¿Por qué utilizamos la curado por infrarrojos en los biosensores y chips?
Cuando se construyen biosensores, hay que equilibrar cuidadosamente varios factores. Se necesita suficiente calor para que los polímeros y reactivos puedan solidificarse, pero si se excede ese límite, el sustrato se dañará y todo el lote quedará arruinado.
Por eso optamos por usar lámparas de infrarrojos de onda corta. En lugar de calentar el aire de la habitación, las lámparas de infrarrojos envían energía directamente al material. Es un método eficiente y rápido.
El lado “ecológico” del secado
Piense en un horno convencional: básicamente, se calienta todo el aire dentro del horno solo para secar un pequeño componente electrónico. Es un desperdicio de energía. Además, suele ser necesario utilizar solventes químicos para acelerar el proceso de evaporación.
El uso de infrarrojos cambia esto. Se dirige la energía directamente a las partes del material que realmente necesitan calor. El resultado es que el proceso de secado es mucho más rápido, y el equipo no ocupa casi todo el espacio del laboratorio. Además, como todo se basa en energía eléctrica y térmica, podemos prescindir de los catalizadores a base de plomo y de esos solventes tóxicos. Es una forma más limpia de trabajar, algo que la industria de semiconductores está buscando actualmente.
Controlar la temperatura adecuadamente
El sobrecalentamiento es el mayor problema aquí. Si el sustrato se calienta demasiado, el sensor pierde su sensibilidad. En ese caso, lo que se tiene es un producto inútil y muy costoso.
Para evitarlo, ajustamos la potencia y la longitud de onda de la luz infrarroja. La luz infrarroja de onda corta es ideal, ya que penetra profundamente en el material. De esta manera, la capa inferior se solidifica al mismo ritmo que la superior.
Esto evita ese problema molesto en el que la superficie se endurece, dejando los solventes húmedos atrapados debajo. Nada peor que tener un sensor que parece seco por fuera, pero que sigue estando húmedo por dentro.
Las desventajas (porque nada es perfecto)
Ahora bien, los infrarrojos no son una solución mágica. El principal problema es que funcionan solo en línea de visión. Si el biosensor tiene una forma 3D compleja o surcos profundos, surgirán sombras. Para resolver esto, no basta con usar una sola lámpara; se necesita un conjunto de lámparas o un sistema que permita rotar el componente para que todos los ángulos sean iluminados.
Otra cosa importante: hay que prestar atención al enfriamiento. Como los infrarrojos generan mucho calor en un área pequeña, los ventiladores deben ser potentes. Si el enfriamiento no es adecuado, el circuito seguirá absorbiendo calor incluso después de que la lámpara se apague. Eso hace que el sustrato se deforme.