Waarom we infrarood gebruiken voor leidvrije halfgeleiders
De wereld van halfgeleiders streeft nu steeds meer naar ‘groene’ en leidvrije standaarden. Lang werd er gebruik gemaakt van convectieovens – grote apparaten die veel lucht opwarmen om wafer’s te drogen of lijmstoffen te laten hard worden.
Maar eerlijk gezegd is dat zonde van energie. Daarom gebruiken we kortgolfinfrarood. In plaats van hete lucht maken we gebruik van elektromagnetische straling. Het klinkt technisch, maar in werkelijkheid is het veel eenvoudiger.
Stop met het opwarmen van de hele ruimte, en warm alleen het onderdeel op.
Stel je een gewone oven voor: je moet eerst de muren, de lucht en de rekken opwarmen, voordat het onderdeel überhaupt iets voelt. Dat is traag en kostbaar.
Infrarood werkt anders: de fotonen raken het materiaal rechtstreeks, waardoor de moleculen trillen en er onmiddellijk hitte wordt gegenereerd. Hierdoor wordt de energieverbruik aanzienlijk verminderd, want je hoeft geen enorme metalen kast op te warmen; je betaalt alleen voor de hitte die het onderdeel echt nodig heeft.
Het probleem met leidvrije materialen
Het moeilijke is dat leidvrije lassen en lijmstoffen hogere temperaturen vereisen en dat ze sneller moeten worden opgewarmd dan de oude, leidinghoudende materialen.
Het is een kwestie van balans: als je het te hoog doet, vervormt het materiaal. Als je het te laag doet, blijven de verbindingen koud. Beide situaties zijn niet ideaal.
We lossen dit op door de golflengte aan te passen. Kortgolfinfrarood dringt dieper door het materiaal heen. Hierdoor wordt ook de bodem van het onderdeel op dezelfde snelheid opgewarmd als de bovenkant. Er is geen ‘huideffect’: het oppervlak ziet er droog uit, terwijl de kern nog steeds nat is.
Het nadeel (want er is altijd wel een nadeel)
Hoge-intensiteitse infraroodlampen leveren veel hitte op. Je kunt een onderdeel in seconden op temperatuur brengen. Maar deze hoge hitte kan veel schade toebrengen aan de apparatuur.
Als je chassis niet bestand is tegen deze hitte, kunnen je sensoren beschadigd raken of kan het frame van de machine zelf vervormen. Je kunt de lamp dus niet zomaar aansluiten en vergeten. Je hebt sterke hittebescherming en geforceerde luchtkoeling nodig om alles stabiel te houden.
Uiteindelijk gaat het bij het overstappen op infrarood niet alleen om het voldoen aan milieunormen. Het gaat er ook om de cyclustijden te verkorten en de specifieke thermische eisen van leidvrije materialen te gaan halen.