Tại sao chúng tôi chuyển từ lò nướng kiểu đối lưu sang sử dụng đèn hồng ngoại trong việc sản xuất cảm biến sinh học?
Khi chế tạo cảm biến sinh học, các bước xử lý như làm khô và thiết lập nhiệt độ là những giai đoạn khó khăn nhất. Bạn cần đảm bảo rằng nhiệt độ phải được kiểm soát chính xác; nếu không, toàn bộ sản phẩm sẽ bị hỏng. Trong thời gian dài, người ta thường sử dụng lò nướng kiểu đối lưu. Nhưng thực ra, việc sử dụng lò nướng để làm nóng một tấm wafer nhỏ là sự lãng phí thời gian và năng lượng.
Đó là lý do tại sao chúng tôi chuyển sang sử dụng đèn hồng ngoại.
Nguyên lý hoạt động của đèn hồng ngoại khá đơn giản. Thay vì chờ đợi không khí nóng lan tỏa khắp phòng, bức xạ hồng ngoại có bước sóng ngắn sẽ tác động trực tiếp lên bề mặt wafer. Điều này giống như việc bạn bước ra ngoài ánh nắng mặt trời thay vì chờ đợi cả căn phòng được làm nóng.
Wafer sẽ đạt đến nhiệt độ cần thiết chỉ trong vài giây thôi, chứ không phải vài phút. Chúng tôi đã điều chỉnh hệ thống này sao cho nhiệt lượng được phân bố đều, nhằm tránh tình trạng wafer bị biến dạng hoặc các lớp vật liệu hoạt động không đồng đều.
Giờ hãy nói về thiết bị cần sử dụng. Chúng tôi thường sử dụng các linh kiện bằng thạch anh kết hợp với halogen. Thạch anh cho phép bức xạ hồng ngoại đi qua mà không bị cản trở, trong khi halogen giúp ngăn không cho sợi dây tóc trong bóng đèn bị cháy quá nhanh. Nếu bạn đã có hệ thống PLC, thì những linh kiện này có thể được kết nối trực tiếp vào hệ thống đó. Bạn có thể kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác, trong vòng vài milligiây.
Nhưng có một điểm cần lưu ý: những chiếc đèn này tạo ra lượng nhiệt rất lớn. Nếu bạn không đầu tư đúng cách vào hệ thống làm mát hay quên mất việc thông gió, nhiệt độ xung quanh sẽ tăng lên. Khi đó, việc hiệu chuẩn cảm biến sẽ trở nên khó khăn. Bạn cần phải duy trì nhiệt độ xung quanh ở mức thấp để đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra chính xác.
Điểm tốt nhất? Chi phí năng lượng. Lò nướng truyền thống tiêu tốn rất nhiều năng lượng vì chúng phải hoạt động 24/7 để duy trì nhiệt độ ổn định. Với đèn hồng ngoại, hệ thống chỉ hoạt động khi wafer được đưa vào buồng xử lý. Chúng tôi đã ghi nhận được sự giảm đáng kể về lượng năng lượng tiêu thụ. Đó không phải là “phép màu” hay thuật ngữ “xanh” gì cả. Đó chỉ là logic thông thường thôi: Tại sao phải làm nóng không khí, trong khi chúng ta có thể làm nóng trực tiếp bề mặt wafer?