Het verminderen van de koolstofuitstoot in半導体fabrieken: waarom infraroodverwarming werkt
Als we serieus willen zijn wat betreft het bereiken van koolstofneutraalheid in halfgeleiderfabrieken, moeten we stoppen met energie verspillen.
Denk maar aan die ouderwetse convectieovens en resistieve verwarmers. Die dienen feitelijk als ruimteverwarmers voor de hele kamer. Ze geven warmte overal weg, waardoor het HVAC-systeem extra hard moet werken om te voorkomen dat de schone ruimte verandert in een saunazone. Het is een vicieuze cirkel.
We lossen dit op door over te stappen op infraroodverwarming. In plaats van de lucht te verhitten, richten we de warmte rechtstreeks op de chip.
Stoppen met het verhitten van de lucht
Infraroodlampen maken gebruik van elektromagnetische golven. Ze hoeven de muren van de kamer of de lucht eromheen niet te verhitten. De energie gaat rechtstreeks naar de chip of het substraat.
Het gaat erg snel. We hebben het over tijden die van minuten worden teruggebracht tot seconden. Door deze tijd drastisch te verminderen, daalt ook de totale energiekosten per lading chips aanzienlijk.
De details rondom de thermische belasting
Omdat infraroodlampen zoveel energie leveren, heb je geen grote oppervlakken nodig. Je kunt die grote verwarmingsapparaten weglaten en in plaats daarvan een kleine brandpunt gebruiken. De reactie op de warmte is bijna onmiddellijk.
Dit is ideaal voor procesen waarbij elke seconde telt, zoals het bakken of drogen van materialen onder hoge precisie.
Maar je moet wel oppassen met de vermogensdichtheid. Als je de sterkte van de lampen verhoogt om dingen sneller te laten gaan, ontstaan er hete plekken op de chip. Hier vindt de echte bewerking plaats – je moet de PID-regelaars instellen op de specifieke emissiviteit van je materialen, zodat je het gewenste temperatuurniveau niet overschrijdt.
Het toepassen in de praktijk
Niemand wil een systeem dat moeilijk in stand te houden is. Daarom bouwen we deze apparaten zo dat ze gemakkelijk vervangen kunnen worden. We gebruiken kwartsomhulsels en standaardconnectoren. Wanneer een lamp kapotgaat, hoef je hem alleen maar uit te halen en er een nieuwe in te stoppen. Er is geen sprake van het nodig hebben van urenlang rekalibreren van het hele systeem.
Eerlijk gezegd: infraroodverwarming is geen magische oplossing voor alle processen. Je moet de geometrie van de kamer opnieuw overwegen. Als je onderdelen vreemde vormen hebben, kan het gebeuren dat sommige plekken geen warmte krijgen. Je moet creatief zijn met de manier waarop je de lampen plaatst, zodat er gelijke warmteverdeling is over het hele oppervlak.