کاهش مصرف کربن در بستهبندی تراشهها با استفاده از فناوری مادون قرمز هوشمند
تولید نیمههادیها، فرآیندی پرمصرف انرژی است. اگر به مراحل خشک کردن و سختشدن قطعات در فرآیند بستهبندی نگاه کنید، خواهید دید که از فرهای سنتی برای گرم کردن قطعات استفاده میشود؛ این فرها حرارت را به داخل جعبههای فلزی بزرگ منتقل میکنند. اکثر این انرژی حتی به خود قطعات نمیرسد؛ بلکه فقط فضای اطراف را گرم میکند.
در اینجاست که فناوری مادون قرمز وارد عمل میشود. به جای گرم کردن کل فضای داخلی، این فناوری مستقیماً روی سطح قطعات تأثیر میگذارد. این روش به مراتب کارآمدتر است.
کنترل دقیق دما
وقتی که با ویفرهای سیلیکونی حساس سروکار دارید، نمیتوانید آنها را مستقیماً با حرارت زیاد تحت تأثیر قرار دهید. باید به سرعت به دمای مورد نظر برسید تا از استرس حرارتی جلوگیری شود؛ اما باید دقیق عمل کرد.
ما از لامپهای مادون قرمز با امواج کوتاه برای ایجاد چگالی حرارتی بالا استفاده میکنیم. این روش بسیار سریع است؛ چند ثانیه طول میکشد، نه چند دقیقه.
اما راز واقعی، سنسورهای هوشمند موجود در این لامپهاست. این سنسورها دمای سطح قطعات را به صورت لحظهای زیر نظر دارند و در همان لحظه که دما به مقدار مورد نظر رسید، میزان انرژی تولید شده را کاهش میدهند. در این صورت، انرژی اضافی صرف قطعاتی که از قبل به اندازه کافی گرم هستند، نخواهد شد.
جزئیات فنی
از نظر سختافزاری، ما از غلافهای کوارتزی و فیلامنتهای هالوژنی استفاده میکنیم. این روش باعث میشود طیف نوری منتشر شده دقیق و قابل پیشبینی باشد.
بخش «هوشمند» این سیستم، در واقع یک چرخه بازخورد دقیق بین منبع انرژی مادون قرمز و دستگاه اندازهگیری دما است. این روش مشکل بزرگی را حل میکند؛ یعنی مشکل افزایش بیش از حد دما که معمولاً در فرهای کنترل شده با PID رخ میدهد. با این روش، احتمال سوختن قطعات وجود ندارد.
اما یک نکته مهم وجود دارد: این لامپهای پرقدرت، حرارت زیادی تولید میکنند. اگر فنهای خنککننده کافی نباشند، این حرارت وارد بدنه دستگاه خواهد شد. در این صورت، اندازهگیریهای سنسورها دچار اختلال خواهد شد و شما مجبور خواهید بود مدام سعی کنید آنها را تنظیم کنید.
تأثیر این روش بر کره زمین
رسیدن به سیستمهای سبز، به معنای یافتن یک راهحل جادویی برای حل تمام مشکلات نیست؛ بلکه به معنای محاسبه میزان انرژی مصرفی برای هر ویفر است.
فرهای قدیمی، ساعتها طول میکشد تا گرم شوند؛ اما لامپهای مادون قرمز، تنها چند دقیقه طول میکشد تا گرم شوند.
اگر به میزان انرژی مصرفی برای هر واحد نگاه کنید، تفاوت بسیار زیادی وجود دارد. برای هر کارخانهای که سعی در رسیدن به بیکربنی دارد، جایگزینی فرهای قدیمی با لامپهای مادون قرمز هوشمند، احتمالاً سریعترین راه برای کاهش مصرف انرژی بدون کاهش سرعت خط تولید است.