スマートIRを活用したチップパッケージングにおける炭素削減
半導体の製造には多くのエネルギーが必要です。センサーパッケージングの硬化や乾燥工程を見てみると、昔ながらの対流式オーブンが使われており、巨大な金属箱に熱を送り込んでいるだけです。そのエネルギーのほとんどは部品には届かず、部屋全体を温めるだけです。
そこで役立つのが赤外線（IR）です。部屋全体を温める代わりに、IRは直接基板上に熱を与えます。これにより、より効率的に熱を供給できます。
適切な温度管理
繊細なシリコンウェーハを扱う場合、単純に高温にするだけではいけません。熱応力を避けるためには、迅速に目標温度に到達させる必要がありますが、同時に精度も求められます。
私たちは短波長のIRランプを使用して高い熱密度を得ています。これにより、数秒で目的の温度に到達します。
しかし、本当の鍵はランプ内にあるスマートセンサーです。これらのセンサーは表面温度をリアルタイムで監視し、部品が目標温度に達した瞬間に出力を調整します。すでに十分に熱くなっているシリコンウェーハに無駄なエネルギーを使うことはありません。
ハードウェアの仕組み
ハードウェア面では、石英製のケースとハロゲンフィラメントを使用しています。これにより、光のスペクトルを安定させることができます。
「スマート」な部分というのは、実際にはIRエミッターとピロメーターの間のフィードバックループによるものです。これにより、PID制御される空気オーブンでよく起こる「オーバーシュート」問題を解決できます。この方式を使えば、部品を誤って焼き損ねることはありません。
ただし、注意点もあります。この高強度のIRランプは多くの放射熱を発生させます。冷却ファンが十分でない場合、その熱が機械の枠内に漏れ出し、センサーの測定値が乱れることがあります。
地球環境への影響
「グリーン化」というのは、何か一つの魔法のような技術を見つけることではありません。それは、ウェーハ1枚あたりにどれだけのエネルギーが必要かという計算に関わってきます。
古いオーブンでは加熱に数時間かかりますが、IRを使えば数分で済みます。
kWhあたりの消費量を見ると、その差は甚大です。カーボンニュートラルを目指す工場にとって、古い強制送風式オーブンをスマートIRランプに置き換えることは、生産速度を落とさずに電力消費を削減する最も効果的な方法です。