Ridurre le emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché le lampade a infrarossi UHP funzionano davvero bene
Se si vuole portare una fabbrica di semiconduttori verso la neutralità carbonica, bisogna tenere conto del calore. È infatti la principale fonte di consumo energetico. La maggior parte di noi è abituata all’uso di quei vecchi riscaldatori a resistenza, ma in realtà costituiscono soltanto strumenti per riscaldare l’aria all’interno di una grande struttura metallica: sprecano tantissima energia solo per riscaldare l’aria stessa.
Ecco dove entrano in gioco le lampade a infrarossi UHP. Invece di riscaldare tutto intorno, queste lampade diriggono il calore esattamente dove è necessario: sulle lastre di silicio o sui tubi di quarzo.
Il segreto sta nella fisica.
Queste lampade utilizzano radiazioni a onde corte. Immaginate il calore del sole che colpisce la pelle in una giornata fredda: si avverte subito il calore, anche se l’aria intorno è gelida. Le utilizziamo per processi di diffusione e ossidazione ad alta temperatura, poiché trasferiscono l’energia direttamente sul substrato.
È un metodo efficace: si consumano meno kilowatt-orari per ogni lastra di silicio, il che significa che l’impronta carbonica diminuisce effettivamente.
Ma non basta semplicemente installarle e basta.
In questo settore, anche la minima quantità di contaminante può rovinare l’intero processo produttivo. Per questo motivo utilizziamo involucri in quarzo sintetico: sono estremamente puri, quindi non c’è rischio che gli ioni metallici danneggino i componenti. Inoltre, i filamenti sono progettati per mantenere una potenza costante nel tempo. Nessuno vuole dover sostituire le lampade ogni poche settimane.
Un consiglio utile: fate attenzione ai supporti di montaggio delle lampade. Il quarzo si dilata quando diventa caldo. Se fissate le lampade troppo strette, i tubi potrebbero rompersi. Bisogna lasciare loro spazio per “respirare”.
I compromessi (perché ci sono sempre dei limiti)
Passare a un sistema di produzione “verde” significa solitamente utilizzare un sistema di controllo PID per gestire il calore. Il vantaggio? I tempi di avvio del processo sono estremamente rapidi. Si riduce il tempo di inattività, il che permette di produrre più prodotti con meno sprechi.
Ma c’è un problema: queste lampade generano un’intensa densità di calore. Non si possono semplicemente inserire in un vecchio sistema di raffreddamento sperando nel meglio. Se i sistemi di raffreddamento non sono progettati per gestire tale carico termico, i componenti potrebbero danneggiarsi. Peggio ancora, se il raffreddamento è insufficiente, le lampade si bruciano molto prima del previsto.
Se si riesce a gestire correttamente il raffreddamento, allora si ottiene davvero un risultato positivo.