Por que usamos infravermelho para semicondutores sem chumbo?
O mundo dos semicondutores está se esforçando para adotar padrões “verdes” e sem chumbo. Por muito tempo, a solução utilizada era o uso de fornos convencionais – basicamente, caixas grandes que aquecem grandes quantidades de ar para secar waferes ou curar adesivos.
Mas, honestamente? Isso é um desperdício.
É por isso que usamos infravermelho de onda curta (SWIR). Em vez de depender do ar quente, usamos radiação eletromagnética. Pode parecer algo técnico, mas na realidade é bem simples.
Pare de aquecer todo o ambiente; comece a aquecer apenas a peça em questão.
Imagine um forno comum: é preciso aquecer as paredes, o ar e as prateleiras antes que a peça sinta qualquer aquecimento. É lento e caro.
Com o infravermelho, não há necessidade disso. Os fótons atingem diretamente o substrato, fazendo com que as moléculas vibrem e gerem calor imediatamente. Isso reduz significativamente o consumo de energia, pois não é preciso aquecer uma caixa metálica enorme; basta fornecer apenas o calor necessário para a peça.
Os desafios com materiais sem chumbo
A parte complicada é que os soldadores e adesivos sem chumbo exigem temperaturas mais altas e um tempo de aquecimento menor do que os materiais convencionais com chumbo.
É preciso encontrar um equilíbrio. Se a temperatura for muito alta, o substrato pode se deformar. Se for muito baixa, as juntas entre as peças não ficarão bem soldadas. Nenhum dos dois cenários é bom.
Para resolver isso, ajustamos o comprimento de onda do infravermelho. O infravermelho de onda curta penetra mais profundamente no material, garantindo que a parte inferior da peça seja aquecida da mesma forma que a parte superior. Assim, não há mais esse problema de “efeito de superfície”, em que a superfície parece seca, mas o interior ainda está úmido.
A desvantagem (pois sempre há alguma)
As lâmpadas de infravermelho de alta intensidade geram muito calor. É possível aquecer uma peça em segundos. Mas essa alta densidade de calor exerce grande pressão sobre os componentes do equipamento.
Se o gabinete do equipamento não for projetado para suportar esse calor, os sensores podem ser danificados ou a estrutura do equipamento pode se deformar. Não dá para simplesmente conectar a lâmpada e esquecê-la. É necessário um bom sistema de proteção térmica e resfriamento por ar para manter tudo estável.
No final das contas, optar pelo infravermelho não se trata apenas de cumprir critérios ambientais. Trata-se também de reduzir os tempos de processamento e atender às exigências térmicas específicas dos materiais sem chumbo.