Perché il riscaldamento a infrarossi è più efficace del riscaldamento ad aria calda nelle fabbriche di semiconduttori
La maggior parte delle linee di produzione di semiconduttori utilizza ancora i metodi tradizionali: si riscalda l’aria, e poi si spera che quest’ultima possa riscaldare il componente da trattare. È come cercare di riscaldare una casa soffiando aria calda attraverso i corridoi… Ci vogliono molti secondi prima che il calore arrivi realmente al componente da trattare.
Ecco perché tanti di noi preferiscono il riscaldamento a infrarossi. In questo caso, l’energia viene diretta direttamente sul componente, senza passare attraverso l’aria.
Il vero costo dell’attesa
Pensate alla fisica dietro questo processo: il riscaldamento ad aria calda si basa sulla convezione, il che significa che il processo è lento. Bisogna aspettare che l’aria si riscaldi, e poi che quel calore penetri nel materiale. È un processo lungo e inefficiente.
Con le lampade a infrarossi, invece, il risultato è immediato: basta accendere l’apparecchio e il componente si riscalda subito.
Quando si lavora in condizioni di alta produzione, ogni secondo conta. Se si riescono a risparmiare soltanto 30 secondi per ciclo di riscaldamento per ogni wafer, si ottengono migliaia di unità in più in ogni turno di lavoro. È un vantaggio economico notevole, soprattutto se si continua a utilizzare il riscaldamento ad aria calda.
Smettete di riscaldare l’intera stanza
Un altro problema legato al riscaldamento ad aria calda è rappresentato dai sistemi di circolazione dell’aria: si perde molta energia attraverso i tubi e il telaio della struttura. È uno spreco.
Con il riscaldamento a infrarossi, invece, l’energia viene diretta esattamente dove è necessario. Non c’è bisogno di riscaldare l’intera sala pulita solo per portare un wafer a 200°C. Inoltre, i dispositivi necessari per il riscaldamento sono più piccoli, quindi è possibile inserire più fasi di lavorazione nello stesso spazio, senza problemi.
Gli svantaggi (perché ci sono sempre degli svantaggi)
Il riscaldamento a infrarossi non è la soluzione perfetta per tutti i casi. Poiché il calore viene concentrato in un punto preciso, se le lampade non sono ben allineate, possono verificarsi problemi. Si possono creare zone troppo calde che danneggiano i componenti.
È necessario utilizzare controllori PID precisi per evitare che la temperatura superi i limiti desiderati. Inoltre, se si passa dal riscaldamento ad aria calda a quello a infrarossi, è necessario ricalibrare i sensori.
Ma il problema più grande è il raffreddamento: poiché il componente si riscalda molto velocemente, il sistema di raffreddamento deve funzionare altrettanto velocemente. Se il sistema di raffreddamento non è abbastanza efficiente, il problema si sposta semplicemente dalla fase iniziale della produzione alla fase finale.