Perché abbandoniamo i forni a convezione a favore di quelli a radiazioni infrarosse
La maggior parte delle fabbriche di semiconduttori sta infine abbandonando quei vecchi forni a convezione. È logico: data la necessità di utilizzare componenti senza piombo e il desiderio di ridurre i costi energetici, il metodo tradizionale non è più efficace.
Pensate a un forno a aria calda tradizionale: in pratica, si paga per riscaldare una grande scatola di metallo e tutta l’aria al suo interno, soltanto per riscaldare un piccolo componente. È uno spreco.
Le radiazioni infrarosse, invece, funzionano in modo diverso: invece di riscaldare l’intera stanza, esse inviano radiazioni elettromagnetiche direttamente sul substrato. È un metodo diretto e veloce.
La cosa interessante è che le radiazioni infrarosse colpiscono esattamente le bande di assorbimento specifiche dell’adesivo o del fotoresist utilizzato. Non bisogna quindi lottare contro l’aria, ma basta agire direttamente sul componente da trattare. Questo significa che non è necessario aspettare a lungo che l’equipaggiamento si riscaldi.
Quando si lavora con processi senza piombo, non si può permettersi errori riguardo alla temperatura. Se ci sono piccole variazioni, si possono creare problemi come filamenti di saldatura o piccole cavità nel componente. Utilizzando radiazioni infrarosse a bassa frequenza, si ottiene una densità termica elevata sulla superficie del componente, senza che tutto il circuito venga riscaldato eccessivamente.
E i risparmi energetici? Sono reali. I sistemi a convezione, infatti, perdono molta energia. Le lampade a radiazioni infrarosse, invece, si accendono e si spengono quasi istantaneamente. Niente più lunghi cicli di preriscaldamento. Inoltre, poiché non è necessario utilizzare gas o solventi per riscaldare, l’ambiente di lavoro diventa più pulito. È quindi un modo molto più efficiente per raggiungere gli obiettivi legati all’ambiente, visto che si utilizzano meno kilowatt-orari per ogni wafer.
Ma non è tutto perfetto… Ci sono dei compromessi da considerare. Si ottiene una velocità incredibile, ma bisogna fare attenzione alla concentrazione di calore. Se il wafer non è centrato perfettamente o se la geometria della lampada non è corretta, si potrebbero creare zone troppo calde. Bisogna anche assicurarsi che i sistemi di raffreddamento siano in grado di gestire il calore riflesso dal substrato. E se la cinghia trasportatrice si muove troppo lentamente rispetto all’output della lampada? Si potrebbero danneggiare i bordi dei componenti.
È quindi necessario trovare un equilibrio tra la velocità di lavorazione e la precisione termica. Ma una volta trovato quell’equilibrio, i risultati sono davvero eccezionali.