Waarom we convectieovens vervangen door IR-technologie in het leidvrije productieproces
Lang hebben we alles gewoon in convectieovens geplaatst en hoopten op het beste resultaat. Maar de situatie verandert. Door de druk om leidvrije, milieuvriendelijke standaarden na te streven, beweegt de industrie zich richting IR-technologie. Dit zie je vooral bij het gebruik van onderfills en speciale lijmsoorten: als de temperatuur maar een beetje verkeerd is, is de hele lading verloren.
Het echte verschil: IR versus hete lucht
Stel je een traditionele oven voor. Hier wordt de lucht, de muren en alle andere onderdelen verhit. Dat is veel energieverbruik, want het wafer moet wachten tot de lucht heet is voordat het kan worden behandeld.
IR-technologie werkt anders. Het is meer zoals een warmtestraallamp. De energie gaat rechtstreeks naar het substraat. Het proces gaat erg snel. We noemen dit ‘selectieve verwarming’, omdat je alleen de lijm of fotoresist kunt verhitten, zonder dat de rest van het product wordt aangetast. Hierdoor neemt je energieverbruik af en kun je meer producten per tijdseenheid produceren.
Omgaan met de uitdagingen van leidvrije materialen
Leidvrije soldaten vereisen hoge temperaturen en een zeer precieze controle op de temperatuur. Anders ontstaan er luchtbellen die de verbindingen kunnen beschadigen.
Met IR-lampen kun je deze hoge temperaturen in seconden bereiken.
Wat fijn is: je kunt de golflengte aanpassen – kortegolft of middengolft – zodat deze past bij de chemische samenstelling van het materiaal. Dit voorkomt dat de bovenste laag perfect is, terwijl de onderste laag nog nat blijft.
Echter: hoge intensiteit IR-golven genereren veel warmte. Als de koelventielters niet opgewassen zijn tegen deze warmte, zal het apparaat oververhit raken en zal de temperatuursensor onnauwkeurig werken. Het is dus een kwestie van balans vinden.
De nadelen
IR-technologie is geen wonderoplossing. Er zijn ook nadelen: als de componenten te dicht op elkaar zitten, kunnen de IR-stralen de juiste plekken niet bereiken. Het is dan alsof je alleen de bovenkant van je kin wilt bruinen – sommige gebieden blijven in de schaduw.
Om dit op te lossen gebruiken we reflecterende kamers of arrays van lampen die het wafer vanuit verschillende hoeken verlichten. Dit vereist meer ruimte op de fabrieksvloer, maar het is de enige manier om ervoor te zorgen dat een 300mm-wafer gelijkmatig van rand tot rand kan worden behandeld.