Het juiste temperatuurniveau bereiken in een Smart Fab
Als je een Smart Fab voor Industry 4.0 bouwt, beseft je waarschijnlijk al dat de oude manier van warmtebeheer niet meer voldoet. Die traditionele resistieve verwarmers? Die zijn te traag. Wanneer je hele productielijn digitaal is en razendsnel werkt, kun je het je niet veroorloven te wachten tot een kamer op temperatuur is.
Daarom maken we gebruik van vacuümcompatibele infrarood (IR)-systemen. Ze fungeren in feite als een “instant-on”-schakelaar voor thermisch beheer.
De werkelijkheid van verwarming in een vacuüm
Het probleem met vacuümkamers is dat er geen convectie meer is. Er is geen lucht om de warmte te verspreiden. Je hebt alleen nog maar straling over, en daar komt IR echt goed van pas.
In plaats van de hele ruimte op te warmen, sturen IR-emitters fotonen rechtstreeks naar de chip of het substraat. Door kortegolflengte-infrarood te gebruiken, kunnen we deze energie focussen op één specifiek gebied. Hierdoor bereik je snel de gewenste temperatuur – echt heel snel. Bovendien verspil je geen energie aan het opwarmen van de wanden van de kamer.
De data echt bruikbaar maken
Een “Smart Fab” is slechts een mooi woord als je de gegevens die je hebt niet daadwerkelijk gebruikt. We zorgen er dus voor dat deze systemen rechtstreeks met PLC-controleurs communiceren, via hoge-snelheids-PID-lussen.
Dit betekent dat je de vermogenssturing in real-time kunt aanpassen, op basis van de gegevens die de sensoren verstrekken. Je hoeft niet meer te raden of het proces op het juiste pad ligt. Als je dit systeem verkoppelt aan een centraal punt, zie je precies hoeveel energie elke chip verbruikt. Op deze manier is verwarming geen simpel kostenpost meer – het is een parameter die je kunt optimaliseren.
De nadelen (want niets is perfect)
Er zijn echter ook nadelen. Hoge-dichtheids-IR-array’s vereisen veel energie. Als je elektrische panelen niet bedoeld zijn voor zulke hoge stroompieken, zal de schakelaar uitvallen middenin het proces. Dat is natuurlijk niet prettig.
Je moet ook goed opletten op de emitters. Ze werken hard en raken uiteindelijk versleten. Ik raad altijd aan om ze op vaste tijdstippen te vervangen. Het is veel goedkoper om een onderdeel op dinsdagmiddag te vervangen dan om ’s nachts een hele batch chips te verliezen door slijtage.
Waarom dit belangrijk is
Uiteindelijk draait digitale productie om flexibiliteit. Met IR kun je je hele temperatuurprofiel in een paar klikken aanpassen in de software. Er is geen mechanisch onderhoud nodig, en de productietijd wordt verkort. Het maakt het hele proces dus soepeler.