量子チップの製造には、大きな力を使うのは適していません。
もし通常のPCB組み立てに慣れているなら、そのやり方はわかるでしょう。しかし、量子チップの製造となると、全く別の話です。単に熱を当てて済むわけではありません。そんなやり方では基板が壊れてしまいます。
代わりに、私たちはデジタル型の赤外線加熱装置を利用しています。これは、カーペット爆弾のように広範囲に熱を広げるのではなく、必要な場所だけに正確に熱を与えるものです。そうすることで、他の部分が損傷することはありません。
適切な温度の設定
量子チップの製造には、非常に精密な温度管理が求められます。
私たちは短波長の赤外線発振器を使用しています。これにより、チップ周辺の空気を温める時間が省け、直接部品に熱が届きます。これによって、状態が安定します。装置を選ぶ際は、迅速に温度を上昇させられ、すぐに停止できるものを選びましょう。
もしPIDコントローラーの精度が数ミリ秒でも悪ければ、基板が変形してしまいます。それは、仕事にとって最悪の状況です。
物理的な原理（頭を悩ますことなく）
赤外線スペクトルを安定させるために、私たちはすべての部品を高純度の石英で覆っています。また、波長を調整するためにコーティングされた発振器も使用しています。これにより、熱をはんだペーストやチップの接続部分に集中させることができます。一方で、敏感なプラスチック製のケースはそのまま冷たい状態を保ちます。
これらの装置はほとんどがデジタルインターフェースに接続されているため、リアルタイムで温度を監視できます。
ただし、問題点もあります。それはパワー密度です。高出力の赤外線ランプは、狭い空間内で非常に高温になります。もし換気が不十分であったり、放熱性能が悪ければ、その熱が再び筐体に戻ってしまいます。基準温度が乱れ始めると、問題が発生します。
実際の現場での活用
最良なのは、これらの装置を、以前使われていた対流オーブンの場所にそのまま置けることです。少量生産で高精度な作業に最適です。
私たちは、ランプの動作周波数を調整することで、使用している材料に合った熱分布を作り出しています。つまり、チップの熱容量に合わせて赤外線の強度を調整し、リフロー時に温度が上がりすぎないようにするのです。
少しの工夫が必要ですが、うまく機能します。