Perché le fabbriche di semiconduttori abbandonano i forni tradizionali a favore del trattamento termico ad infrarossi
Se avete trascorso del tempo in una fabbrica di semiconduttori ultimamente, probabilmente avrete notato qualcosa di interessante: quei grandi forni a convezione stanno scomparendo progressivamente. Le persone preferiscono ora utilizzare il trattamento termico ad infrarossi. Perché? Perché riscaldare un’intera stanza solo per asciugare un piccolo pezzo di silicio è uno spreco di energia. I raggi infrarossi, invece, agiscono direttamente sul materiale da trattare. Ecco perché oggi i prodotti “ecologici” o “senza piombo” prevedono quasi sempre l’uso dei raggi infrarossi.
La fisica dietro questo processo è davvero semplice.
Pensate a un forno a convezione: si riscalda l’aria, che a sua volta riscalda le pareti del forno; infine, è il materiale stesso a essere riscaldato. Per mantenere il flusso d’aria necessario, servono motori potenti, e si perde molta energia attraverso le pareti del forno. I raggi infrarossi, invece, utilizzano radiazioni elettromagnetiche; l’energia arriva direttamente sul materiale da trattare. È un processo molto veloce. Inoltre, se si utilizzano raggi infrarossi a breve lunghezza d’onda, questi penetrano più profondamente nel materiale, permettendo così di trattare strati più spessi senza danneggiare la superficie.
Mantenere tutto pulito (e senza piombo)
Lavorare con saldature e polimeri privi di piombo richiede precisione. Se la temperatura viene superata anche di poco, si possono verificare problemi come deformazioni delle wafer o la formazione di vuoti all’interno del materiale. È qui che entrano in gioco i regolatori PID a circuito chiuso: essi permettono di mantenere una temperatura precisa. Inoltre, è un metodo più ecologico: non ci sono solventi, né elementi che generano ozono, né processi di combustione. È semplicemente elettricità trasformata in fotoni.
I limiti
Non basta semplicemente sostituire il forno tradizionale con uno a raggi infrarossi per ottenere risultati perfetti. La densità termica è molto più alta; se la configurazione del sistema non è precisa, si possono creare punti caldi che causano deformazioni delle wafer. È quindi necessario prestare attenzione alla distanza focale e utilizzare schermi riflettenti per evitare che la struttura stessa della macchina venga danneggiata. Un ultimo consiglio: verificate il consumo energetico. Passare ai raggi infrarossi riduce solitamente il consumo energetico del 30% al 50%, il che è ottimo. Tuttavia, tenete presente che i quadri elettrici devono essere in grado di gestire gli aumenti di carico causati dall’accensione delle lampade.