Senkung des Kohlenstoffausstoßes bei der Herstellung von Biosensoren: Warum wir auf Infrarot-Technologie umgestiegen sind
Bei der Herstellung von Biosensoren spielen die komplizierten Trocknungs- und Aushärtungsprozesse eine entscheidende Rolle. Lange Zeit setzte die Industrie dabei auf herkömmliche Konvektionsöfen. Doch das Problem ist: Es ist eine enorme Energieverschwendung, große Mengen an Luft zu erwärmen, nur um einen kleinen Sensor zu erwärmen.
Wir haben beschlossen, diese Öfen durch Infrarotlampen zu ersetzen. Es handelt sich dabei um eine einfache Lösung – doch sie verringert den CO2-Ausstoß der Fabrik erheblich, denn wir müssen nicht mehr Energie für die Erwärmung der Luft aufwenden, sondern können die Energie direkt auf den Sensor richten.
Die Wärme genau dorthin bringen, wo sie benötigt wird
Niemand mag es, wenn die Substrate verformen. Um das zu verhindern, muss die Wärme schnell an das Substrat gelangen. Genau hier kommt das Infrarot zum Tragen: Anstatt darauf zu warten, dass heiße Luft zirkuliert, strahlen die Lampen die Energie direkt auf den Wafer ab. Es gibt keinen Zeitverlust – keine Wartezeit. Da wir gezielte Absorptionsbänder nutzen können, gelangt die Energie genau dorthin, wo sie benötigt wird. Dadurch steigt die Produktivität und die Stromkosten sinken, da keine Energie mehr dafür benötigt wird, einen großen Metallkasten warm zu halten, während Teile geladen und entladen werden.
Die richtige Wellenlänge wählen
Wir verwenden nicht einfach irgendeine Lampe. Stattdessen wählen wir die Wellenlänge entsprechend dem Material des Sensors aus. Bei dickeren Substraten verwenden wir kurzwelliges Infrarot, um tief in das Material einzudringen. Bei dünnen organischen Schichten auf der Oberfläche reichen mittelwelliges Infrarot aus. Zudem verwenden wir beschichtete Quarzkapseln – diese fungieren wie „Sonnenschutzbrillen“ für die Ausrüstung und filtern das UV-Licht heraus, damit es die empfindlichen biologischen Reagenzien im Sensor nicht zerstört.
Die Realität der Anwendung
Wenn man versucht, eine „grüne Fabrik“ zu schaffen, ist es selbstverständlich, voluminöse Heizelemente durch kompakte Infrarotanlagen zu ersetzen. Dadurch wird viel Platz in der Reinraumumgebung gewonnen. Doch Vorsicht: Infrarotstrahlung ist sehr intensiv. Die Hitze kann sehr schnell extrem hoch werden. Wenn die Kühlsysteme nicht ausreichen, könnte die Gehäusestruktur des Sensors beschädigt werden. Um das zu verhindern, verwenden wir geschlossene PID-Controller. Diese dienen als Sicherheitsnetz und verhindern, dass die Temperatur zu stark ansteigt – somit entstehen keine beschädigten Sensoren.