Сушіння пластин MEMS: чому ми переходимо на інфрачервоне опромінення
Коли йдеться про сенсори типу MEMS, ставки дуже високі. Необхідно позбутися кожної краплі вологи, але якщо діяти занадто різко, ці крихкі мікроструктури можуть бути зруйновані.
Довгий час ми просто використовували гаряче повітря для сушіння. Але, чесно кажучи, це повільний процес. Ми переходимо на інфрачервоне опромінення – адже ніхто не хоче витрачати половину дня на очікування, поки пластини висохнуть.
Різниця у швидкості сушіння просто вражаюча. У разі використання гарячого повітря необхідно спочатку нагріти повітря, потім поширити його по всій камері, а потім чекати, поки тепло проникне в пластину. Це повільний процес.
Інфрачервоне опромінення є іншим видом енергії – це випромінювання. Енергія потрапляє на пластину майже миттєво. Не потрібно чекати, поки повітря нагріється. У активному виробництві це дозволяє скоротити час сушіння з кількох хвилин до кількох секунд.
Але не можна просто посилити потужність опромінення. Якщо це зробити, краї пластини можуть деформуватися, а також виникне термічний стрес, який може зруйнувати пластину. Тож ми ретельно підбираємо довжину хвиль інфрачервоного випромінювання. Ми використовуємо короткочастотне інфрачервоне опромінення, оскільки воно проникає глибше та швидше, що саме необхідно для швидкого сушіння.
Але справжній трюк полягає у контролі процесу. Ми використовуємо контролери типу PID для регулювання швидкості нагрівання. Якщо нагрівати занадто швидко, може виникнути ситуація, коли волога різко розширюється, що призводить до пошкодження мембран MEMS. Потрібен плавний нагрів, а не різкий стрибок температури.
Але є і недоліки. Інфрачервоне опромінення є дуже швидким, але воно діє лише у прямій лінії. Гаряче повітря огинає предмети, тоді як інфрачервоне випромінювання діє лише на ті області, які може бачити. Якщо пластина має незвичайну форму чи глибокі виїмки, то будуть утворюватися „холодні точки“. Потрібно правильно розташувати лампи та відбивачі, щоб кожен міліметр пластини був під контролем.
Крім того, потрібно стежити за процесом охолодження. Коли на пластину потрапляє велика кількість енергії, це призводить до різкого підвищення температури. Якщо система охолодження не справляється з цим завданням, температура в усій камері починає змінюватися, і тоді доводиться постійно намагатися стабілізувати ситуацію.