Perché le fabbriche di semiconduttori stanno abbandonando i forni tradizionali a favore dei sistemi di cura a raggi infrarossi
La maggior parte delle fabbriche di semiconduttori sta smettendo di utilizzare quei forni enormi a convezione. È logico: data la crescente esigenza di utilizzo di energie “verdi” e le rigide normative riguardanti i materiali senza piombo, il vecchio metodo di lavorazione non è più efficace.
Il vero vantaggio dei sistemi di cura a raggi infrarossi è che essi ignorano completamente l’aria circostante: l’energia viene diretta direttamente sul substrato da trattare. Perché sprecare molta energia per riscaldare le pareti di un forno enorme, quando si può semplicemente riscaldare solo la parte su cui si sta lavorando?
Come funzionano davvero
Si tratta di un sistema di trasferimento energetico diretto: invece di aspettare che l’aria calda si diffonda nell’ambiente, i raggi infrarossi utilizzano radiazioni elettromagnetiche per far muovere le molecole presenti nel fotoresist o negli adesivi. Il processo avviene quasi istantaneamente: poiché queste onde penetrano nel materiale, esso si solidifica dall’interno verso l’esterno. In questo modo si ottiene un tempo di asciugatura molto più breve, evitando così di sottoporre i componenti a temperature elevate per ore intere.
Gestire i standard legati ai materiali senza piombo
Ecco il problema: i materiali senza piombo richiedono molta più energia per solidificarsi rispetto ai materiali tradizionali contenenti piombo. Il problema con i forni a convezione è che per raggiungere queste temperature elevate è necessario surriscaldare tutto il resto della scheda elettronica. È come cercare di riscaldare una singola fetta di pizza riscaldando l’intera casa fino a 100 gradi. I raggi infrarossi a breve lunghezza d’onda risolvono questo problema: forniscono un calore preciso e intenso, permettendo di raggiungere la temperatura desiderata senza surriscaldare il resto della scheda.
I vantaggi e gli svantaggi
Il conto energetico ne trarrà vantaggio: non è necessario utilizzare ventilatori o elementi di riscaldamento che funzionano 24/7 per mantenere calda la camera di lavoro. Le lampade vengono attivate soltanto quando una parte specifica del componente è sotto di esse. È semplice.
Tuttavia, bisogna fare attenzione: se si aumenta troppo l’intensità del calore, si può verificare il fenomeno della “essiccazione superficiale”: in questo caso la superficie si solidifica troppo rapidamente, trattenendo i solventi al suo interno. Se non si prestano attenzione alla velocità di trasporto dei componenti e alle zone interessate dal calore, possono formarsi bolle. E se ciò accade, bisogna scartare l’intero lotto di prodotti.
Integrazione nella linea di produzione
Il vantaggio principale è lo spazio liberato: è possibile sostituire un forno lungo 10 metri con un tunnel a raggi infrarossi più compatto. Questo riduce l’uso di spazio, le emissioni di carbonio e permette ai componenti di passare attraverso la linea di produzione molto più velocemente.