IR加熱を活用してバイオセンサー製造時の二酸化炭素排出を削減する
バイオセンサーを製造する際には、材料が乾燥したり硬化するのを待つ時間がかかります。多くの研究室では、単純にすべての部品を巨大な対流式オーブンに入れて加熱しますが、これはまるで、ピザ1枚を温めるために家全体を温めているようなものです。これは莫大なエネルギーの無駄遣いです。
私たちは、空気を加熱するのではなく、対象となる部分だけを加熱する方法を採用しました。目的別の赤外線ランプを使うことで、クリーンルームの二酸化炭素排出量を削減しつつ、品質を維持できます。
適切な温度調節
バイオセンサーを扱う際には、ただ熱を当てるだけでは不十分で、基材が焦げてしまいます。化学結合を正しく形成するためには、特定の波長の光が必要です。
私たちは短波長の赤外線ランプを使用しました。なぜかというと、中波長のランプよりも材料の奥深くまで届き、処理時間を大幅に短縮できるからです。数分かかっていた処理時間が数秒にまで短縮されます。本当に速いのです。そして、これにより、大量のオーブンを常に高温状態で動かし続ける必要もありません。
装置の詳細
私たちは、ランプに高純度のクォーツ製のケースを使用しています。半導体製造環境ではガスが発生するのは大問題ですから、これは絶対に必要なことです。
装置が部屋の半分を占領しないように、高密度のフィラメントを使用しています。これにより、必要な場所に集中して熱を供給できます。また、既存のPLCコントローラーに直接接続できるため、反応時間はミリ秒単位で測定できます。
注意点としては、この装置は非常に熱くなります。エネルギーが集中するため、適切な冷却装置やヒートシンクが必要です。そうしないと、周囲の電子機器が故障する可能性があります。それは避けたいことです。
地球に与える影響
結局のところ、重要なのは電力消費量と地球への影響です。空気を加熱するのをやめてウェハー自体を加熱することで、1単位あたりの電力消費量が大幅に削減されます。また、大量の廃熱が部屋に放出されないため、建物のHVACシステムへの負担も軽減されます。
二酸化炭素排出削減を目指すエンジニアにとって、これは旧来の非効率的な加熱方法を排除する簡単な解決策です。