Perché utilizziamo la tecnologia di essiccazione a infrarossi per i biosensori e i chip
Quando si costruiscono dei biosensori, bisogna trovare un equilibrio preciso: è necessaria una quantità sufficiente di calore per far solidificare i polimeri e i reagenti utilizzati, ma se il calore è eccessivo, si rischia di danneggiare il substrato e di rovinare l’intero prodotto.
Ecco perché preferiamo utilizzare lampade a infrarossi a onde corte. Invece di riscaldare l’aria presente nella stanza, le lampade a infrarossi trasmettono l’energia direttamente nel materiale. È un metodo efficace e veloce.
Il vantaggio dell’essiccazione a infrarossi
Pensate a un forno a convezione tradizionale: in pratica, si riscalda tutta l’aria presente nella stanza solo per asciugare un piccolo pezzo di hardware. È uno spreco di energia; inoltre, spesso è necessario utilizzare solventi chimici per accelerare l’evaporazione degli umidi.
Con le lampade a infrarossi invece possiamo concentrare il calore esattamente su quelle zone del materiale che ne hanno bisogno. Il risultato? Un processo di essiccazione molto più rapido, e inoltre i dispositivi non occupano metà dello spazio disponibile in laboratorio. Inoltre, poiché tutto avviene tramite energie elettriche e termiche, non è necessario utilizzare catalizzatori a base di piombo o solventi nocivi. È quindi un metodo più pulito per lavorare, proprio quello che l’industria dei semiconduttori cerca attualmente.
Come ottenere la temperatura giusta
L’eccesso di calore rappresenta il principale problema. Se il substrato diventa troppo caldo, il sensore perde la sua sensibilità. Per evitare questo problema, bisogna regolare la potenza e la lunghezza d’onda della sorgente a infrarossi. Le lampade a onde corte sono ottime, poiché permettono di riscaldare anche le sfere più profonde del materiale. In questo modo, anche lo strato inferiore si solidifica alla stessa velocità di quello superiore.
Questo evita il fenomeno di “indurimento superficiale”, in cui la superficie diventa dura mentre al interno rimangono ancora umidità. Niente è peggio di un sensore che sembra asciutto all’esterno, ma che al interno è ancora umido.
I compromessi (perché niente è perfetto)
Le lampade a infrarossi non sono una soluzione magica. Il principal problema è che richiedono una linea di visuale diretta tra la lampada e il substrato. Se il biosensore ha una forma complessa o dei solchi profondi, si creano delle ombre. Per risolvere questo problema, non basta utilizzare una sola lampada: è necessario utilizzare più lampade o un sistema che permetta di ruotare il componente affinché ogni angolo venga illuminato.
Un altro aspetto importante è quella del raffreddamento. Poiché le lampade a infrarossi generano molto calore in una piccola area, i ventilatori devono essere particolarmente potenti. Se il raffreddamento non è adeguato, il substrato continuerà ad assorbire calore anche dopo che la lampada si spegne, e questo può causare deformazioni del substrato stesso.