Làm thế nào để có được dữ liệu nhiệt độ chính xác cho các bộ sưởi trong ngành chế tạo bán dẫn thế hệ mới
Nếu bạn đang xây dựng một nhà máy thông minh, chắc hẳn bạn đã nhận ra rằng việc chỉ theo dõi nhiệt độ cơ bản là chưa đủ. Bạn cần một hệ thống có khả năng kết nối trực tiếp với bộ điều khiển PLC, từ đó cung cấp những dữ liệu chi tiết giúp bạn kiểm soát quá trình sản xuất một cách chính xác. Trong lĩnh vực sưởi ấm bán dẫn, một sai số nhỏ cũng có thể dẫn đến việc các wafer bị biến dạng hoặc quá trình phân bố chất pha trộn không đồng đều. Đó là điều mà ai cũng muốn tránh.
Chi tiết về cảm biến nhiệt độ
Mọi thứ bắt đầu từ loại hợp kim được sử dụng. Tùy vào điều kiện nhiệt độ cần đạt được, bạn có thể chọn loại cặp nhiệt điện loại K hoặc loại S. Loại S được sử dụng phổ biến trong các lò sưởi vì nó không bị sai lệch nhiệt độ ngay cả khi nhiệt độ lên rất cao.
Nhưng vấn đề là: dù cảm biến có tốt đến đâu, nếu nó được đặt ở vị trí sai thì cũng vô ích. Nếu vị trí đặt cảm biến không chính xác, bạn sẽ gặp tình trạng “vùng lạnh”. Chỉ cần một vùng lạnh nhỏ thôi cũng đủ khiến toàn bộ lô wafer bị hỏng. Chúng ta cần giảm thiểu sự chậm trễ trong việc truyền dữ liệu nhiệt độ, vì điều này sẽ giúp bộ điều khiển PID hoạt động hiệu quả hơn. Không ai muốn các bộ phận sưởi bị hỏng do cảm biến phản ứng chậm.
Truyền dữ liệu
Khái niệm Industry 4.0 nghe có vẻ cao cấp, nhưng thực chất nó chỉ liên quan đến việc truyền dữ liệu mà thôi. Chúng ta đang dần thoát khỏi các bộ đo dữ liệu analog và chuyển sang sử dụng các bộ chuyển đổi dữ liệu kỹ thuật số.
Bằng cách kết hợp cặp nhiệt điện với các bộ chuyển đổi A/D có độ phân giải cao, chúng ta có thể thu được dữ liệu về từng chu kỳ nhiệt độ. Điều này rất hữu ích; bạn có thể nhận biết được khi bộ sưởi bắt đầu suy giảm hiệu suất trước khi nó hoàn toàn ngừng hoạt động. Bạn có thể lên kế hoạch thay thế cảm biến trong lúc nghỉ giải lao, từ đó đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra liên tục.
Những điều cần lưu ý (vì luôn có những hạn chế)
Độ chính xác không phải là thứ có thể có được miễn phí. Càng sử dụng nhiều cảm biến để thu thập dữ liệu chính xác hơn, thì mạch điện càng trở nên phức tạp. Hơn nữa, điều này cũng khiến tín hiệu bị nhiễu.
Bạn cần sử dụng cáp được bảo vệ kỹ lưỡng để tránh nhiễu từ nguồn điện. Nhưng hãy cẩn thận: nếu sử dụng quá nhiều lớp bảo vệ, điều đó có thể làm chậm tốc độ phản ứng của cảm biến. Đó là một sự cân bằng cần được xem xét kỹ lưỡng. Bạn cần cân nhắc giữa các yêu cầu về lớp bảo vệ và tốc độ lấy mẫu mà hệ thống điều khiển cần để hoạt động ổn định.