Come gestire correttamente il riscaldamento nei biosensori tramite IR
Quando si costruiscono biosensori, il calore è fondamentale. Se il profilo termico non è preciso, i legami chimici tra le molecole vengono distrutti o il substrato si deforma. È davvero un problema complicato.
Ecco perché abbiamo smesso di utilizzare quei forni tradizionali: sono troppo lenti. Invece, utilizziamo lampade a infrarossi ad alta densità. Queste permettono un controllo preciso e immediato del riscaldamento; non c’è bisogno di aspettare che tutto si riscaldi.
Far sì che l’hardware funzioni correttamente
Se si possiede una fabbrica moderna, il sistema di riscaldamento non può essere considerato “una scatola nera”. Deve poter comunicare con il PLC.
Noi progettiamo i nostri sistemi di riscaldamento in modo che funzionino con controller PID a ciclo chiuso. In questo modo è possibile visualizzare in tempo reale cosa sta succedendo sul wafer. Si ottiene quindi un registro digitale precisa della quantità di calore applicata al materiale. Senza questo sistema, ci si basa soltanto su supposizioni… e le supposizioni possono rovinare un intero lotto di sensori.
Dettagli tecnici riguardanti l’alimentazione elettrica
Cerchiamo di ottenere un alto valore di wattaggio per centimetro quadrato. Perché? Perché vogliamo che la zona di riscaldamento sia il più piccola possibile.
Utilizzando infrarossi a onde corte, l’energia viene direttamente trasmessa al materiale. Non c’è spreco di energia nel riscaldare l’aria intorno al componente. Il processo è estremamente veloce: si possono raggiungere temperature elevate in pochi secondi.
Attenzione però: questo comporta un carico elevato sul sistema di alimentazione. Se ogni lampada produce 2 kW o più di energia, è necessario controllare attentamente i cavi e i fusibili. Non si vuole che il sistema si disattivi non appena si preme l’interruttore.
Impostazioni pratiche in condizioni reali
In una fabbrica intelligente, bisogna pensare a eventuali situazioni impreviste. Ad esempio, cosa succede se una lampada si brucia?
Utilizziamo connettori standardizzati, quindi la sostituzione di una lampada richiede soltanto cinque minuti. Questo permette di mantenere il flusso di produzione ininterrotto.
Tuttavia, questa velocità comporta un margine di errore molto ridotto. Se la cinghia di trasporto si sposta anche solo dello 1%, i sensori potrebbero danneggiarsi. È quindi necessario mantenere perfetta sincronia tra la cinghia di trasporto e il sistema di riscaldamento, per ottenere una dose termica esatta.