Perché utilizziamo l’irradiazione infrarossa per i semiconduttori privi di piombo
Il mondo dei semiconduttori sta cercando sempre più di adottare standard “verdi” e privi di piombo. Per lungo tempo, la soluzione più comune è stata l’uso di forni a convezione: in pratica, grandi apparecchi che riscaldano grandi quantità d’aria per asciugare le wafer o per indurire gli adesivi.
Ma onestamente? È uno spreco di risorse.
Ecco perché utilizziamo l’irradiazione infrarossa a onde corte. Invece di affidarci all’aria calda, utilizziamo radiazioni elettromagnetiche. Sembrerà tecnicamente complicato, ma in realtà è molto semplice.
Basta smettere di riscaldare l’intera stanza: basta riscaldare direttamente il componente interessato.
Pensate a un forno tradizionale: bisogna riscaldare le pareti, l’aria e i ripiani prima che il componente possa essere riscaldato efficacemente. È un processo lento e costoso.
Con l’irradiazione infrarossa, invece, i fotoni colpiscono direttamente il substrato, facendo vibrare le molecole e generando calore immediatamente. In questo modo si riduce notevolmente il consumo energetico, poiché non è necessario riscaldare un intero contenitore metallico; basta riscaldare solo quella parte del componente che ne ha davvero bisogno.
I problemi legati ai materiali privi di piombo
Il problema è che i saldanti e gli adesivi privi di piombo richiedono temperature più elevate e tempi di riscaldamento più brevi rispetto ai materiali contenenti piombo.
È necessario trovare un equilibrio: se la temperatura è troppo alta, il substrato si deforma; se è troppo bassa, i giunti rimangono freddi. Nessuna delle due soluzioni è ideale.
Per risolvere questo problema, regoliamo la lunghezza d’onda dell’irradiazione infrarossa. Le onde a breve lunghezza penetrano più profondamente nel materiale, permettendo così che anche la parte inferiore del componente venga riscaldata allo stesso ritmo della parte superiore. In questo modo non si verifica quel fenomeno fastidioso in cui la superficie sembra asciutta, mentre il nucleo rimane umido.
L’aspetto negativo…
Le lampade a irradiazione infrarossa ad alta intensità sono molto potenti: è possibile riscaldare un componente in pochi secondi. Tuttavia, tale intensità termica rappresenta una grande sfida per i componenti del dispositivo. Se il telaio del dispositivo non è progettato per resistere a tali temperature, i sensori possono danneggiarsi o il telaio stesso può deformarsi. Non basta semplicemente collegare la lampada al dispositivo: è necessario un sistema di raffreddamento efficace per mantenere tutto stabile.
In definitiva, passare all’uso dell’irradiazione infrarossa non significa soltanto soddisfare i requisiti legati all’ambiente; significa anche ridurre i tempi di produzione e rispettare i limiti termici richiesti dai materiali privi di piombo.