Waarom we hete lucht vervangen door infraroodstraling in chipverwerkingsapparaten
Als je de verwerking van halfgeleiders wilt versnellen, moet je kijken waar je tijd verliest. Voor velen van ons is dat het verwarmingsproces.
De meeste ouderwetse apparaten maken gebruik van hete lucht. Het is een langzaam proces: eerst wordt de lucht verhit, en pas daarna wordt de chip verhit. Het is net alsof je een kamer probeert op te warmen met een ruimtetemperatuurregelaar – het duurt eeuwen.
Infraroodverwarming vermijdt deze tussenkomst. Het maakt gebruik van elektromagnetische straling om rechtstreeks de oppervlakte van de chip te verwarmen. Het is snel. Echt snel. En dat verandert alles voor je werkwijze.
De uitdaging van de responstijd
Bij gebruik van geforceerde convectie moet je rekening houden met de thermische inertie. Je moet wachten tot de verwarmingselementen en de hele luchtlading de juiste temperatuur hebben bereikt, voordat de chip dit zelf merkt. Het is een traag proces, en ook het afkoelen gaat langzaam.
Infraroodlampen zijn anders. Zodra je de schakelaar omzet, is de warmte er al. Zodra je de stroom uitzet, daalt de warmtestroom meteen. Hierdoor kun je veel agressiever omgaan met de thermische profielen. Je hebt kortere tijd nodig om de chip op temperatuur te brengen.
Ruimte besparen en meer geld verdienen
Omdat infrarood geen enorme kamers nodig heeft om lucht te bewegen, kan de verwarmingszone kleiner worden. Je apparaten nemen minder plaats in, wat altijd een voordeel is in een drukke productieruimte.
Maar het grootste voordeel zit in het aantal chips dat per uur kan worden verwerkt. Als je niet langer hoeft te wachten tot de lucht zich heeft verspreid, win je seconden per cyclus. In een omgeving met hoge productiedoeken leiden deze seconden tot een grote toename in capaciteit.
De nadelen (want er zijn altijd nadelen)
Infrarood is natuurlijk geen ‘plug-and-play’oplossing. Omdat de warmte gericht is, kan het tot hete en koude punten op de chip komen. Je kunt niet zomaar een lamp installeren en verwachten dat de temperatuur uniform is.
Je hebt een systeem met meerdere zones nodig om dit te compenseren, plus zeer nauwkeurige sensoren. Bovendien kan het gebeuren dat je koelsysteem niet bestand is tegen deze snelle temperatuurschommelingen. Dan krijg je last van extreme temperatuurschommelingen.
We hebben ontdekt dat de beste manier om dit op te lossen, is om infraroodarrays te combineren met hoge-precisie pyrometeren. Dit is de enige manier om de temperatuur nauwkeurig onder controle te houden – we hebben het hier over een verschil van ±1°C.