Dlaczego przechodzimy na grzałki z użyciem nanorur węglowych do produkcji chipów bez ołowiu?
Świat półprzewodników w końcu zaczyna traktować kwestię ekologii poważnie i rezygnuje z użycia ołowiu. Ale istnieje problem: większość starych pieców służących do utwardzania materiałów jest w rzeczywistości po prostu gigantycznymi grzałkami. Zużywają mnóstwo energii na podgrzewanie powietrza w komorze, zanim elementy mogą zostać poddane obróbce.
Tu właśnie przychodzą z pomocą grzałki z użyciem nanorur węglowych. Zamiast podgrzewać całą komorę, one wykorzystują promieniowanie infraczerwone, aby bezpośrednio ogrzać podłoże.
Jak to naprawdę działa?
Wyobraźmy sobie cienką, przewodzącą warstwę składającą się z sieci nanorurek. Gdy włączymy prąd, nanorurki przekształcają energię elektryczną w ciepło. Ale w odróżnieniu od starych metalowych filamentów, nanorurki emitują szeroki spektrum promieniowania infraczerwonego. To tak, jak różnica pomiędzy ciepłym wiatrem a lampą grzewczą – ciepło dociera bezpośrednio do warstw fotorezystu lub kleju. Proces ten jest szybki. Bardzo szybki. A ponieważ energia trafia bezpośrednio do produktu, nie trzeba płacić za podgrzewanie powietrza wokół niego.
Jak je wprowadzić do procesu produkcji?
Jedną z zalet jest brak opóźnień termicznych. Można je włączać i wyłączać niemal natychmiast. To duża ulga, gdy pracujemy z cienkimi płytkami – nie musimy się martwić o deformację materiału czy jego nadmiernе utwardzenie, ponieważ mamy większą kontrolę nad procesem. Poza tym są małe, więc łatwo je umieścić w ograniczonej przestrzeni fabryki, bez konieczności całkowitej zmiany projektu.
Kilka wskazówek:
Uważaj na źródło zasilania. Potrzebujesz stabilnego źródła napięcia stałego, które może obsłużyć niskie napięcie i wysoki prąd. Jeśli napięcie będzie się zmieniać, na powierzchni pojawią się gorące punkty, co może doprowadzić do zniszczenia płytek. Ważna jest więc konsekwencja w działaniu.
Zalety i wady:
Z jednej strony, te grzałki są czyste – nie zawierają ołowiu, substancji organicznych lotnych ani rtęci. To znacznie lepszy sposób pracy. Ale trzeba przyznać, że nie są tanie. Produkcja takich filmów jest droższa niż zwykłe używanie drutów nikromowych. Ponadto istnieje ryzyko uszkodzenia nanorurek, jeśli ich temperatura przekroczy określony limit. Nie można ich po prostu „włączyć i zapomnieć” – trzeba uważnie monitorować temperaturę powierzchni. To wymaga trochę więcej pracy, ale dzięki takiej precyzji warto się tym zająć.