ทำไมเราถึงเปลี่ยนมาใช้เครื่องทำความร้อนแบบคาร์บอนนาโนทิวบ์สำหรับชิปที่ไม่มีส่วนประกอบของตะกั่ว
วงการเซมิคอนดักเตอร์กำลังพยายามหันมาใช้วัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และลดการใช้ตะกั่วลง แต่ปัญหาก็คือ เตาอบแบบเดิมๆ นั้นมักจะใช้พลังงานมากมายไปกับการทำให้อากาศในเตาร้อนขึ้น ก่อนที่ชิ้นงานจะรู้สึกถึงความร้อนเลย
นั่นคือจุดที่เครื่องทำความร้อนแบบคาร์บอนนาโนทิวบ์มีประโยชน์ เพราะมันใช้รังสีอินฟราเรดในการทำความร้อนโดยตรงกับชิ้นงาน แทนที่จะทำความร้อนให้อากาศรอบๆ
วิธีการทำงาน
ลองนึกภาพฟิล์มบางๆ ที่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้า ซึ่งประกอบด้วยเครือข่ายของนาโนทิวบ์ เมื่อเปิดสวิตช์ พลังงานไฟฟ้าก็จะถูกแปลงเป็นความร้อน
แต่ต่างจากลวดโลหะแบบเดิมๆ คาร์บอนนาโนทิวบ์จะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง ซึ่งก็เหมือนกับความแตกต่างระหว่างลมอุ่นกับหลอดไฟทำความร้อน ความร้อนจะซึมเข้าไปในชั้นฟอโตเรซิสต์หรือชั้นกาวโดยตรง
มันรวดเร็วมาก และเนื่องจากพลังงานถูกส่งไปยังชิ้นงานโดยตรง คุณก็ไม่จำเป็นต้องจ่ายค่าไฟเพื่อทำความร้อนให้อากาศรอบๆ อีกต่อไป
การนำมาใช้ในกระบวนการผลิต
ข้อดีอีกอย่างคือไม่มีปัญหาเรื่อง “ความล่าช้าในการทำความร้อน” คุณสามารถเปิด/ปิดเครื่องได้ทันที
นี่เป็นข้อดีมากเมื่อคุณต้องทำงานกับชิ้นงานที่มีความบางมาก เพราะคุณไม่ต้องกังวลเรื่องการบิดเบี้ยวของวัสดุหรือการทำความร้อนมากเกินไป เพราะคุณสามารถควบคุมได้ดีขึ้น นอกจากนี้ คาร์บอนนาโนทิวบ์มีขนาดเล็ก จึงสามารถนำมาใช้ในกระบวนการผลิตที่มีพื้นที่จำกัดได้โดยไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนระบบการผลิตใหม่ทั้งหมด
เคล็ดลับเล็กๆ น้อยๆ คือ ควรคอยดูแลแหล่งจ่ายไฟให้ดี คุณจำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟแบบ DC ที่สามารถรองรับแรงดันต่ำและกระแสไฟสูงได้ หากแรงดันไฟไม่สม่ำเสมอ ก็จะทำให้เกิดจุดร้อนบนพื้นผิวชิ้นงาน ซึ่งอาจทำให้ชิ้นงานเสียหายได้ ดังนั้น ความสม่ำเสมอของแรงดันไฟจึงมีความสำคัญมาก
ข้อเสียที่ต้องยอมรับ
ข้อดีก็คือ คาร์บอนนาโนทิวบ์เป็นวัสดุที่สะอาด ไม่มีตะกั่ว ไม่มีสาร VOCs ไม่มีน้ำมันที่เป็นอันตราย และไม่มีหลอดไฟที่ใช้ปรอท จึงเป็นวิธีการทำงานที่สะอาดกว่ามาก
แต่ก็ต้องยอมรับว่า คาร์บอนนาโนทิวบ์มีราคาแพง การผลิตฟิล์มคาร์บอนนาโนทิวบ์นั้นมีค่าใช้จ่ายมากกว่าการใช้ลวดนิครอมธรรมดาๆ
นอกจากนี้ ยังมีข้อจำกัดเรื่องความร้อนอีกด้วย หากคุณใช้ความร้อนมากเกินไป โครงสร้างของนาโนทิวบ์ก็อาจเสียหายได้ ดังนั้น คุณจำเป็นต้องคอยตรวจสอบอุณหภูมิของพื้นผิวอย่างใกล้ชิด แม้ว่าจะต้องมีการดูแลเพิ่มเติม แต่เมื่อเทียบกับความแม่นยำที่ได้รับ ก็ถือว่าคุ้มค่ามาก