Waarom we IR-technologie gebruiken voor loodvrije biosensoren
Bij het maken van biosensoren is hitte een lastig element. Je hebt hitte nodig om de lijm en fotoresisten te laten drogen, maar als je te veel hitte gebruikt, kunnen de biologische lagen beschadigen. Het is dus een delicate balans.
Daarom maken we gebruik van infraroodlampen. In plaats van een hele ruimte op te warmen, sturen deze lampen energie rechtstreeks naar het substraat. Dit is efficiënt. Bovendien hoef je geen energie te verspillen aan het opwarmen van een hele ovenruimte. Hierdoor is het veel gemakkelijker om aan de ‘groene’ semiconductiestandaarden te voldoen.
IR versus de traditionele oven
Stel je eens voor dat je een gewone convectieoven gebruikt: deze verwarmt eerst de lucht, en die lucht weer het onderdeel dat behandeld moet worden. Dat gaat langzaam. Er kunnen ook ‘koude plekken’ ontstaan, waar het onderdeel niet genoeg hitte krijgt.
IR is anders. Het maakt gebruik van kortegolfradiatie die het materiaal echt kan doordringen. We noemen dit volumetrische verwarming. Het resultaat? De temperatuur stijgt snel op, en je apparatuur hoeft geen halve laboratoriumruimte in te nemen. Bovendien zijn er geen brandgassen of vreemde oplossingen nodig, waardoor het gemakkelijk kan worden geïntegreerd in een loodvrije, milieuvriendelijke productielinie.
De uitdagingen bij integratie
Het is belangrijk om te beseffen dat dit geen ‘eenvoudig instellen en vergeten’ systeem is. Hoge intensiteit infraroodstraling genereert veel hitte in een zeer kleine ruimte. Als je de koelsystemen niet goed instelt, kan dat problemen opleveren. Je loopt het risico dat de lamp beschadigt raakt of dat er te veel thermische belasting komt op de sensor zelf.
We gebruiken meestal PID-regelaars om ervoor te zorgen dat de temperatuur niet te hoog wordt. Je moet ook goed kiezen welke golflengte je gebruikt. Als je de verkeerde golflengte kiest, zal de energie gewoon afketten op het substraat, in plaats van het materiaal te verhitten.
Wat dit betekent voor de productie
Het grootste voordeel is tijd. We kunnen de tijd die nodig is om het materiaal te verhitten, drastisch verminderen – van uren tot slechts enkele minuten. Voor de ingenieur die de productielinie bedient, is dit een grote opluchting. Hij hoeft niet langer te werken met een enorme, energieverbruikende heater of batchen weg te gooien omdat er koude plekken waren. Het is een schoner proces: meer productie, lagere energiekosten en minder stress.