Asciugamento dei wafer MEMS con raggi infrarossi: un metodo efficace ed efficiente
Quando si producono sensori MEMS, l’ultima cosa di cui si ha bisogno è che una goccia di umidità o qualche traccia di solvente rovini la microstruttura del componente. È necessario trovare un equilibrio delicato: i wafer devono essere completamente asciutti, ma non si può semplicemente sottoporli a calore elevato, sperando nel meglio.
Ecco perché utilizziamo riscaldatori a radiazioni infrarosse a breve lunghezza d’onda. Invece di utilizzare aria riscaldata o agenti chimici per l’asciugamento, i raggi infrarossi trasmettono energia direttamente sul substrato. È un metodo diretto e pulito.
Come funziona realmente
Pensate a un forno a convezione: deve prima riscaldare l’aria, e poi l’aria riscalda il cibo. È un processo molto lento. I raggi infrarossi invece agiscono direttamente sulle molecole d’acqua presenti sulla superficie del wafer. L’energia provoca una rapida evaporazione dell’acqua; il wafer diventa asciutto in pochi secondi.
Il vantaggio principale è rappresentato dal “budget termico”: poiché il processo avviene così rapidamente, il wafer non rimane esposto al calore per lunghi periodi. Questo significa che non c’è rischio che il wafer si deformi o che i dopanti si spostino dove non dovrebbero.
Un vantaggio per il pianeta (e per i polmoni)
L’industria sta finalmente abbandonando i saldanti a base di piombo e quei solventi pericolosi. Il trattamento con raggi infrarossi fa parte di questa tendenza positiva. Si tratta di un processo “asciutto”: non è necessario eliminare i gas contaminati dall’impianto di estrazione aria, e non ci sono elementi riscaldanti pericolosi da gestire. Basta collegarlo all’elettricità, impostare la lunghezza d’onda desiderata e il gioco è fatto. Inoltre, poiché non si utilizzano ventilatori per muovere l’aria calda, non si perdono energie attraverso le perdite nei condotti.
Gli svantaggi
Non è tutto perfetto. Una alta densità di calore comporta alcuni svantaggi. Se si aumenta troppo rapidamente la temperatura, si rischia uno shock termico. Bisogna quindi utilizzare controllatori PID precisi; altrimenti si potrebbe superare la temperatura desiderata e rovinare il prodotto. Inoltre, dato che l’intensità dei raggi infrarossi è elevata, è necessario proteggere correttamente l’unità di riscaldamento. Non si vuole che gli operatori vengano esposti alle radiazioni.
Abbiamo progettato questi riscaldatori in modo che possano sostituire facilmente quei vecchi sistemi termici ingombranti. Si ottiene così uno spazio ridotto sul pavimento e costi energetici inferiori. È quindi un modo per rispettare gli standard ambientali senza rallentare la linea di produzione.