なぜ赤外線硬化が無鉛センサーに適しているのか
バイオセンサーを製造する際、熱という要素をうまく扱わなければなりません。接着剤やポリマーを完璧に硬化させる必要がありますが、少しでも間違えると、敏感な素子が損傷してしまいます。
だからこそ、私たちは赤外線ランプを使うのです。
通常の対流式オーブンを考えてみてください。部品に触れる前に、オーブン内の空気全体を加熱しなければなりません。これは非効率で時間がかかります。一方、赤外線は異なります。直接放射熱によってエネルギーが材料に届きます。そのため、以前は処理速度を上げるために使われていた有害な鉛含有のフラックスや重質な溶剤を使う必要がなくなります。
正しく硬化させるために
物理学の観点から見ると、一般的には短波または中波の赤外線が使われます。なぜでしょうか？それは、これらの波長がコーティング層の内部まで浸透するからです。つまり、内側から材料を硬化させるのです。もし表面がすぐに乾燥してしまい、下層の湿った溶剤が残ってしまうような状況に遭遇したことがある人なら、どれほど厄介かわかるでしょう。波長をバイオインクやフォトレジストに合わせることで、そのような問題を完全に回避できます。
廃棄物を減らす
今では、誰もが「グリーン」で無鉛の基準を求めています。これは単なる規則の問題ではなく、エネルギーの無駄遣いを避けるためのことです。従来の熱処理装置はエネルギーを多く消費します。巨大な金属製のチャンバーを加熱するのに時間がかかります。一方、赤外線ランプは実際に加工される部品だけを加熱します。数秒で所定の温度に到達します。待つ必要もありません。
難しい点とその解決策
赤外線は非常に強力です。しかし、注意しなければ、基板が焼けてしまったり、センサーが変形してしまったりします。コンベヤーの速度が少しでもずれると、問題が発生します。
コントロールを容易にするために、閉ループ型の温度計を使用することをお勧めします。これにより、表面温度をリアルタイムで監視でき、推測する必要がありません。さらに、高速で切り替え可能なSCRコントローラーを組み合わせることで、温度を±2℃以内に保つことができます。これにより、大量生産を行いながらも、不良品を作ってしまう心配がなくなります。