Waarom we zijn overgestapt op infraroodverwarming voor carbonnanobuizen
Als je ervaring hebt met semiconductiefabricage, ken je vast het probleem van het gebruik van hete lucht om de temperatuur te verhogen. Je zet de machine aan, wacht… en wacht nog wat langer. In feite wordt de hele ruimte opgewarmd, alleen maar om het substraat op de juiste temperatuur te brengen. Het is traag, omslachtig en eerlijk gezegd een verspilling van tijd.
Daarom zijn we overgestapt op infraroodverwarming. In plaats van afhankelijk te zijn van lucht om warmte over te dragen, stuurt infraroodenergie rechtstreeks naar het doelgebied. Het is net alsof je niet hoeft te wachten tot het hele gebouw op temperatuur komt, maar gewoon in het zonlicht kunt staan.
Het wachten is voorbij
Het grootste probleem met hete lucht is de vertraging. Je moet minuten – soms zelfs uren – wachten voordat de gewenste temperatuur is bereikt. Met infraroodverwarming is dit in seconden geregeld.
Bij het maken van carbonnanobuizen is tijd cruciaal. Er is maar weinig tijd om een hoge kwaliteit te behalen. Door de ‘opwarmfase’ weg te laten, hoeven we geen tijd meer te verspillen. We verwarmen nu alleen het product zelf, in plaats van de hele machine. Dit bespaart enorm veel tijd.
Hoe we het hebben ingericht
Afhankelijk van de dikte van het substraat, gebruiken we ofwel kortegolflampen of middengolflampen. Deze lampen zijn klein, maar ze leveren veel warmte op.
Het beste aan deze lampen is dat ze gemakkelijk kunnen worden gecontroleerd per zone. Als je ooit te maken hebt gehad met koude plekken op een chip die niet door een ventilator konden worden verwarmd, dan is dit de oplossing. Je kunt de warmte precies daar heen sturen waar het nodig is. Het materiaal neemt de energie op, begint te trillen en zo ontstaan de nanobuizen sneller.
De nadelen
Niet alles is perfect. Infraroodverwarming heeft ook zijn eigen problemen. De lampen worden ontzettend heet. Als het chassis niet bestand is tegen deze hitte, kan dit leiden tot beschadiging van de sensoren. We moesten dus een goede koelsysteem toevoegen om te voorkomen dat de rest van de apparatuur wordt beschadigd.
Bovendien kun je de lampen niet zomaar aansluiten en dezelfde instellingen gebruiken als eerst. Omdat de warmte zo snel wordt gegenereerd, zal de oude PID-logica ervoor zorgen dat de temperatuur te hoog wordt. Je hebt een veel snellere controller nodig om de temperatuur onder controle te houden.