Warum wir auf Infrarotstrahlung für die Aushärtung von Biosensoren und Chips umgestiegen sind
Bei der Herstellung von Biosensoren ist die Phase der Aushärtung meist besonders schwierig. Es muss dafür gesorgt werden, dass die Substrate stabil bleiben und die chemischen Schichten aktiviert werden – doch das ohne den kompletten Produktionsprozess zu ruinieren, ist eine Herausforderung.
Deshalb verwenden wir Infrarotstrahler mit kurzer Wellenlänge. Anstelle dazu, die Luft um das Material herum zu erhitzen, wirken die Infrarotstrahlen direkt auf das Material selbst. Das ist eine andere Art, mit physikalischen Prozessen umzugehen – und genau deshalb wird Infrarotstrahlung immer häufiger für umweltfreundliche, bleifreie Halbleiterproduktionen eingesetzt.
Das Problem mit herkömmlichen Öfen
Stellen Sie sich einen traditionellen Konvektionsofen vor: Man muss viel Geld ausgeben, um eine riesige Menge Luft zu erhitzen. Das ist verschwenderisch. Zudem muss man oft auf chemische Zusätze oder bleihaltige Mittel zurückgreifen, damit die Wärme gleichmäßig verteilt wird.
Infrarotstrahlung hingegen funktioniert anders: Sie nutzt elektromagnetische Strahlung, die gezielt die spezifischen Absorptionsbänder der Biosensormaterialien trifft. Dadurch wird das Material sofort erhitzt – sobald man den Strahler ausschaltet, kühlt das Material wieder ab. Es gibt keine unnötigen Heizgeräte, die im Hintergrund arbeiten, und auch keine verschwendeten Kilowattstunden.
Die Herausforderungen bei der Verwendung bleifreier Materialien
Die Industrie wechselt zunehmend zu bleifreien Materialien – das klingt großartig – doch dadurch wird die Herstellung schwieriger. Bleifreie Lötstoffe und Klebstoffe benötigen höhere Temperaturen sowie eine präzisere Steuerung der Temperatur. Wenn die Temperatur etwas zu stark schwankt, können die Substrate beschädigt werden. Das ist ein Albtraum.
Unsere Infrarotsysteme lösen dieses Problem, indem sie die Wärme genau dort konzentrieren, wo sie benötigt wird. So kann die ideale Aushärtungstemperatur erreicht werden, ohne dass das gesamte Gerät als Heizkörper fungiert. Dadurch bleibt der Reinraum kühler und der CO2-Ausstoß wird reduziert.
Die Realität bei der Einrichtung
Der Vorteil: Man kann den benötigten Platz wieder nutzen. Anstelle eines großen, sperrigen Ofens kann man nun eine kompakte Anordnung von Lampen verwenden.
Aber es gibt auch eine Einschränkung: Infrarotstrahlung benötigt eine direkte Sichtlinie zum Substrat. Wenn die Träger für die Biosensoren unregelmäßige Formen haben oder sich überschneiden, entstehen kalte Stellen. Man kann nicht einfach „alles einstellen und vergessen“. Man muss genau auf die Ausrichtung der Reflektoren sowie auf die Anordnung der Lampen achten, damit die Wärme gleichmäßig verteilt wird.
Schon ein paar Millimeter Unterschied zwischen der Lampe und dem Substrat können dazu führen, dass die Aushärtung nicht richtig stattfindet. Mein Rat: Nutzen Sie Präzisionshalterungen, damit die Komponenten nicht verrutschen. Dann läuft alles reibungslos.