การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำในเครื่องทำความร้อนด้วยพลังงานอินฟราเรดสำหรับชิปเซมิคอนดักเตอร์
หากเราต้องการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากโรงงานผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ เราก็ต้องเลิกพึ่งพาเตาอบแบบดั้งเดิมไปเสียที เพราะเตาอบเหล่านั้นใช้พลังงานมากมาย การเปลี่ยนมาใช้หลอดไฟอินฟราเรดจึงเป็นทางเลือกที่ดี เพราะหลอดไฟนี้จะให้ความร้อนกับชิปโดยตรง แทนที่จะทำให้ห้องทั้งห้องร้อนขึ้น
แต่ก็มีข้อจำกัดอยู่ เพราะเราไม่สามารถเปิดสวิตช์แล้วหวังให้ทุกอย่างดำเนินไปอย่างราบรื่นได้ หากเราใช้ระบบนี้โดยไม่มีการควบคุมที่ดี ก็จะก่อให้เกิดปัญหาได้ หากเราต้องการให้หลอดไฟให้ความร้อนกับชิปได้อย่างแม่นยำ โดยไม่ทำให้หลอดไฟเสียหาย เราจำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ที่สามารถรับมือกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว และสามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่มีความดันต่ำได้
ปัญหาเรื่อง “ความล่าช้าในการตรวจจับอุณหภูมิ”
เมื่อเราใช้หลอดไฟอินฟราเรดเพื่อสร้างความร้อนอย่างรวดเร็ว ก็จะมีปัญหาเรื่องความล่าช้าในการตรวจจับอุณหภูมิเกิดขึ้น หากเซ็นเซอร์มีขนาดใหญ่เกินไป ก็จะทำให้การตรวจจับอุณหภูมิช้าลง และจะมีความล่าช้าเมื่อเทียบกับอุณหภูมิจริงของชิป เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับได้ว่าอุณหภูมิสูงเกินไป ก็จะสายเกินไปแล้ว นั่นหมายถึงเราจะเสียพลังงานไปโดยเปล่าประโยชน์ และยิ่งไปกว่านั้น ชิปที่มีค่ามากก็จะถูกทิ้งไปโดยไม่ได้ใช้งาน
เพื่อแก้ปัญหานี้ เราจึงใช้เซ็นเซอร์ที่มีผนังบาง โดยปกติจะเป็นแบบ Type K หรือ N การมีขนาดเซ็นเซอร์ที่เล็กลงจะช่วยให้ตัวควบคุม PID สามารถรับข้อมูลอุณหภูมิได้แบบเรียลไทม์ นอกจากนี้ เรายังใช้วัสดุกันความร้อนเพื่อไม่ให้สัญญาณเซ็นเซอร์เสียหายเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
ความยุ่งยากในการบูรณาการเซ็นเซอร์เข้ากับเครื่องทำความร้อน
การนำเซ็นเซอร์มาใช้กับเครื่องทำความร้อนนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเลย หลอดไฟอินฟราเรดจะก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ หากเราไม่ระมัดระวัง สัญญาณเหล่านี้ก็จะทำให้การอ่านค่าอุณหภูมิผิดเพี้ยนได้
เราจึงใช้สายสัญญาณที่มีการป้องกันสัญญาณรบกวน เพื่อให้สัญญาณออกมาอย่างแม่นยำ แต่ก็มีข้อเสียอยู่เช่นกัน คือเซ็นเซอร์ที่มีขนาดเล็กนั้นมีความทนทานน้อย และจะเสียหายได้ง่ายเมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เราจึงต้องมีแผนการซ่อมแซมเซ็นเซอร์เหล่านี้ไว้ด้วย มิฉะนั้นก็จะมีปัญหาเรื่องความผิดเพี้ยนของข้อมูลอุณหภูมิได้
ทำไมเรื่องนี้จึงมีความสำคัญต่อโลกของเรา
เมื่อเราสามารถตรวจจับอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ เราก็สามารถใช้พลังงานในการทำความร้อนในปริมาณที่น้อยที่สุดได้ ไม่มีการใช้พลังงานส่วนเกินอีกต่อไป นั่นหมายความว่าเราสามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และระบบระบายความร้อนก็ไม่จำเป็นต้องทำงานหนักเท่าเดิมอีกต่อไป