空気を加熱するのに時間を無駄にしないで：バイオセンサーにおけるIRの利点
もし、バイオセンサーの製造工程に携わったことがあるなら、その手順はよくわかるでしょう。従来の装置では、熱風を使って空気を加熱します。これは標準的な方法ですが、正直なところ、効率が悪いのです。
考えてみてください。基板を適切な温度にするためには、チェンバー内のすべての空気を先に加熱する必要があります。これは時間がかかり、エネルギーも多く消費されます。つまり、わずかな材料を温めるためだけに部屋全体を加熱しているのです。
ここで、赤外線（IR）が状況を変えます。
空気が温まるのを待つ代わりに、IRランプは直接材料にエネルギーを照射します。中間媒介体は不要で、「ウォームアップ」の時間もありません。スイッチを入れれば、すぐに熱が対象物に届きます。
バイオセンサーの製造に携わる私たちにとって、これは大きなメリットです。以前は数分かかっていた工程が、今では数秒で済むのです。工程時間を60％や80％削減できれば、生産効率は飛躍的に向上します。そして、クリーンルームの規模を拡大する必要もありません。
しかし、速さだけが重要なわけではありません。制御性も重要です。
基板の材質に応じて、短波または中波のIRエミッターを使い分けることができます。ここでの最大の利点は「ゾーニング」です。
熱風を使う場合、均一な熱が生じ、センサーの端部分が過度に加熱されてしまいます。一方、IRを使えば、熱の分布を正確にコントロールできます。センサーの中心部分により多くの熱が必要な場合は、ランプの配置を調整して対応します。まるで精密な手術のようです。
でも、IRも万能ではありません。
欠点もあります。熱が強すぎるため、急な温度勾配が生じることがあります。また、材料が熱をうまく伝導できない場合、芯部分が温まる前に表面が焼けてしまうこともあります。バランスを取る必要があります。ワット数や距離を適切に調整しなければ、基板が損傷してしまいます。
また、制御も慎重に行う必要があります。「設定して放置する」というわけにはいきません。迅速に反応するサーモカップルや、精度の高いPID制御が必要です。そうしないと、温度が上昇しすぎて製品が台無しになってしまいます。
それでも、大量生産を目指す工場にとっては、IRは最適な選択肢です。単純に言えば、速さと精度の面で、熱風では到底及ばないからです。