¿Por qué utilizamos la radiación infrarroja en los semiconductores sin plomo?
El mundo de los semiconductores está buscando activamente soluciones “verdes” y sin plomo. Durante mucho tiempo, la opción más común era utilizar hornos de convección: en esencia, grandes contenedores que calientan grandes cantidades de aire para secar las obleas o curar los adhesivos.
Pero, honestamente, eso es un desperdicio.
Por eso utilizamos la radiación infrarroja de onda corta. En lugar de depender del aire caliente, utilizamos radiación electromagnética. Puede sonar técnico, pero en realidad es mucho más simple.
Dejen de calentar toda la habitación; comiencen a calentar directamente la pieza.
Imagínense un horno normal: hay que calentar las paredes, el aire y las rejillas antes de que la pieza empiece a calentarse. Es lento y caro.
La radiación infrarroja evita todo esto. Los fotones afectan directamente al sustrato, haciendo que las moléculas vibren y generen calor de inmediato. Esto reduce significativamente el consumo de energía, ya que no es necesario calentar todo un contenedor metálico; solo se paga por el calor que realmente necesita la pieza.
Los problemas con los materiales sin plomo
Aquí está la dificultad: los soldadores y adhesivos sin plomo requieren temperaturas más altas y un tiempo de calentamiento mucho menor que los materiales tradicionales con plomo.
Es necesario encontrar un equilibrio. Si se utiliza una temperatura demasiado alta, el sustrato se deformará. Si se utiliza una temperatura demasiado baja, las uniones entre las piezas no estarán bien selladas. Ninguna de estas opciones es buena.
Para solucionarlo, ajustamos la longitud de onda de la radiación infrarroja. La radiación de onda corta penetra más profundamente en el material, lo que permite que la parte inferior de la pieza se cure al mismo ritmo que la parte superior. De esta manera, no hay ese problema del “efecto piel”, donde la superficie parece seca, pero el interior sigue húmedo.
El inconveniente (porque siempre hay uno)
Las lámparas de radiación infrarroja de alta intensidad generan mucho calor. Se puede alcanzar la temperatura deseada en segundos. Pero esa densidad de calor ejerce mucha presión sobre los componentes del equipo.
Si el chasis no está diseñado para soportar ese calor, los sensores pueden dañarse o el propio chasis de la máquina puede deformarse. No basta con conectarla y olvidarse de ella. Se necesita un buen sistema de protección térmica y refrigeración para mantener todo estable.
Al final, pasar a utilizar la radiación infrarroja no se trata solo de cumplir con los requisitos ambientales. Se trata también de reducir los tiempos de procesamiento y satisfacer las exigencias térmicas de los materiales sin plomo.