Электронная промышленность сталкивается с растущим спросом как на эффективность, так и на качество устройств. Соответствие этим требованиям может быть сложной задачей, но принятие передовых, менее традиционных рабочих процессов делает её более управляемой. Процесс ультрафиолетового (УФ) отверждения является прекрасным примером.
УФ-отверждение не является новой технологией, однако инфракрасные и тепловые альтернативы остаются стандартами де-факто в отрасли. По мере того, как полупроводники становятся всё более чувствительными, а ожидания качества растут, переход на УФ становится всё более выгодным шагом.
Повышенная долговечность
Эта выгода особенно важна в приложениях Интернета вещей. В 2023 году насчитывалось более 16,6 миллиарда подключенных устройств Интернета вещей, и их число продолжает расти. По мере увеличения числа инженеров-электронщиков придется обеспечивать, чтобы более широкий спектр устройств мог выдерживать более суровые условия эксплуатации, поскольку многие гаджеты Интернета вещей работают вне помещений или в промышленной среде.
Более прочный узел означает, что давление, такое как физические удары, высокие температуры и экстремальная влажность, не нарушат целостность кристалла. В результате электроника, использующая эти компоненты, сможет обслуживать более широкий круг вариантов использования.
Минимальный риск повреждения материалов
Аналогичным образом, УФ-отверждение несет в себе меньшие производственные риски для чувствительных материалов. Хотя кремний широко распространён и обладает высокой термостойкостью, не все полупроводниковые материалы обладают этими качествами. Например, германий играет ключевую роль в солнечных батареях и волоконной оптике, но он чувствителен к высоким температурам. Следовательно, традиционное склеивание может повредить устройства на основе германия.
Эпоксидные смолы, отверждаемые нагреванием, могут обладать достаточной прочностью, но производители рискуют нарушить целостность таких материалов, как германий. Кроме того, дефекты могут стать очевидными не сразу, а лишь после начала использования устройства конечным пользователем, что приведет к недовольству клиентов и потере лояльности.
В отличие от инфракрасного излучения, ультрафиолетовый свет не вызывает значительного повышения температуры материалов, что делает его более безопасным выбором для соединения деликатных металлов. Помимо защиты имиджа компании, это может снизить влияние нехватки ресурсов, которая становится всё более тревожной на фоне сбоев в цепочке поставок, поскольку производители будут терять меньше материала из-за ошибок при склеивании и аналогичных производственных дефектов.
Высокая эффективность
УФ-соединение также более эффективно, чем другие методы. Поскольку ультрафиолетовое излучение столь интенсивно, оно может затвердевать связки за считанные секунды, а не минуты или часы. Исключение необходимости длительного периода охлаждения, в свою очередь, резко сокращает общие сроки выполнения работ.
Проверка процесса УФ-отверждения тоже занимает меньше времени. Спектроскопические технологии мониторинга могут гарантировать завершение химических реакций на 80% в течение одной секунды, что позволяет проводить тестирование на скорости производства. Это фактически устраняет узкие места в контроле качества при производстве полупроводников.
Минимизация человеческих ошибок
Отверждение клеев и чернил ультрафиолетовым светом требует минимального ручного участия. Компоненты просто должны пройти под ультрафиолетовой лампой на конвейере, а затем подвергнуться спектроскопическому анализу для подтверждения завершения склеивания. За счёт снижения человеческого вмешательства ошибки становятся менее вероятными.
По мере уменьшения размеров электроники автоматизированная точность станет ещё более значительной. Полупроводники обычно имеют толщину всего 1 миллиметр, но содержат 30 слоёв компонентов и проводов. Любой ручной процесс несёт значительные риски возникновения ошибок, поэтому использование оптимизированного рабочего процесса обеспечивает лучшее качество продукции в условиях миниатюризации.
Использование автоматизированного решения для отверждения также компенсирует нехватку рабочей силы, с которой сталкивается отрасль производства электроники. Помимо повышения эффективности, это снижает нагрузку на работников, позволяя существующему персоналу сосредоточиться на других важных задачах.
Экономия средств
Все эти преимущества оказывают важное вторичное воздействие: снижение операционных расходов. Большая часть экономии обусловлена более высокой эффективностью процесса УФ-отверждения. Более быстрое производство приводит к меньшей потере времени, снижая относительную стоимость каждого продукта.
Кроме того, УФ-отверждение может сократить потребление электроэнергии. Эта эффективность привела к 85%-ной экономии энергии у некоторых компаний, использующих УФ-светодиоды для отверждения, например. Комбинирование минимального потребления электричества с сокращёнными сроками выполнения работ позволяет добиться значительных общих улучшений.
Компании, занимающиеся производством электроники и не использующие УФ-отверждение, должны рассмотреть возможность перехода на этот процесс. Склеивание не является значительной частью общего производственного процесса устройства, но может иметь далеко идущие последствия, приводя к улучшению долговечности, надёжности, эффективности и затрат.