なぜ無鉛センサーには赤外線硬化法を用いるのか
水素センサーを製造するには、バランスを取る必要があります。膜や接着剤を硬化させるためには十分な熱が必要ですが、過度に加熱してしまうと、敏感な化学層が破壊されてしまいます。だからこそ、私たちは赤外線硬化法を利用しているのです。部屋の空気を温めるのではなく、赤外線が直接材料に作用します。これにより、より効率的で速く処理ができ、また半導体製造プロセスを環境に優しく、無鉛化できます。
従来のオーブンの問題点
通常の対流式オーブンを考えてみてください。部品を温めるためには、オーブン全体を加熱する必要があります。これはエネルギーの無駄遣いであり、実際、センサーの基板上で過熱が起こるリスクもあります。
一方、赤外線硬化法は異なります。電磁波を利用して分子を動かすため、目標温度にほぼ瞬時に到達します。この速さは、無鉛はんだペーストの加工において非常に重要です。これらの材料は繊細であり、従来の有鉛材料よりもはるかに厳格な加工条件が求められます。もし加熱が遅すぎると、はんだペーストが流れ出てしまい、大変な問題になります。
精度の確保
ここで扱っているのは極めて薄い薄膜です。これらを通常のオーブンに入れると、端の部分が中央よりも先に乾燥してしまいます。これによりわん曲が生じ、品質管理上の大きな問題となります。
しかし、赤外線ランプを使えば、波長を調整することができます。ポリマーや触媒が吸収するのに適した光に合わせることができます。その結果、ウェハ全体で均一に硬化が進みます。わん曲もなく、推測も不要です。
注意点：熱密度
ただし、これは魔法ではありません。高強度の赤外線は、ごく短時間で大量の熱を放出します。つまり、処理時間を数時間から数秒に短縮できるのです。
しかし、これにより冷却装置に大きな負担がかかります。もし基板ホルダーがその熱を十分に速く排出できなければ、センサーの膜に熱応力による亀裂が生じてしまいます。注意が必要です。ランプの出力とコンベヤーの速度をうまく調整しなければ、活性層が破壊されてしまいます。
これは微妙なバランスが求められる作業ですが、生産速度を落とさずにゼロ排出を実現する唯一の方法です。さらに、有害なVOCを含む溶剤を使わずに、炭素足跡を削減することもできます。