Perché il riscaldamento ad infrarossi in ambiente vaccuo è la soluzione ideale per gli standard dei semiconduttori
Il settore dei semiconduttori cerca disperatamente soluzioni “senza piombo” e “ecologiche”. Ma se si continua a utilizzare forni tradizionali a convezione, si finisce per incontrare degli ostacoli. Questi forni consumano molta energia: trascorrono metà del loro tempo a riscaldare l’aria, che in realtà non ha bisogno di essere riscaldata. Inoltre, spesso introducono contaminanti nel processo di produzione.
I riscaldatori ad infrarossi compatibili con l’ambiente vaccuo risolvono questi problemi. Invece di utilizzare l’aria come mezzo per trasportare il calore, essi utilizzano la radiazione per trasferire direttamente l’energia al materiale da riscaldare.
Come funziona la fisica alla base di questo sistema
In assenza di aria, non c’è nulla che possa trasportare il calore. La conduzione e la convezione smettono di funzionare. È qui che entra in gioco la radiazione elettromagnetica. Le lampade ad infrarossi emettono fotoni che raggiungono direttamente il substrato, facendo vibrare le molecole presenti al suo interno. Non si spreca tempo a riscaldare le pareti della camera o lo spazio vuoto intorno al componente da riscaldare. Si riscalda solamente il wafer. È veloce… davvero veloce. E questo significa che si risparmia tantissima energia e i componenti vengono pronti molto più velocemente.
Il problema principale: mantenere l’ambiente pulito
Non si può semplicemente inserire una lampada qualsiasi in una camera a vuoto e sperare nel migliore. È un modo sicuro per causare problemi. Utilizziamo involucri e sigilli in quarzo appositamente progettati per funzionare in ambiente vaccuo, al fine di evitare la fuoriuscita di sostanze volatili. Se i materiali utilizzati non sono puri, durante il riscaldamento potrebbero uscire sostanze volatili organiche. Nel settore dei semiconduttori, anche poche impurità possono rovinare l’intero processo di produzione. Nessuno vuole questo.
Affrontare le esigenze legate all’uso di materiali senza piombo
Passare a saldature e adesivi senza piombo rappresenta una sfida, poiché richiede temperature più elevate e controlli termici più precisi. Il vantaggio degli strumenti a infrarossi è che riescono a raggiungere queste temperature istantaneamente. Non c’è bisogno di aspettare che il forno si riscaldi. Basta accenderlo e procedere.
Tuttavia, c’è un problema: bisogna prestare attenzione al carico termico. Poiché non c’è aria che possa trasportare il calore via dal corpo della lampada, i sistemi di raffreddamento devono essere perfetti. Se il sistema di raffreddamento a acqua funziona male, il corpo della lampada si surriscalderà immediatamente.
È l’unico metodo efficace per ottenere un processo di essiccazione “a zero emissioni”. Si eliminano i solventi chimici dannosi e si smettono di utilizzare quei forni enormi che consumano tantissima energia. È semplicemente un modo più pulito e efficiente per lavorare.