لماذا يُعد الحرارة بالأشعة تحت الحمراء في البيئة الفراغية الخيار المثالي للرقائق شبه الموصلة؟
تسعى الصناعة جاهدة نحو استخدام مواد خالية من الرصاص وذات انبعاثات كربونية منخفضة. يبدو ذلك رائعًا في النظرية، لكنه يشكل مشكلة حقيقية بالنسبة للأشخاص الذين يديرون الماكينات فعليًا.
الفرن التقليدي؟ لا فائدة منه هنا. لا يمكن تحريك الهواء في البيئة الفراغية، وحتى لو استطعنا ذلك، فإن ذلك سيؤدي إلى تنشر الملوثات في كل مكان. لذلك نستخدم أجهزة التسخين بالأشعة تحت الحمراء المتوافقة مع البيئة الفراغية. بدلاً من استخدام الهواء، تستخدم هذه الأجهزة الإشعاع الكهرومغناطيسي لتسخين الرقائق مباشرة، دون الحاجة إلى وسيط، وبدون أي فوضى.
كيف يعمل ذلك؟
عند إزالة الهواء، لا داعي للقلق بشأن عملية التبادل الحراري. كل ما يتبقى هو الإشعاع والتوصيل الحراري. نقوم بضبط أجهزة التسخين لتعمل على أطوال موجية معينة تُفضلها المواد المستخدمة في عملية التسخين. وبما أننا لا نضيع الوقت في تسخين الهواء، فإن الطاقة تذهب مباشرة إلى الرقائق.
إنه أمر سريع جدًا. يمكننا تقليص وقت التسخين من ساعات إلى دقائق قليلة فقط.
الجزء الصعب: المواد والحرارة
لا يمكن استخدام أي مصباح في البيئة الفراغية. نستخدم الكوارتز عالي النقاء أو السيراميك المتخصص، لأن “إطلاق الغازات” يشكل مشكلة كبيرة. إذا تسربت بعض الجزيئات الصغيرة من المصباح، فإن الرقائق ستتضرر.
لكن يجب أيضًا الحرص على استخدام قوة تسخين مناسبة. المصابيح ذات القدرة العالية تسخن الرقائق بسرعة، لكنها قد تخلق نقاط ساخنة إذا لم نكن حذرين. يجب موازنة القوة مع الخصائص الحرارية للرقائق. إذا لم نفعل ذلك، فإن السيليكون سيتشوه.
الفوائد
استخدام الأشعة تحت الحمراء يعني أننا يمكننا التخلي عن طرق التسخين التي تعتمد على المذيبات، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة في الغرف المخصصة للتصنيع. بالإضافة إلى ذلك، فإنها أفضل طريقة لتحقيق درجات حرارة دقيقة لصناعة البوليمرات الصديقة للبيئة ومواد اللحام الخالية من الهالوجينات.
لكن هناك عيب واحد: يتطلب توصيل هذه الأجهزة في البيئة الفراغية استخدام أجهزة توصيل متخصصة للغاية. إذا لم تكن الأغلفة مثالية، فسيحدث تسرب، وسيتلف المصباح.
إنه توازن بين السرعة والدقة، لكن يجب أن تكون البيئة الفراغية مثالية لضمان عمل المصابيح بشكل صحيح.