Meer warmte op de plekken waar het echt nodig is
Wanneer je biosensoren op een wafer wilt maken, moet de warmte precies op het juiste punt op het oppervlak terechtkomen. Maar hier zit het probleem met standaard infraroodlampen: ze zijn niet efficiënt. Een groot deel van de energie wordt gewoon teruggekaatst of verspreid overal heen. Hierdoor moet je veel elektriciteit gebruiken, terwijl deze alleen maar wordt gebruikt om de behuizing van de machine op te warmen.
We hebben een betere manier gevonden. We begonnen de behuizingen van de lampen te bedekken met gouden lagen met hoge reflectie-eigenschappen.
Waarom goud?
Het heeft te maken met de manier waarop licht zich gedraagt. Aluminium is prima voor algemeen gebruik, maar goud is uitstekend voor het specifieke type infraroodlicht dat door wolframdraad wordt geproduceerd. In plaats van een zwak, verspillend licht dat de ruimte vult, stuurt de gouden reflector het licht richting het doel. Hierdoor wordt het lichtbundel smaller. Je krijgt meer warmte per vierkante millimeter – zonder dat je de sterkte van de lamp hoeft aan te passen.
Het lastige aspect
Je kunt de lampen niet zomaar harder zetten en weglopen. Als je de warmte zo concentreert, loop je risico’s voor het materiaal van de wafer. Als de reflector te krachtig is, ontstaan er ‘hot spots’. Dit is gevaarlijk voor biosensoren, omdat dit kan leiden tot beschadiging van de wafer of de chemische lagen die je met zoveel moeite hebt aangebracht. Je moet dus een balans vinden tussen de brandpuntsafstand van de reflector en de positie van de wafer, zodat de temperatuur gelijkmatig over het hele oppervlak is.
We hebben deze lampen zo ontworpen dat ze gemakkelijk als vervanging kunnen dienen voor de huidige IR-lampen. Maar let op: omdat het systeem veel efficiënter is, blijft de achterkant van de behuizing koel, terwijl het doelgebied snel heet wordt. Controleer je PID-regelaars en thermocouplers goed, zodat ze klaar zijn voor deze snelle temperatuurstijging.
De voordelen
Het beste van alles? Je hebt minder lampen nodig om de gewenste temperatuur te bereiken. Dat betekent dat je minder ruimte nodig hebt voor de verwarmingselementen, en dat je voedingssysteem minder belast wordt. Je krijgt de warmte precies waar je hem nodig hebt op de wafer, en je schone ruimte lijkt dan ook niet meer op een sauna.