なぜ、バイオセンサーの製造において赤外線を利用するようになったのか
もし、バイオセンサーの製造に携わったことがあるなら、その手間の多さはご存知でしょう。熱硬化や乾燥のために待つ時間が長く感じられます。昔ながらの装置では熱風を利用していますが、正直に言って、空気の対流は非常に遅いのです。まるで、周囲の空気を温めることで部屋全体を暖めようとしているようなものです。これは非常に時間がかかるプロセスです。
だからこそ、私たちは短波長の赤外線ランプを利用するようになったのです。
待つことの問題点
熱風の問題点は、それが断熱体だということです。半導体の処理を行っている最中に、チャンバーが特定の温度に達するのを待つのは大きなボトルネックとなります。これにより、作業の進行が妨げられます。
一方、赤外線ランプは異なります。電磁波を利用しているため、熱が直接基材に当たります。中間媒体がいないのです。その違いは劇的です。準備時間を数分から数秒に短縮できるのです。バイオセンサーの層で熱に敏感な化学物質を扱う人々にとって、これは救世主のようなものです。必要な温度に表面を調整でき、機器全体が壊れることもありません。
適切な設定の重要性
単に赤外線ランプを機械に入れるだけでは不十分です。意図的に設定する必要があります。ランプの発光スペクトルが、使用するポリマーや基材の吸収帯と一致しているかを確認する必要があります。
通常は、石英ハロゲン管を使用します。これにより、迅速な硬化が可能になります。しかし、距離にも注意が必要です。ランプが近すぎると「ホットスポット」ができてしまい、センサーが壊れてしまいます。逆に、遠すぎると効率が低下します。バランスを取るのが難しいのです。
トレードオフ
赤外線も万能ではありません。方向性があります。熱風は部品の周りを回りますが、赤外線は見える範囲だけを加熱します。もしセンサーの形状が複雑であれば、1つのランプでは不十分です。その場合は、複数のランプを使って様々な角度から加熱する必要があります。
最後に、これらのランプは非常に高温になります。基材から放たれる熱に対処できる十分な冷却ファンが必要です。冷却を怠ると、配線やセンサーが破損してしまいます。