IR硬化を利用して無鉛バイオセンサーを正しく作るには
バイオセンサーを製造する際には、バランスをうまく取る必要があります。ポリマーや接着剤を硬化させるためには十分な熱が必要ですが、過度に熱を加えると、生物学的な試薬が損傷してしまいます。まさに微妙なバランスが求められるのです。
そのため、私たちは短波長の赤外線ランプを利用します。部屋全体を温めるのではなく、赤外線エネルギーが直接基板に届きます。無駄なエネルギー消費もなく、待つ時間もありません。
なぜIRがオーブンより優れているのか
通常の対流式オーブンを考えてみてください。速度が遅く、まず空気が温められ、その後で部品が温められます。多くのエネルギーが無駄になり、処理時間も長くなります。
一方、IRは異なります。放射線が硬化材に直接当たり、ほぼ瞬時に表面を浸透します。そのため、急速に硬化が進みます。また、生産ラインもサウナのようになりません。
環境に配慮した無鉛化
業界では、鉛を含むはんだや有害なハロゲン系溶剤の使用を廃止しています。私たちは皆、もっと環境に優しい方法を探しています。IR硬化技術は、運用中に排出ガスや燃焼副産物を出さないため、この目的に最適です。
しかし、問題点もあります。無鉛樹脂は硬く、従来の鉛入り樹脂よりも高い温度が必要です。もしランプの温度が適切でなければ、接着がうまくいきません。そのため、高ワット数の石英ランプを使用する必要があります。十分なエネルギー密度が必要なのです。
難しい点
簡単に使えるわけではありません。もし強すぎる光を速く当てすぎると、「スキニング」という現象が起こります。つまり、表面が瞬時に硬化して硬い殻ができ、内部の溶剤が閉じ込められてしまいます。これは大変な問題です。これを防ぐためには、出力を徐々に上げていく必要があります。ゆっくりと安定して行うことが重要です。
また、ハードウェアのことも忘れてはいけません。赤外線エネルギーが部品に向かっているとはいえ、ランプ自体も熱くなります。適切な冷却ファンや放熱板を設置しないと、反射板やランプが早く壊れてしまいます。適切に冷却しておけば、ランプは長持ちします。