
为何在生物传感器制造中要放弃热风加热,转而使用红外线加热?
在制造生物传感器时,确保材料能够正确固化与脱水至关重要。多年来,人们一直使用热风循环的方式来进行加热处理。这是一种传统的做法。但问题在于,这种方式需要让大量空气被加热,才能让微小的基板达到合适的温度。这一过程既缓慢又繁琐,显然是一种浪费时间的行为。
最糟糕的就是等待的时间。
这时,红外线灯就派上用场了。红外线灯可以将电磁辐射直接照射到基板上,而不必先加热周围的空气。这就好比不用等待整个房间变暖,而是直接站在阳光下一样。这样一来,升温时间几乎可以忽略不计。在复杂的半导体加工过程中,等待对流式烤箱达到稳定状态会大大降低生产效率。而使用红外线灯则可以让基板几乎立刻达到目标温度,不再有延迟。
如何确保精确控制温度?
我们使用高密度能量灯来实现这一点,但其中也有技巧可循。需要调整波长,使其与生物传感器中的材料相匹配。这样,就能确保活性层能够被正确固化,同时不会损坏承载板。不过,必须小心处理——如果在一个小区域内施加过高的功率,就会导致局部过热。一旦处理不当,就会破坏脆弱的生物涂层。为避免这种情况,我们会将红外线灯与红外温度计以及闭环PID控制器配合使用,从而将表面温度控制在±1°C范围内。知道机器会自动监控温度,真是让人安心。
当然,凡事都有代价。
红外线加热虽然速度极快,但它具有方向性。热风可以像毯子一样包裹住物体,而红外线则需要直线传播路径。如果传感器的形状复杂或存在深度凹槽,就容易出现“阴影区”——即热量无法到达的区域。通常,我们可以通过使用反射器来反射辐射,或者设置多组灯光从不同角度照射物体来解决这个问题。
最后一点:冷却系统也必须跟得上。由于基板会迅速变热,因此必须尽快将其热量散发出去。否则,就会导致材料变形,而这是没人希望看到的情况。