Hoe omgaan met hitte in halfgeleider-gloveboxes
Het probleem is dat wanneer je probeert dingen binnenin een glovebox op te warmen, convectie eigenlijk de grootste vijand is. Als je standaard weerstandshitters gebruikt, wordt alle lucht in de glovebox opgewarmd. Hierdoor worden de wanden van de apparatuur enorme warmteafvoerders. Al snel is het buitenoppervlak van de apparatuur zo heet dat het pijn doet aan de huid. Dit vormt een groot veiligheidsrisico voor de gebruikers. Bovendien is het zonde van energie: waarom de behuizing opwarmen als je alleen maar geïnteresseerd bent in het te bewerken onderdeel?
Een betere manier om hitte te verspreiden
We hebben ontdekt dat kortegolffrequent infraroodlicht de oplossing is. Stel je voor dat het zonlicht is: in plaats van de lucht op te warmen, maakt infraroodlicht gebruik van straling. De fotonen bewegen zich in rechte lijnen en verwarmen alleen degene waar ze tegenaan komen. Door de brandpuntsafstand van de lamp precies in te stellen en reflecterende elementen te gebruiken, kunnen we de energie precies daarheen sturen waar het nodig is.
Het goede nieuws is dat de lucht en de wanden relatief koel blijven, omdat ze deze specifieke golflengte niet absorberen.
Het juiste ontwerp
Om met hoge vermogens om te gaan, gebruiken we wolfraamfilamenten die zijn omhuld met kwarts. We maken ook gebruik van gouden of aluminiumreflectoren om de hitte gefocust te houden. Hierdoor komt de energie niet los in de behuizing terecht.
Eén ding om in gedachten te houden: je moet het vermogen van de lamp aanpassen aan het gewicht van het te bewerken onderdeel. Een hoger vermogen zorgt er natuurlijk voor dat het sneller warmer wordt. Maar als de PID-regeling niet goed is ingesteld, riskeer je dat je de gewenste temperatuur overschrijdt.
De uitdagingen
De installatie is geen eenvoudige klus. Je moet nauwkeurig werken. Als je maar een paar graden afwijkt, zal de wand van de glovebox worden opgewarmd in plaats van het onderdeel zelf. Dat gaat natuurlijk tegen het doel in.
Verder moet je bedenken dat deze lampen na verloop van tijd verslechteren. Na een paar duizend uur gebruik verandert de spectrale uitstoot van de lamp. Hierdoor neemt de snelheid waarmee de temperatuur stijgt iets af.
Mijn advies: maak zodat je gemakkelijk een vervangende lamp kunt instellen. Hierdoor wordt onderhoud veel eenvoudiger en blijft de stilstandstijd minimaal.