Waarom we IR-verwarming gebruiken in semiconductorgloveboxes
De semiconductiewereld beweegt zich steeds verder weg van lood en schadelijke chemicaliën, en dat betekent dat we opnieuw moeten nadenken over hoe we dingen drogen. Om hiermee mee te blijven gaan, gebruiken we nu infrarood (IR)-verwarmingselementen in onze gloveboxinstallaties.
Denk maar aan een gewone convectieoven: die moet elke kubieke centimeter lucht opwarmen om zijn werk te kunnen doen. Dat is traag en verspillend. IR is anders: het stuurt energie rechtstreeks naar het ondergrondse materiaal. Er is geen tussenpersoon nodig, er hoeft de hele ruimte niet opgewarmd te worden – gewoon directe, efficiënte warmte. Hierdoor kunnen we schadelijke oplosmiddelen vermijden en wordt de hoeveelheid energie die we verbruiken tijdens het droogproces verminderd.
Hoe het werkt
We gebruiken hier kortegolfradiatie of middengolfradiatie. In een glovebox, waar we zeer precies controleren wat de concentratie van zuurstof en vocht is, hebben we precisiewarming nodig.
Het leuke is dat deze straling zelfs door het oppervlak van het materiaal heen dringt. Hierdoor kan het materiaal van binnenuit worden gedroogd. Als je alleen het oppervlak met warmte behandelt, ontstaat er een ‘huidlaag’ op het oppervlak: het bovenste deel droogt snel, terwijl de vochtige oplosmiddelen nog onder het oppervlak zitten. IR voorkomt dit.
De technische kant
Wanneer we deze elementen in een apparaat installeren, komt het erop neer dat we rekening moeten houden met de vermogensdichtheid. We gebruiken kwartskoorden of halogeenbuisjes, omdat deze snel op temperatuur komen. Binnen enkele seconden bereik je de gewenste temperaturen, in plaats van minuten.
Om de atmosfeer zuiver te houden, gebruiken we gespecialiseerde aansluitingen. Als er lekken zijn in de glovebox, is dat problematisch; daarom moeten deze aansluitingen waterdicht zijn.
Er is echter één nadeel: deze elementen genereren veel intensieve, lokale warmte. Als je koelsysteem dit niet aankan, kunnen er problemen ontstaan. Denk bijvoorbeeld aan vervormde behuizingen of beschadigde sensoren. Je moet ervoor zorgen dat je de warmte net zo snel kunt afvoeren als de IR-elementen hem genereren.
Het behouden van een schone omgeving
Leedvrije standaarden zijn lastig, want ze vereisen hoge temperaturen vergeleken met ouderwetse lasmethoden. IR haalt deze temperaturen gemakkelijk, zonder de uitstoot van koolstofdioxide die bij gasovens optreedt. Het is dus een schone, elektrische manier om te verwarmen.
Bovendien, omdat er geen lucht rondwaait, is er geen risico dat er deeltjes worden opgeworpen die op de chips terechtkomen. Het is dus een veel eenvoudiger en schoner proces voor thermische verwerking.