Het drogen van MEMS-chips met infraroodstraling
Bij het drogen van MEMS-sensorchips moet je een balans vinden tussen verschillende factoren. De vochtigheid moet worden verwijderd, maar er mogen geen restanten overblijven. Ook mag de hardware niet worden beschadigd.
Daarom maken we gebruik van infraroodstraling. In plaats van chemicaliën te gebruiken of de lucht op te warmen, bereikt de infraroodstraling rechtstreeks de watermoleculen. Dit is een schone manier om dit te doen, en het past goed bij de trend richting milieuvriendelijke, loodvrije productiemethoden.
Hoe het precies werkt
Stel je een gewone convectieoven voor: je moet de hele ruimte opwarmen, wat lang duurt. Met infraroodstraling richten we ons juist op het oppervlak van de chip. We gebruiken kortegolfruimtes of middengolfruimtes, zodat de energie gemakkelijk door de dunne MEMS-lagen heen kan dringen en vloeistoffen bijna instant kunnen verdampen. Het beste aan deze methode is dat je niet hoeft te wachten tot de oven klaar is opgewarmd. Je kunt hem gewoon aanzetten en direct beginnen.
De technische aspecten
We gebruiken meestal kwarts-halogeenlampen. Kwarts is ideaal, omdat het niet wordt beschadigd door hoge temperaturen. De halogeenlampen zorgen er ook voor dat de lampen niet te snel kapotgaan.
Maar je moet wel voorzichtig zijn: als je te veel energie in één klein gebied stuurst, kan dat ertoe leiden dat de chip beschadigd raakt of de gevoelige sensormembranen verbranden. Het is dus een behoorlijke uitdaging. Daarom stellen we onze PID-regelaars in op een reactietijd van milliseconden. We willen namelijk dat de oppervlaktetemperatuur precies op het gewenste niveau blijft.
Waarom zou je infraroodstraling gebruiken?
Als je hete lucht gebruikt, blaas je eigenlijk verstoringen rechtstreeks in de MEMS-chips. Dat leidt tot problemen. Infraroodstraling werkt zonder contact: er is geen luchtbeweging en geen stofdeeltjes. Er wordt alleen maar schone, droge hitte gebruikt.
Er is echter één nadeel: infraroodstraling kan alleen die gebieden opwarmen die ze ‘kunnen zien’. Als de chip in een vreemde vorm zit, kunnen er koude plekken ontstaan.
Om dit op te lossen, gebruiken we arrays van lampen en reflecterende behuizingen. Hierdoor wordt er hitte gegenereerd op elk millimeter van de chip. Dit voorkomt energieverlies en verkort de droogtijd tot een paar seconden.