왜 적외선을 이용한 경화 방식이 무연 센서에 적합한지
바이오센서를 제작할 때는 열을 다루는 과정에서 많은 위험이 따릅니다. 접착제나 폴리머를 완벽하게 경화시켜야 하지만, 조금만 실수해도 센서의 민감한 부분이 손상될 수 있습니다.
그래서 우리는 적외선 램프를 사용합니다.
일반적인 대류식 오븐의 경우, 부품에 닿기 전에 먼저 오븐 내부의 모든 공기를 가열해야 합니다. 이는 비효율적인 방식입니다. 반면 적외선은 달라요. 직접적인 복사열을 이용하기 때문에 에너지가 직접 재료로 전달됩니다. 효율성이 높기 때문에, 이전에는 속도를 높이기 위해 사용되던 유해한 납 함유제나 고농도의 용매들을 더 이상 사용할 필요가 없습니다.
올바른 경화 방법
물리학적으로 보면, 우리는 보통 단파나 중파 적외선을 사용합니다. 왜일까요? 그 이유는 이러한 파장들이 코팅층 깊숙이 침투하여 내부から 재료를 경화시키기 때문입니다. 만약 표면이 너무 빨리 마르면서 아래쪽에 습한 용매가 남는 현상이 발생한다면, 그건 정말 짜증나는 일입니다. 파장을 바이오잉크나 포토레지스트에 맞게 조정함으로써 이러한 문제를 완전히 피할 수 있습니다.
폐기물 감소
요즘은 모두 “친환경적이고 무연인” 기준을 추구합니다. 이는 단순히 규칙 때문이 아니라, 에너지를 낭비하지 않기 위함입니다. 전통적인 열처리 방식은 에너지를 많이 소모합니다. 반면 적외선 램프는 실제로 작업할 부품만을 가열합니다. 몇 초 만에 작동 온도에 도달하기 때문에, 예열할 필요가 없습니다.
어려운 점과 해결 방법
적외선은 매우 강력한 에너지를 가지고 있습니다. 하지만 주의하지 않으면 기판이 손상되거나 센서가 비뚤어질 수 있습니다. 컨베이어의 속도가 조금만 틀어져도 문제가 생깁니다.
이런 문제를 해결하기 위해, 클로즈드-루프형 온도계를 사용하는 것이 좋습니다. 이를 통해 실시간으로 표면 온도를 확인할 수 있으므로 추측할 필요가 없습니다. 빠르게 작동하는 SCR 컨트롤러와 함께 사용하면 온도를 ±2°C 범위 내로 유지할 수 있습니다. 이렇게 하면 대량 생산을 할 때도 걱정할 필요가 없습니다.