Warum wir auf die Infrarot-Härtung für bleifreie Biosensoren umgestiegen sind
Bei der Herstellung von Biosensoren ist es äußerst schwierig, die richtige Temperatur zu finden. Man muss die Polymere härten und die biologischen Schichten festigen – doch wenn man zu viel Druck ausübt, kann das Substrat beschädigt werden.
Wir haben begonnen, Infrarotlampen zu verwenden, denn diese arbeiten auf eine andere Weise. Anstatt heiße Luft zu nutzen, werden Strahlen eingesetzt. Dadurch entstehen keine zusätzlichen Chemikalien, und am besten ist: Es bleiben keine fremden Rückstände auf dem Wafer zurück.
Infrarotlampen gegen herkömmliche Öfen
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Trockenofen vor: Dabei wird eigentlich nur eine große Metallbox erhitzt, damit die darin befindlichen Teile warm werden. Das ist Energieverschwendung.
Infrarotlampen sind anders. Sie wirken direkt auf das Material ein. Die Photonen treffen auf die Oberfläche, bewegen die Moleküle und erzeugen so Wärme von innen heraus. Das geschieht in Sekundenschnelle. Es muss nicht darauf gewartet werden, bis der Ofen vorgeheizt ist – dadurch wird der gesamte Prozess viel schneller.
Umweltfreundlich ohne Probleme
Die Industrie setzt stark auf „bleifreie“ und „umweltfreundliche“ Lösungen. Früher war die einzige Möglichkeit, diese Reaktionen zu beschleunigen, die Verwendung von Katalysatoren aus Schwermetallen oder flüchtigen organischen Verbindungen.
Doch mit Infrarotlampen können diese Chemikalien weggelassen werden. Die intensive Strahlung übernimmt die Arbeit der Polymerisierung. Es entstehen keine giftigen Dämpfe oder bleihaltige Mittel. Es handelt sich dabei um einen sauberen, trockenen Prozess – was den Behörden gefällt.
Die schwierigen Aspekte – und wie man sie löst
Es ist jedoch nicht alles einfach. Infrarotlampen sind präzise Werkzeuge – und wenn man unvorsichtig ist, kann das zu Problemen führen. Wenn die Lampe zu nah an das Material kommt, entstehen „heiße Stellen“, die die organischen Schichten zerstören können. Man muss auch auf die Ränder achten – wenn die Temperaturverteilung nicht optimal ist, härtet die Außenseite des Sensors, während die Mitte noch weich bleibt.
Der Schlüssel liegt in der Kalibrierung. Wir haben festgestellt, dass kurzwelliges Infrarot hervorragend für die Oberfläche geeignet ist, während mittelwelliges Infrarot besser geeignet ist, um tiefer in das Material vorzudringen. In Kombination mit einem PID-Controller kann man die Temperatur genau kontrollieren. So werden alle Umweltanforderungen erfüllt, und die Produktivität bleibt hoch – ohne dass es zu Beschädigungen kommt.