Lograr un curado sin plomo mediante radiación infrarroja en vacío
Estamos presenciando un gran cambio en la forma en que se secan y curan los semiconductores. Todos están pasando a utilizar materiales sin plomo y tecnologías que utilicen energía verde, lo cual es genial. Pero esto cambia las reglas relativas al manejo del calor. Por eso hemos optado por usar calentadores de tipo IR en cámaras de vacío. Estos dispositivos nos permiten eliminar esos disolventes que suelen utilizarse para el curado, reduciendo así la huella de carbono del proceso completo.
La física detrás de esto es realmente interesante.
En un ambiente de vacío, no hay aire que transfiera el calor. No hay convección. Todo ocurre mediante radiación. Configuramos estos calentadores para que emitan radiación infrarroja de onda corta, la cual llega directamente al sustrato.
Imagínalo así: en un horno normal, existe una “capa” de aire que ralentiza todo el proceso. En un ambiente de vacío, esa capa no existe. El calor no pierde tiempo calentando las paredes de la cámara; va directamente donde debe ir. El proceso de curado es muy rápido.
Ajustar el calor al material
Las soldaduras y resinas sin plomo son algo delicados. Si el perfil de temperatura no está bien ajustado, se generan tensiones térmicas o se produce “expulsión de gases”, lo cual es un problema para el control de calidad.
La clave está en ajustar la longitud de onda de la radiación infrarroja al tipo específico de fotorrésista o adhesivo que se utilice. Es como sintonizar una radio en la frecuencia correcta. De esta manera, el sustrato se cura completamente sin que se dañe su superficie. Esto hace que esos antiguos sistemas de convección, que consumían mucha energía, parezcan obsoletos.
El equilibrio necesario
Claro, no todo es magia. La radiación infrarroja de alta intensidad genera mucho calor en un área pequeña, pero eso tiene sus desventajas. Hay que tener cuidado con la potencia utilizada. Si se aplican demasiados kilovatios a un wafer delgado, este se deformará. Se trata de encontrar un equilibrio entre la potencia empleada y la masa térmica del sustrato. Además, se necesita un sistema de enfriamiento capaz de manejar el calor generado al final del proceso, de lo contrario, se crearán problemas.
¿Qué significa esto en la práctica?
La mayor ventaja es el tiempo. Se pueden reducir los tiempos de curado de horas a minutos. Eso mejora enormemente la eficiencia. Ya no se desperdicia electricidad, ni es necesario recurrir a químicos tóxicos para acelerar el proceso. Para quienes buscan cumplir con los estrictos requisitos de los materiales sin plomo, este es simplemente un método mejor para trabajar.