Waarom we overstapten op infraroodverwarming voor de productie van kunststofnanobuizen
Het maken van carbonnanobuizen heeft te maken met hitte. Je hebt specifieke thermische verschillen nodig zodat chemische dampdepositie (CVD) daadwerkelijk kan plaatsvinden.
Lang gebruikten mensen gewone resistieve ovens. Maar hier is het probleem: deze ovens verwarmen alles – de kamer, de lucht, de wanden – alles wordt heet. Dat is zonde.
We begonnen in plaats daarvan infraroodverwarmingslampen te gebruiken. Waarom? Omdat infrarood geen invloed heeft op de lucht; het stuurt energie rechtstreeks naar het substraat. Het is efficiënter en logischer.
De hitte precies waar het nodig is
In een schone ruimte wil je niet dat je hele apparaat door de hitte wordt beïnvloed. Je wilt alleen dat het onderdeel dat bewerkt moet worden de maximale temperatuur bereikt en daar blijft.
Infraroodlampen zorgen voor een hoge hitteconcentratie. Door het golflengtebereik aan te passen, kunnen we de specifieke delen van het substraat raken die de energie opnemen. Hierdoor hoef je niet te wachten tot de kamer op temperatuur is. Je besteedt minder tijd aan het wachten en meer tijd aan het bewerken van de onderdelen. Bovendien hoeft je apparatuur maar één keer op tewarmen en af te koelen, waardoor de elektriciteitskosten per chip dalen.
De details
We gebruiken wolframdraad en kwartsomhulsels van hoge kwaliteit voor deze installaties. Voor de productie van kunststofnanobuizen gebruiken we meestal kortegolfige infraroodstraling. Dit zorgt ervoor dat de energie dieper in de katalysatorlaag komt, waar de echte transformatie plaatsvindt.
We stellen deze lampen in werking met precisiecontrollers, zodat de temperatuur niet te hoog wordt. Je zou willen dat de lampen sneller werken door de vermogenssterkte op te voeren, maar wees voorzichtig. Als je het te ver doet, kunnen de draden beschadigen of het kwarts breken door thermische stress.
Het is een kwestie van balans. Je moet de vermogenssterkte afstemmen op de mogelijkheden van je vacuümkamer om de hitte af te voeren.
Een kleinere milieubelasting
Iedereen spreekt over ‘groene fabrieken’, maar voor ons gaat het niet om woorden. Het gaat om de echte milieubelasting van het proces.
Als je stopt met het gebruik van conventionele verwoordingstechnieken en overstapt op gerichte infraroodstraling, hoeven de HVAC- en koelsystemen van je faciliteit minder hard te werken. Het is een eenvoudige manier om de carbonfootprint van de productie van halfgeleiders te verminderen.
Je kunt je chips sneller verwerken en bespaart bovendien op energiekosten. Eén tip: zorg ervoor dat je stroomvoorziening het eerste piekvermogen aankan wanneer de lampen worden ingeschakeld. Dat is namelijk een flinke stijging in de vereiste stroomsterkte.