Dlaczego rezygnujemy z pieców na rzecz obróbki podczerwienią w inteligentnych czujnikach
Przez długi czas pakowanie półprzewodników odbywało się przy użyciu dużych pieców konwekcyjnych. Ale sytuacja się zmienia. Przechodzimy na obróbkę podczerwoną – przede wszystkim dlatego, że świat dąży do używania produktów wolnych od ołowiu oraz energii ekologicznej. Podczas tworzenia inteligentnych czujników trzeba znaleźć odpowiedni balans: trzeba wysuszyć żywice lub utwardzić kleje, ale nie można używać dużych ilości ciepła ani toksycznych rozpuszczalników.
Różnica polega na tym, że w przypadku obróbki konwekcyjnej powietrze jest nagrzewane, a następnie to powietrze nagrzewa elementy, których chcemy obróbić. To proces wolny i generuje mnóstwo energii. Natomiast w przypadku obróbki podczerwoną wykorzystuje się promieniowanie elektromagnetyczne, które bezpośrednio oddziałuje na materiał. Można to porównać do ogrzewania od wewnątrz. Ponieważ energia naprawdę przenika do wnętrza elementu, proces utwardzania przebiega szybciej. Dodatkowo dzięki temu możemy przestać używać toksycznych dodatków chemicznych, które były powszechne wtedy, gdy standardem było utwardzanie za pomocą ołowiu.
Problem z produktami wolnymi od ołowiu
Jeśli pracowałeś z lutami lub polimerami wolnymi od ołowiu, wiesz, że są one wymagające. Mają bardzo wąski zakres temperatur, w którym mogą funkcjonować. Jeden błąd może doprowadzić do uszkodzenia elementu. To prawdziwy koszmar.
Z lampami podczerwonymi możemy dostosować długość fali tak, aby pasowała do konkretного polimeru, który używamy. Dzięki temu element szybko osiąga pożądaną temperaturę, bez konieczności czekania na nagrzewanie całego pieca. Zwykle używamy lamp o krótkiej lub średniej długości fali, aby urządzenie było małe, a rachunki za energię niskie.
Wadę (bo zawsze jakaś jest)
Obróbka podczerwoną nie jest magicznym rozwiązaniem. Nadal musimy radzić sobie z „efektem cienia”. Jeśli element czujnika ma nietypowy kształt lub skomplikowaną geometrię, promienie podczerwone nie mogą dotrzeć do każdego zakamarka. Jeśli spód elementu pozostaje zimny, mamy problemy. Dochodzi wtedy do nierównomiernego kurczenia się elementu oraz powstawania naprężeń, co może zniszczyć obudowę czujnika.
Rozwiązanie? Trzeba dobrze zaplanować proces obróbki. Można użyć lamp dwustronnych lub urządzeń obracających się, aby ciepło dotarło do wszystkich miejsc. To wymaga trochę więcej planowania, ale efekty są tego warte.