Ottenere la temperatura corretta con i riscaldamenti a raggi infrarossi nelle linee di produzione semiconduttori
Oggi tutti cercano di raggiungere la neutralità carbonica nelle fabbriche. Ecco perché si preferiscono sempre di più i riscaldatori a raggi infrarossi. Sono più efficienti: invece di riscaldare l’intera stanza come fanno gli antichi forni a convezione, essi irradiano il calore esattamente dove è necessario.
Tuttavia c’è un problema: i riscaldatori a raggi infrarossi diventano molto caldi in tempi brevi. Se non si utilizzano termocoppie precise per monitorare la temperatura, si rischia di danneggiare i dispositivi o, peggio ancora, di rovinare l’intera partita di wafer prodotti.
I problemi legati al controllo termico
Il problema è che la variazione di temperatura in un ambiente di produzione semiconduttori è molto rapida. È quindi necessario utilizzare sensori in grado di seguire queste variazioni senza ritardi. Se il sensore si discosta anche solo di poco dalla temperatura reale, il controller PID inizia a funzionare in modo errato. Questo genera una grande pressione termica sul substrato, e qui iniziano i veri problemi.
Scegliere il dispositivo giusto
A seconda della temperatura richiesta, di solito si utilizzano termocoppie a base di platino o di tipo K. Ma non conta solo il materiale: è importante anche il modo in cui il sensore viene posizionato. Bisogna assicurarsi che il sensore non venga influenzato dalla radiazione diretta del riscaldatore. Altrimenti si otterranno valori errati. Per evitare questo problema, si utilizzano schermature in ceramica o supporti specifici. È l’unico modo per essere sicuri di misurare effettivamente la temperatura del componente, e non quella della luce emessa dal riscaldatore.
I compromessi da considerare
C’è sempre un compromesso da trovare. Per ottenere tempi di reazione rapidi, è necessario utilizzare sensori con guaine sottili. Il problema è che tali guaine si deteriorano rapidamente in ambienti ad alta temperatura. In pratica, bisogna trovare un equilibrio tra velocità e durata del sensore.
Il mio consiglio? Effettuare una calibrazione ogni sei mesi. Se si lascia che il sensore si discosti dalla temperatura reale, l’efficienza energetica diminuisce, poiché i riscaldatori devono rimanere accesi per tempi più lunghi del necessario per raggiungere la temperatura desiderata.
Un altro consiglio riguardo al cablaggio: le sorgenti di alimentazione a raggi infrarossi generano molti disturbi elettrici che possono interferire con i segnali. È quindi meglio utilizzare cavi blindati a doppio filo. Altrimenti, le letture della temperatura saranno imprecise, e i riscaldatori dovranno continuamente cercare la temperatura giusta, sprecando energia inutilmente.