Чому ми використовуємо інфрачервоне випромінювання для затвердіння матеріалів без використання свинцю
Створення біосенсорів – це справа балансування. Потрібно достатньо тепла для затвердіння клеїв та інших матеріалів, але якщо перегнути паличку, можна пошкодити чутливі поверхні. Саме тому ми використовуємо інфрачервоні лампи. Замість нагрівання повітря, інфрачервоне випромінювання дозволяє ефективно затвердити матеріали. Це означає, що нам не потрібні системи примусового обдування чи хімічні розчинники, які часто суперечать правилам „зеленої“ промисловості та вимогам щодо відсутності свинцю.
Як це насправді функціонує
Уявіть собі звичайну конвекційну піч – вона нагріває повітря, а потім повітря нагріває деталь. Цей процес є повільним та складним у керуванні. Інфрачервоне випромінювання працює інакше – воно посилає фотони прямо в матеріал. У наших біосенсорах ми використовуємо певні діапазони поглинання, щоб запустити процес полімеризації. Найкраще те, що не потрібно витрачати енергію на нагрівання всієї металевої конструкції пристрою – достатньо лише нагріти саму пластину.
Проблеми, які потрібно подолати
Щоб досягти потрібної швидкості, ми зазвичай використовуємо короткохвильове інфрачервоне випромінювання. Це дозволяє зробити обладнання меншим та прискорити процес затвердіння матеріалів. Це своєрідне „миттєве“ джерело тепла. Але є одна проблема – можливий перегрів. Якщо швидкість руху конвеєра змінюється навіть незначно, температура поверхні може різко зрости. Щоб уникнути цього, не можна просто „встановити параметри та забути про все“. Потрібні контролери типу PID та пірометри для підтримання стабільної температури.
Як зберегти чистоту
Традиційний спосіб затвердіння матеріалів передбачає використання флюсів на основі свинцю чи розчинників, які містять велику кількість летких органічних сполук. Інфрачервоне випромінювання змінює ситуацію – ми можемо спрямовувати енергію саме туди, де відбувається затвердіння матеріалу. Таким чином можна використовувати матеріали вищої температури затвердіння без використання свинцю. Крім того, знижуються витрати на електроенергію, адже не потрібно тримати величезну піч у режимі роботи при температурі 200°C протягом усього дня. Це значно чистіший спосіб виробництва напівпровідників – без диму, без свинцю, лише фотони.