Mengapa kita beralih dari oven konvektif ke metode penyembuhan menggunakan sinar inframerah
Jika Anda pernah berada di ruang bersih untuk proses manufaktur semikonduktor, Anda pasti tahu betapa tidak efisienannya penggunaan oven konvektif. Oven tersebut berukuran besar, berproses lambat, dan harus memanaskan seluruh ruangan hanya untuk mengeringkan beberapa wafer saja. Ini merupakan pemborosan energi yang besar.
Itulah sebabnya kita beralih ke metode penyembuhan menggunakan sinar inframerah (IR). Alih-alih memanaskan udara, sinar IR langsung mengenai substratnya. Metode ini lebih efisien dan cepat. Inilah alasan mengapa kebanyakan sistem yang ramah lingkungan atau bebas timbal bisa digunakan saat ini.
Fisika di baliknya
Coba pikirkan bagaimana cara kerja oven konvektif. Oven tersebut mendorong udara panas ke segala arah. Namun, udara membawa partikel-partikel tertentu, dan mempertahankan suhu udara tersebut membutuhkan energi yang sangat besar.
Sinar IR berbeda. Sinar ini menggunakan radiasi elektromagnetik untuk mentransfer energi secara langsung ke bahan fotoresist atau perekat. Hasilnya? Waktu yang diperlukan untuk proses penyembuhan menjadi sangat singkat. Proses yang dulunya membutuhkan jam-jam kini hanya butuh beberapa menit saja. Biaya listrik pun berkurang, dan wafer pun dapat diproses lebih cepat.
Menghadapi standar bebas timbal
Masalahnya adalah, solder dan perekat yang bebas timbal membutuhkan suhu yang jauh lebih tinggi dibandingkan bahan-bahan yang masih mengandung timbal. Jika kita menggunakan udara panas untuk mencapai suhu tersebut, prosesnya akan memakan waktu yang lama. Lebih buruk lagi, ada risiko kerusakan pada komponen-komponen lainnya. Dengan sinar IR, kita dapat memilih panjang gelombang tertentu—biasanya gelombang pendek atau sedang—yang dapat menembus lapisan pelindung dan mengenai permukaan substrat tepat pada tempat yang diperlukan. Dengan demikian, kita mendapatkan panas yang diperlukan tanpa merusak komponen-komponen di sekitarnya.
Menerapkannya di ruang bersih
Ukuran oven IR yang kecil merupakan keuntungan besar. Kita tidak perlu menggunakan saluran udara yang besar atau sistem filtrasi yang rumit agar tetap mempertahankan standar ISO. Namun, kita harus berhati-hati. Sinar IR sangat kuat. Jika konveyor berhenti bergerak atau sensor mengalami gangguan, substrat bisa terbakar dalam hitungan detik. Kita juga memerlukan sistem pendinginan yang mampu menyerap panas tersebut segera setelah wafer keluar dari zona penyembuhan. Jika tidak, wafer bisa rusak akibat panas yang berlebihan.
Untuk menghindari hal ini, kita biasanya menggunakan kontroler PID berbasis siklus tertutup. Kontroler ini memastikan suhu permukaan tetap berada dalam rentang ±2°C, sehingga kita tidak perlu menebak-nebak lagi.