چرا در کارخانههای تولید نیمههادی، به سپرهای شیشهای کوارتزی نیاز داریم؟
در کارخانههای تولید نیمههادی، مدیریت حرارت بسیار مهم است. حتی کوچکترین تغییرات دما میتواند باعث از بین رفتن تعداد زیادی از ویفرهای گرانقیمت شود. اکثر ما از لامپهای گرمایشی مبتنی بر امواج مادون قرمز برای سریعتر کردن فرآیندهای گرمایشی استفاده میکنیم؛ اما نمیتوانیم این لامپها را بدون حفاظ قرار دهیم. در همین جاست که سپرهای شیشهای کوارتزی وارد عمل میشوند.
میتوانید آنها را مانند «محافظ» برای عناصر گرمایشی در نظر بگیرید.
رابطه بین حرارت و خلوص
ما از کوارتز برای ساخت این سپرها استفاده میکنیم؛ زیرا این ماده تحمل فشارهای حرارتی بسیار خوبی دارد. در کارخانهها، لامپها به طور مداوم روشن و خاموش میشوند. اگر از شیشه معمولی استفاده کنیم، این شیشه در همان لحظهای که تحت تأثیر شوک حرارتی قرار میگیرد، خرد میشود. اما کوارتز متفاوت است؛ اجازه میدهد امواج مادون قرمز از بین آن عبور کنند، بدون اینکه جذب شوند. این امر به این معناست که حرارت مستقیماً به ویفرها منتقل میشود، نه اینکه در سپر گیر کند. همچنین، ما سطح خلوص کوارتز را نیز بالا نگه میداریم؛ زیرا اگر کوارتز کثیف شود، به مرور زمان زرد میشود. در این صورت، حرارت مسدود میشود و برای حفظ دمای مناسب، مجبور میشویم توان لامپها را افزایش دهیم. هیچ کس چنین چیزی را نمیخواهد.
جلوگیری از آلودگیها
سپرهای کوارتزی فقط برای مدیریت حرارت نیستند؛ بلکه برای محافظت از لامپها نیز عمل میکنند. اگر لامپها در معرض هوای باز قرار بگیرند، میتوانند دچار مشکلاتی مانند تولید گازهای سمی یا فرسودگی فیلامنت شوند. کوارتز باعث استабیل ماندن محیط داخلی لامپها میشود. همچنین، این ماده به عنوان مانعی در برابر بخارات شیمیایی و ذرات معلق در اتاقک کاری عمل میکند. بدون این مانع، عناصر گرمایشی گرانقیمت ما در معرض خطر قرار خواهند گرفت و خیلی سریع از بین خواهند رفت.
تعادل بین انرژی و کارایی
اگر سعی دارید به اهداف کاهش انتشار کربن دست پیدا کنید، استفاده از سیستمهای گرمایشی مبتنی بر امواج مادون قرمز گزینه خوبی است. این سیستمها مستقیماً حرارت را به هدف منتقل میکنند و انرژی را برای گرم کردن هوای اطراف صرف نمیکنند. اما مشکل اینجاست: ضخامت سپر. سپرهای ضخیمتر مقاومت بیشتری دارند، اما این امر باعث کاهش سرعت انتقال حرارت میشود. باید ضخامت سپر را بر اساس میزان توانی که از لامپها استفاده میشود، تنظیم کنیم. اگر ضخامت سپر بیش از حد باشد، انرژی بیهوده هدر میرود.
یک نکته دیگر: هنگام وصل کردن سیمها، حتماً مطمئن شوید که سپر در جای خود صحیح قرار گرفته است. اگر کمی از جای خود منحرف شود، نقاط گرمتری ایجاد خواهد شد؛ این امر میتواند باعث تغییر شکل کوارتز یا حتی از بین رفتن تعداد زیادی از ویفرها شود.