کاهش انتشار کربن در فرآیند تولید نیمههادیها: چرا استفاده از حرارت مادون قرمز واقعاً مؤثر است؟
تولید نیمههادیها نیازمند استفاده از حرارت است؛ اما روش سنتی برای این کار، به عبارت ساده، منجر به هدررفت انرژی میشود. اکثر گرمکنهای مقاومتی، کل محیط را گرم میکنند تا ویفر به دمای مناسب برسد؛ این کار مانند گرم کردن کل خانه فقط برای گرم کردن یک فنجان قهوه است.
در اینجاست که گرمکنهای مادون قرمز وارد عمل میشوند؛ آنها به جای گرم کردن هوا، انرژی را مستقیماً به ویفر منتقل میکنند.
فیزیک پشت این فرآیند
از آنجایی که ما در شرایط خلأ کار میکنیم، نمیتوانیم از هوا برای انتقال حرارت استفاده کنیم؛ بنابراین تنها راههای انتقال حرارت، هدایت و تابش هستند. ما لامپهای مادون قرمز را طوری تنظیم کردهایم که طول موجهای مناسبی برای جذب توسط سیلیکون و گالیوم نیترید ایجاد شود.
نتیجه؟ ویفر به سرعت گرم میشود. با کاهش زمان لازم برای گرم شدن ویفر، دیگر نیازی نیست کیلوواتساعتهای انرژی را بیهوده هدر دهیم؛ این روش کارآمدتر است.
تبدیل کارخانهها به کارخانههای سبز
ما اغلب درباره «اقدامات سبز» صحبت میکنیم؛ اما معمولاً اینها فقط اصطلاحات تجاری هستند. در دنیای واقعی، موضوع اصلی، جلوگیری از هدررفت انرژی است.
فرآیندهای تولید قدیمی، مانند باتریهای عظیمی هستند که حتی در زمانی که کاری انجام نمیدهند، همچنان گرم باقی میمانند. اما لامپهای مادون قرمز متفاوت هستند؛ آنها تقریباً بلافاصله روشن و خاموش میشوند. دیگر نیازی نیست انرژی را بیهوده هدر دهیم.
البته باید مراقب باشیم؛ ما از غلافهای کوارتز با خلوص بالا برای حفظ پاکیزگی استفاده میکنیم؛ اما نمیتوانیم میزان انرژی وارد شده را بیش از حد افزایش دهیم. اگر انرژی بیش از حدی به یک فضای کوچک وارد شود، ممکن است نقاط گرم یا فشار حرارتی روی ویفر ایجاد شود. بنابراین باید کنترلکنندههای PID را به درستی تنظیم کنیم تا از افزایش بیش از حد انرژی جلوگیری شود.
مزایا و معایب
اگر گرمکنهای قدیمی خود را با لامپهای مادون قرمز جایگزین کنید، متوجه خواهید شد که فضای کافی برای کار وجود دارد؛ همچنین میتوانید بدون نیاز به گسترش فضای کارخانه، تولید بیشتری داشته باشید.
اما مشکل اصلی، منبع تأمین انرژی است. سیستمهای مادون قرمز نیاز به منابع تأمین انرژی با فرکانس بالا دارند تا بتوانند به طور پایدار کار کنند. اگر شبکه برق شما کمی قدیمی باشد، ممکن است مشکلاتی در ارسال سیگنالها ایجاد شود. اما با استفاده از فیلترهای مناسب، میتوان این مشکلات را برطرف کرد.
وقتی که سیستمهای اتصالات برقی درست کار کنند، صرفهجویی در انرژی واقعی خواهد بود؛ شما نه تنها به اهداف تعیین شده میرسید، بلکه کاهش انتشار کربن در کل خط تولید خود را نیز تجربه خواهید کرد.