바이오센서에 적용되는 적외선 가열 기술
바이오센서를 제작할 때 가장 중요한 것은 적절한 경화 및 건조 과정을 보장하는 것입니다. 오랫동안은 클린룸에 있는 대형 대류식 오븐을 사용했지만, 이제는 그런 방식을 버리고 단파 적외선 램프를 사용하고 있습니다.
왜일까요? 거대한 공간의 공기를 가열해서 아주 작은 센서를 건조시키는 것은 에너지 낭비입니다. 그다지 큰 효과도 없으면서도 많은 탄소 배출을 유발합니다.
열을 정확히 원하는 부분에 전달하기
적외선의 장점은 공기를 건드리지 않는다는 점입니다. 에너지가 직접 웨이퍼로 전달됩니다. 속도도 매우 빠릅니다. 오븐이 따뜻해질 때까지 기다릴 필요 없이 즉각적인 가열이 가능합니다. 우리는 바이오활성층이 흡수할 수 있는 특정 파장의 빛을 내도록 램프를 설정합니다. 그렇게 하면 표면은 완벽하게 경화되지만, 아래에 있는 기판은 손상되지 않습니다. 아주 작은 공간 안에서도 많은 에너지를 얻을 수 있습니다.
하드웨어에 대한 세심한 주의
우리는 하드웨어에 있어서는 결코 타협하지 않습니다. 고순도의 석영 소재를 사용하여 반도체 환경에 아무것도 침투하지 않도록 합니다. 필라멘트도 안정적으로 작동하도록 조절됩니다. 센서 배열에 ‘열점’이 생기면 큰 문제가 됩니다. 우리는 표준 커넥터도 사용합니다. 램프가 고장나면 그냥 교체하면 되므로, 가동 중단 시간을 줄일 수 있습니다.
주의해야 할 점
전력 공급에 있어서는 정확성이 매우 중요합니다. 전압이나 와트수가 잘못되면 필라멘트가 너무 빨리 손상됩니다. 우리는 PID 컨트롤러를 사용하여 모든 것을 엄격하게 관리합니다.
장단점
적외선을 사용하면 지구에 좋은 영향을 줍니다. 방 안에 열을 공급함으로써 HVAC 시스템과 충돌할 필요가 없습니다. 간단하죠.
하지만 단점도 있습니다. 적외선의 작동 속도가 너무 빠르기 때문에 ‘완벽한 상태’와 ‘손상된 상태’ 사이의 경계가 매우 좁습니다. 온도가 조금이라도 넘어가면 전체 제품이 망가집니다.
그래서 반드시 신속하게 반응하는 온도계가 필요합니다. 피드백이 느리면, 목표 온도에 도달한 후에도 램프는 계속 열을 공급할 것입니다. 따라서 목표 온도에 도달하는 즉시 전력을 차단할 수 있는 시스템이 필요합니다.