Redukcja emisji dwutlenku węgla w fabrykach półprzewodników: Dlaczego ogrzewanie podczerwienią ma sens
Jeśli chcemy rzeczywiście osiągnąć cele związane z neutralnością klimatyczną w fabrykach półprzewodników, musimy przestać marnować energię. Głównym problemem jest sposób, w jaki podgrzewamy płytki krzemowe.
Większość starych grzałek oporowych w istocie pełni rolę grzałek dla całej maszyny. One oddają ciepło do obudowy i otaczającego powietrza, co stanowi ogromną stratę energii. Dlatego przechodzimy na lampy podczerwone o krótkiej długości fali. Zamiast grzać całe pomieszczenie, energia jest skierowana bezpośrednio na płytkę krzemową. To szybsze, efektywniejsze i bardziej ekologiczne rozwiązanie.
Sekret leży w fizyce.
Pomyślmy o tym jak o staniu na słońcu w chłodny dzień. Czujemy ciepło na skórze, mimo że powietrze jest lodowate. To właśnie ciepło promieniowane. Poprzez dostosowanie długości fali do właściwości krzemu lub nośnika elektronów, płyta krzemowa może przyjąć tę energię. Nie musimy już walczyć z powietrzem czy ścianami komory. To sprawia, że zużycie energii na jedną płytkę znacznie spada, co jest wielkim atutem dla fabryki pod względem emisji dwutlenku węgla.
Ale nie można po prostu zwiększyć mocy grzewczej.
Podczas instalacji tych systemów kluczowa jest szybkość dostarczania energii. Grzałki o dużej mocy zapewniają wystarczającą gęstość ciepła do szybkiego przetwarzania. Ale trzeba uważać na bilans termiczny. Jeśli dostarczymy zbyt dużo energii w jeden punkt, płyta krzemowa może się zdeformować. To delikatna równowaga. Potrzebny jest sterownik PLC z precyzyjnym kontrolerem PID, który po osiągnięciu ustalonego poziomu temperatury automatycznie zmniejszy moc grzewczą.
A co z sprzętem?
Dobrą wiadomością jest to, że te grzałki mogą zastąpić stare elementy grzewcze. Używamy kwarcowych osłon, aby chronić filamenty wolframowe i zapewnić chemiczną czystość wszystkich componentów.
Ale należy uważać: lampy podczerwone o wysokiej intensywności są bardzo gorące. Jeśli wentylatory chłodzące lub układy chłodzenia nie są odpowiednio dobrane, możemy mieć problemy. Jeśli ten układ chłodzenia zawiedzie, lampy mogą szybko się wypalić.
Największą zaletą tego rozwiązania jest to, że redukuje ono masę cieplną urządzeń. Ponieważ mniej ciężkich metali musi zostać podgrzanych, maszyna szybciej się nagrzewa i nie traci energii, gdy stoi w spoczynku. Po prostu funkcjonuje lepiej.