Perché passiamo dall’uso dell’aria calda a quello dei dispositivi a radiazioni infrarosse nella semiconduttoristica
Pensate a come funziona un forno tradizionale: si riscalda l’aria, e poi è l’aria stessa a riscaldare il materiale da trattare. Questo metodo funziona bene per preparare torte, ma nel processo di produzione dei semiconduttori? È un vero problema. C’è infatti un ritardo inevitabile, dovuto al tempo necessario affinché l’aria si riscaldi abbastanza.
Ecco perché molti ingegneri preferiscono utilizzare dispositivi a radiazioni infrarosse.
I dispositivi a radiazioni infrarosse non utilizzano l’aria per trasferire calore: invece, emettono energia direttamente sul substrato. Si tratta di radiazione, non di convezione termica. Il risultato? Si elimina completamente quel periodo di attesa necessario affinché la stanza si riscaldi. Non c’è più bisogno di sprecare tempo ad aspettare, si può iniziare subito a lavorare.
Il segreto sta nei terminali in ceramica
Se si utilizza un dispositivo a radiazioni infrarosse ad alta potenza, il sigillamento è fondamentale. Utilizziamo terminali in ceramica per creare un collegamento tra il tubo di quarzo e i cavi elettrici. Perché la ceramica? Perché il metallo non riesce a resistere alle elevate temperature. La ceramica, invece, rimane solida anche sotto carichi termici elevati. In questo modo, il sigillamento non si rompe non appena si inizia a utilizzare il dispositivo.
Inoltre, questi terminali mantengono il filamento esattamente dove deve essere: al centro. Se il filamento si sposta anche solo di poco, si creano delle zone surriscaldate. E queste zone surriscaldate sono davvero un problema: possono deformare i wafer o causare un trattamento irregolare del materiale. Ci assicuriamo che questi terminali siano in grado di adattarsi alla dilatazione termica del quarzo, in modo che la lampada non si rompa non appena si accende.
Velocità contro calore
I dispositivi a radiazioni infrarosse sono molto efficaci: la densità di calore per pollice quadrato è molto più alta rispetto a quella ottenuta con l’aria calda. In pochi secondi si raggiunge la temperatura desiderata.
È per questo che rappresentano lo standard attuale. Permettono infatti di produrre più componenti in meno tempo.
Ma c’è un problema: tale intensità termica mette a dura prova il chassis del dispositivo. Si risparmia tempo nel trattamento dei materiali, ma in realtà si crea una sorta di “sole artificiale” all’interno della macchina. Se non si dispone di una strategia di raffreddamento adeguata, i componenti elettronici potrebbero danneggiarsi. È quindi importante trovare un equilibrio tra efficienza e temperatura.