ทำไมการใช้เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดในสภาพสุญญากาศจึงเหมาะสมสำหรับการผลิตวัสดุที่ปราศจากตะกั่ว
วงการเซมิคอนดักเตอร์มุ่งมั่นที่จะใช้วิธีการทำให้วัสดุแห้งแบบ “สีเขียว” และปราศจากตะกั่ว ในอดีต เราใช้เตาอบแบบปกติ ซึ่งก็คือกล่องขนาดใหญ่ที่ใช้ความร้อนเพื่อทำให้อากาศร้อนขึ้น แต่นั่นเป็นการสูญเสียพลังงานอย่างมาก และยังมีความเสี่ยงอีกด้วย คุณต้องหวังว่าอนุภาคในอากาศจะไม่มาเกาะบนวัสดุที่คุณกำลังประมวลผลอยู่
นั่นคือเหตุผลที่เราหันมาใช้เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดในสภาพสุญญากาศ วิธีนี้สามารถแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หลักการทางฟิสิกส์
ในสภาพสุญญากาศ ความร้อนไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านอากาศได้ เพราะไม่มีอากาศเลย ดังนั้นเราจึงต้องอาศัยรังสีเพื่อสร้างความร้อนแทน เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดจะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ซึ่งจะทำให้วัสดุร้อนขึ้นโดยตรง ไม่มีการไหลเวียนของก๊าซ ไม่มีปัญหาใดๆ
เนื่องจากเราสามารถส่งความร้อนไปยังวัสดุโดยตรง จึงไม่มีการสูญเสียพลังงาน ความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมาก นั่นคือเหตุผลที่หลายคนเลือกใช้เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดเพื่อประหยัดพลังงานในการทำให้วัสดุแห้ง
การจัดการกับวัสดุที่ปราศจากตะกั่ว
หากคุณเคยทำงานกับวัสดุที่ปราศจากตะกั่ว คุณจะรู้ดีว่าวัสดุเหล่านี้มีความละเอียดอ่อนมาก โดยปกติแล้ว วัสดุเหล่านี้จำเป็นต้องมีอุณหภูมิสูงกว่า และต้องมีการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำมากกว่าวัสดุแบบเดิม
เราออกแบบเครื่องทำความร้อนให้สามารถสร้างความร้อนได้ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม โดยไม่ทำให้อุณหภูมิสูงเกินไป นอกจากนี้ เนื่องจากเป็นเครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรด คุณจึงไม่ต้องกังวลเรื่องก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้ หรือสารพิษอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากองค์ประกอบของเครื่องทำความร้อน วิธีนี้จึงปลอดภัย และคุณสามารถหายใจได้อย่างสบายใจ เพราะไม่มีสารเคมีใดๆ ที่อาจมาทำลายความสะอาดในห้องปลอดเชื้อได้
ข้อจำกัดในการออกแบบ
แต่ก็ไม่ใช่ว่าจะไม่มีข้อจำกัดเลย มีบางอย่างที่อาจสร้างปัญหาได้ ประการแรกคือ เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดที่มีกำลังสูงจะใช้พลังงานมาก หากคุณเลือกใช้เครื่องทำความร้อนที่มีกำลังสูงเพื่อเร่งกระบวนการ ระบบควบคุมของคุณจะต้องมีความแม่นยำสูงมาก มิฉะนั้นอุณหภูมิอาจสูงเกินไปจนทำให้วัสดุเสียหายได้
อีกประการหนึ่งคือเรื่องการปิดผนึก โดยปกติแล้ว จุดที่มักมีปัญหามากที่สุดคือจุดปิดผนึกรอบๆ ช่องทางที่เครื่องทำความร้อนเชื่อมต่อเข้ามา คุณต้องแน่ใจว่าจุดปิดผนึกเหล่านี้สามารถรองรับการขยายตัวของท่อควอตซ์หรือเซรามิกเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นได้ หากจุดปิดผนึกเหล่านี้รั่ว ความดันสุญญากาศก็จะลดลง และความสม่ำเสมอของอุณหภูมิก็จะหายไป