¿Por qué dejamos de usar hornos de convección en favor del curado por infrarrojos?
Si alguna vez has estado en una sala limpia para semiconductores, sabrás cómo funcionan los hornos de convección. Son voluminosos, lentos y, básicamente, intentan calentar toda la sala solo para secar unas pocas obleas. Es un desperdicio de energía.
Por eso hemos optado por el curado por infrarrojos. En lugar de calentar el aire, los rayos infrarrojos actúan directamente sobre el sustrato. Es un método más limpio y rápido. Además, es la razón por la cual la mayoría de los sistemas “ecológicos” o sin plomo funcionan bien hoy en día.
La física detrás de esto
Imagina cómo funciona un horno de convección: emite aire caliente alrededor del sustrato. Pero el aire contiene partículas, y mantener ese aire caliente requiere una enorme cantidad de energía.
Los rayos infrarrojos son diferentes. Utilizan radiación electromagnética para transmitir energía directamente al fotopolímero o al adhesivo. El resultado es que el tiempo necesario para completar el proceso se reduce drásticamente. Los ciclos de curado que antes tardaban horas ahora se reducen a pocos minutos. Así, puedes ahorrar energía y las obleas se curan mucho más rápido.
Lidiando con los estándares sin plomo
Aquí está la parte complicada: las soldaduras y adhesivos sin plomo requieren temperaturas mucho más altas que los productos antiguos que contenían plomo. Si intentas alcanzar esas temperaturas con aire caliente, tardarás mucho tiempo. Peor aún, existe el riesgo de dañar todo el circuito. Con los rayos infrarrojos, podemos elegir longitudes de onda específicas, generalmente cortas o medias, que permiten que el calor llegue exactamente donde se necesita. De esta manera, obtenemos el calor necesario sin dañar los componentes circundantes.
Haciendo que funcione en una sala limpia
Otra ventaja importante es el tamaño reducido de los calentadores por infrarrojos. No necesitas conductos enormes ni sistemas de filtración complejos para mantener los estándares ISO.
Pero hay que tener cuidado. Los rayos infrarrojos son muy intensos. Si la cinta transportadora falla o algún sensor no funciona correctamente, podrías dañar el sustrato en cuestión de segundos. También es necesario contar con un sistema de enfriamiento que elimine el calor tan pronto como la oblea sale de la zona de curado; de lo contrario, podría ocurrir deformación en la oblea.
Para evitar problemas, usualmente utilizamos controladores PID de bucle cerrado. Estos mantienen la temperatura de la superficie dentro de un rango de ±2°C, lo que nos permite tener mayor precisión.