Warum wir Infrarot für Bio-Sensoren verwenden
Bei der Herstellung von Bio-Sensoren muss man ein dünnes Seil balancieren. Man benötigt genügend Wärme, um Klebstoffe und Polymere zu verhärten – doch wenn die Temperatur zu hoch ist, werden die biologischen Reaktionsstoffe zerstört. Es handelt sich dabei um ein empfindliches Gleichgewicht.
Deshalb nutzen wir Infrarotlampen. Anstatt einen riesigen Ofen zu verwenden und zu hoffen, dass die Luft die Wärme zum zu behandelnden Material bringt, senden die Infrarotlampen die Energie direkt an das Substrat. Dadurch wird keine Energie verschwendet – man muss nicht warten, bis die Luft warm wird.
Beseitigung unerwünschter Stoffe
Bei herkömmlichen Trocknungsmethoden werden oft Schwermetallkatalysatoren oder Lösungsmittel verwendet, die VOCs freisetzen. Das ist weder gut für die Lunge noch für den Planeten.
Infrarot funktioniert anders. Wir passen das Licht der Lampe an die spezifischen Schwingungen der Polymermoleküle an. Das ist wie das Einstellen eines Radios auf den richtigen Sender. Dadurch wird die chemische Verknüpfung der Moleküle automatisch ausgelöst – man muss keine gefährlichen chemischen Katalysatoren verwenden. So entsteht ein sauberer, vollständiger Härtevorgang ohne giftige Rückstände.
Geschwindigkeit und das Problem des „Verbrennens“
Konvektionsöfen arbeiten sehr langsam – es dauert ewig, bis sie die richtige Temperatur erreichen. Infrarotlampen hingegen erreichen die gewünschte Temperatur bereits nach Sekunden.
Da die Prozesse so schnell ablaufen, sinkt der Energieverbrauch pro Wafer erheblich. Wir verwenden meist Kurzwell-Infrarotlicht – dieses dringt schnell durch die Schichten des Sensors. Zudem muss man nicht darauf warten, dass ein großer isolierter Ofen sich aufwärmt – dadurch kann die Ausrüstung viel kleiner sein. So hat man mehr Platz am Labortisch.
Aber hier liegt auch das Problem: Infrarotlicht ist intensiv. Wenn man nicht vorsichtig ist, kann die bioaktive Schicht beschädigt werden, bevor man es überhaupt bemerkt. Deshalb verwenden wir Sensoren mit Schließschleifen, um die Temperatur ständig im Auge zu behalten. Man kann das System einfach nicht einfach nur „einschalten und vergessen“.
Reinigung des Prozesses
Die Halbleiterindustrie setzt derzeit stark auf „grüne“ Standards. Infrarot passt perfekt dazu – es gibt keine Verbrennungsgase und weniger Kohlendioxidemissionen. Es handelt sich dabei um eine viel sauberere Arbeitsmethode.
Für alle, die immer noch diese alten, energieintensiven Trocknungssysteme verwenden, ist der Umstieg auf Infrarot eine echte Erleichterung. Der Härtevorgang, der früher Minuten dauerte, wird nun in Sekunden abgeschlossen. Dadurch können mehr Sensoren hergestellt werden – und die Einhaltung umweltrechtlicher Vorgaben wird zu keinem Problem mehr. Es macht einfach Sinn.