Suszenie płytek MEMS: dlaczego przechodzimy na zasilanie podczerwienią
Gdy mowa o czujnikach MEMS, stawką są duże kwoty pieniędzy. Trzeba usunąć każdą kroplę wilgoci, ale jeśli użyjemy zbyt dużej ilości ciepła, te małe, delikatne struktury mogą zostać uszkodzone.
Przez długi czas używaliśmy po prostu gorącego powietrza do suszenia płytek. Ale szczerze mówiąc, to proces wolny. Przechodzimy więc na zasilanie podczerwienią – bo nikt nie chce tracić połowy dnia na czekanie, aż płytki wyschną.
Różnica w szybkości suszenia jest ogromna. Gorące powietrze musi najpierw zostać podgrzane, a potem roznosić się po pomieszczeniu, zanim ciepło dotrze do samej płytki. To proces wolny. Podczerwień jest inna – to promieniowanie, które natychmiast dociera do płytki. Nie trzeba czekać, aż powietrze się ogrzeje. W zakładach produkcyjnych to sprawia, że proces suszenia, który wcześniej trwał minuty, teraz trwa sekundy.
Ale nie można po prostu używać maksymalnej mocy. Jeśli tak zrobimy, krawędzie płytek mogą się wykrzywić, a także pojawi się naprężenie termiczne, które może zniszczyć całą partię płytek. Dlatego musimy dokładnie kontrolować długość fali. Używamy krótkofalowej podczerwieni, ponieważ sprawia ona, że ciepło dociera głębiej i szybciej, co jest dokładnie tym, czego potrzebujemy do szybkiego suszenia.
Prawdziwy problem polega jednak na kontroli tempa podgrzewania. Używamy sterowników typu PID, aby kontrolować tempo podgrzewania. Jeśli podgrzejemy płytkę zbyt szybko, może dojść do uszkodzenia jej struktur. Chcemy więc stopniowego podgrzewania, a nie nagłego skoku temperatury.
Jest jednak jeden haczyk… Podczerwień jest niesamowicie szybka, ale działa tylko w linii widzenia. Gorące powietrze może obejmować wszystko wokół, natomiast podczerwień może oddziaływać tylko na to, co rzeczywiście widzi. Jeśli nośnik płytek ma dziwny kształt lub głębokie zagłębienia, powstaną strefy z zimniejszą temperaturą. Musimy więc precyzyjnie dostosować układ lamp i reflektorów, aby każdy milimetr płytki był poddany wpływowi ciepła.
Ponadto musimy uważać na chłodzenie. Gdy płytkę podgrzewamy tak szybko, powstaje duża ilość ciepła. Jeśli system chłodzenia nie radzi sobie z tym obciążeniem, temperatura w całym pomieszczeniu będzie wzrastać, a my będziemy musieli ciągle próbować ustabilizować warunki w pomieszczeniu.