Warum wir auf Infrarotheizung für Biosensoren umgestiegen sind
Beim Bau von Biosensoren stellt die Heizung ein Problem dar. Man braucht Wärme, um die Polymere zu härten und die chemischen Schichten aktiv zu machen – doch wenn man zu viel Wärme verwendet, wird das Substrat beschädigt. Es handelt sich dabei um ein delicates Gleichgewicht.
Lange Zeit wurden einfach große Konvektionsöfen verwendet. Doch ehrlich gesagt: Es ist Verschwendung, eine ganze Raumluftmasse zu erhitzen, nur um eine kleine Waferplatte zu erwärmen. Deshalb haben wir auf Kurzwellen-Infrarotlampen umgestellt. Anstatt den ganzen Raum zu heizen, richten wir die Wärme gezielt dorthin, wo sie benötigt wird.
Geschwindigkeit und Präzision
Der eigentliche Vorteil liegt in der Geschwindigkeit. Wir verwenden Lampen, die im Bereich von 0,76 bis 1,5 $\mu$m strahlen. Dadurch dringt die Wärme fast sofort in das Material ein. Statt Minuten lang zu warten, bis alles warm ist, reichen nun Sekunden aus. Zudem bleibt die Temperatur auf der Waferplatte viel konstanter. Da die Reaktionszeit so kurz ist, können die PID-Controller die Temperatur innerhalb von $\pm 1^\circ\text{C}$ stabil halten. Wer schon einmal mit ungleichmäßiger Sensitivität zu kämpfen hatte, weiß, wie wichtig diese kleinen Abweichungen sind.
Kostensenkung in der Fabrik
Außerdem gibt es noch den „grünen“ Aspekt: Die meisten Öfen verbrauchen viel Energie, weil sie stundenlang heiß gehalten werden müssen – selbst dann, wenn sie nicht in Betrieb sind. Infrarotsysteme hingegen sind sofort einsatzbereit. Sobald man den Schalter umlegt, ist alles bereit. Keine Vorheizzeit, keine verschwendeten Kilowattstunden.
Außerdem werden Ihre Mitarbeiter im Bereich HVAC das sicherlich zu schätzen wissen. Da keine großen Mengen an Abwärme in den Reinraum gelangen, muss das Kühlsystem nicht so intensiv arbeiten.
Die Nachteile (Denn nichts ist perfekt)
Auch hier gibt es Nachteile. Hochintensive Infrarotlampen werden an ihren Enden extrem heiß. Wenn man bei der Kühlung spart, können die Filamente zerstört werden oder die Halterungen verbogen werden. Wir verwenden normalerweise Quarzkörper sowie spezielle Beschichtungen, um die Wärme zurück auf das Ziel zu lenken. Achten Sie jedoch darauf, welche Reinigungsmittel Sie verwenden – zu aggressive Mittel können diese Beschichtungen zerstören.
Aber der Nutzen überwiegt. Neben der Energieeinsparung spart man auch Platz. Man kann einen riesigen, unhandlichen Ofen durch ein kompaktes Infrarotmodul ersetzen, das problemlos in die Produktionslinie passt. Das bedeutet mehr Platz für andere Werkzeuge.