Почему мы заменяем использование горячего воздуха на инфракрасное излучение при производстве биосенсоров
При создании биосенсоров крайне важно правильно контролировать процессы отверждения и обезвоживания материалов. На протяжении многих лет большинство производителей использовали метод с горячим воздухом. Это старомодный способ. Но проблема в том, что при этом необходимо нагревать огромное количество воздуха лишь для того, чтобы довести температуру небольшой площади поверхности до нужного уровня. Этот процесс медленный и трудоемкий. Честно говоря, это просто пустая трата времени.
Самое худшее — это время ожидания. Вот здесь-то и пригодятся инфракрасные лампы. Вместо нагревания воздуха вокруг детали, инфракрасное излучение посылается прямо в саму деталь. Это как разница между ожиданием, пока комната нагреется, и входом в луч солнечного света.
Время достижения нужной температуры практически сокращается до нуля. При обработке полупроводниковых материалов необходимо ждать, пока конвекционная печь нагреется — это сильно снижает производительность. С помощью инфракрасных ламп можно достичь нужной температуры почти мгновенно. Больше нет задержек.
Для этой цели мы используем лампы с высокой плотностью энергии. Но есть один нюанс: необходимо настроить длину волны так, чтобы она соответствовала свойствам материалов, используемых в биосенсоре. Таким образом можно отвердить активный слой без повреждения носительной пластины.
Но нужно быть осторожным. Если сосредоточить слишком много энергии на небольшой площади, возникнут «точки перегрева». Один неверный шаг может привести к повреждению чувствительных слоев биосенсора. Чтобы этого избежать, мы используем инфракрасные пирометры и контроллеры типа PID. Это позволяет поддерживать температуру поверхности в пределах ±1°C. Это очень важно, ведь таким образом машина сама контролирует температуру, и вам не нужно этим заниматься.
Есть и недостатки: инфракрасное излучение работает очень быстро, но имеет направленный характер. Горячий воздух обволакивает деталь, как одеяло, а инфракрасное излучение требует прямой видимости. Если у сенсора необычная форма или глубокие борозды, возникают «теневые зоны» — места, куда тепло не может дойти. Обычно мы решаем эту проблему с помощью отражателей, которые направляют излучение, или с помощью нескольких ламп, расположенных с разных сторон.
Еще один момент: система охлаждения должна работать на полную мощность. Поскольку поверхность быстро нагревается, необходимо так же быстро снимать с нее тепло. В противном случае может произойти деформация поверхности, что является серьезной проблемой.