なぜスマートセンサーの製造において、オーブンではなく赤外線を利用するのか？
長年にわたり、半導体のパッケージングには巨大な対流式オーブンが使われてきました。しかし、状況は変わりつつあります。私たちは赤外線による硬化処理へと移行しています。その理由は、世界中で「無鉛化」や環境に優しいエネルギーの利用が求められているからです。スマートセンサーを開発する際には、バランスを取る必要があります。樹脂を乾燥させたり、接着剤を固化させる必要がありますが、シリコンチップに直接熱を当てたり、有害な溶剤を使用するわけにはいきません。
対流式オーブンは、基本的に空気を加熱して、その空気によって部品が温まるのを待つ方式です。これは時間がかかり、エネルギーも多く消費されます。一方、赤外線は全く異なります。電磁波を利用して直接材料に熱を与えるのです。つまり、内側から加熱されるのです。エネルギーがパッケージの内部まで届くため、硬化速度が大幅に向上します。また、かつて一般的だった鉛を含む硬化剤の使用も不要になります。
無鉛化の難しさ
無鉛のはんだやポリマーを扱ったことがある人ならわかると思いますが、これらは非常に繊細です。適切な温度範囲が非常に狭く、少しでも間違えると基板が変形してしまいます。本当に厄介です。
赤外線ランプを使えば、使用するポリマーに合わせて波長を調整することができます。巨大なオーブンを待つ必要なく、迅速に必要な温度に到達できます。通常は短波または中波の赤外線を使用し、装置のサイズを小さくし、電力代を抑えます。
欠点（何事にも欠点はある）
ただし、赤外線も万能なわけではありません。「シャドウ効果」という問題があります。センサーのパッケージが奇妙な形状や複雑な幾何学的構造を持っている場合、赤外線はすべての部分に当たりません。下部が冷たいままだと、不均一な収縮や内部応力が生じ、センサーのパッケージが壊れてしまいます。
解決策としては、設置方法を工夫する必要があります。両面ランプや回転式の治具を使って、熱が均等に当たるようにするのです。少し手間がかかりますが、その分成果は大きいです。