Die richtige Behandlung der Wärme im Smart Factory-Umfeld
Wenn Sie eine Smart Factory für Industrie 4.0 entwickeln, haben Sie sicherlich bereits erkannt, dass die traditionellen Methoden zur Wärmeverteilung nicht mehr ausreichen. Herkömmliche Heizungen sind langsam und unpräzise. Wenn man versucht, ein digitales Double des Prozesses zu erstellen, reicht es nicht aus, einfach nur die Umgebungstemperatur zu erhöhen.
Daher kommen hocheffiziente Infrarot-Heizungen ins Spiel. Anstatt Zeit damit zu verschwenden, die Luft um die Bauteile zu erwärmen, wirkt die Infrarot-Heizung direkt auf das Zielobjekt. Dadurch wird die Wärmeverteilung effizienter und präziser.
Wärme, die tatsächlich „spricht“
In einer modernen Anlage darf die Heizung nicht einfach nur ein „blinder“ Hardware-Komponente sein – sie muss vielmehr eine Datenquelle darstellen. Infrarot-Heizungen können sofort auf höhere Temperaturen gestellt werden. Deshalb werden sie gerne zum Erhitzen von Wafern verwendet. Wenn man diese Heizungen mit einem PLC mit geschlossener Regelungskreisstruktur verbindet, kann man nicht nur die Temperatur abschätzen, sondern auch eine Echtzeit-Darstellung der Wärmeverteilung erhalten. Man weiß genau, wie viel Energie jede einzelne Wafer bekommt. Das hilft dabei, Probleme bei der Produktqualität zu beseitigen.
Der „saubere“ Aspekt der Physik
Wir verwenden Kurzwellen-Infrarot-Emitter, weil diese die Oberfläche der Wafer schnell durchdringen können. Doch das Beste daran ist: Da Infrarot nicht auf konvektiver Wärmeabgabe beruht, muss man sich keine Sorgen darüber machen, dass Partikel in den Arbeitsbereich gelangen. In einem Reinraum ist das eine große Erleichterung. Zudem kann man durch die gezielte Wärmeverteilung den Heizbereich verkleinern und somit wertvollen Bodenplatz sparen.
Die Kompromisse (Denn nichts ist perfekt)
Infrarot-Heizungen sind zwar leistungsstark, aber sie sind nicht einfach „plug-and-play“. Zunächst einmal benötigen sie viel Strom. Man muss sicherstellen, dass die elektrischen Anlagen mit den hohen Spitzenströmen umgehen können. Außerdem muss die Ausrichtung der Heizgeräte sehr präzise sein. Wenn die Wafer nur wenige Millimeter aus der richtigen Position sind, entstehen lokale Hitspots. Ein kleiner mechanischer Fehlverschlag kann dazu führen, dass das Substrat beschädigt wird. Die Ausrichtung muss daher absolut präzise sein.
Letztendlich macht der Einsatz von Infrarot-Heizungen den Wärmeprozess zu etwas, das man wirklich programmieren und messen kann – anstatt dass man nur hofft, dass alles richtig funktioniert.