Infrarot-Heizung gegen Heiße Luft: Eine bessere Methode zur Herstellung von Biosensoren
Bei der Herstellung von Biosensoren sind das Aushärten und Trocknen der Materialien in der Regel die schwierigsten Schritte im Prozess. Die meisten herkömmlichen Anlagen nutzen nach wie vor Heiße-Luft-Systeme. Das funktioniert zwar, ist aber sehr langsam – wirklich extrem langsam.
Das Problem mit dem Warten auf die richtige Temperatur
Man denke an die Funktionsweise eines Konvektionsofens: Man heizt die Luft auf und hofft anschließend, dass diese Luft ihre Wärme auf das zu behandelnde Material überträgt. Es handelt sich dabei um einen indirekten Prozess.
Infrarotlampen funktionieren anders. Sie nutzen elektromagnetische Strahlung, um das Material direkt zu erwärmen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Luft im Raum zu erhitzen – man heizt einfach nur den Sensor selbst. Dadurch wird eine Prozedur, die früher Minuten in Anspruch nahm, nun in Sekunden abgeschlossen. Wenn man Halbleiter weiterverarbeiten möchte, ist das ein großer Vorteil – man kann mehr produzieren, ohne einen größeren Lagerraum mieten zu müssen.
Es geht nicht nur darum, einfach einzuschalten
Man sollte nicht denken, dass man einfach einen Heizer austauschen kann und schon ist alles in Ordnung. Infrarotlampen erzeugen nämlich eine hohe Konzentration an Wärme. Wenn man bei den Kühllüftern spart oder die Stromversorgung falsch einstellt, kann die Temperatur zu hoch werden. Ein einziger Fehler kann dazu führen, dass die organischen Schichten des Sensors beschädigt werden. Es handelt sich dabei um ein empfindliches Gleichgewicht – man braucht daher einen zuverlässigen PID-Controller, um die Temperatur unter Kontrolle zu halten.
Warum wir auf Infrarot-Heizung umsteigen
Die meisten Unternehmen, die aufhören, Konvektionsöfen zu verwenden, tun dies aus drei einfachen Gründen:
- Kein Warten mehr auf die richtige Temperatur: Man schaltet den Heizer ein – und sofort ist die gewünschte Temperatur erreicht. Man muss nicht mehr warten, bis der Ofen vorgewärmt ist.
- Präzisere Kontrolle: Mit Heißer Luft wird alles im Behälter gleichmäßig erwärmt. Mit Infrarottlampen kann man gezielt bestimmte Stellen auf dem Wafer erwärmen – es ist also, als würde man eine Taschenlampe statt eines Flutlichts verwenden.
- Sauberere Sensoren: Weniger bewegte Luft bedeutet weniger Staub und Schmutz. Weniger Partikel, die auf den Sensoren landen, bedeutet weniger Defekte.
Wenn man seine Produktionskapazitäten erhöhen will, ist dieses „Wartezeiten-Problem“ vermutlich der größte Engpass. Infrarotlampen beseitigen dieses Problem. Man muss nur sicherstellen, dass das Gehäuse in der Lage ist, die entstehende Hitze zu verkraften.