なぜ、バイオセンサーやチップの硬化処理に赤外線を利用するのか？
バイオセンサーを製造する際、硬化処理の段階は特に難しい部分です。基材が安定している必要があり、化学層も適切に活性化されている必要があります。しかし、その一方で、全体の品質を損なわないようにするのは大変なことです。
そこで、私たちは短波長の赤外線ランプを使用しています。空気全体を加熱するのではなく、赤外線は直接材料自体に作用します。これは物理的な仕組みを別の観点から捉える方法であり、だからこそ赤外線は環境に優しく、鉛を含まない半導体製造において最適な手段となっているのです。
従来の「大きなオーブン」方式の問題点
従来の対流式オーブンを考えてみてください。巨大な空間を温めるために莫大な費用がかかります。それは無駄遣いです。さらに、均一に熱を分布させるためには、化学添加剤や鉛系のフラックスを使用する必要があります。
一方、赤外線は異なります。電磁波を用いて、バイオセンサー材料の特定の吸収帯に作用させます。すぐに加熱され、電源を切ればすぐに冷却されます。背景で余計なエネルギーを消費することもありません。
鉛フリーへの移行の課題
業界では鉛を使わない方向へと移行しています。確かに良いことですが、工学的には難しくなります。鉛フリーのはんだや接着剤は繊細で、より高い温度と厳格な温度管理が必要です。もし温度が少しでも変動すれば、基材が歪んだり、生物活性層が破壊されたりします。これは大変な問題です。
私たちの赤外線システムは、必要な場所にのみ高強度の熱を集中させることで、この問題を解決します。機械全体をラジエーターのように使う必要がなく、クリーンルームの温度も下がり、二酸化炭素排出量も減ります。
設置時の現実
最良な点は、床面積を有効活用できることです。巨大で重たいオーブンの代わりに、コンパクトなランプアレイを使用できます。
しかし、注意点もあります。赤外線は直線的にしか作用しません。もしバイオセンサーのトレイの形状が変則的だったり、部品同士が重なっていたりすると、温度の不均一が生じます。単純に設定して放置するだけではダメです。反射器の角度やランプの配置を慎重に調整し、ウェハーが均一に硬化するようにしなければなりません。
ランプと基材の距離が数ミリ違っただけでも、硬化率に影響が出ます。私のアドバイスは、精密な治具を使用することです。部品を固定して動かないようにすれば、問題ありません。