็ไม่ใช่วิธีที่สมบูรณ์แบบเสมอไป มันมีข้อจำกัดของมันเอง เนื่องจากแสงอินฟราเรดทำงานโดยอาศัยแนวทางการมองเห็น ดังนั้นสิ่งใดก็ตามที่มาขวางทาง เช่น ตัวจับวาเฟอร์ ก็จะสร้าง “เงา” ขึ้นมา ซึ่งทำให้เกิดจุดเย็นขึ้น ดังนั้นเราจึงต้องใช้เวลามากในการปรับแต่งหลอดแสงและเพิ่มอุปกรณ์สะท้อนแสงเพื่อให้ขอบของวาเฟอร์ได้รับความร้อนเท่ากับตรงกลางด้วย
อย่าลืมเรื่องการทำให้วาเฟอร์เย็นลงด้วย เนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นนั้นรวดเร็วมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบระบายความร้อนที่ดี เพื่อให้วาเฟอร์เย็นลงได้อย่างรวดเร็วหลังจากออกมาจากบริเวณที่มีความร้อน หากไม่สามารถระบายความร้อนได้ดี ก็จะเกิดปัญหาขึ้นอย่างแน่นอน