なぜ、鉛フリーのバイオセンサーには赤外線を利用するようにしたのか
バイオセンサーを作る際、適切な温度を維持するのは非常に難しい。ポリマーを硬化させ、生物学的な層を固定する必要があるが、強すぎる加熱を行うと基板が破壊されてしまう。
私たちが赤外線ランプを使い始めたのは、その点が違うからです。赤外線ランプは、熱風を送る代わりに放射熱を利用します。そのため、強制送風が不要で、有害な化学溶剤も不要です。何よりも良いのは、ウェーハに余分な残留物が残らないことです。
赤外線ランプ VS 旧来のオーブン
通常の乾燥オーブンを考えてみてください。基本的には巨大な金属製の箱を温め、中の空気を温めて部品を暖めるだけです。これはエネルギーの無駄遣いです。
一方、赤外線ランプは異なります。光子が表面に当たり、分子を動かして内部から熱を発生させます。数秒で完了します。オーブンが予熱するのを待つ必要がないため、全体の処理時間が大幅に短縮されます。
環境に優しく、面倒もない
業界では「鉛フリー」や「環境に優しい」製造方法が求められています。以前は、このような反応を加速するために重金属触媒や揮発性有機化合物を使用していました。
しかし、赤外線を使えば、そうした化学物質は不要です。強力な放射熱がポリマーの重合を促進します。有毒なガスも、鉛を含むフラックスも不要です。クリーンで乾燥した工程により、規制当局も満足します。
難しい点とその対処法
もちろん、赤外線ランプも完璧なわけではありません。正確に操作しなければ、問題が発生する可能性があります。
例えば、ランプが近すぎると、有機層が焼き切れてしまうことがあります。また、端の部分も注意が必要です。熱の分布が均一でなければ、センサーの外側は硬化してしまい、中心部分はまだ柔らかくなってしまいます。
解決策はキャリブレーションにあります。短波長の赤外線は表面処理に適しており、中波長の赤外線は材料の奥深くまで作用しやすいです。PIDコントローラーを使って温度を正確に制御すれば、すべての要件を満たしつつ、高い生産効率を維持できます。