हम लीड-रहित सेमीकंडक्टरों के लिए IR तकनीक का उपयोग क्यों कर रहे हैं?
सेमीकंडक्टर उद्योग अब धीरे-धीरे अपनी पुरानी, रासायनिक आधारित प्रक्रियाओं को छोड़ रहा है। ऐसी प्रक्रियाओं में विषाक्त रसायनों का उपयोग होता है। इसी समस्या का समाधान है इन्फ्रारेड (IR) तकनीक। यह उन लोगों के लिए बेहतरीन विकल्प है, जो “हरित” उत्पादन प्रक्रियाओं को अपनाना चाहते हैं… क्योंकि इसमें विषाक्त रसायनों की आवश्यकता ही नहीं होती, और क्लीनरूम में भी बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता नहीं पड़ती।
ऊष्मा उत्पन्न करने की प्रक्रिया कैसे है?
सामान्य कन्वेक्शन ओवन में हवा गर्म होती है, और फिर वह हवा ही सेमीकंडक्टर चिप को गर्म करती है। यह प्रक्रिया धीमी है, एवं ऊर्जा का अपव्यय होता है।
लेकिन IR तकनीक में विद्युत-चुम्बकीय विकिरण का उपयोग करके ऊर्जा सीधे सेमीकंडक्टर चिप की सतह पर ही पहुँचाई जाती है। इस प्रकार ऊर्जा का अपव्यय नहीं होता।
“गोल्डिलॉक्स” दूरी
यहीं पर इंजीनियरों के लिए समस्याएँ शुरू हो जाती हैं… इंफ्रारेड लैंप एवं सेमीकंडक्टर चिप के बीच की दूरी को सही रखना आवश्यक है।
यदि लैंप बहुत नजदीक हो, तो चिप गर्म हो जाती है… और यदि लैंप बहुत दूर हो, तो ऊष्मा कम मिलती है, जिससे उत्पादन प्रक्रिया प्रभावित हो जाती है।
हम आमतौर पर तरंगदैर्घ्य के आधार पर ही इस दूरी को समायोजित करते हैं… छोटी तरंगदैर्घ्य वाले लैंप सतह को गर्म करने में मदद करते हैं, जबकि मध्यम तरंगदैर्घ्य वाले लैंप चिप की गहराई तक ऊष्मा पहुँचाने में मदद करते हैं।
उच्च तीव्रता वाले लैंप तो तेजी से काम करते हैं… लेकिन इसके लिए एक अच्छा PID नियंत्रण प्रणाली आवश्यक है… ताकि तापमान नियंत्रित रह सके।
चुनौतियाँ
IR तकनीक से सेमीकंडक्टर चिपों पर ऊर्जा की बचत होती है… लेकिन यह ऊष्मा को कहीं और ही भेज देती है… यानी कूलिंग सिस्टम पर।
चूँकि इन लैंपों से बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है, इसलिए मशीन का कूलिंग सिस्टम भी मजबूत होना आवश्यक है… अन्यथा लैंपों के इलेक्ट्रोड जल्दी ही खराब हो जाते हैं।
यह एक तरह का समझौता ही है… वास्तविक प्रक्रिया में ऊर्जा की बचत होती है… लेकिन मशीन के आसपास की ऊष्मा को नियंत्रित करने हेतु थोड़ा अतिरिक्त प्रयास आवश्यक है। फिर भी, लीड एवं रासायनिक पदार्थों से छुटकारा पाने हेतु यह कीमत चुकाना ही आवश्यक है।