Het juiste niveau van warmte bereiken in vacuüm-IR-systemen
Als je een ‘Smart Fab’ wilt bouwen, is het laatste wat je wilt een warmtebron die als een ‘zwarte doos’ fungeert. Je kunt niet zomaar een schakelaar omzetten en hopen op het beste resultaat. Je hebt een systeem nodig dat echt kan communiceren met je PLC en binnen milliseconden kan reageren.
Daarom maken we gebruik van IR-verwarmers die geschikt zijn voor gebruik in een vacuümembleem. Omdat ze energie via straling overdragen, hoef je je geen zorgen te maken over lucht of andere gassen die het vacuümembleem kunnen verstoren. Het blijft daardoor schoon en eenvoudig.
Hoe de warmte zich daadwerkelijk verspreidt
In een vacuüm kun je warmte niet door lucht laten gaan. Dat is gewoon niet mogelijk.
Om dit op te lossen, gebruiken we korte-golflengte IR-emitters. Stel je ze voor als lampen die rechtstreeks op het doelwit schijnen. Als je een systeem wilt opzetten voor de productie van dunne lagen of voor het bewerken van wafers, moet je letten op de vermogensdichtheid.
Lampen met een hoge vermogenssterkte helpen je om snel de gewenste temperatuur te bereiken. Maar wees voorzichtig: je moet ervoor zorgen dat de vacuümsluitingen en leidingen het kunnen hebben tegen de thermische uitzetting. Anders zal er lekken ontstaan.
Het maken van een ‘intelligent’ systeem
Een moderne fabriek draait om data. We bouwen deze IR-systemen zodat ze goed kunnen samenwerken met PID-regelaars en sensoren die in real time gegevens verzamelen.
In plaats van te raden wat de oppervlaktetemperatuur is, kun je eenvoudigweg pyrometer gebruiken. Dit zorgt voor een gesloten feedbackloop, waardoor je de vertraging die je normaal gesproken hebt met ouderwetse resistieve verwarmers, kunt voorkomen.
Bovendien krijg je een digitale registratie van elke verwarmingcyclus. Als je semiconductoren of OLED’s produceert, is dit de enige manier om er zeker van te zijn dat batch #1 precies hetzelfde is als batch #100.
De praktische uitdagingen van de hardware
Nu gaan we het hebben over de nadelen.
IR-lampen met hoge intensiteit produceren veel warmte. Dat is goed voor de productiesnelheid, maar het is zwaar voor de koelsystemen. Als je watercircuit niet sterk genoeg is om de piekbelasting aan te kunnen, zullen de lampen veel eerder kapotgaan.
Het is een kwestie van afwegen: je moet de snelheid waarmee de temperatuur stijgt afwegen tegen de levensduur van het kwartsembleem.
Een tip? Gebruik reflectoren die met goud zijn bedekt. Ze sturen meer energie richting het substraat en voorkomen dat de wanden van het embleem te heet worden.