Het drogen van MEMS-wafers: waarom we overstappen op infraroodstraling
Wanneer je met MEMS-sensoren te maken hebt, zijn de gevolgen groot. Je moet elke druppel vocht verwijderen, maar als je te agressief te werk gaat, kunnen de kleine, delicate microstructuren beschadigd raken.
Lang hebben we gewoon hete lucht gebruikt om de wafers te drogen. Maar eerlijk gezegd is dit een trage manier. We switchen nu naar infraroodverwarming, omdat niemand graag de helft van zijn tijd wil besteden aan het wachten tot de wafers droog zijn.
Het verschil in snelheid is enorm.
Denk eens na over hete lucht: je moet eerst de lucht opwarmen, deze vervolgens rond de wafers blazen en daarna wachten tot de warmte echt in de wafers doordringt. Het is een traag proces.
Infraroodstraling werkt anders. Het gaat om straling die bijna onmiddellijk de wafers bereikt. Er is geen behoefte om te wachten tot de lucht opwarmt. In een drukke productiefaciliteit kan dit een droogproces dat eerst minuten duurde, in een paar seconden omzetten.
Maar je kunt niet zomaar te veel energie gebruiken.
Als je te veel energie gebruikt, kunnen de randen van de wafers beschadigd raken of kan er thermische spanning ontstaan die de wafers beschadigt. Daarom kiezen we voor bepaalde golflengten. We gebruiken kortegolfd infraroodstraling, omdat deze sneller en dieper in de wafers doordringt. Dat is precies wat je nodig hebt voor een snelle droging.
De echte uitdaging is echter de controle. We gebruiken PID-regelaars om te bepalen hoe snel de warmte wordt toegediend. Als je het te snel doet, kan het gebeuren dat de vochtdeeltjes zo heftig uitzetten dat de MEMS-membranen beschadigd raken. Je wilt dus dat de warmte geleidelijk toeneemt, in plaats van plotseling.
Er is natuurlijk altijd een nadeel.
Infraroodstraling is ontzettend snel, maar het werkt alleen in een rechte lijn. Hete lucht kan zich rond dingen bewegen, terwijl infraroodstraling alleen die plekken bereikt die het kan zien.
Als de houder van de wafers een vreemde vorm heeft of diepe groeven, zullen er koude plekken ontstaan. Je moet ervoor zorgen dat alle delen van de wafers bedekt worden door de infraroodlampen en reflectoren. Bovendien moet je goed opletten hoe de koeling werkt. Als je te veel energie gebruikt, zal de temperatuur in de ruimte sterk stijgen. Als je koelsysteem dit niet aankan, zal de temperatuur in de ruimte instabiel worden.