Perché abbiamo passato all’uso del riscaldamento a raggi infrarossi per i nanotubi di carbonio
Se avete mai lavorato nel campo della produzione di semiconduttori, conoscete certamente il problema legato all’uso dell’aria calda per riscaldare i materiali da lavorare. Bisogna accendere la macchina, aspettare… e aspettare ancora. In pratica, si finisce per riscaldare l’intera stanza solo per portare il substrato alla temperatura desiderata. È un processo lento e inefficiente; inoltre, rappresenta una perdita di tempo.
Ecco perché abbiamo optato per il riscaldamento a raggi infrarossi. Invece di affidarsi all’aria per trasportare il calore, i raggi infrarossi trasmettono direttamente l’energia al materiale da riscaldare. È come confrontare il tempo necessario per riscaldare un’intera casa tramite un forno, con il tempo necessario per entrare semplicemente in una zona illuminata dal sole.
La fase di attesa è finita
Il maggior problema legato all’uso dell’aria calda è proprio il ritardo nel raggiungimento della temperatura desiderata. Si impiegano minuti, a volte anche ore, per arrivare al punto desiderato. Con i raggi infrarossi, invece, si arriva alla temperatura desiderata in pochi secondi.
Quando si producono nanotubi di carbonio, il tempo è fondamentale: bisogna mantenere una precisione estrema nella temperatura per ottenere risultati di alta qualità. Eliminando questa fase di riscaldamento prolungato, abbiamo smesso di sprecare tempo prezioso. Ora riscaldiamo soltanto il materiale da lavorare, evitando così di riscaldare tutto l’apparato complessivo. È davvero un grande vantaggio per il flusso di lavoro.
Come procediamo nella configurazione
A seconda dello spessore del substrato, utilizziamo emettitori a onde corte o a onde medie. Queste lampade sono piccole, ma molto efficaci.
La cosa migliore è che possiamo configurarle per un controllo preciso della temperatura. Se avete mai avuto problemi legati alle zone fredde sui wafer, che i ventilatori non riescono a riscaldare, questa soluzione è perfetta: basta indirizzare il calore esattamente dove è necessario. Il materiale assorbe quell’energia, inizia a vibrare e i nanotubi si formano molto più rapidamente.
I problemi legati all’uso dei raggi infrarossi
Tuttavia, non tutto è semplice. Il riscaldamento a raggi infrarossi presenta anch’esso dei problemi. Le lampade diventano incredibilmente calde; se il telaio della macchina non è progettato per resistere a tali temperature, il telaio potrebbe deformarsi o i sensori potrebbero essere danneggiati. Abbiamo quindi dovuto aggiungere sistemi di raffreddamento adeguati per evitare che le parti sensibili vengano danneggiate.
Inoltre, non si può semplicemente collegare le lampade e utilizzare le stesse impostazioni di prima. Poiché il calore viene trasmesso molto rapidamente, la logica di controllo tradizionale non funziona correttamente: la temperatura potrebbe superare di gran lunga il valore desiderato. È quindi necessario utilizzare un sistema di controllo più veloce per mantenere la temperatura sotto controllo. Altrimenti, si rischia di superare sempre il valore desiderato.