Perché stiamo sostituendo i forni a convezione con quelli a radiazioni infrarosse nella produzione senza piombo
Per molto tempo abbiamo semplicemente utilizzato i forni a convezione, sperando che funzionassero bene. Ma le cose stanno cambiando. Con l’impegno verso standard ecologici e privi di piombo, l’industria si sta orientando verso la tecnologia a radiazioni infrarosse. Questo fenomeno è particolarmente evidente quando si trattano materiali come gli adesivi speciali: se la temperatura non è precisa, l’intera produzione risulta inutile.
La vera differenza: IR contro aria calda
Pensate a un forno tradizionale: si riscalda l’aria, le pareti, gli scaffali… insomma, tutto. È uno spreco enorme di energia, visto che il wafer deve aspettare che l’aria diventi calda prima di poter essere indurito.
Con le radiazioni infrarosse invece, l’energia viene diretta direttamente sul substrato. È molto più veloce. Lo chiamiamo “riscaldamento selettivo”, perché è possibile riscaldare soltanto l’adesivo o il fotoresist, senza riscaldare il resto del componente. In questo modo si riducono i costi energetici e aumenta la produttività.
Gli ostacoli legati all’uso di materiali senza piombo
I saldanti senza piombo richiedono temperature elevate e tempi precisi per poter indurirsi; altrimenti si creano delle bolle d’aria che rovinano il collegamento tra i componenti.
Con le lampade a radiazioni infrarosse, è possibile raggiungere queste temperature in pochi secondi.
Il vantaggio è che è possibile regolare la lunghezza d’onda delle radiazioni, in modo da adattarle alla chimica dei materiali utilizzati. In questo modo si evita il “fenomeno della superficie perfetta ma internamente ancora umido”.
Tuttavia, c’è un problema: le radiazioni a alta intensità generano moltissimo calore. Se i ventilatori di raffreddamento non sono sufficienti, il chassis si surriscalda e i sensori di temperatura perdono precisione. È quindi necessario trovare un equilibrio.
I compromessi
Le radiazioni infrarosse non sono certo una soluzione magica. Bisogna tenere conto del “fenomeno dell’ombreggiamento”: se i componenti sono troppo vicini tra loro, i raggi infrarossi non riescono a raggiungere le zone nascoste. È come cercare di abbronzare solo la parte inferiore del mento: alcune aree rimangono comunque nell’ombra.
Per risolvere questo problema, utilizziamo camere riflettenti o gruppi di lampade che illuminano il wafer da diverse angolazioni. Questo richiede più spazio nella fabbrica, ma è l’unico modo per assicurarsi che un wafer da 300 mm venga indurito uniformemente su tutta la sua superficie.