IR加熱を活用してセンサーの包装における二酸化炭素排出を削減する
もし実際にチップ製造現場でカーボンニュートラルを実現したいのであれば、大型の対流式オーブンに依存するのはやめなければなりません。そうしたオーブンはあまりにもエネルギーを無駄にしています。その代わりに、私たちは目的を絞った赤外線システムを利用しています。
スマートセンサーの包装においては、短波長の赤外線ランプを使用し、直接基板に熱を照射します。これは、部屋全体を温めるのではなく、スポットライトのように特定の部分だけを温めるというものです。巨大な金属箱を温める必要がなく、必要な部分だけを温めることができます。
適切な温度の制御
このシステムは、非常に正確な温度上昇速度で動作します。ワット数やデューティサイクルを調整することで、接着剤やはんだペーストの最適な硬化温度を実現できます。
最良な点は、温度が過度に上昇しないことです。つまり、部品が変形する心配がありません。また、高密度の赤外線アレイを使用することで、熱を特定の領域に集中させることができます。ウェーハの端辺で熱が失われている場合は、その部分を少し強く加熱することでバランスを取ることができます。
時間とエネルギーの節約
IR加熱に切り替えることで、生産プロセスの効率が大幅に向上します。もはや、巨大なオーブンが定常状態に達するまで2時間も待つ必要はありません。
一方、赤外線ランプは数ミリ秒で最大出力に到達します。つまり、「オンデマンド」型の加熱です。コンベアが停止すれば、熱も止まります。電気代を見てみると、1単位あたりの消費電力量が大幅に減少しています。
デメリット
もちろん、IR加熱も完璧なわけではありません。赤外線は速いですが、直線上でのみ効果があります。センサーの形状が複雑だったり、部品同士が重なっている場合は、影ができてしまいます。
これを解決するためには、ランプの配置を工夫する必要があります。異なる方向から光を当てることで、すべての場所に熱が行き渡るようにします。
また、ハードウェアにも注意が必要です。高強度の赤外線は、ランプ本体から大量の熱を発生させます。冷却ファンやヒートシンクを十分に用意しないと、ソケットや配線が破損してしまいます。
私たちは、吸収の物理原理についても詳しく研究しています。使用する材料に合わせて赤外線の波長を調整することで、できるだけ多くの熱を移動させつつ、二酸化炭素の排出を最小限に抑えることができます。