Redukcja emisji dwutlenku węgla w opakowaniu półprzewodników za pomocą inteligentnych urządzeń IR
Wytwarzanie półprzewodników wymaga dużej ilości energii. To oczywiste. Jeśli spojrzymy na procesy utwardzania i suszenia elementów półprzewodnikowych, zobaczymy, że używa się tu starych pieców konwekcyjnych, które po prostu nadają ciepło do ogromnej metalowej skrzyni. Większość tej energii w ogóle nie dotyka samego elementu – służy jedynie do podgrzewania pomieszczenia.
Wtedy właśnie przychodzi na pomoc światło podczerwone. Zamiast podgrzewać całą komorę, światło podczerwone oddziaływa bezpośrednio na element półprzewodnikowy. To znacznie bardziej efektywne rozwiązanie.
Prawidłowe dostarczenie ciepła
Gdy mamy do czynienia z delikatnymi płytkami krzemowymi, nie możemy po prostu je podgrzewać intensywnym ciepłem. Musimy szybko osiągnąć żądaną temperaturę, aby uniknąć oddziaływania termicznego, ale musimy robić to precyzyjnie.
Używamy lamp podczerwonych o krótkich falach, aby uzyskać wysoką gęstość ciepła. To działa niesamowicie szybko – mowa tu o sekundach, a nie minutach.
Ale prawdziwym sekretem są inteligentne czujniki znajdujące się w tych lampach. One monitorują temperaturę powierzchni w czasie rzeczywistym i zmniejszają moc obwodu, gdy temperatura osiągnie odpowiedni poziom. W ten sposób nie marnujemy energii na elementy, które są już wystarczająco gorące.
Elementy techniczne
Pod względem sprzętowym używamy komór kwarcowych oraz żarników halogenowych. Dzięki temu spektrum światła jest precyzyjnie kontrolowane.
„Inteligentna” część systemu to po prostu sprawny mechanizm zwrotnego sprzężenia pomiędzy nadajnikiem światła podczerwonego a pyrometrem. Dzięki temu eliminuje się problem „przekroczenia temperatury”, który występuje w piecach sterowanych metodą PID. Z tym rozwiązaniem nie istnieje ryzyko przypadkowego przegrzania elementów półprzewodnikowych.
Jednak należy uważać na jeden detal: te urządzenia wytwarzają dużo ciepła promieniowanego. Jeśli wentylatory chłodzące nie są wystarczająco silne, to ciepło przenika do konstrukcji maszyny. W takim przypadku pomiary dokonywane przez czujniki będą błędne, a my będziemy musieli ciągle dokonywać kalibracji.
Jak to wpływa na planetę
Przejście na rozwiązania „zielone” nie polega na znalezieniu jednego „czarodziejskiego” rozwiązania, które rozwiąże wszystkie problemy. Chodzi tu o matematykę – a konkretnie o to, ile energii zużywamy na jeden element półprzewodnikowy.
Starsze piecy zapewniają ogrzewanie przez godziny, natomiast urządzenia IR potrzebują tylko kilku minut. Gdy patrzymy na ilość energii zużywanej na jednostkę produktu, różnica jest kolosalna. Dla każdej fabryki, która chce osiągnąć neutralność w emisjach dwutlenku węgla, zamiennik tych starzych pieców na inteligentne urządzenia IR jest najszybszym sposobem na zmniejszenie zużycia energii bez spowolnienia produkcji.