왜 무연 반도체 제조에 적외선 기술을 사용하는가?
산업계는 무연 및 오염물질 없는 생산 방식을 추구하고 있습니다. 이는 훌륭한 일이지만, 실제 제조 과정에서는 약간의 어려움이 있습니다.
오랫동안 우리는 대류식 오븐을 사용해 왔습니다. 문제는 이 오븐들이 공기만을 가열한다는 점입니다. 이 방식은 속도가 느리고 에너지 낭비가 심할 뿐만 아니라, 웨이퍼 위에 먼지와 입자들이 흩날립니다.
그래서 우리는 공기를 가열하는 방식을 완전히 버리기로 결정했습니다. 디지털 적외선 컨트롤러를 사용함으로써, 전자기파를 통해 에너지를 직접 기판에 전달할 수 있습니다. 중간 단계가 필요 없죠.
오븐은 잊어버리고, 화학적 결합에 집중하세요.
예를 들어, 커피를 데우기 위해 방 전체를 가열하는 대신, 적외선은 마치 전자레인지처럼 작동합니다. 램프의 빛 스펙트럼을 처리할 재료의 흡수 스펙트럼에 맞춥니다.
이 방식은 납땜제나 접착제의 화학적 결합에 직접적으로 작용합니다. 그래서 오븐이 따뜻해질 때까지 기다릴 필요가 없습니다. 열이 즉시 전달됩니다.
하지만 문제는, 무연 공정에서는 오차의 여지가 극히 적다는 것입니다. “완벽하게 처리된 상태”와 “열로 인해 완전히 파괴된 상태” 사이의 경계선이 매우 좁습니다. 이를 해결하기 위해 우리는 컨트롤러에 PID 제어 기능을 도입했습니다. 이를 통해 전력을 안정적으로 유지하고 온도가 급상승하는 것을 막을 수 있습니다. 정확도는 ±1°C 수준입니다.
더 깨끗한 작업 방식
무연 합금은 다루기 어렵습니다. 보통 기존의 납이 함유된 재료보다 더 높은 온도가 필요합니다. 그래서 산업용 히터를 사용해야 하고, 엄청난 양의 전력이 소모됩니다.
적외선 램프는 그러한 높은 온도를 달성할 수 있으면서도 에너지 비용이 적습니다. 게다가, 기존의 건조 과정에서 사용되던 유해한 용매도 필요 없습니다. 훨씬 깨끗한 작업 환경이 됩니다.
주의해야 할 점들 (공학적 타협점들)
이건 마법 같은 것은 아닙니다. 반드시 고려해야 할 사항들이 있습니다.
강한 적외선은 전원 공급 장치에 큰 부담을 줍니다. 고출력 램프를 사용할 경우, 전기 패널이 그러한 전류의 급증을 감당할 수 있는지 확인해야 합니다.
또한 “열 축적” 문제도 있습니다. 기계의 프레임이 뜨거워질 수 있습니다. 만약 효과적인 방열 장치나 강제 공기 냉각 시스템이 없다면, 주변의 열이 센서의 데이터에 영향을 줄 수 있습니다.
좋은 소식은, 우리가 이러한 시스템을 설계할 때 간단한 교체가 가능하도록 했다는 것입니다. 기존의 대류식 오븐을 빼내고 적외선 램프를 설치한 뒤, 컨트롤러와 연결하기만 하면 됩니다. 이렇게 하면 몇 시간이 걸리던 처리 과정을 몇 분으로 단축할 수 있습니다.