
利用精准的红外加热技术来减少生物传感器制造过程中的碳排放
制造生物传感器是一项需要精确控制的工艺。在固化与脱水过程中,温度必须保持恰到好处,否则整个产品就会毁掉。长期以来,人们一直使用大型对流炉来进行加热处理。但问题在于:为了给一块小小的晶圆加热,却要耗费大量能量,实在是一种浪费。
因此,我们开始用红外灯系统来代替那些大型对流炉。这是一种更高效的热处理方式,同时也有助于降低洁净室内的能源消耗。
红外线能量的神奇之处
与等待热空气循环相比,红外灯能直接将能量传递到基底上。这种方式的速度极快。我们倾向于使用短波红外灯,因为这种光线能够深入传感器的薄膜层中,而不会仅仅停留在表面。由于能量密度很高,固化过程所需的时间大大缩短。这样一来,机器的尺寸就可以更小,同时也能节省电费。
选择合适的硬件
不能随便使用普通灯具。我们使用高纯度的石英外壳,这样可以防止任何物质泄漏出来并污染传感器。由于生物传感器往往含有极其脆弱的有机层,所以我们使用经过特殊处理的发光元件来调节波长。这就像一个调光器,可以确保材料获得所需的温度,而不会损坏那些脆弱的部件。此外,这些灯泡可以直接连接到现有的PLC系统中,从而实现毫秒级的响应速度。
当然,也有缺点
不过,红外加热并非万能的解决方案。当施加如此高的辐射能量时,就会出现热点问题。通常,晶圆的边缘会过热,从而导致整个基底变形。如果冷却装置和气流控制不当,最终得到的只会是一堆废品。因此,必须确保冷却系统能够正常工作,否则节省下来的能源成本也就无从谈起了。
不过,一旦运作良好,它确实能带来巨大的好处。我们可以用这种精准的加热方式来替代那些效率低、耗能高的传统加热方式。