IR加熱とホットエア：実際にバイオセンサーに適しているのはどちらか？ バイオセンサーを製造する際、硬化や乾燥の工程が重要なポイントとなります。多くの工場では依然として通常の対流式オーブンを使っています。しかし最近では、赤外線ランプを利用する傾向が強まっています。なぜでしょうか？半導体製造の世界では、時間こそが最も貴重な資源だからです。
熱の伝わり方
ホットエアの場合、熱が伝わるのが遅いのが問題です。まず空気を加熱し、その後でその空気が基板を加熱するわけです。常にこのような遅れが生じます。 一方、赤外線ランプは異なります。電磁波を利用して直接センサー材料にエネルギーを与えます。周囲の空気を温める必要がないため、直接対象物に熱を与えることができます。 速度の差は驚くほど大きいです。赤外線ランプでは数秒で所定の温度に到達しますが、強制送風の場合は数分かかります。大量生産を行う場合、これらの時間の損失は毎シフトで何時間もの無駄な時間になります。これは本当に厄介です。
スペースと精度
赤外線ランプの最大の利点は、制御が可能であることです。ウェハーやセンサーアレイの特定の部分だけを加熱できるので、全体を加熱する必要がありません。これにより、繊細な基板が変形するのを防げます。 また、巨大なファンやダクトも不要になります。その結果、クリーンルーム内により多くの処理ステーションを設置できます。
問題点
ただし、完璧というわけではありません。赤外線ランプは速いですが、おそらく少し速すぎるかもしれません。空気の緩衝作用がないため、電力制御器に問題があると、基板がすぐに損傷します。正確なPID制御器が必要であり、そうでないとバイオ層が焼けてしまう危険があります。 また、「深さ」の問題もあります。表面がすぐに加熱されるため、厚手の基板では表面は熱くなるものの、下部はまだ暖まっていない状態になります。熱が材料全体に均等に届くように、ランプの距離や出力を慎重に調整する必要があります。 もし、工程を短縮し、より高い精度を得たいのであれば、対流式加熱から赤外線加熱に切り替えるのが最善です。これは単純な加熱方法の変更に過ぎず、全体の製造プロセスを高速化するのに役立ちます。