Riduzione delle emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché stiamo passando alle lampade a infrarossi
Sia onesti: la produzione di semiconduttori è un vero incubo quando si tratta di gestione del calore. È necessaria una precisione assoluta, ma per raggiungerla spesso bisogna sprecare molta energia. Per molto tempo abbiamo accettato che gli forni a convezione e i riscaldatori resistentivi fossero l’unico modo per riscaldare i materiali. Ma questi strumenti sono ingombranti, lenti e causano perdite energetiche elevate.
Ecco perché stiamo passando alle lampade a infrarossi utilizzate nelle stanze pulite. Non si tratta soltanto di risparmiare qualche secondo nel processo di riscaldamento, ma anche di eliminare le perdite energetiche che aumentano l’impronta di carbonio della fabbrica.
Come funzionano realmente
Pensate a un sistema di riscaldamento ad aria forzata: deve riscaldare l’intero volume d’aria presente nella stanza per riscaldare il materiale da lavorare. È un metodo inefficiente. Le lampade a infrarossi, invece, utilizzano onde elettromagnetiche per riscaldare direttamente il materiale. In questo modo non si riscalda l’aria, ma soltanto il materiale stesso. Questo permette di raggiungere la temperatura desiderata molto più velocemente, senza sprechi di energia.
Dettagli tecnici
A seconda del tipo di materiale che si utilizza, di solito si opta per emettitori a onde corte o medie. L’obiettivo è ottenere una densità di potenza elevata. Vogliamo infatti che tanta energia venga concentrata in uno spazio ridotto, così da ridurre le dimensioni dello stesso dispositivo di riscaldamento.
Tuttavia, bisogna fare attenzione all’alimentazione elettrica: queste lampade richiedono una grande quantità di corrente. Se ogni lampada eroga 2 kW o più, è importante assicurarsi che i cablaggi e i circuiti di sicurezza siano in grado di gestire tale carico. Nessuno vuole che ci siano interruzioni durante il funzionamento delle macchine. Inoltre, non bisogna utilizzare sempre la massima potenza: è meglio utilizzare regolatori di potenza per controllare l’intensità della luce, altrimenti i filamenti si consumerebbero troppo in fretta.
Realizzare una “fabbrica verde”
Quando si utilizzano le lampade a infrarossi, il sistema di condizionamento dell’aria può finalmente funzionare in modo efficiente. Poiché non ci sono più perdite di calore, i dispositivi di raffreddamento non devono lavorare così duramente per mantenere la stanza fresca. È davvero un vantaggio per tutti.
Queste lampade possono essere installate al posto degli vecchi dispositivi di riscaldamento inefficienti. Noterete che il consumo di energia per ogni wafer diminuisce.
L’unica difficoltà è la posizionamento: se il materiale non è perfettamente centrato sotto la lampada, si creano zone di calore non uniforme. Questo problema può essere risolto utilizzando riflettori adeguatamente impostati, in modo da ottenere una distribuzione uniforme del calore su tutta la superficie del materiale.