Cómo lograr temperaturas adecuadas en los sistemas de semiconductores por infrarrojos
Si realmente queremos reducir la huella de carbono de las fábricas de semiconductores, debemos dejar de depender de esos hornos convencionales basados en resistencias. La solución está en utilizar calefacción por infrarrojos. Pero aquí está el problema: si queremos alcanzar esos objetivos de neutralidad ambiental, no podemos permitirnos desperdiciar energía.
Es ahí donde entra en juego el termopar. No se trata simplemente de un componente electrónico ubicado dentro de la máquina; es el corazón del sistema. Evita que se desperdicien wafers costosos y evita que la energía se desperdicie en el ambiente.
Los desafíos relacionados con la respuesta del sensor
Utilizamos termopares de alta precisión para controlar el flujo de calor generado por las lámparas de infrarrojos. Dado que la calefacción por infrarrojos actúa casi instantáneamente, el sensor debe poder seguirle el ritmo. Si el termopar pierde un poco de tiempo en responder, el controlador PID sobrepasa los límites establecidos. Eso provoca la aparición de “puntos calientes” en los wafers. No es algo ideal.
Dependiendo de la temperatura a la que trabajamos, generalmente utilizamos termopares de tipo K o N. Personalmente, prefiero los de tipo N. Son mucho mejores para manejar la oxidación y las fluctuaciones de temperatura cuando se trabajan temperaturas altas durante largos períodos de tiempo.
Gestión del calor
Instalar estos sensores en una fábrica “verde” implica gestionar la densidad de calor. Las lámparas de infrarrojos de alta potencia generan mucho calor en un espacio reducido. Si no se tiene cuidado, ese calor puede dañar los cables cercanos.
Nos aseguramos de proteger los conductores del termopar. ¿Por qué? Porque las interferencias electromagnéticas provenientes de las fuentes de alimentación de las lámparas pueden afectar las lecturas del termopar. Eso sería un problema innecesario.
Luego está la ubicación del sensor. Es necesario encontrar el equilibrio adecuado. Si se coloca demasiado lejos, las lecturas estarán desactualizadas. Si se coloca demasiado cerca de la lámpara, el sensor absorberá toda la energía radiante, lo que genera lecturas erróneas.
La realidad de la precisión
Seamos honestos: no existe un sensor perfecto. Los termopares de alta precisión proporcionan los datos necesarios para reducir las emisiones de carbono, pero requieren un mantenimiento constante. Necesitan ser calibrados frecuentemente. Con el paso del tiempo, debido a las fluctuaciones térmicas, comienzan a dar lecturas erróneas.
Si no se sigue un programa de calibración estricto, todos los ahorros energéticos obtenidos se perderán, simplemente porque un sensor defectuoso hace que el calentador funcione de manera ineficiente.