Perché abbandoniamo il riscaldamento ad aria forzata a favore di sistemi a irraggiamento infrarosso con riflettori d’oro
Nel mondo della lavorazione dei semiconduttori, il tempo non è soltanto un parametro tecnico: rappresenta anche una spesa economica. Ogni minuto in più che un componente trascorre in un ciclo di lavoro significa una perdita di profitto.
Molte aziende continuano ancora ad utilizzare sistemi di riscaldamento ad aria calda. Funzionano, certo. Ma sempre più aziende preferiscono utilizzare lampade a raggi infrarossi abbinate a riflettori d’oro, per ridurre notevolmente i tempi di riscaldamento.
La differenza tra questi metodi di riscaldamento
Immaginate l’aria calda: bisogna prima riscaldare l’aria stessa, dopodiché aspettare che questa trasmetta il calore al componente da trattare. C’è sempre un ritardo. Il processo è lento.
Con i raggi infrarossi invece è diverso: si tratta di radiazioni elettromagnetiche che non hanno bisogno di intermediari come l’aria; agiscono direttamente sul substrato. In pratica, l’energia viene trasferita alla velocità della luce.
Perché usiamo i riflettori d’oro?
Utilizziamo riflettori d’oro perché l’oro è estremamente efficace nel rimandare indietro le onde infrarosse. Se si utilizzano riflettori di alluminio, troppa energia viene persa nel corpo macchina. È uno spreco. L’oro invece permette di riindirizzare il calore direttamente sul componente da trattare. In questo modo si possono raggiungere le temperature desiderate in pochi secondi, non in minuti.
Quali sono i vantaggi per la produttività?
Quando si sostituisce un forno a convettore con un sistema a irraggiamento infrarosso con riflettori d’oro, scompare il problema legato ai tempi di riscaldamento/raffreddamento. Si ottiene un riscaldamento e un raffreddamento quasi istantanei. Questo permette un maggiore controllo sui parametri termici. Per quanto riguarda i semiconduttori, questo rappresenta un vantaggio enorme: si evita così che i wafer vengano danneggiati o che i reagenti vengano compromessi.
I limiti…
I raggi infrarossi sono veloci, ma richiedono precisione nella loro applicazione. Se il componente ha una forma complessa, potrebbero esserci “zone fredde”. Poiché il calore viaggia in linea retta, se la lampada non riesce a raggiungere una certa zona, quella zona rimarrà fredda. Non si può semplicemente soffiare aria calda in quelle zone. Bisogna posizionare le lampade con cura. Inoltre, queste lampade generano moltissimo calore. Se non si gestisce correttamente il raffreddamento del sistema, si rischiano problemi: troppo calore intorno ai riflettori d’oro può danneggiare i sensori o spegnere le lampade prematuramente.
Il mio consiglio: utilizzate un controllore PID per gestire meglio il processo. Così si eviteranno eventuali errori e si manterrà stabile l’intero processo di riscaldamento.