Riduzione delle emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché il riscaldamento a raggi infrarossi funziona davvero
Se vogliamo davvero raggiungere la neutralità carbonica nelle fabbriche di semiconduttori, dobbiamo smettere di ignorare il modo in cui gestiamo il calore. La maggior parte dei forni a convezione tradizionali e dei termosifoni a resistenza è semplicemente inutile: spreca metà dell’energia necessaria per riscaldare l’aria e le pareti della camera, prima ancora che quest’energia possa essere utilizzata per riscaldare i wafer stessi. È come cercare di riscaldare un singolo pisello riscaldando tutta la cucina: si spreca molta energia inutilmente.
Ecco dove entrano in gioco le lampade a raggi infrarossi. Invece di riscaldare tutto intorno, esse concentrano l’energia direttamente sul wafer. Tutto dipende da dove va a finire l’energia. I sistemi a raggi infrarossi emettono radiazioni elettromagnetiche che si trasformano in calore solo quando colpiscono la superficie del wafer. Non c’è quindi bisogno di sprecare energia inutilmente. Inoltre, possiamo regolare la lunghezza d’onda, passando da onde corte a onde medie, per controllare fino a che profondità arrivi il calore. Questo rende i cicli termici molto più veloci. E in questo settore, cicli più rapidi significano meno energia necessaria per ogni wafer. Semplice, no?
L’aspetto tecnico
Per far funzionare questo sistema in una fabbrica “verde”, è necessaria una alta densità di potenza. Utilizziamo tubi a base di quarzo e halogeni, poiché reagiscono immediatamente: basta premere un interruttore e il calore è pronto. Quando si spegne l’interruttore, il calore scompare immediatamente. Non c’è più quel calore inutile che spreca energia mentre la macchina è ferma.
Ma c’è un problema: quando si concentra tanta energia in uno spazio piccolo, la temperatura sale notevolmente. Se si installa un sistema a raggi infrarossi ad alta densità, è fondamentale utilizzare sistemi di raffreddamento adeguati. Altrimenti, i componenti elettronici circostanti potrebbero danneggiarsi.
Quali sono i vantaggi per il pianeta?
Sostituire i forni a gas o i termosifoni elettrici tradizionali con sistemi a raggi infrarossi riduce notevolmente i consumi energetici. I benefici maggiori si notano durante i processi di essiccazione e trattamento termico dei wafer. Il vantaggio principale è che questi sistemi possono essere installati facilmente, senza bisogno di demolire l’intera linea di produzione. Eliminando toda quella massa termica inutile, la fabbrica consuma meno energia. In questo modo si riescono a raggiungere gli obiettivi legati alle emissioni di carbonio, mantenendo al contempo la produttività desiderata.