왜 바이오센서와 칩에 적외선 경화 방식을 사용하는가?
바이오센서를 제작할 때는 균형을 잘 맞춰야 합니다. 폴리머나 시약들을 경화시키기 위해서는 충분한 열이 필요하지만, 너무 많은 열을 가하면 기판이 손상되어 전체 제품이 망가집니다.
그래서 우리는 단파 적외선 램프를 사용합니다. 적외선은 방 안의 공기를 가열하는 대신 에너지를 직접 재료로 전달합니다. 이 방식은 효율적이고 빠릅니다.
건조 과정의 “친환경적” 측면
일반적인 대류 오븐을 생각해보세요. 작은 부품을 건조시키기 위해 엄청난 양의 공기를 가열해야 합니다. 이는 에너지 낭비이며, 더 빨리 증발시키기 위해 화학용제를 사용해야 합니다.
적외선은 이 문제를 해결해줍니다. 열이 필요한 특정 부분만을 집중적으로 가열할 수 있습니다. 그 결과, 훨씬 빠르게 경화될 뿐만 아니라, 실험실 공간도 절약됩니다. 게다가 전기와 열을 이용하기 때문에 납을 함유한 촉매나 유해한 VOC 용제를 사용할 필요가 없습니다. 이는 반도체 산업에서 추구하는 청정한 생산 방식입니다.
적절한 온도 조절
과열은 큰 문제입니다. 기판이 너무 뜨거워지면 센서의 감도가 떨어지고, 결국 값비싼 폐기물이 됩니다.
이를 해결하기 위해 적외선 소스의 와트수와 파장을 조절합니다. 단파 적외선은 코팅된 부분 깊숙이까지 열을 전달하여, 위쪽과 아래쪽이 동시에 경화되도록 합니다. 이렇게 하면 표면이 딱딱해져서 내부의 습한 용제가 갇히는 현상을 방지할 수 있습니다. 겉으로는 마른 것처럼 보이지만 내부는 여전히 젖어 있는 센서보다 더 나쁜 것은 없습니다.
단점들 (완벽한 것은 없다)
물론 적외선도 완벽한 방법은 아닙니다. 가장 큰 문제는 시선이 직선으로만 전달된다는 점입니다. 만약 바이오센서의 형태가 복잡하거나 깊은 홈이 있다면 그 부분에 그림자가 생깁니다. 이를 해결하기 위해서는 단일 램프만으로는 부족하며, 여러 개의 램프를 사용하거나 부품을 회전시켜 모든 각도에서 열이 전달되도록 해야 합니다.
또 한 가지 주의해야 할 점은 냉각입니다. 적외선은 작은 공간에 많은 열을 가하기 때문에, 강력한 팬이 필요합니다. 냉각이 충분하지 않으면, 램프가 꺼진 후에도 기판이 계속해서 열을 흡수하게 되고, 결국 기판이 변형됩니다.