なぜ、無鉛処理において対流式オーブンの代わりに赤外線技術が使われるのか
長い間、私たちはすべてを対流式オーブンで処理し、うまくいくことを願っていました。しかし、状況は変わりつつあります。無鉛で環境に優しい製品作りが求められる中、業界では赤外線技術が採用されています。特に、アンダーフィルや特殊な接着剤を扱う際にこの傾向が顕著です。温度が少しでもずれると、そのロット全体が廃棄処分になってしまいます。
赤外線と熱風の違い
従来のオーブンを考えてみてください。空気や壁、ラックなど、あらゆる部分が加熱されます。ウェーハが実際に硬化する前に、空気が十分に温まるのを待たなければならないため、エネルギーの無駄が激しいのです。
一方、赤外線技術は異なります。まるでビュッフェのヘートランプのように、エネルギーが直接基材に伝わります。非常に速いのです。これを「選択的加熱」と呼びます。つまり、接着剤やフォトレジストだけを加熱し、他の部分は加熱しないのです。そうすることで、エネルギーコストを削減し、生産性を向上させることができます。
無鉛材料の課題
無鉛はんだは繊細です。通常、より高い温度と厳密な温度管理が必要で、そうでないと気泡が発生し、接続が悪くなってしまいます。
しかし、赤外線ランプを使えば、数秒でその最高温度に到達できます。さらに良い点は、波長を調整して、使用している材料に合わせることができることです。これにより、「スキン効果」を防ぐことができます。つまり、表面は完璧に見えても、内部がまだ湿っているという状態を避けることができるのです。
ただし、高強度の赤外線は大量の熱を発生させます。冷却ファンが十分でないと、筐体が過熱し、温度センサーの数値も不安定になってしまいます。つまり、バランスを取る必要があるのです。
トレードオフ
もちろん、赤外線技術も万能ではありません。「シャドウ効果」という問題があります。部品が密に詰まっている場合、赤外線が届かない場所があります。まるで顎の下部を日焼けさせようとしても、一部が日陰になってしまうようなものです。
これを解決するために、反射室や、異なる角度からウェーハに光を当てるランプを使用します。これには工場のスペースが多く必要になりますが、300mmのウェーハの全域が均一に硬化するためには、これが唯一の方法です。