Perché passiamo all’uso delle radiazioni infrarosse per i semiconduttori senza piombo
Il mondo dei semiconduttori sta finalmente iniziando a migliorare. Stiamo abbandonando quei processi di essiccazione basati su sostanze chimiche pericolose e quegli impianti che utilizzano il piombo. È qui che entra in gioco la tecnologia delle radiazioni infrarosse. Si tratta di una soluzione ideale per chi vuole procedere in modo “ecologico”, poiché elimina la necessità di solventi volatili e riduce l’uso di energia nei laboratori di produzione.
Come funziona effettivamente il riscaldamento
Pensate a un forno a convezione tradizionale: esso riscalda l’aria, e poi è l’aria stessa a riscaldare il componente da trattare. Il processo è lento e inefficiente.
Le radiazioni infrarosse invece funzionano diversamente: utilizzano radiazioni elettromagnetiche per trasmettere energia direttamente sulla superficie del wafer. Non sprechiamo quindi energia per riscaldare un contenitore pieno d’aria; invece, l’energia va direttamente sul substrato. Questo rende il processo molto più veloce. Inoltre, quando si lavora con fotoresist sensibili o paste di saldatura prive di piombo, è fondamentale avere una temperatura precisa; in questi casi, la velocità è davvero importante.
La distanza ottimale tra la lampada e il wafer
Ecco dove diventa complicato per gli ingegneri: bisogna trovare la giusta distanza tra la lampada a radiazioni infrarosse e il wafer. Se la lampada è troppo vicina, si creano zone troppo calde e il wafer si deforma. Se invece è troppo lontana, il flusso termico diminuisce e il processo diventa meno efficiente. Di solito regoliamo questa distanza in base alla lunghezza d’onda della luce: le onde corte sono utili per riscaldare la superficie, mentre quelle medie penetrano più in profondità nel wafer. Bisogna quindi bilanciare l’intensità della lampada con la massa termica del wafer. Le lampade ad alta intensità permettono un riscaldamento rapido, ma è necessario un sistema di controllo preciso per evitare che la temperatura superi i limiti consentiti.
I vantaggi e gli svantaggi
Passare alle radiazioni infrarosse permette di risparmiare molta energia, ma questo calore deve essere dissipato altrove: nel sistema di raffreddamento. Poiché queste lampade generano molto calore in uno spazio ridotto, il telaio dell’apparecchiatura deve essere progettato per gestire questo calore. Se i ventilatori o i sistemi di raffreddamento non sono adeguati, gli elettrodi presenti nelle lampade potrebbero danneggiarsi molto rapidamente. È quindi un compromesso: si risparmia energia durante il processo, ma bisogna investire più sforzi per gestire il calore generato. Tuttavia, è un prezzo che vale la pena pagare per eliminare il piombo e le sostanze chimiche utilizzate nei processi di produzione.