Perché smettere di sprecare energia inutilmente? IR contro aria forzata nelle fabbriche di semiconduttori
Se avete trascorso del tempo nel settore della lavorazione dei semiconduttori, conoscete bene la situazione: si tratta di una corsa continua contro il tempo, unita a uno sforzo costante per mantenere l’ambiente pulito.
La maggior parte delle linee di produzione tradizionali utilizza ancora aria calda forzata per mantenere costanti le temperature. Si tratta di un sistema ingombrante e inefficiente: l’aria calda non trasferisce il calore in modo efficace. Si finisce così per perdere minuti interi in attesa che l’aria si stabilizzi, prima di poter iniziare il processo di produzione.
Ecco dove l’irraggiamento a raggi infrarossi cambia le cose.
I raggi infrarossi non hanno bisogno di intermediari per trasferire il calore: non è necessario riscaldare l’aria per riscaldare il componente. Invece, i raggi infrarossi trasmettono direttamente l’energia elettromagnetica al substrato. È un processo quasi istantaneo.
Non si spreca energia per riscaldare l’intera stanza: l’energia viene invece indirizzata direttamente sul componente da riscaldare. Questo significa che il tempo necessario per raggiungere la temperatura desiderata diminuisce drasticamente. Quando si lavora su larga scala, ridurre di 30 secondi il tempo di riscaldamento ad ogni ciclo significa aumentare notevolmente la quantità di wafer che possono essere prodotti al giorno.
Inoltre, pensate al problema della purezza dell’ambiente di lavoro: l’aria forzata è una minaccia per la purezza, poiché i ventilatori creano polvere e i filtri si intasano. Si passa quindi metà del tempo a cercare di mantenere stabile l’ambiente.
Gli irraggiamenti a raggi infrarossi sono diversi: non ci sono parti mobili, né vento, né turbolenze. Poiché queste unità occupano poco spazio, è possibile posizionarle esattamente dove sono necessarie, senza disturbare il flusso d’aria nella stanza.
Ovviamente, non è tutto perfetto: ci sono dei compromessi da considerare. Gli irraggiamenti a raggi infrarossi sono estremamente veloci, ma hanno una direzionalità precisa. Non è possibile “avvolgere” il componente con questi raggi come invece si fa con l’aria calda. Se il componente ha forme complesse o cavità profonde, potrebbero verificarsi zone fredde. Bisogna quindi scegliere con cura la posizione degli emettitori. Se l’angolo o la distanza non sono corretti, si rischia di danneggiare la superficie del componente mentre il nucleo rimane ancora freddo. È necessario utilizzare un controllore PID preciso per evitare errori.
Richiede un po’ più di pianificazione iniziale, ma la velocità e la pulizia ottenute ne valgono la pena.