Waarom we steeds minder gebruik maken van hete lucht in de halfgeleiderindustrie
Denk eens na over hoe hete lucht werkt: je verhit de lucht, en vervolgens verwarmt die lucht het onderdeel dat je wilt verhitten. Het is dus een soort ‘tussenpersoon’. In de diepere verwerkingsstappen van halfgeleiders is deze ‘tussenpersoon’ juist een probleem.
We zien dit voortdurend tijdens het drogen: de lucht moet zich eerst een weg banen door de laag die zich op het substraat bevindt. Dat duurt eeuwenlang. Het proces is traag en inefficiënt. Het is erg frustrerend als je de klok in de gaten houdt.
Infraroodstraling daarentegen omzeilt deze problemen. In plaats van te wachten op de lucht, stuurt de infraroodstraling energie rechtstreeks naar het doelwit. Het is dus een directe manier om het onderdeel te verhitten. Omdat de infraroodstraling zo krachtig en snel is, kun je het niet zomaar ‘aanzetten en vergeten’. Hier komen digitale IR-regelaars om de hoek kijken. Zij gebruiken PID-algoritmen om de temperatuur stabiel te houden, zodat je per ongeluk de gewenste temperatuur niet overschrijdt en zo geen producten beschadigt.
Het echte voordeel? Tijd.
Met hete lucht moet je wachten tot de kamer goed op temperatuur is. Als je de specificaties van het product verandert, moet je wachten tot de hele kamer op temperatuur is. Dat is verspilling van tijd.
Met infraroodstraling kun je in slechts enkele seconden de gewenste temperatuur bereiken. Voor een fabriek betekent dit dat je meer chips per uur kunt verwerken, zonder dat je extra ruimte nodig hebt. De energie wordt precies daar gebruikt waar het nodig is – in het onderdeel zelf – in plaats van verspild te worden aan de lucht eromheen.
Echter: je kunt niet zomaar een andere heater installeren en klaar zijn. Infraroodstraling brengt veel hitte in een kleine ruimte teweeg. Het oppervlak van het onderdeel wordt meteen heet, maar de kern kan nog steeds trager reageren. Je hebt dus een regelaar nodig die meerdere stappen kan voltooien om de temperatuur stabiel te houden.
En nog één ding: let goed op de koeling. Als je koelsysteem te zwak is, kan de plotselinge hitte van de infraroodstraling schade toebrengen aan gevoelige componenten. Ik raad altijd aan om een gesloten koelsysteem met een snel reagerend pyrometer te gebruiken. Hierdoor blijft de oppervlaktemperatuur binnen een nauw beperkt bereik van ±1°C, waardoor je ’s nachts beter kunt slapen.
De meeste hoogprecisielijnen maken nu gebruik van digitale IR-regeling. Het is logisch: geen behoefte meer om enorme hoeveelheden lucht te verhitten. Je configureert de apparatuur, stelt de parameters in, en plotseling gaan de cyclustijden omlaag.