Por que as fábricas de semicondutores estão abandonando os fornos convencionais em favor do tratamento por radiação infravermelha?
Se você já esteve em alguma fábrica de semicondutores recentemente, provavelmente notou algo: aqueles grandes fornos convencionais estão desaparecendo. As pessoas estão optando pelo tratamento por radiação infravermelha. Por quê? Porque é um desperdício de energia aquecer todo o ambiente só para secar um pequeno pedaço de silício. A radiação infravermelha atinge diretamente o substrato. É por isso que os critérios de “amigabilidade ambiental” ou “sem chumbo” quase sempre indicam o uso da radiação infravermelha atualmente.
A física por trás disso é bastante simples.
Pense em um forno convencional: você aquece o ar, que por sua vez aquece as paredes, que por fim aquecem o componente a ser tratado. É preciso usar ventiladores potentes para manter o ar em movimento, e muita energia é perdida pelas paredes. Já a radiação infravermelha funciona de maneira diferente: ela utiliza radiação eletromagnética, que atinge diretamente o material a ser tratado. É rápido. Muito rápido. Além disso, se for utilizada radiação infravermelha de onda curta, ela penetra mais profundamente no material. Isso significa que é possível tratar camadas mais espessas sem danificar a superfície do material.
Manter tudo limpo (e sem chumbo)
Trabalhar com soldas e polímeros sem chumbo exige cuidado. Se a temperatura for elevada demais, os wafer podem se deformar ou surgir cavidades indesejadas. É aí que entram os controladores PID de loop fechado. Eles ajudam a manter a temperatura específica necessária. Além disso, é uma maneira mais limpa de trabalhar: não há necessidade de solventes, elementos que geram ozônio ou combustão. É apenas eletricidade transformada em fótons. Simples.
Os desafios
No entanto, não basta simplesmente substituir o forno convencional por um sistema de radiação infravermelha esperando que tudo funcione perfeitamente. A densidade de calor é muito maior. Se o layout não for preciso, haverá pontos quentes que causarão deformações nos wafer. É preciso ter muito cuidado com as distâncias focais e usar blindagens refletivas para evitar danos ao próprio equipamento.
Uma dica final: verifique o consumo de energia. A mudança para o uso da radiação infravermelha geralmente reduz a conta de energia em 30% a 50%, o que é ótimo. Mas lembre-se de que os quadros elétricos precisam ser capazes de suportar os picos de energia quando as lâmpadas são acionadas.