Riduzione delle emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché stiamo passando all’uso delle luci a infrarossi nei cicli di risciacquo
Sia onesti: la fase di risciacquo nelle fabbriche di semiconduttori rappresenta una vera e propria fonte di spreco energetico. Per anni abbiamo accettato il costo elevato legato al mantenimento di enormi serbatoi pieni di acqua pura, oppure all’uso di forni a convezione che funzionano 24 ore su 24. È davvero uno spreco.
Ecco perché abbiamo iniziato ad utilizzare lampade a infrarossi impermeabili. In pratica, eliminiamo così il bisogno di intermediari. Invece di riscaldare l’aria o l’acqua, riscaldiamo direttamente la sottile lamina di silicio su cui vengono realizzati i semiconduttori.
Creare lampade resistenti alle condizioni ambientali umide
Non si può semplicemente inserire una lampada tradizionale in una camera di risciacquo: morirebbe immediatamente a causa dell’umidità elevata. Utilizziamo quindi gusci in quarzo di alta purezza, ma il vero segreto risiede nei sigilli che assicurano l’ermeticità della lampada. Se i cavi di connessione non sono ben sigillati, i vapori possono penetrare all’interno della lampada e distruggere il filamento. Sostituire tali lampade è molto complicato, quindi cerchiamo di garantire che i sigilli siano perfetti fin dalla prima volta.
La cosa migliore è che queste lampade reagiscono istantaneamente: non appena la lamina di silicio entra nella fase di essiccazione, il calore è già presente. Non c’è bisogno di aspettare che il serbatoio raggiunga nuovamente la temperatura desiderata.
La fisica alla base di un processo più veloce
Le lampade a onde corte a infrarossi riescono a penetrare nei film d’acqua molto più velocemente rispetto all’aria calda. L’energia viene trasferita direttamente sul substrato. Ciò significa che i tempi di ciclo diminuiscono. E quando i tempi di ciclo sono più brevi, si consuma meno energia per ogni singola lamina di silicio. Se si considerano le centinaia di attrezzature presenti in una fabbrica, i risparmi energetici sono enormi. Si può persino notare una riduzione dei kWh consumati per unità di produzione.
I vantaggi e gli svantaggi
Ovviamente, non si tratta di una soluzione semplice da implementare. Queste lampade generano un grande quantitativo di calore concentrato. Se vengono inserite in un vecchio chassis, potrebbero causare deformazioni nella struttura dell’attrezzatura. Bisogna quindi assicurarsi che il contenitore in cui vengono inserite possa resistere a tali temperature elevate.
Inoltre, quegli strati impermeabili di cui abbiamo parlato bloccano una piccola parte della luce a infrarossi. Per compensare questo problema, aumentiamo generalmente la potenza della lampada del 5-10%. È un piccolo prezzo da pagare per avere una lampada che non si rompe facilmente.
Abbiamo progettato queste lampade in modo che possano essere sostituite facilmente alle vecchie lampade tradizionali. Basta collegarle a un controller PID, impostare la temperatura desiderata e si può finalmente smettere di utilizzare scambiatori di calore alimentati a vapore.