Warum wir Infrarot für Bio-Sensoren und Chips verwenden
Beim Bau von Bio-Sensoren muss man ein empfindliches Gleichgewicht wahren. Man braucht genügend Wärme, um die Klebstoffe und Photoresisten zu härten – doch wenn man es übertreibt, werden die biologischen Schichten zerstört. Es handelt sich dabei um ein äußerst delikates Gleichgewicht.
Deshalb nutzen wir Infrarotlampen. Anstatt die ganze Luft im Raum zu erhitzen – wie es bei den herkömmlichen Konvektionsöfen der Fall ist – senden Infrarotlampen die Energie direkt auf das Substrat. Dadurch wird die Wärme effizient genutzt – und das Substrat kühlt ebenfalls schnell wieder ab.
Der „grüne“ Aspekt der Physik
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Trockenofen vor: Im Grunde handelt es sich dabei um eine Art „riesige Box voller heißer Luft“. Man verbraucht viel Energie, nur um den leeren Raum im Ofen zu erwärmen. Zudem müssen spezielle Filter verwendet werden, damit kein Staub oder Schmutz auf die Wafer gelangt.
Infrarotlampen sind anders: Sie treffen direkt auf die Absorptionsbande des Materials. Dadurch entsteht sofort Wärme – und das Material kühlt wieder genauso schnell ab. Außerdem ist dies eine viel schonendere Art, Produktionsprozesse durchzuführen: Keine Verbrennungsgase, keine unerwünschten Emissionen von Heizelementen. Es geht einfach nur um Elektrizität – und Photonen. So einfach ist das.
Die Kompromisse (Denn nichts ist perfekt)
Wir nutzen meist kurzwelliges oder mittelwelliges Infrarotlicht. Die Wärme muss tatsächlich in die dünnen Schichten des Sensors eindringen – nicht nur an der Oberfläche bleiben. Der Vorteil: Hochintensive Lampen ermöglichen es, die Länge des Härtungstunnels zu reduzieren – was wiederum Platz spart.
Aber man muss vorsichtig sein: Wenn man die Leistung pro Quadratzentimeter zu hoch setzt, können die organischen Bestandteile des Sensors beschädigt werden. Um das zu vermeiden, verwenden wir einen präzisen PID-Regelkreis, damit die Temperatur genau kontrolliert werden kann. Wir streben danach, die Temperatur innerhalb eines Fensters von etwa ±2°C zu halten. Das erfordert etwas Feinabstimmung – aber es lohnt sich.
Wie sich das auf den Alltag auswirkt
Durch den Einsatz von Infrarotlampen muss man nicht mehr auf diese riesigen, energieverbrauchenden Lüftungsanlagen angewiesen sein. Das HVAC-System wird es Ihnen danken.
Und hier ist der eigentliche Vorteil: Wenn man die Systeme mit zonalem Steuerungssystem ausstattet, werden nur die Lampen eingeschaltet, die direkt über dem jeweiligen Produkt liegen. Man muss also nicht mehr dafür bezahlen, eine leere Fläche zu erwärmen.
Es handelt sich dabei um einen einfachen Ersatz für die alten Öfen – und dadurch wird die Luftzirkulation in der Reinraumumgebung deutlich besser.