لماذا نستخدم التجفيف بالأشعة تحت الحمراء للأشباه الموصلات الخالية من الرصاص؟
عند تصنيع أجهزة الاستشعار من نوع MEMS، فإن آخر شيء نريده هو وجود سطح ملوث. يجب أن يكون السطح جافًا ونظيفًا. لذلك نستخدم التجفيف بالأشعة تحت الحمراء. فهو يزيل الرطوبة والمذيبات دون الحاجة إلى استخدام مواد كيميائية معقدة أو محفزات تحتوي على الرصاص. إنها ببساطة طاقة مباشرة تقوم بالعمل.
كيف يعمل ذلك من الناحية الفيزيائية؟
فكر في فرن التسخين التقليدي: فهو يسخن الهواء، والهواء بدوره يسخن الجزء المراد تسخينه. هذه العملية بطيئة. أما الأشعة تحت الحمراء فهي مختلفة؛ فالأشعة تصل مباشرة إلى جزيئات الماء أو المذيبات الموجودة على السطح. نستخدم أشعة تحت حمراء ذات موجة قصيرة لأجهزة MEMS، فهي تخترق الطبقات السطحية بسرعة، مما يؤدي إلى تبخر سريع للمذيبات. هذا أمر رائع، لأنه يمنع حدوث مشكلة “التجفيف السريع للسطح”، وهي المشكلة التي تحدث عندما يجف السطح بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى بقاء المذيبات تحت السطح.
الالتزام بمعايير البيئة الخضراء
الصناعة تتجه نحو استخدام مواد خالية من الرصاص ومواد صديقة للبيئة، وذلك لأسباب وجيهة. فالتجفيف الحراري التقليدي يحتاج إلى محفزات معدنية ثقيلة لخفض درجة الحرارة إلى مستوى مناسب للعمل. أما باستخدام الأشعة تحت الحمراء، فلا حاجة إلى ذلك. نستخدم طاقة الضوء لتسريع عملية التبخر والربط الكيميائي. لا توجد مواد كيميائية ضارة تنبعث من الجهاز، ولا حاجة إلى مواد محفزة. هذا يجعل العملية أكثر سهولة في الغرف النظيفة.
العيوب التي يجب أن تعرفها
الأجهزة التي تستخدم أشعة تحت حمراء عالية الشدة قوية جدًا، لكن يجب الانتباه إلى التدرج الحراري. إذا كان السطح رقيقًا، فقد يتشوه السيليكون إذا لم يتم توزيع شدة الأشعة تحت الحمراء بشكل صحيح على السطح. لقد اكتشفنا أن استخدام مصدر طاقة متذبذب هو الحل المناسب، فهو يحافظ على درجة حرارة السطح ضمن نطاق 5 درجات مئوية فقط.
ننصح أيضًا بالاهتمام بأجهزة التبريد والحماية من الحرارة. فالحرارة المنبعثة من الجهاز قد تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الغرفة النظيفة، وبالتالي يبدأ أجهزة التحكم في درجة الحرارة في العمل. يجب التأكد من أن أجهزة التبريد في المنشأة قادرة على التعامل مع الطاقة الكبيرة المستخدمة.