لماذا يعتبر التسخين بالأشعة تحت الحمراء في بيئة الفراغ الطريقة المثلى لصناعة أشباه الموصلات خالية من الرصاص؟
عندما يتحدث الناس عن استخدام مواد خالية من الرصاص أو مواد “خضراء” في صناعة أشباه الموصلات، فإنهم عادةً ما يركزون على الجانب الكيميائي. لكن إذا قضيت بعض الوقت في المصانع، فستعرف أن المشكلة الحقيقية هي الحرارة.
أفران التسخين التقليدية تستهلك كمية هائلة من الطاقة لتسخين كميات كبيرة من الهواء، وبصراحة، الهواء مجرد وسيلة لوصول الغبار والجسيمات إلى الرقائق. لذلك قررنا التخلص من الهواء تمامًا، ولذلك نستخدم أجهزة التسخين بالأشعة تحت الحمراء في بيئة الفراغ.
التخلص من الوسيط
في بيئة الفراغ، لا يوجد هواء يمكن أن ينقل الحرارة، لا توجد حالة توصيل أو تبادل حراري، بل يوجد فقط إشعاع خالص.
تُصدر أجهزة الأشعة تحت الحمراء موجات كهرومغناطيسية تمر مباشرة عبر الرقائق وتؤثر على المواد الموجودة عليها. لا داعي لانتظار أن يسخن عنصر التسخين الغاز، ثم يسخن الرقائق. إنه أمر سريع للغاية. تقل أوقات المعالجة لأن الطاقة لا تحتاج إلى المرور عبر طبقة من الهواء قبل أن تؤدي وظيفتها.
الوفاء بالمعايير الدقيقة
مواد اللحام والالتصاق الخالية من الرصاص حساسة جدًا لدرجات الحرارة. إذا خالفت درجة الحرارة المطلوبة قليلاً، فقد تحدث عمليات أكسدة أو تشوه في الرقائق. إنه أمر مزعج للغاية.
نتعامل مع هذه المشكلة عن طريق ضبط طول موجة الأشعة تحت الحمراء بحيث يتناسب تمامًا مع ما تحتاجه المواد للتسخين. إنه أمر شبيه بالمفتاح والقفل. هذا يعني أنك لن تتجاوز الحد الأقصى لدرجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، بما أنك في بيئة الفراغ، يمكنك التخلص من المذيبات الكيميائية والمواد المستخدمة لتثبيت المواد. إنها عملية نظيفة وخالية من المشاكل.
الجانب الهندسي
لكن الأمر ليس سحريًا تمامًا. فأجهزة الأشعة تحت الحمراء عالية الكثافة تصدر كمية هائلة من الحرارة.
إذا لم تكن أنظمة التبريد كافية، فستواجه مشاكل. إذا فشل نظام التبريد، فإن الحرارة الناتجة ستدمر أغلفة الفراغ أو تشوه الغرفة بأكملها. لا يمكنك ببساطة توصيل هذه الأجهزة والتوقع بأن كل شيء سيكون على ما يرام؛ يجب أن تتأكد من أن نظامك قادر على التخلص من الحرارة الزائدة.
للحفاظ على استقرار درجة الحرارة، نوصي باستخدام جهاز تحكم PID مع أجهزة قياس درجة الحرارة. هذا يساعد في الحفاظ على درجة حرارة سطح الرقائق ضمن نطاق ±1 درجة مئوية، مما يسمح لك بالنوم بهدوء، مع اليقين من أن الدفعة التي تعالجها لن تتضرر.