Por que estamos abandonando os fornos de convecção em favor do curado por radiação infravermelha
Se você já passou algum tempo em uma sala limpa para semicondutores, certamente conhece os problemas associados aos fornos de convecção. Eles são volumosos, lentos e precisam aquecer todo o ambiente apenas para secar algumas bolachas de silício. É um desperdício de recursos.
É por isso que optamos pelo curado por radiação infravermelha. Em vez de aquecer o ar, a radiação infravermelha atinge diretamente o substrato. Isso torna o processo mais eficiente e rápido. É também o motivo pelo qual as soluções “ecologicamente corretas” ou sem chumbo funcionam tão bem hoje em dia.
A física por trás disso
Pense em como funciona um forno de convecção: ele move o ar quente pelo ambiente. Mas o ar carrega partículas, e manter esse ar quente exige muita energia. A radiação infravermelha é diferente: ela utiliza radiação eletromagnética para transferir energia diretamente para o fotoresisto ou adesivo. O resultado? O tempo necessário para o curado diminui drasticamente. Já vimos ciclos de curado que antes demoravam horas agora levarem apenas alguns minutos. Sua conta de energia fica menor, e as bolachas de silício são curadas muito mais rapidamente.
Lidando com padrões sem chumbo
A parte complicada é que os soldadores e adesivos sem chumbo exigem temperaturas muito maiores do que os produtos com chumbo. Se tentarmos alcançar essas temperaturas usando ar quente, teremos que esperar muito tempo. Pior ainda: existe o risco de danificar todo o circuito. Com a radiação infravermelha, podemos escolher comprimentos de onda específicos – geralmente ondas curtas ou médias – que permitem que o calor alcance exatamente o local desejado, sem danificar os componentes ao redor.
Funcionamento nas salas limpas
Outra vantagem é o tamanho dos aquecedores a radiação infravermelha: eles são pequenos. Não é preciso usar dutos enormes ou sistemas de filtração complexos para manter as condições adequadas na sala limpa.
Mas é preciso tomar cuidado. A radiação infravermelha é intensa. Se a correia transportadora falhar ou algum sensor apresentar problemas, é possível que o substrato seja danificado em segundos. Além disso, é necessário um sistema de resfriamento capaz de retirar o calor assim que a bolacha de silício sai da área de curado. Caso contrário, ela pode sofrer deformações.
Para garantir um bom resultado, costumamos usar controladores PID de circuito fechado. Eles mantêm a temperatura da superfície dentro de uma faixa de ±2°C, evitando assim imprecisões.