Het correct beheersen van thermische energie in je slimme fabriek
Als je een slimme fabriek plant, beseef je waarschijnlijk al dat de oude manier van hittebeheer niet meer voldoet. Je kunt niet zomaar ‘de warmte verhogen’ en hopen op het beste resultaat. Je hebt een systeem nodig dat echt met je communiceert.
De meesten van ons maken gebruik van hoogwaardige infraroodsystemen voor het verwarmen van wafers. Dat is logisch: het is contactloos, nauwkeurig en werkt gewoon goed. Maar hier komt het cruciale punt: de afstand tussen de IR-bron en de wafer is belangrijk. Als je deze afstand verkeerd instelt, kunnen de onderdelen beschadigd raken.
De ideale situatie: infraroodfysica en veiligheid
Het gaat erom hoe de hitte precies op de wafer terechtkomt.
Als je de lamp te dicht bij de wafer plaatst, ontstaan er lokale hittepunten. Dit leidt tot thermische spanningen, en dat wil niemand. Maar als je de lamp te ver weg plaatst, gaan er energieën verloren aan de wanden van de kamer. Dan moet je de vermogenssterkte verhogen om dit te compenseren – wat eigenlijk geldverspilling is.
We kijken meestal naar de hitteflux en de spectrale uitstraling van de lamp om die ‘ideale’ situatie te vinden. Kortegolfig infrarood is hier zeer nuttig: het dringt dieper in het materiaal door, zodat je een grotere afstand kunt hanteren zonder dat de opwarmtijd te lang wordt.
Het ‘slim’ maken van het systeem
Hardware is mooi, maar de echte kracht zit in de feedbackloop.
We koppelen de IR-systemen aan real-time pyrometers en PLC-controleurs. Hierdoor kun je de oppervlaktetemperatuur in het oog houden en de vermogenssterkte binnen milliseconden aanpassen. Dat is een groot voordeel. Als een wafer iets dikker is of het materiaal anders is, kan het systeem dit direct aanpassen. Je hoeft er niet constant op te letten.
De compromissen (want er is altijd een nadeel)
Hoge dichtheidse IR-systemen zijn snel. Heel snel zelfs. Maar ze genereren ook veel overtollige hitte.
Je kunt de koeling niet negeren. Als je koelsystemen niet sterk genoeg zijn om de stijgende temperatuur te compenseren, gaan je elektronische onderdelen beschadigd raken. Of erger nog: ze branden uit.
Het is een kwestie van balans. Je moet compromissen sluiten tussen de benodigde vermogenssterkte en de ruimte die je koelsystemen innemen.