Het stoppen van warmteverlies: waarom keramische eindkapjes belangrijk zijn voor IR-emitters
Als je een halfgeleiderfabriek runt, weet je hoe moeilijk het is om de CO2-uitstoot te verminderen. Dat komt vooral doordat er veel energie wordt verspild.
Eén van de plekken waar energie verloren gaat, zijn de uiteinden van de infrarode (IR-)emitters. Als je gewone metalen kapjes gebruikt, laat je de warmte gemakkelijk ontsnappen uit het systeem.
Hier komen keramische eindkapjes inspelen. Ze dienen niet alleen om de onderdelen op hun plaats te houden, maar ze vormen ook een soort ‘muur’ die de warmte vasthoudt bij de chip, zodat deze niet in het machinegehuis terechtkomt.
Omgaan met warmte
Metaal is geschikt voor veel dingen, maar het is slecht in het tegenhouden van warmte. Het laat de warmte gewoon door zich heen gaan. We gebruiken hoogzuiver aluminiumoxide of zirkonia, omdat deze materialen geen warmte geleiden. Hierdoor ontstaat er een barrière tussen de gloeiend hete kwartstube en de elektrische verbindingen. Wanneer er veel energie wordt gebruikt, is dit de enige manier om te voorkomen dat de draden smelten.
Bovendien kunnen deze keramische materiaal veel schade veroorzaken. In een ‘groene fabriek’ wil je natuurlijk snel de gewenste temperatuur bereiken. Keramiek zorgt er namelijk voor dat de emitter van binnenuit heter kan werken, zonder dat de behuizing of de verbindingen beschadigd raken.
Het belang van energieverbruik
Uiteindelijk gaat het erom hoeveel kWh er per chip wordt verbruikt. Stel je voor: als 10% van de warmte via de uiteinden van de emitter ontsnapt, betaal je voor energie die je helemaal niet gebruikt. Door de thermische isolatie met keramiek te verbeteren, kun je het totale energieverbruik verminderen, terwijl de oppervlaktetemperatuur van de chip hetzelfde blijft. Dat is goed voor het milieu én voor het budget.
Het nadeel (want er is altijd wel een nadeel)
Keramiek is broos. In tegenstelling tot metaal, zal keramiek breken wanneer iemand te hard probeert de lamp in het stopcontact te duwen. Je moet dus precies rekening houden met de toleranties. Als de pasvorm te los is, bestaat het risico op kortsluiting. Te strak? Dan breekt het kapje al bij de eerste hitte.
Mijn advies? Gebruik een losse montage. Dit geeft de kwartstube ruimte om op te warmen, zodat alles niet onder druk breekt.