Reducción de las emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores: por qué el calentamiento por infrarrojos realmente funciona
Si pretendes lograr la neutralidad en las emisiones de carbono en una fábrica de semiconductores, pronto te darás cuenta de que no basta con comprar créditos de energía “verde”. Es necesario intervenir directamente en los procesos de calentamiento.
Piensa en los sistemas de calentamiento resistivo tradicionales o en esos grandes hornos de convección. Básicamente, son consumidores enormes de energía. Pasan la mitad del tiempo calentando el aire y las paredes del horno, antes de que la oblea note siquiera algún cambio de temperatura. Es un desperdicio.
Por eso optamos por sistemas de lámparas de infrarrojos. Dejamos de calentar toda la habitación y comenzamos a calentar directamente la superficie de la oblea.
Dirigir el calor hacia donde realmente se necesita
El infrarrojo se basa en energía radiante. En lugar de esperar a que el aire se caliente, las lámparas emiten fotones directamente sobre la superficie de la oblea. Es rápido. Muy rápido.
Dado que el tiempo de calentamiento disminuye, la oblea pasa menos tiempo en condiciones de alta temperatura. Eso significa menos kWh por lote, y una factura de electricidad mucho más baja. Dependiendo de lo que estés procesando, elegimos la longitud de onda adecuada: ondas cortas si necesitas un calentamiento rápido de la superficie, o ondas medias si necesitas que el calor penetre más profundamente en un sustrato más grueso.
La realidad de las salas limpias
No basta con reemplazar una bombilla para solucionar el problema. En una fábrica de semiconductores, la contaminación por partículas es el mayor enemigo. Una sola partícula puede arruinar todo el proceso de producción. Para evitar la emisión de gases durante el proceso de calentamiento, utilizamos recubrimientos especiales y envolturas de cuarzo.
Lo mejor de todo es que estos sistemas de lámparas de infrarrojos ocupan mucho menos espacio que unos hornos enormes. Esto te permite tener más espacio en el suelo. Siempre y cuando tu sistema de distribución de energía pueda manejar la carga concentrada, estos sistemas pueden integrarse fácilmente en tus equipos existentes.
Los sacrificios (porque nada es perfecto)
El problema es que el infrarrojo es potente, pero también muy selectivo. Crea gradientes térmicos intensos. Si la lámpara está desalineada aunque sea unos pocos milímetros, aparecerán puntos calientes en la oblea. Para evitar esto, se necesitan controladores PID precisos y sensores para mantener todo uniforme.
Y hay algo más: esas lámparas de alta potencia generan mucho calor en la parte posterior del dispositivo. Si tu sistema de ventilación y refrigeración no es lo suficientemente eficiente para eliminar ese calor, comenzarás a recibir alarmas.
Se necesita un poco más de atención al configurarlo, pero los ahorros energéticos hacen que valga la pena el esfuerzo.