Waarom infraroodverwarming beter is dan hete lucht in productieprocessen
De meeste halfgeleiderfabrieken werken nog steeds op de oude manier: ze verwarmen eerst de lucht, in de hoop dat deze lucht vervolgens het materiaal zal verwarmen. Het is net alsof je een huis probeert op te warmen door er een föhn in te blazen. Er is veel vertraging.
Daarom kiezen veel bedrijven voor infraroodverwarming. Hierbij wordt de ‘tussenpersoon’ weggehaald: in plaats van te wachten tot de lucht heet is, bereikt de energie rechtstreeks het materiaal.
De echte kosten van wachten
Denk eens na over de fysica. Hete lucht werkt via convektie, wat eigenlijk gewoon een manier is om te zeggen dat het langzaam gaat. Je moet wachten tot de lucht heet is, en daarna nog eens wachten tot de warmte echt in het materiaal doordringt. Het is een tijdrovend proces.
Infraroodlampen daarentegen werken onmiddellijk. Zodra je de schakelaar omzet, reageert het materiaal onmiddellijk.
In een fabriek waar veel producten worden geproduceerd, zijn die seconden belangrijk. Als je maar 30 seconden kunt besparen per wafer, kun je elke shift duizenden extra producten produceren. Dat is veel geld dat je kan besparen als je nog steeds gebruikmaakt van hete lucht.
Stop met het verwarmen van de hele ruimte
Nog een nadeel van systeem voor luchtcirculatie: ze zijn niet efficiënt. Er gaat veel warmte verloren via de leidingen en het chassis. Dat is verspilling.
Met infraroodverwarming kun je de energie precies daar richten waar het nodig is. Je hoeft geen hele ruimte te verwarmen alleen maar om één wafer op 200°C te brengen. Bovendien is het apparaat kleiner, zodat je meer verwerkingsstappen in dezelfde ruimte kunt onderbrengen.
Het nadeel (want er is altijd wel een nadeel)
Infraroodverwarming is geen magische oplossing voor alles. Omdat de warmte zo geconcentreerd is, kunnen er snel problemen ontstaan als de lampen niet goed zijn georiënteerd. Er kunnen dan hete plekken ontstaan die het materiaal beschadigen.
Je hebt nauwkeurige PID-regelaars nodig om ervoor te zorgen dat de temperatuur niet te hoog wordt. En als je oversteekt van hete lucht naar infraroodverwarming, moet je je sensoren opnieuw kalibreren.
Maar het grootste probleem is de koeling. Omdat je het materiaal zo snel opwarmt, moet het koelsysteem daarbij meekomen. Als het koelsysteem te zwak is, verplaats je het probleem alleen maar van het begin van de productielijn naar het einde.