Redução da emissão de carbono nas fábricas de semicondutores: a transição para aquecimento por infravermelho
Sejamos honestos: as fábricas de semicondutores consomem uma quantidade enorme de energia. A maioria dos equipamentos utilizados nas salas limpas ainda usa sistemas de aquecimento resistivo ou ciclos térmicos ineficientes, que desperdiçam energia no ar. É um desperdício. Por isso, vemos cada vez mais fábricas optando por sistemas de aquecimento por infravermelho de onda curta (SWIR). É uma maneira muito mais eficiente de operar esses equipamentos. Por que isso funciona? Os aquecedores convencionais tentam aquecer o ar apenas para aquecer a placa de silício. Isso representa um grande desperdício de energia. Já as lâmpadas de infravermelho funcionam de maneira diferente: elas utilizam radiação, de modo que os fótons atingem diretamente o alvo desejado. Assim, não há desperdício de energia ao aquecer todo o ambiente. Ao usar arrays de infravermelho de alta densidade, o tempo necessário para aquecer a placa diminui drasticamente. É rápido. E, como os ciclos de aquecimento são mais curtos, é preciso menos energia por placa. Definindo as especificações corretas Se você está reformando uma linha de produção antiga, não basta simplesmente conectar os novos equipamentos. É preciso considerar a densidade de energia necessária. Geralmente, usamos lâmpadas de quartzo de alta potência e refletores focados para manter o calor onde ele precisa estar. Mas é preciso ajustar o comprimento de onda de acordo com o material da placa de silício. Se isso não for feito, a energia será refletida pelo substrato, e tudo voltará ao ponto de partida. Para obter o melhor resultado, usamos refletores revestidos de ouro. Pode parecer algo sofisticado, mas é prático. Isso permite que as lâmpadas funcionem com menor potência, mantendo a temperatura da superfície exatamente onde é necessário. O mesmo resultado, com uma conta de luz menor. As limitações Os sistemas de aquecimento por infravermelho não são uma solução mágica. As lâmpadas de alta intensidade geram uma grande quantidade de calor. Se você colocar um array de alta potência em um chassi projetado para aquecedores resistentivos, o gabinete pode se deformar ou os sensores podem ser danificados. É um problema. É preciso garantir que os sistemas de resfriamento consigam lidar com esse tipo de calor localizado. Sempre sugiro combinar o sistema com controladores PID e pirômetros de resposta rápida. Isso evita que a temperatura exceda os limites desejados e ajuda a reduzir o consumo de energia. O hardware se encaixa perfeitamente, mas é preciso ajustar a lógica de controle para que funcione bem com a rapidez de reação do infravermelho.