Reduzindo as emissões de carbono nas fábricas de semicondutores: Por que o aquecimento por infravermelho realmente funciona
Se você deseja alcançar a neutralidade carbônica em uma fábrica de semicondutores, percebe rapidamente que não basta simplesmente comprar créditos de energia “verde”. É preciso lidar diretamente com os problemas relacionados ao consumo energético.
Pense nos métodos tradicionais de aquecimento, como os fornos convencionais. Eles são, na verdade, grandes consumidores de energia. Eles passam metade do tempo aquecendo o ar e as paredes do forno, antes mesmo que a placa semicondutora perceba alguma mudança de temperatura. Isso é um desperdício de energia.
Por isso, optamos por sistemas de aquecimento por infravermelho. Em vez de aquecer todo o ambiente, focamos no aquecimento da própria placa semicondutora.
Direcionando o calor para onde ele precisa ir
O infravermelho utiliza energia radiante. Em vez de esperar que o ar esquente, as lâmpadas emitem fótons diretamente na superfície da placa. Isso é rápido. Muito rápido.
Como o tempo de aquecimento diminui, a placa passa menos tempo sendo aquecida. Isso significa menos consumo de energia por lote, além de uma redução significativa na conta de luz. Dependendo do que você está processando, escolhemos o comprimento de onda adequado: ondas curtas para um aquecimento rápido da superfície, ou ondas médias para um aquecimento mais profundo do substrato.
A realidade das salas limpas
Não se trata apenas de trocar uma lâmpada e pronto. Nas fábricas de semicondutores, a contaminação por partículas é um grande problema. Uma única partícula pode prejudicar seriamente a qualidade dos produtos. Para evitar essa situação, utilizamos revestimentos especiais e invólucros de quartzo.
O melhor de tudo é que esses sistemas de aquecimento por infravermelho ocupam muito menos espaço do que fornos tradicionais. Isso permite maior espaço disponível no chão da fábrica. Desde que o sistema de distribuição de energia consiga suportar o aumento de carga, esses sistemas podem ser integrados aos equipamentos existentes.
As desvantagens (pois nada é perfeito)
O problema é que o infravermelho é poderoso, mas também exigente. Ele cria gradientes térmicos intensos. Se a lâmpada estiver posicionada a poucos milímetros de distância, haverá pontos quentes na placa. Para evitar isso, são necessários controladores PID precisos e sensores para manter tudo uniforme.
Além disso, essas lâmpadas de alta potência geram muitido calor. Se o sistema de ventilação e resfriamento não for suficientemente eficiente, isso causará alarmes.
É preciso um pouco mais de cuidado na configuração, mas as economias de energia fazem com que valha a pena enfrentar esses desafios.