Dlaczego używamy techniki utwardzania przy użyciu promieniowania infrarażowego, aby uniknąć stosowania ołowiu?
Tworzenie biosensorów to nie lada wyzwanie – trzeba znaleźć odpowiedni balans pomiędzy ilością ciepła potrzebnego do utwardzenia klejów i warstw składających się na urządzenie a ilością ciepła, która mogłaby uszkodzić wrażliwe podłoża. Dlatego właśnie korzystamy z lamp infrarażowych. Zamiast używać gorącego powietrza, lampy te wykorzystują promieniowanie do realizacji zadania. Dzięki temu możemy obejść się bez systemów zmuszania przepływu powietrza oraz tych niebezpiecznych rozpuszczalników chemicznych, które zwykle są sprzeczne z wymogami „zielonej” czy wolnej od ołowiu produkcji.
Jak to właściwie funkcjonuje?
Wyobraźmy sobie standardową szafkę kuchenną – ona podgrzewa powietrze, a potem to powietrze podgrzewa elementy urządzenia. To proces powolny i nieskuteczny. W przypadku lamp infrarażowych sprawa jest inna – one wysyłają fotony prosto do materiału. W naszych biosensorach celujemy w konkretne pasma absorpcji, aby zapewnić efektywną polimeryzację. Najlepsze jest to, że nie traci się energii na podgrzewanie całej konstrukcji maszyny – podgrzewany jest tylko sam element, który ma być utwardzony.
Trudności
Aby osiągnąć pożądaną szybkość, zwykle używamy krótkofalowego promieniowania infrarażowego. Dzięki temu urządzenie jest mniejsze, a czas realizacji procesu skraca się. Jest to więc źródło ciepła, które działa natychmiastowo. Ale istnieje jeden problem: przegrzanie. Jeśli prędkość transportu będzie niewłaściwa, temperatura powierzchni może gwałtownie wzrosnąć. Wtedy podłoże może się zdeformować lub zostaną uszkodzone organiczne warstwy sensora. Aby temu zapobiec, nie można po prostu „ustawić wszystko i zapomnieć”. Potrzebne są specjalne kontrolery PID oraz pirometry, aby utrzymać stabilność temperatury.
Utrzymanie czystości
Klasyczne metody utwardzania polegają na użyciu fluksów zawierających ołów lub rozpuszczalników bogatych w substancje lotne, aby obniżyć temperaturę topnienia materiałów. Promieniowanie infrarażowe zmienia tę sytuację – możemy skupić energię dokładnie tam, gdzie następuje proces sklejania, dzięki czemu możemy używać materiałów o wyższej temperaturze topnienia, bez żadnych problemów. Ponadto zmniejsza się rachunek za prąd, ponieważ nie musimy cały czas utrzymywać dużego pieca w temperaturze 200°C. To prostszy sposób na produkcję półprzewodników – bez dymu, bez ołowiu, tylko fotony.