Perché il riscaldamento a raggi infrarossi in condizioni di vuoto è il metodo più efficace per trattare i chip senza piombo
Se siamo onesti: le norme riguardanti l’uso di materiali senza piombo e l’ambiente favorevole alla produzione di semiconduttori rappresentano davvero un problema. Ma queste norme rimarranno in vigore. Per molto tempo abbiamo utilizzato soltanto forni a convezione per scaldare i componenti. Il problema? In pratica, si finiva per pagare per riscaldare un enorme volume d’aria, sperando che i wafer diventassero abbastanza caldi… tutto questo mentre ci si augurava che nessuna polvere o contaminante potesse arrivare sui wafer stessi.
Ecco perché entra in gioco il riscaldamento a raggi infrarossi in condizioni di vuoto. Invece di utilizzare aria calda, i raggi infrarossi inviano radiazioni elettromagnetiche direttamente nel substrato. È un metodo preciso e pulito.
Come funziona realmente
Immaginate di stare al sole in una giornata invernale: non dobbiamo aspettare che l’aria intorno a noi si riscaldi; sentiamo subito il calore sulla pelle. Nello stesso modo, in condizioni di vuoto non dobbiamo preoccuparci che il calore venga disperso attraverso l’aria. Le lampade a raggi infrarossi emettono radiazioni a breve lunghezza d’onda che penetrano direttamente nelle layer dei componenti. È un processo estremamente veloce: è possibile aumentare la temperatura della superficie senza sprecare energia per riscaldare ogni singolo centimetro cubo della camera di lavorazione.
È quindi un metodo molto più efficiente. Non è necessario utilizzare ventilatori potenti o riscaldare migliaia di litri di gas solo per trattare pochi wafer.
I punti critici (l’aspetto tecnico)
Tuttavia, non è tutto così semplice. Per raggiungere le temperature necessarie per il saldaggio o la fotoresistenza, sono necessari elementi di alta potenza, come lampade a quarzo o ad ioduro. Il vero problema è la tenuta ermetica: queste lampade devono rimanere in condizioni di vuoto senza perdite di gas. Se ci fossero perdite, il vuoto verrebbe compromesso, e così anche i componenti prodotti. Utilizziamo sigilli speciali per garantire una tenuta perfetta.
Un ultimo consiglio: fate attenzione alla densità di potenza utilizzata. Se si utilizza troppa intensità di radiazioni infrarosse, si possono creare “punti caldi” sui wafer. Per evitare questo problema, è necessario ruotare i wafer o assicurarsi che l’array di lampade sia perfettamente bilanciato. Inoltre, i controller PID devono essere estremamente precisi: i raggi infrarossi raggiungono rapidamente la temperatura desiderata, quindi il sistema deve essere in grado di mantenerla costante.
In sintesi
Passare al riscaldamento a raggi infrarossi in condizioni di vuoto permette di eliminare quei solventi tossici e di ridurre l’impatto ambientale legato alla fase di essiccazione. Se continuate ad utilizzare i vecchi sistemi di riscaldamento, questa è sicuramente una soluzione ottima per risparmiare spazio e denaro.
Un ultimo consiglio: controllate bene il sistema di raffreddamento dell’acqua. Le lampade diventano molto calde, quindi è necessario un sistema in grado di gestire questo calore senza problemi.