バイオセンサーの製造において、適切な温度管理が重要です。バイオセンサーを作る際、硬化や乾燥の工程で問題が発生することが多いのです。現代の「スマート」な製造ラインを利用しようとすると、古くから使われてきた対流式のオーブンでは不十分だとすぐにわかります。そのオーブンはあまりにも遅すぎるのです。
そこで、私たちは赤外線システムを利用します。空気を加熱するのではなく、エネルギーを直接対象物に送り込むのです。これにより、数秒以内に所定の温度に到達します。また、スペースも大幅に節約できます。
デジタル制御が重要な理由
実際、加熱システムはPLCと連携して動作する必要があります。私たちはPIDコントローラーを組み合わせた赤外線ランプを使用して、出力される熱量をデータと正確に一致させています。
データ駆動型のシステムでは、最も厄介なのは「熱の遅延」です。つまり、機械に加熱を指示してから実際に加熱が始まるまでの時間的な遅れです。しかし、赤外線を使用すれば、この遅延はほぼなくなります。スイッチを押せばすぐに熱が得られます。これにより、最初のウェーハと1万個目のウェーハが完全に同じ状態になることが保証されます。
ハードウェアのトレードオフ
バイオセンサーの基材の素材によって、短波または中波のクォーツ素子を使用します。
サイクルタイムを短縮するためには、狭いスペース内で大量の電力が必要です。しかし、問題点もあります。そんなに多くの電力を小さな管に入れると、過度な発熱が起こります。もし常に100％の出力でランプを動かし続けると、筐体や配線が耐えられず、接続部が溶けてしまいます。
製造ラインへの組み込み
私たちは配線をモジュール化しています。なぜなら、単に電球が壊れただけで一日中機械の再調整を行うのは避けたいからです。標準化されたコネクタを使用しているので、ランプが寿命を迎えたら、簡単に取り替えることができます。
また、赤外線の出力は中央監視システムと連動しているため、各センサーがどれだけの電力を消費しているかを正確に把握できます。これにより、ラインから出てくる各センサーの熱的なコストを正確に把握できます。