Riduzione delle emissioni di carbonio nelle fabbriche: perché l’irraggiamento a raggi infrarossi è la soluzione ideale
Se davvero vogliamo raggiungere gli obiettivi di neutralità carbonica nelle fabbriche, dobbiamo smettere di sprecare energia. Il vecchio metodo di riscaldamento – basato sull’uso di resistenze elettriche – è simile al tentativo di riscaldare un’intera casa solo per mantenere al caldo una sola persona. In pratica, si riscalda tutto lo spazio all’interno della camera di produzione, anche se gran parte di esso non ha affatto bisogno di essere riscaldata.
Ecco perché abbiamo optato per dei riscaldatori a raggi infrarossi adatti all’ambiente a vuoto. Invece di riscaldare l’aria, il calore viene diretto direttamente sul wafer. In questo modo si elimina lo spreco energetico e si riducono notevolmente i tempi di avviamento dei processi di produzione. È quindi un modo più efficiente per gestire una fabbrica “verde”.
La fisica alla base del funzionamento
Nell’ambiente a vuoto non c’è aria che possa trasportare il calore; quindi bisogna fare affidamento esclusivamente sulla radiazione. Abbiamo progettato questi sistemi per emettere radiazioni a lunghezze d’onda corte. Queste radiazioni penetrano direttamente nel substrato, senza sprecare energia nel riscaldare le pareti della camera di produzione. In questo modo non si deve lottare contro l’effetto di raffreddamento della pompa a vuoto durante tutto il processo di produzione. L’energia viene concentrata dove è necessaria, e così il costo energetico per ogni wafer diminuisce.
I componenti e i compromessi da considerare
Per gestire il calore, utilizziamo quarzo ad alta purezza e filamenti altamente specializzati. Tuttavia, c’è un problema: quando si inseriscono lampade ad alta potenza in uno spazio a vuoto, la densità di calore diventa elevata. Bisogna quindi assicurarsi che i sistemi di raffreddamento funzionino correttamente. Se il sistema di raffreddamento è troppo piccolo o non funziona correttamente, le lampade si bruceranno rapidamente. Lo stress termico rappresenta un problema serio se non ci si presta attenzione.
Come integrarli nel flusso di lavoro
La cosa migliore è che questi dispositivi possono essere sostituiti senza alcun problema. Utilizziamo connettori standard, quindi non è necessario rifare tutti i collegamenti elettrici. La differenza nella velocità di funzionamento è davvero significativa: invece di aspettare ore per che la struttura si riscaldi, basta aspettare pochi minuti. Questo non solo permette di risparmiare energia, ma anche di produrre più wafer nello stesso tempo, senza aver bisogno di più spazio. Certo, il sistema di controllo dell’energia è un po’ più complesso, ma considerando la quantità di carbonio che si riesce a ridurre per unità di produzione, è sicuramente una scelta sensata per qualsiasi modernizzazione.