Dlaczego używamy metody utwardzania w podczerwieni dla półprzewodników bez ołowiu?
Podczas produkcji czujników typu MEMS ostatnią rzeczą, jakiej chcemy, jest zanieczyszczony substrat. Musi być suchy i czysty. Dlatego korzystamy z metody utwardzania w podczerwieni. Ta metoda eliminuje wilgoć oraz rozpuszczalniki, bez konieczności stosowania skomplikowanych dodatków chemicznych czy katalizatorów na bazie ołowiu. To po prostu energia działająca bezpośrednio na materiał.
Jak to faktycznie działa?
Wyobraźmy sobie standardową piec konwekcyjny – on podgrzewa powietrze, a to z kolei podgrzewa elementy znajdujące się na powierzchni płytki. Proces ten jest powolny. Podczerwień jest inna – lampy oddziałują bezpośrednio na cząsteczki wody lub rozpuszczalniki znajdujące się na powierzchni płytki. Wybieramy więc krótkofalową podczerwień do obróbki płytek MEMS. Ona szybko przenika przez warstwy powierzchniowe, co sprzyja szybkiemu parowaniu płynów. Proces ten jest niemal natychmiastowy. To ogromna zaleta, ponieważ zapobiega efektowi „skórki” – sytuacji, gdy górna warstwa schnie zbyt szybko, a rozpuszczalniki pozostają pod spodem.
Przestrzeganie zasad „zielonej” produkcji
Przemysł zmierza w stronę produktów bez ołowiu i o mniejszym wpływie na środowisko, i to z dobrego powodu. Stara metoda utwardzania termicznego często wymaga użycia katalizatorów na bazie ciężkich metali, aby uzyskać odpowiednią temperaturę. Z podczerwią moglibyśmy tego uniknąć. Wykorzystujemy energię światła do napędzania procesu parowania i chemicznego łączenia elementów. Nie ma żadnych toksycznych substancji, które mogłyby uciec z urządzenia. To idealne rozwiązanie dla środowiska sprzętu produkcyjnego.
Kwestie, których należy uwzględnić
Urządzenia z wysoką intensywnością promieniowania podczerwonego są bardzo skuteczne. Gęstość energii jest duża, co sprzyja szybszej obróbce elementów. Ale trzeba uważać na gradient temperatury. Jeśli płyta jest cienka, intensywność podczerwieni może powodować zniekształcenie krzemienia, jeśli nie zostanie ona rozłożona równomiernie na całej powierzchni. Okazało się, że najlepszym rozwiązaniem jest użycie zasilacza impulsowego – dzięki temu temperatura substratu pozostaje w granicach 5°C. Jeszcze jedna ważna kwestia: nie zapomnijcie o wentylatorach chłodzących i elementach ochronnych. Ciepło może uciekać na zewnątrz. Jeśli obudowa nie jest dobrze izolowana, temperatura w pomieszczeniu wzrośnie, a alarmy HVAC zaczną wydawać dźwięki ostrzegawcze. Upewnijcie się więc, że system chłodzenia waszego obiektu jest w stanie sprostać ilości energii, jaką dostarczacie.