Почему мы переходим на инфракрасное излучение для производства безсвинцовых полупроводников
Мир полупроводников наконец-то начинает корректировать свои методы производства. Мы отказываемся от тех опасных процессов с использованием химических веществ и растворителей, а также от технологий, основанных на использовании свинца. Именно здесь и приходит на помощь инфракрасное излучение. Это отличный выбор для тех, кто хочет сократить использование вредных веществ и снизить энергопотребление.
Как работает процесс нагрева
Представьте обычную конвекционную печь: она нагревает воздух, а затем этот воздух нагревает деталь. Этот процесс медленный и неэффективный.
Инфракрасное излучение работает иначе: оно использует электромагнитные волны для передачи энергии прямо на поверхность кристалла. Мы не тратим энергию на нагрев всей металлической корпусной конструкции, а просто нагреваем сам кристалл. Это значительно ускоряет процесс нагрева. Особенно важно это при работе с чувствительными фоторезистами или безсвинцовыми припоями – материалами, которые требуют очень точного контроля температуры.
Идеальное расстояние
Здесь возникают сложности для инженеров: необходимо правильно подобрать расстояние между лампой инфракрасного излучения и кристаллом. Если лампа находится слишком близко, возникают «горячие точки», что приводит к деформации кристаллов. Если же лампа находится слишком далеко, тепловой поток снижается, что снижает скорость производства. Обычно мы корректируем это расстояние в зависимости от длины волны излучения. Коротковолновое излучение хорошо подходит для нагрева поверхности, а средневолновое – для глубокого проникновения тепла в кристалл. Необходимо сбалансировать интенсивность излучения и тепловую массу кристалла. Лампы с высокой интенсивностью излучения действительно работают быстро, но требуют точного контроля температуры, чтобы избежать перегрева кристаллов.
Недостатки
Переход на инфракрасное излучение позволяет сэкономить много энергии, но это приводит к увеличению нагрузки на систему охлаждения. Поскольку лампы выделяют большое количество тепла, корпус устройства должен быть способен справляться с этой нагрузкой. Если вентиляторы или системы охлаждения не справляются со своей задачей, электроды ламп начинают перегреваться и быстрее разрушаются. Это своего рода компромисс: мы сэкономляем энергию в процессе производства, но должны потратить больше усилий на контроль температуры. Тем не менее, это цена, которую стоит заплатить за отказ от использования свинца и химических веществ.