Dlaczego rezygnujemy z konwekcji powietrza na rzecz promieniowania podczerwonego w czystych pomieszczeniach
Większość linii produkcyjnych półprzewodników nadal korzysta z pieców opartych na konwekcji powietrza. To stary sposób: nagrzewasz powietrze, a potem masz nadzieję, że to powietrze nagrzeje elementy, które się w nim znajdują. Problem polega na tym, że cała procedura zajmuje mnóstwo czasu. Istnieje duża przerwa czasowa, która „pożera” czas pracy.
Ponadto w czystych pomieszczeniach przepływ dużych ilości powietrza jest jak zaproszenie kurzu na imprezę. Im więcej powietrza przepływa, tym większe ryzyko, że cząsteczki kurzu dotrą do elementów z krzemiu. Dlatego przechodzimy na grzejniki podczerwone. W ten sposób w ogóle nie potrzebujemy powietrza.
Koszt czekania
Konwekcja powietrza jest powolna. Trzeba czekać, aż cała komora pieca osiągnie odpowiednią temperaturę, a potem jeszcze czekać, aż ciepło przeniknie do elementu, który się w piecu znajduje. To bardzo uciążliwe.
Podczerwień jest inna. Wykorzystuje promieniowanie elektromagnetyczne, aby bezpośrednio przekazać energię do elementu, który się w piecu znajduje. Nie trzeba czekać, aż powietrze się nagrzeje, ponieważ powietrze nie ma żadnego znaczenia.
Największe korzyści uzyskujemy podczas procesów utwardzania i usunięcia gazów z materiału. Użycie grzejników podczerwonych może skrócić czas realizacji tych procesów o 60–80%. Dla kierownika fabryki to ogromna zaleta – można przetwarzać więcej płytek na godzinę, bez konieczności budowy większych pomieszczeń.
To nie jest magia (istnieją kompromisy)
Podczerwień nie jest rozwiązaniem idealnym we wszystkich przypadkach. Ponieważ promieniowanie dociera najpierw do powierzchni, może dojść do efektu „utwardzenia tylko zewnętrznej warstwy” elementu, podczas gdy jego wnętrze pozostaje zimne. Aby temu zaradzić, trzeba dokonać dobrego wyboru długości fali. Krótkie fale są doskonałe pod względem szybkości, ale jeśli chce się dosięgnąć głębiej w materiał, należy użyć fal średnich. Wszystko zależy od tego, co konkretnie chce się wchłonąć z materiału.
Kolejnym problemem jest temperatura. Podczerwień generuje dużo ciepła. Jeśli zamienia się je w starych piecach, trzeba uważać na systemy chłodzenia. Jeśli chłodnice nie są odpowiednio skonstruowane, intensywne ciepło może uszkodzić obudowę pieca.
Jak to sprawić, by to zadziałało
Dobrą wiadomością jest to, że zmiana na grzejniki podczerwone jest zwykle dość prosta. Wystarczy usunąć stare elementy grzewcze i zainstalować lampy podczerwone.
Natychmiastową różnicą jest cisza i brak wibracji. Mniej powietrza w ruchu oznacza znacznie czystsze środowisko dla półprzewodników. Elementy mogą być szybciej wyciągane z pieca, a płytki pozostają czystsze. To po prostu lepszy sposób pracy.