การเปลี่ยนมาใช้วิธีการอบด้วยรังสีอินฟราเรดที่ปราศจากตะกั่ว
วงการเซมิคอนดักเตอร์กำลังเลิกใช้วิธีการอบด้วยตัวทำละลายแบบเดิมๆ และกระบวนการที่ใช้ตะกั่วไปเสียที พวกเราส่วนใหญ่หันมาใช้วิธีการอบด้วยรังสีอินฟราเรดแทน ซึ่งมีเหตุผลที่ดีมาก
ลองนึกดูสิ: เตาอบแบบการถ่ายเทความร้อนจะใช้เวลามากในการทำให้อากาศรอบๆ ชิ้นงานร้อนขึ้น แต่รังสีอินฟราเรดนั้นไม่เป็นเช่นนั้น เพราะรังสีจะถูกส่งตรงไปยังวัสดุที่ต้องการอบ นั่นหมายความว่าเราสามารถละเลยการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีและตัวทำละลายที่มีกลิ่นเหม็นได้
ทำไมหลักการทางฟิสิกส์ถึงสำคัญ
ด้วยตัวควบคุมแบบดิจิทัล เราสามารถกำหนดอุณหภูมิที่ต้องการได้ และรักษาอุณหภูมินั้นไว้ได้ ไม่ต้องเสียพลังงานไปกับการทำให้โครงสร้างโลหะของเครื่องจักรร้อนขึ้นอีกต่อไป
เราใช้ระบบ PID เพื่อควบคุมกำลังไฟ ฟังดูเหมือนเป็นเรื่องทางเทคนิค แต่จริงๆ แล้วมันก็เพื่อไม่ให้อุณหภูมิสูงเกินไป การใช้วัสดุที่ปราศจากตะกั่วนั้น แม้จะมีการเพิ่มอุณหภูมิเพียง 5 องศาเซลเซียส ก็อาจทำให้ชิ้นงานเสียหายได้ ดังนั้นการควบคุมด้วยระบบดิจิทัลจึงช่วยให้อุณหภูมิคงที่และสามารถคาดเดาได้
นอกจากนี้ รังสีอินฟราเรดใช้โฟตอนในการถ่ายโอนพลังงาน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีสื่อกลางในการถ่ายโอนพลังงาน ทำให้การอบเร็วมาก จากหลายนาทีเหลือเพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น นอกจากนี้ ขนาดของอุปกรณ์ก็ลดลง เพราะไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์สำหรับจัดการกับก๊าซพิษอีกต่อไป
มันไม่ใช่แค่เรื่องของ “การปราศจากตะกั่ว” เท่านั้น
การเปลี่ยนมาใช้วัสดุที่ปราศจากตะกั่วนั้น ไม่ใช่แค่เรื่องของวัสดุที่ใช้ในการเชื่อมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการควบคุมอุณหภูมิด้วย
วิธีการอบแบบดั้งเดิมต้องใช้ลมจำนวนมาก ซึ่งก็ทำให้ฝุ่นและสิ่งสกปรกเข้ามาติดกับชิ้นงานได้ แต่รังสีอินฟราเรดนั้นไม่มีการสัมผัสกับชิ้นงานโดยตรง จึงเหมาะสำหรับการใช้ในห้องที่มีความสะอาดสูง นอกจากนี้ ยังช่วยลดการใช้พลังงานในการทำให้อากาศร้อนขึ้นอีกด้วย
สิ่งที่ยากคืออะไร
แต่ก็ไม่ใช่ว่ามันจะง่ายไปหมดนะ รังสีอินฟราเรดที่มีความเข้มสูงนั้นมีพลังมาก ดังนั้นเราจึงต้องใช้พัดลมระบายความร้อนและอุปกรณ์ดูดความร้อนอย่างระมัดระวัง มิฉะนั้นชิ้นงานก็อาจร้อนเกินไปได้ หากตัวควบคุมไม่สามารถปรับให้เหมาะสมกับความสามารถในการดูดซับพลังงานของวัสดุได้ ก็จะทำให้พื้นผิวของชิ้นงานไหม้ได้
ดังนั้นเราจึงต้องหาจุดที่เหมาะสมระหว่างความยาวคลื่นของรังสีอินฟราเรดกับอัตราการดูดซับพลังงานของวัสดุ หากไม่ทำเช่นนั้น พลังงานก็จะถูกสะท้อนออกมา และเสียไปเปล่าๆ