تقليل الكربون في عملية تجفيف رقاقات MEMS باستخدام الأشعة تحت الحمراء
عند صناعة أجهزة الاستشعار من نوع MEMS، فإن إزالة الرطوبة من هذه الرقاقات يُعد عملية دقيقة للغاية. يجب التخلص من الماء، لكن لا يمكن استخدام الحرارة المرتفعة، لأن ذلك قد يؤدي إلى تشويه الرقاقات بأكملها.
لذلك، نستخدم مصابيح الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات القصيرة. بدلاً من تسخين الهواء والجدران وكل شيء آخر في الغرفة، تصيب هذه المصابيح جزيئات الماء مباشرةً. إنها طريقة فعالة للغاية.
لا داعي لتسخين الهواء.
فكر في فرن التسخين التقليدي؛ فهو يستهلك الكثير من الطاقة. يجب إنفاق الكثير من المال فقط لتسخين الهواء داخل الفرن، قبل أن تشعر الرقاقات بأي تغيير. أما المصابيح ذات الأشعة تحت الحمراء، فهي تركز الحرارة في المكان المناسب فقط.
هذا يعني أن وقت التسخين يقل إلى الصفر. لا حاجة لإضاعة الطاقة في انتظار تسخين الآلة. تصل هذه المصابيح إلى درجة الحرارة المطلوبة في ثوانٍ معدودة. وعندما لا تكون الدفعة التالية جاهزة، يمكن إيقاف المصابيح مباشرةً. لا حاجة لإضاعة الطاقة.
مشكلة الغرف النظيفة.
في بيئة MEMS، فإن وجود ذرة غبار واحدة يمكن أن يتسبب في كارثة. يمكن لذلك أن يدمر دفعة كاملة من الرقاقات. لمنع ذلك، نستخدم أغلفة من الكوارتز عالية النقاء. فهي لا تطلق أي جزيئات، ولا تنتج أي غازات.
لكن هناك مشكلة: للحصول على كثافة حرارية عالية، يجب تطبيق ضغط كبير على الفتائل المستخدمة في المصابيح. إذا لم نكن حذرين، فإن هذه الفتائل ستحترق بسرعة كبيرة. نحل هذه المشكلة عن طريق توازن الطاقة المستخدمة مع تدفق هواء بارد حول نهايات المصابيح. الأمر يتعلق بالتوازن بين الحرارة والهواء البارد.
التوازن بين الحرارة والكفاءة.
المشكلة هي أنه كلما أردت تسريع عملية التسخين، كلما احتجت إلى المزيد من الطاقة. المصابيح ذات القدرة العالية مفيدة لزيادة الكفاءة، لكنها تصبح ساخنة للغاية، خاصة في الأجزاء المحيطة بها.
إذا لم يتم التحكم في درجة الحرارة بشكل صحيح، فإن ذلك قد يدمر الأسلاك أو أجهزة الاستشعار. إنها معركة مستمرة بين الحفاظ على برودة الأجهزة والتأكد من جفاف الرقاقات تمامًا.
التحول إلى استخدام الأشعة تحت الحمراء ليس مجرد طريقة لتسريع العملية، بل هو أيضًا طريقة أكثر كفاءة لتقليل النفايات الناتجة عن أنظمة التبريد التقليدية. إنها طريقة أكثر نظافة لتحقيق أهداف خفض الكربون، دون التضحية بالكفاءة.