Riduzione delle emissioni di carbonio nella confezionazione dei chip grazie alle tecnologie IR intelligenti
La produzione di semiconduttori richiede una grande quantità di energia. Se si considerano le fasi di essiccazione e cottura dei componenti, si nota che vengono utilizzati forni a convezione tradizionali, i quali semplicemente rilasciano calore all’interno di una grande struttura metallica. La maggior parte di questa energia non arriva nemmeno al componente da trattare: viene semplicemente utilizzata per riscaldare la stanza.
Ecco dove entrano in gioco le tecnologie a infrarossi (IR). Invece di riscaldare l’intera camera, i raggi IR colpiscono direttamente il substrato. Questo metodo è molto più efficiente.
Regolazione precisa della temperatura
Quando si lavora con wafer di silicio estremamente delicati, non si può semplicemente esporli a un calore eccessivo. È necessario raggiungere rapidamente la temperatura desiderata per evitare stress termici, ma bisogna essere precisi. Utilizziamo lampade a onde corte a infrarossi per ottenere una densità di calore elevata. Il processo avviene in pochi secondi, non minuti.
Il vero segreto sta nei sensori intelligenti presenti nelle lampade: essi monitorano in tempo reale la temperatura della superficie del substrato e riducono automaticamente l’intensità del calore non appena la temperatura raggiunge il valore desiderato. In questo modo non si spreca energia su componenti che sono già abbastanza caldi.
Aspetti tecnici
Dal punto di vista hardware, utilizziamo gusci in quarzo e filamenti allogenici. Questo permette di mantenere uno spettro luminoso preciso e prevedibile. La parte “intelligente” del sistema è rappresentata dal meccanismo di feedback tra l’emettitore a infrarossi e il pirometro. Questo sistema elimina il problema dell’eccessivo riscaldamento tipico dei forni a controllo PID. Con questo sistema, non si rischia di danneggiare i componenti.
Tuttavia, bisogna fare attenzione: queste lampade emettono molta energia radiante. Se i fan di raffreddamento non sono sufficientemente efficaci, quel calore finisce nel telaio della macchina. In tal caso, le letture dei sensori diventano inaccurate, rendendo difficile effettuare una calibrazione precisa.
Cosa significa tutto questo per il pianeta
Diventare “verdi” non significa trovare un singolo componente magico che possa risolvere tutti i problemi. Si tratta piuttosto di calcolare quanta energia viene utilizzata per produrre ogni singolo wafer. I forni tradizionali impiegano ore per riscaldarsi, mentre quelli a infrarossi richiedono soltanto minuti. Se si considerano i kWh necessari per produrre un wafer, la differenza è significativa. Per qualsiasi fabbrica che voglia raggiungere la neutralità carbonica, sostituire i forni tradizionali con sistemi a infrarossi rappresenta probabilmente il modo più veloce per ridurre il consumo energetico senza rallentare la produzione.