¿Por qué la calefacción por infrarrojos en vacío gana terreno en la industria semiconductor?
Seamos honestos: los hornos convencionales de convección ya parecen algo obsoleto. La mayoría de nosotros estamos dejándolos atrás y pasando a utilizar calentadores por infrarrojos en cámaras de vacío. No se trata solo de seguir las normas relacionadas con la reducción del uso de metales pesados o el ahorro energético; es porque el método tradicional es simplemente ineficiente.
Piénselo: con aire caliente, se gasta mucha energía para calentar un gran volumen de aire, con el único fin de transmitir algo de calor al wafer. Es una pérdida de energía. La calefacción por infrarrojos evita este problema, ya que utiliza radiación electromagnética para lograr el mismo objetivo.
La magia de la calefacción por infrarrojos en vacío
Cuando se elimina el aire del ambiente, las cosas se vuelven interesantes. Sin aire, no hay oxidación. Tampoco hay contaminantes en el aire que puedan afectar al sustrato. Las lámparas de infrarrojos emiten fotones que llegan directamente a la capa a curar. Podemos ajustar esto para que los fotones impacten en las bandas de absorción específicas del adhesivo o del fotorresistente. El calor va exactamente donde necesita ir, es decir, al producto, en lugar de simplemente calentar las paredes de la cámara.
Es rápido. Muy rápido. Se pueden alcanzar las temperaturas deseadas en cuestión de segundos. Eso representa una gran ventaja tanto desde el punto de vista energético como en términos de tiempo de producción.
Manteniendo un entorno ecológico (sin complicaciones)
El proceso de curado tradicional suele involucrar solventes químicos o altas temperaturas, lo que genera compuestos orgánicos volátiles en el aire. Nadie quiere eso. La calefacción por infrarrojos es un proceso “seco”; utilizamos lámparas de cuarzo que no liberan toxinas ni gases. Además, al usar modulación de ancho de pulso para controlar la radiación, no nos enfrentamos al problema de los picos de temperatura que ocurren con los calentadores resistentes. No se gasta energía innecesariamente para mantener una temperatura constante en el horno. Solo se utiliza energía cuando la pieza está realmente bajo el efecto de la radiación. Simples.
Los compromisos en la práctica
Pero no todo son ventajas. Las lámparas de infrarrojos de alta intensidad se calientan mucho en sus partes de montaje. Dado que no hay aire en el vacío que pueda llevarse ese calor, no se puede confiar en la convección. Se necesita un sistema de enfriamiento especial para el recipiente de la lámpara. Si el enfriamiento no está adecuadamente ajustado según la potencia real de las lámparas, los filamentos se quemarán demasiado pronto. Es necesario encontrar un equilibrio: se quiere que la radiación sea lo suficientemente intensa para funcionar, pero también hay que tener en cuenta la carga térmica en los sellos de la cámara. Si esos sellos fallan, hay problema.