なぜ、無鉛チップの硬化にIR加熱を採用するのか？
半導体の乾燥や硬化処理に携わったことがある人なら、従来の方法がどのようなものかご存知でしょう。つまり、すべての部品を巨大な対流式オーブンに入れて、時間を待つという方法です。しかし、状況は変わってきています。「グリーン」や無鉛規格への移行に伴い、IR技術への傾向が強まっています。
その利点は何かというと、部屋全体を温める必要なく、ウェーハや基板上の特定の場所のみを所定の温度に設定できる点です。
エネルギーの無駄遣いを防ぐ
通常の熱風オーブンを考えてみてください。それは実質的に巨大な金属製の箱であり、自分自身の壁や内部の空気を温めるために大量のエネルギーが消費されます。これは非効率的です。
一方、IRは異なります。空気を温める代わりに、IRランプから放出される電磁波が直接部品に当たります。つまり、コーティングやはんだペーストの分子を振動させるのです。
処理速度も非常に速いです。数分かかっていた時間が数秒に短縮されます。
私たちの多くは、この目的のために短波長のIRを使用しています。これにより、はんだ接合部の底部も同じ速度で硬化するので、表面が早く固まって下層の溶剤が閉じ込められるという問題を避けることができます。
無鉛はんだの高い温度に対応する
ここが難しい点です。無鉛はんだは、従来の鉛ベースのはんだよりもはるかに高い温度が必要です。
対流式オーブンを使ってその温度に到達しようとすると、PCB基板が過熱してしまうことがあります。そうすると基板が変形し、品質管理を行う人々にとっては大変な問題となります。
IRを使えば、温度をより安定して制御できます。波長を調整して、材料が吸収しやすい波長に設定できます。必要な場所にのみ熱を与えることができ、基板や地球にとっても良いです。
実際の状況
ただし、IRも魔法の杖ではありません。スイッチを押すだけでは済みません。
熱は直線的に伝わるため、「影の問題」に対処する必要があります。部品の高さが異なる場合、高い部品が低い部品への熱の届くのを妨げます。
これを解決するためには、複数のランプを使った装置や、基板を回転させる装置が必要です。また、冷却ファンも注意が必要です。サイズが適切でないと、余分な熱が残ってしまい、精密なセンサーに悪影響を与える可能性があります。