การรับมือกับความร้อนในกล่องสภาพแวดล้อมสำหรับชิปเซมิคอนดักเตอร์
ปัญหาก็คือ เมื่อพยายามทำให้อุณหภูมิภายในกล่องสภาพแวดล้อมสูงขึ้น กระบวนการพาความร้อนจะกลายเป็นอุปสรรคใหญ่สำหรับการควบคุมอุณหภูมิ
หากใช้เครื่องทำความร้อนแบบต้านทานธรรมดา อากาศภายในกล่องก็จะร้อนขึ้นด้วย ส่งผลให้ผนังของอุปกรณ์กลายเป็นแหล่งดูดซับความร้อนขนาดใหญ่ ในไม่ช้า ตัวเครื่องก็จะร้อนจนสัมผัสได้ นี่เป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน และยังเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานอีกด้วย ทำไมต้องทำให้ตัวเครื่องร้อน ในเมื่อเราสนใจแค่ชิ้นงานเท่านั้น?
วิธีที่ดีกว่าในการถ่ายเทความร้อน
เราพบว่าการใช้หลอดอินฟราเรดแบบคลื่นสั้นเป็นวิธีที่ดีที่สุด
ลองนึกถึงแสงอาทิตย์ดูสิ แสงอาทิตย์ไม่ได้ทำให้อากาศร้อนขึ้น แต่ใช้รังสีในการถ่ายเทความร้อน โฟตอนจะเคลื่อนที่ในเส้นตรง และทำให้เฉพาะสิ่งที่อยู่ในเส้นทางนั้นร้อนขึ้นเท่านั้น ด้วยการปรับจุดโฟกัสของหลอด และเพิ่มตัวสะท้อนความร้อน เราก็สามารถส่งพลังงานไปยังจุดที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ
สิ่งที่ดีที่สุดก็คือ อากาศและผนังจะยังคงเย็นอยู่ เพราะพวกมันไม่ดูดซับคลื่นความยาวนั้นเลย
การออกแบบอุปกรณ์ให้เหมาะสม
เพื่อรับมือกับพลังงานสูง เราจึงใช้ไส้หลอดที่ทำจากทังสเตน ซึ่งหุ้มด้วยควอตซ์ นอกจากนี้ยังมีการใช้ตัวสะท้อนความร้อนจากทองคำหรืออะลูมิเนียม เพื่อให้ความร้อนถูกส่งไปยังจุดที่ต้องการเท่านั้น วิธีนี้จะช่วยไม่ให้พลังงานแผ่ออกมาสู่ตัวเครื่อง
สิ่งหนึ่งที่ต้องจำไว้ก็คือ คุณต้องปรับกำลังไฟให้เหมาะสมกับน้ำหนักของชิ้นงาน กำลังไฟที่สูงขึ้นจะช่วยให้อุณหภูมิสูงขึ้นได้เร็วขึ้น แต่ถ้าระบบ PID ไม่ถูกปรับให้เหมาะสม ก็อาจทำให้อุณหภูมิสูงเกินไปได้
สิ่งที่ยากในการติดตั้ง
การติดตั้งไม่ใช่เรื่องที่สามารถทำเสร็จแล้วลืมมันได้ คุณต้องมีความแม่นยำสูง หากมีความผิดพลาดเพียงเล็กน้อย ความร้อนก็จะถูกส่งไปยังผนังกล่องแทนที่จะเป็นชิ้นงาน ซึ่งจะทำให้เป้าหมายในการใช้งานล้มเหลว
นอกจากนี้ อย่าลืมว่าหลอดเหล่านี้มีอายุการใช้งาน ขณะที่ไส้หลอดสภาพเสื่อมลงหลังจากใช้งานหลายพันชั่วโมง ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนก็จะลดลง คุณจะสังเกตเห็นว่าอัตราการทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นลดลงเล็กน้อย
คำแนะนำของผมก็คือ ออกแบบชุดติดตั้งให้สามารถเปลี่ยนหลอดได้ง่าย วิธีนี้จะช่วยให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้น และลดเวลาที่ต้องหยุดเครื่องได้