なぜバイオセンサーやチップの製造に赤外線を使用するのか？ バイオセンサーを作るときは、微妙なバランスが求められます。ポリマーや試薬を硬化させるためには十分な熱が必要ですが、熱を過度に与えると基板が損傷し、全体がダメになってしまいます。 そのため、私たちは短波長の赤外線ランプを利用します。部屋の空気を温める代わりに、赤外線はエネルギーを直接材料に送り込みます。これにより、迅速で効率的な加熱が可能になります。
加熱の「環境に優しい」側面
通常の対流式オーブンを考えてみてください。小さな部品を乾燥させるために、巨大な空間の空気を温める必要があります。これはエネルギーの無駄遣いです。また、物質をより速く蒸発させるためには、化学溶剤を使わざるを得ません。 赤外線なら、そういう問題がありません。熱が必要な部分だけを正確に加熱できます。 その結果、加熱速度が大幅に向上し、装置もラボの半分も占有しなくて済みます。さらに、電気と熱を利用するため、鉛を含む触媒や有害なVOC溶剤を使わずに済みます。これは、半導体産業が求めている、よりクリーンな製造方法です。
適切な温度の調整
ここでの最大の問題は過熱です。基板が過度に高温になると、センサーの感度が低下し、高価なものが無駄になってしまいます。 これを解決するためには、赤外線光源のワット数や波長を調整します。短波長の赤外線は、コーティングの奥深くまで熱を届けるので、表面層と同じ速度で下層も硬化します。 これにより、表面が硬くなり、内部の湿った溶剤が閉じ込められるという問題が解消されます。外見上は乾燥しているように見えても、内部がまだ濡れているセンサーほど悪いものはありません。
デメリット（完璧なものはない）
もちろん、赤外線も万能ではありません。最も大きな問題は、光が直進するという点です。 バイオセンサーの形状が複雑で、深い溝がある場合、影ができてしまいます。これを解決するためには、単一のランプでは不十分で、複数のランプを使ったり、部品を回転させてすべての角度から加熱できる装置が必要です。 もう一つの注意点は冷却です。赤外線は狭い範囲に大量の熱を集中させるため、強力なファンが必要です。冷却機能が不十分だと、ランプが消えた後も基板が余熱を吸収し続け、基板が変形してしまいます。