진공 챔버에서 적절한 온도를 유지하는 방법
산업 4.0을 위한 스마트 공장을 구축한다면, 이제는 구식 아날로그식 가열 방식으로는 충분하지 않다는 것을 알고 있을 것입니다. 실제 데이터가 필요합니다. 챔버 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 정확히 알아야 합니다.
문제는 진공 상태에서는 공기를 통해 열이 전달되지 않는다는 점입니다. 대류 현상도 없습니다. 그래서 우리는 적외선을 활용합니다. 이는 매개체 없이 에너지를 직접 패턴 위에 전달할 수 있는 유일한 방법입니다.
열을 “디지털화”하는 방법
생산 라인이 PLC와 연동되도록 하려면, 가열 요소들이 전력 제어 장치와 잘 작동해야 합니다.
우리는 단파 적외선 램프를 사용하는데, 그 이유는 바로 속도가 빠르기 때문입니다. 전압을 조절하는 순간 바로 반응합니다. 이를 폐루프 시스템의 온도계와 결합하면 추측할 필요가 없습니다. 더 이상 온도 상승 과정에서 운을 기다릴 필요도 없습니다. 실시간으로 온도 변화를 확인할 수 있습니다.
진공 상태에서의 과제
진공 상태에서는 열이 어디로도 가지 못합니다.
만약 높은 와트수의 장비를 그냥 넣는다면, 챔버의 벽이 타버릴 수 있습니다. 이는 큰 문제입니다. 우리는 램프 코팅의 방사율에 많은 신경을 씁니다. 목표는 에너지가 하우징이 아닌 웨이퍼에 도달하도록 하는 것입니다.
또한 전력 밀도도 조절해야 합니다. 물론 높은 밀도의 배열은 작업 속도를 높이지만, 전력 공급 장치와 냉각 시스템에 큰 부담을 줍니다. 냉각이 제대로 되지 않으면 온도 설정값이 변동하기 시작하고, 다시 처음부터 시작해야 합니다.
“설정하고 잊어버리는” 방식을 넘어서기
디지털화란 사실상 타이머를 사용하지 않는 방식일 뿐입니다.
조절 가능한 적외선 시스템을 사용하면, 각 배치에 공급된 에너지의 양을 정확히 파악할 수 있습니다. 이것이 바로 품질 관리를 위한 새로운 기준입니다.
우리는 이러한 장비들을 기존의 불편한 저항식 가열기를 대체할 수 있는 간단한 장비로 설계했습니다. 공간도 적게 차지하고 속도도 훨씬 빠릅니다. 하지만 진짜 장점은, 챔버를 통과하는 모든 부품에 대한 정밀한 온도 정보를 얻을 수 있다는 점입니다. 제품에 무슨 일이 일어났는지 정확히 알 수 있습니다.