왜 우리는 무연 바이오센서 제작에 적외선을 사용하게 되었나?
바이오센서를 만들 때 가장 어려운 점은 적절한 온도를 유지하는 것입니다. 폴리머를 경화시키고 생물학적 층들을 고정시켜야 하지만, 너무 세게 열을 가하면 기판이 손상될 수 있습니다.
우리는 적외선 램프를 사용하기 시작했습니다. 적외선 램프는 공기를 이용하는 대신 방사선을 사용하기 때문입니다. 그래서 강제로 공기를 불어넣을 필요도 없고, 복잡한 화학 용매도 필요하지 않습니다. 게다가 웨이퍼에 이상한 잔여물도 남지 않습니다.
적외선 vs. 기존 오븐
일반적인 건조 오븐의 경우, 거대한 금속 상자를 가열하여 그 안의 공기를 따뜻하게 만드는 방식입니다. 이는 에너지 낭비입니다.
반면 적외선 램프는 직접 재료에 열을 가합니다. 광자가 표면에 닿아 분자들을 움직이게 하고, 그 결과 내부에서부터 열이 생성됩니다. 이 과정은 몇 초 만에 완료됩니다. 오븐이 예열되기를 기다릴 필요가 없으므로 전체 과정이 훨씬 빨라집니다.
걱정 없이 친환경적인 방식으로 제작하기
업계는 “무연” 및 “친환경적인” 제조 방식을 추구하고 있습니다. 과거에는 이러한 반응을 가속화하기 위해 중금속 촉매나 휘발성 유기 화합물을 사용해야 했습니다.
하지만 적외선을 사용하면 그런 화학 물질들을 전혀 사용할 필요가 없습니다. 강력한 방사열이 폴리머화 과정을 대신 해줍니다. 독성 연기나 납 함유 물질도 없습니다. 깨끗하고 건조한 과정을 통해 규제 기관들도 만족할 수 있습니다.
문제점과 그 해결법
물론 적외선도 완벽한 도구는 아닙니다. 조심하지 않으면 문제가 생길 수 있습니다.
램프가 너무 가까이 있으면 특정 부위가 과열되어 유기층이 손상될 수 있습니다. 또한 가장자리 부분도 주의해야 합니다. 열 분포가 잘못되면 센서의 바깥쪽은 경화되는 반면, 중심 부분은 여전히 축축한 상태로 남을 수 있습니다.
해결책은 보정입니다. 단파 적외선은 표면 처리에 효과적이며, 중파 적외선은 재료의 깊은 부분을 처리하는 데 더 효과적입니다. PID 컨트롤러를 함께 사용하면 온도를 정확하게 조절할 수 있습니다. 그러면 모든 환경 기준을 충족시키면서도 생산 효율을 높일 수 있습니다.