Reduzindo as emissões de carbono no empacotamento de chips com tecnologia IR inteligente
A produção de semicondutores consome muita energia. Ponto final. Se observarmos as etapas de cura e secagem dos componentes, veremos que são utilizados fornos convencionais que simplesmente irradiam calor em uma caixa metálica gigante. A maior parte dessa energia nem chega ao componente em si – ela apenas aquece o ambiente ao redor.
É aí que entra a tecnologia Infravermelho (IR). Em vez de aquecer toda a câmara, o IR atinge diretamente o substrato. Isso torna o processo muito mais eficiente.
Controlando a temperatura corretamente
Quando se lida com bolachas de silício delicadas, não se pode simplesmente aplicar calor excessivo. É preciso alcançar a temperatura desejada rapidamente, para evitar estresses térmicos. Mas é preciso ter precisão.
Usamos lâmpadas IR de onda curta para criar uma alta densidade de calor. Isso acontece de forma extremamente rápida – em segundos, e não em minutos.
Mas o verdadeiro segredo está nos sensores inteligentes presentes nas lâmpadas. Eles monitoram a temperatura da superfície em tempo real e reduzem a potência assim que a temperatura atinge o valor desejado. Assim, não há desperdício de energia com componentes que já estão suficientemente quentes.
Os detalhes técnicos
Do ponto de vista técnico, utilizamos invólucros de quartzo e filamentos de halogênio. Isso mantém o espectro de luz controlado e previsível.
A parte “inteligente” consiste, na verdade, em um ciclo de feedback entre o emissor de IR e o pirômetro. Isso resolve um grande problema: o “sobreaquecimento” que geralmente acontece com fornos controlados por PID. Com esse sistema, não há risco de danificar os componentes.
Porém, algo importante a ser considerado: esses sistemas de alta intensidade geram muito calor radiante. Se os ventiladores de resfriamento não forem eficazes, o calor se espalha pelo corpo da máquina. Nesse caso, as leituras dos sensores começam a ficar imprecisas, e será necessário realizar calibrações constantes.
O impacto disso no planeta
Tornar-se “verde” não significa encontrar uma solução mágica que resolva tudo. Trata-se de calcular quanta energia é necessária para produzir cada componente.
Os fornos antigos levam horas para aquecer. Já os sistemas IR levam apenas minutos.
Quando se considera a quantidade de energia consumida por unidade, a diferença é enorme. Para qualquer fábrica que deseje alcançar a neutralidade carbônica, substituir esses fornos antigos por sistemas IR inteligentes é provavelmente a maneira mais rápida de reduzir o consumo energético sem prejudicar a produção.