เหตุใดเราจึงเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยี IR สำหรับการผลิตชิปไร้สารตะกั่ว
โลกของชิปเซมิคอนดักเตอร์กำลังเปลี่ยนแปลงไปในทางที่ดีขึ้น เรากำลังเลิกใช้วิธีการอบแห้งที่ใช้สารเคมีมากมาย รวมถึงวิธีการผลิตที่ใช้สารตะกั่วด้วย นั่นคือจุดที่เทคโนโลยี IR เข้ามามีบทบาทสำคัญ เพราะเทคโนโลยีนี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้สารละลายที่มีความไวต่ออุณหภูมิ และยังช่วยลดการใช้พลังงานในห้องผลิตที่มีสภาพแวดล้อมควบคุมอุณหภูมิอย่างเข้มงวดอีกด้วย
หลักการทำงานของเทคโนโลยี IR
ลองนึกถึงเตาอบแบบปกติดูสิ มันจะทำให้อากาศร้อนขึ้นก่อน แล้วอากาศนั้นจึงนำความร้อนมาสู่ชิ้นงาน ซึ่งเป็นวิธีที่ช้าและสิ้นเปลืองพลังงานมาก
แต่เทคโนโลยี IR นั้นแตกต่างออกไป มันใช้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อส่งพลังงานไปยังพื้นผิวของชิปโดยตรง เราไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานมากมายเพื่อให้อากาศร้อนขึ้น แต่เราสามารถส่งพลังงานไปยังพื้นผิวของชิปได้เลย
วิธีนี้ทำให้เวลาในการอบชิปเร็วขึ้นอย่างมาก และเมื่อต้องจัดการกับวัสดุที่มีความไวต่ออุณหภูมิสูง เช่น สารที่ใช้ในการเคลือบชิปหรือสารประสานที่ไม่มีสารตะกั่ว ความเร็วในการอบจึงมีความสำคัญมาก
ระยะห่างที่เหมาะสม
นี่คือสิ่งที่ทำให้วิศวกรมีปัญหา เพราะคุณต้องหาระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างหลอด IR กับชิปให้ได้
ถ้าหลอดอยู่ใกล้เกินไป ก็จะทำให้ชิปมีจุดร้อน และชิปก็จะบิดเบี้ยวได้ ซึ่งไม่ดีเลย
แต่ถ้าหลอดอยู่ไกลเกินไป ก็จะทำให้ความร้อนไม่เพียงพอ และอัตราการผลิตก็จะลดลง ดังนั้นคุณต้องปรับระยะห่างนี้ให้เหมาะสม
โดยปกติแล้ว เราจะปรับระยะห่างนี้ตามความยาวคลื่นของหลอด IR ความยาวคลื่นสั้นจะช่วยให้ความร้อนเข้าถึงพื้นผิวชิปได้ดี ส่วนความยาวคลื่นยาวจะช่วยให้ความร้อนแทรกซึมเข้าไปในชิปได้ลึกขึ้น คุณต้องหาจุดสมดุลระหว่างความเข้มของหลอดกับความจุความร้อนของชิป หลอดที่มีความเข้มสูงจะช่วยให้การอบเร็วขึ้น แต่คุณก็ต้องมีระบบควบคุมอุณหภูมิที่ดี เพื่อไม่ให้อุณหภูมิสูงเกินไปจนทำลายชิป
ข้อเสียของเทคโนโลยี IR
แม้ว่าการเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยี IR จะช่วยประหยัดพลังงานได้มาก แต่ก็มีข้อเสียอยู่เหมือนกัน นั่นคือความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกส่งไปยังระบบระบายความร้อนแทน
เนื่องจากหลอด IR สามารถสร้างความร้อนได้มากในพื้นที่เล็กๆ ดังนั้นโครงสร้างของเครื่องจึงต้องมีความสามารถในการระบายความร้อนได้ดี หากพัดลมหรือระบบระบายความร้อนไม่ดีพอ ขั้วไฟฟ้าของหลอดก็จะเสียหายได้เร็วขึ้น
มันเป็นการแลกเปลี่ยนกัน คุณจะประหยัดพลังงานในกระบวนการผลิต แต่ก็ต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในการจัดการกับความร้อนที่เกิดขึ้น แต่ถึงอย่างนั้น มันก็เป็นราคาที่คุ้มค่าเมื่อเทียบกับการกำจัดสารตะกั่วและสารเคมีต่างๆ ออกไป