Pourquoi nous sommes passés au chauffage infrarouge pour les nanotubes de carbone
Si vous avez déjà travaillé dans le domaine du traitement des semi-conducteurs, vous connaissez bien le problème lié à l’utilisation de l’air chaud pour chauffer les substrats. Il faut allumer la machine, attendre un certain temps… En fait, on chauffe toute la pièce juste pour que le substrat atteigne la température souhaitée. C’est lent, c’est peu efficace, et c’est vraiment une perte de temps.
C’est pourquoi nous avons opté pour le chauffage infrarouge. Au lieu de compter sur l’air pour transmettre la chaleur, le chauffage infrarouge envoie directement l’énergie vers la zone à chauffer. C’est comme comparer le fait d’attendre que toute une maison se réchauffe grâce à un poêle, à celui de se placer simplement sous les rayons du soleil.
La phase d’attente est terminée
Le plus gros problème avec l’air chaud, c’est le délai nécessaire pour que la température atteigne la valeur souhaitée. Il faut parfois des minutes, voire des heures, pour y arriver. Avec le chauffage infrarouge, on atteint la température désirée en quelques secondes seulement.
Lors de la croissance des nanotubes de carbone, le temps est crucial. Il faut respecter une fourchette de température très étroite pour obtenir des résultats de qualité. En éliminant cette phase de chauffage préalable, nous avons cessé de gaspiller du temps. Nous ne chauffons plus toute la machine, mais uniquement la pièce à traiter. C’est un vrai soulagement pour le processus de production.
Comment nous l’avons mis en place
Selon l’épaisseur du substrat, nous utilisons soit des émetteurs infrarouges à ondes courtes, soit à ondes moyennes. Ces lampes sont petites, mais elles produisent beaucoup de chaleur.
Le meilleur aspect ? On peut les connecter de manière à contrôler précisément la chaleur. Si vous avez déjà eu affaire à ces zones froides sur les wafers, que le ventilateur ne parvient pas à chauffer, c’est la solution idéale. On dirige simplement la chaleur là où elle est nécessaire. Le matériau absorbe cette énergie, commence à vibrer, et les nanotubes se forment beaucoup plus rapidement.
Les défis
Ce n’est pas tout rose non plus. Le chauffage infrarouge présente également ses propres problèmes. Ces lampes deviennent extrêmement chaudes. Si le châssis de la machine n’est pas conçu pour résister à cela, le cadre de la machine peut se déformer ou les capteurs peuvent être endommagés. Nous avons donc dû ajouter un système de refroidissement adéquat pour éviter que les autres composants ne fondent.
De plus, on ne peut pas simplement brancher la machine et utiliser les mêmes paramètres qu’auparavant. Comme la chaleur est générée très rapidement, la logique de contrôle PID traditionnelle ne suffit pas pour maintenir la température sous contrôle. Il faut donc utiliser un contrôleur beaucoup plus rapide pour garantir la stabilité de la température. Sinon, on risque toujours de dépasser la température souhaitée.