Pourquoi nous avons opté pour le Chauffage infrarouge pour la fabrication de nanotubes de carbone
La fabrication des nanotubes de carbone dépend entièrement de la chaleur produite. En fait, il est nécessaire d’avoir des gradients thermiques précis afin que la déposition par vaporisation chimique puisse avoir lieu.
Pendant longtemps, tout le monde utilisait des fours résistifs. Mais voici le problème : ces fours chauffent tout autour d’eux – la chambre, l’air, les parois… Tout devient chaud. C’est un gaspillage d’énergie.
Nous avons donc commencé à utiliser des lampes de chauffage infrarouge. Pourquoi ? Parce que le rayonnement infrarouge ne perturbe pas l’air ; il dirige directement son énergie vers le substrat. C’est plus efficace, plus rapide, et cela fait plus de sens.
Faire arriver la chaleur là où elle est vraiment nécessaire
Dans une salle propre, on ne veut pas que toute la machine soit chaude. Il suffit que la pièce de travail atteigne sa température maximale et y reste.
Les lampes infrarouges nous permettent d’obtenir une grande densité de chaleur. En ajustant la longueur d’onde, on peut cibler les parties du substrat qui absorbent réellement l’énergie.
Ainsi, on n’a pas besoin d’attendre que toute la chambre se réchauffe. On passe moins de temps à attendre et plus de temps à effectuer le traitement. De plus, comme on n’a pas besoin d’une heure pour préchauffer ou refroidir la chambre, la facture d’électricité par wafer diminue.
Les détails techniques
Nous utilisons des filaments en tungstène et des enveloppes en quartz de haute pureté pour construire ces systèmes. Pour la fabrication de nanotubes de carbone, nous utilisons généralement des rayonnements infrarouges à courte longueur d’onde. Cela permet de pénétrer plus profondément dans la couche catalytique, là où se produit la réaction chimique.
Nous connectons ces lampes à des contrôleurs PID de précision, afin que la température ne dépasse pas les limites autorisées. On pourrait être tenté d’augmenter la puissance pour accélérer le processus, mais il faut faire attention : si on exagère, les filaments peuvent se brûler ou le quartz peut se fissurer sous l’effet de la chaleur.
C’est un équilibre à trouver : il faut adapter la densité de puissance en fonction de la capacité de refroidissement de la chambre à vide.
Une empreinte écologique réduite
Tout le monde parle de « usines vertes », mais pour nous, il ne s’agit pas juste d’un mot vide de sens. Il s’agit de réduire réellement l’empreinte écologique du processus de fabrication.
Lorsque l’on cesse de compter sur la convection et qu’on utilise plutôt un rayonnement infrarouge ciblé, les systèmes de climatisation et de refroidissement de l’usine n’ont plus besoin de travailler autant. C’est une manière simple de réduire l’empreinte carbone liée à la fabrication des semi-conducteurs.
On peut ainsi obtenir ses wafers plus rapidement, tout en économisant de l’énergie. Un conseil : assurez-vous que votre source d’alimentation puisse gérer l’augmentation brutale de consommation lorsque les lampes s’allument.