Riduzione delle emissioni di carbonio nella produzione di semiconduttori: i vantaggi dell’uso del riscaldamento a onde infrarosse corte
La produzione di semiconduttori richiede molta energia termica e una grande precisione. Tuttavia, se si continua ad utilizzare metodi di riscaldamento tradizionali basati su resistenze elettriche, in pratica si finisce per spendere denaro per riscaldare l’aria presente nella stanza, invece che il substrato stesso. Questo metodo è lento, inutile e aumenta notevolmente i costi energetici.
Ecco dove entrano in gioco le lampade a onde infrarosse corte. Invece di riscaldare l’intero ambiente, queste lampade concentrano il calore esattamente sul substrato. È un riscaldamento diretto.
Perché le onde infrarosse corte?
Pensateci come alla differenza tra un metodo di cottura lenta e uno veloce. Le lampade a onde infrarosse corte generano temperature molto più elevate e concentrano più energia in uno spazio ridotto. Il risultato? Si raggiunge la temperatura desiderata molto più velocemente. Non è necessario attendere a lungo affinché il calore penetri nel substrato. È davvero veloce. E questo significa che si consumano molti meno kilowatt-orari per ogni wafer prodotto.
Il problema principale: l’hardware
Non si tratta semplicemente di collegare le lampade al sistema di alimentazione. Quando si lavora con tanta potenza in uno spazio così ristretto, le temperature diventano molto alte… e non mi riferisco soltanto al wafer. Bisogna essere molto attenti alla gestione del calore. Se non si riesce a controllare il calore generato intorno alle lampade, l’equipaggiamento si danneggia molto rapidamente. Abbiamo scoperto che l’unica soluzione per mantenere tutto sotto controllo è utilizzare un controller PID per regolare le temperature.
Andare verso una produzione “verde”
Un “fabbrica verde” sembra essere solo uno slogan aziendale, ma in realtà si tratta semplicemente di ridurre gli sprechi. Con il riscaldamento a onde infrarosse corte, non è più necessario utilizzare forni per il preriscaldamento. Il calore viene generato soltanto quando il componente è già nella posizione corretta. Niente più sprechi di energia.
Tuttavia, c’è un ostacolo: i dispositivi di alimentazione sono più costosi all’inizio, e bisogna assicurarsi che i tubi di quarzo rimangano puliti. Se si sporcano, l’efficienza diminuisce e i vantaggi energetici scompaiono. Mantenendo i tubi puliti, il sistema funziona perfettamente.