توقفوا عن تسخين الهواء: طريقة أفضل لتجفيف رقائق MEMS
إذا كنت قد قضيت بعض الوقت في عملية تصنيع رقائق MEMS، فأنت تعرف مدى صعوبة تجفيف هذه الرقائق. إنها مسألة تتطلب التوازن؛ فأنت تريد أن تكون الرقائق جافة تمامًا وخالية من أي بقايا، لكن لا يمكنك استخدام الحرارة المرتفعة لأن ذلك سيؤدي إلى تشوه الرقائق.
يستخدم معظم الناس فرن التسخين التقليدي لتجفيف الرقائق. المشكلة هي أن هذه الأفران تسخّن كل شيء، سواء الهواء أو الجدران أو الهيكل… كل شيء باستثناء الرقيقة نفسها. إنها طريقة مضيعة للطاقة، وهي مصدر إزعاج كبير لمن يقوم بأعمال الصيانة. لا يوجد شيء أسوأ من لمس جدار الفرن الذي لا يزال ساخنًا بما يكفي لحرق الجلد.
لهذا السبب، اخترنا استخدام أضواء الأشعة تحت الحمراء ذات الترددات القصيرة للتسخين الموجه.
كيف يعمل ذلك؟
يمكن تخيل ذلك على النحو التالي: التسخين التقليدي يشبه محاولة تدفئة الغرفة باستخدام جهاز التدفئة العادي. أما الأشعة تحت الحمراء فهي تشبه الفلاش، لكنها تصدر حرارة. تنتقل الطاقة في خط مستقيم من فتيل اللمبة مباشرة إلى الرقيقة. وبما أن الحرارة موجهة، فلا يتم إهدار الطاقة في تدفئة الهواء المحيط بالرقيقة. النتيجة؟ تحصل الرقيقة على الحرارة المطلوبة، بينما يظل الجزء الخارجي من اللمبة باردًا عند اللمس.
كيفية تحديد المواصفات المناسبة؟
عادةً ما نستخدم أنابيب الهالوجين الكوارتزية ذات الكثافة العالية. نستخدم الكوارتز لأنه يسمح بمرور الأشعة تحت الحمراء دون امتصاص الطاقة. هذا يوفر كثافة طاقة عالية، مما يساعد في تجفيف الرقيقة بسرعة.
لكن الجزء الصعب هو تحديد زاوية انعكاس الأشعة. يجب أن تكون زاوية الانعكاس دقيقة للغاية. إذا كانت الزاوية خاطئة ببضع درجات، فلن تتمكن من تسخين الرقيقة، بل ستتم تسخين جدران الفرن. وهذا يؤدي إلى ظهور بقع محروقة، وهو ما نحاول تجنبه. التوازن في زاوية الانعكاس أمر حاسم.
واقع التركيب
الأمر ليس بهذه البساطة. أضواء الأشعة تحت الحمراء ذات القدرة العالية تحتاج إلى تيار كهربائي كبير. إذا لم يكن مصدر الطاقة جاهزًا لتلبية هذا الطلب، فسيكون ذلك مشكلة كبيرة.
كما يجب الحذر أثناء التعامل مع هذه الأنابيب، فهي هشة للغاية. أي حركة خاطئة أثناء استبدال الأنابيب قد يؤدي إلى تلفها.
لتسهيل الأمور، نوصي باستخدام موصلات موحدة. هذا يجعل استبدال الأنابيب أمرًا سهلاً. يجب أيضًا الانتباه إلى وقت التشغيل. إذا زدت القدرة الكهربائية أكثر من اللازم لتسريع عملية التجفيف، فسيتم تلف الأنابيب بشكل أسرع من المتوقع. المهم هو إيجاد التوازن المثالي بين السرعة والعمر الافتراضي للأنابيب.