왜 적외선 경화 방식이 무연 반도체에 효과적인가?
공장에서 무연 소재를 사용하게 되면, 부품들이 건조되는 방식이 완전히 달라집니다. 대부분의 사람들은 전통적인 대류식 오븐을 사용합니다. 공기를 가열한 다음, 그 열이 기판으로 전달되기를 기대하는 것이죠. 하지만 현대적인 장비에서는 이 방법은 비효율적입니다. 엄청난 양의 에너지가 낭비될 뿐만 아니라, 웨이퍼가 오염될 위험도 있습니다.
적외선 경화 방식은 이와는 다릅니다. 방 전체를 가열하는 대신, 전자기파를 이용해 목표물에 직접 열을 전달합니다.
열을 정확한 위치에 전달하기
적외선 램프는 광자를 방출하고, 포토레지스트나 솔더 페이스트가 그 광자를 흡수합니다. 따라서 거대한 금속 상자를 가열하는 데 시간을 낭비할 필요가 없습니다. 오히려 재료 자체의 화학결합에 집중하여 열을 전달합니다. 이를 ‘선택적 가열’이라고 하는데, 사실상 오븐 벽을 통한 열 손실을 막는 것입니다. 그 결과 에너지 비용이 줄고, 설비의 크기도 줄어듭니다.
무연 소재로 인한 문제 해결
문제는 무연 솔더링에는 적절한 접착을 위해 훨씬 높은 온도가 필요하다는 점입니다. 만약 일반적인 가열 방식을 사용한다면, 연결 부위 주변의 섬세한 부품들이 손상될 수 있습니다. 이는 매우 심각한 문제입니다.
단파 적외선을 사용하면 몇 초 만에 높은 온도를 만들 수 있습니다. 게다가 VOC를 발생시키는 용매를 사용할 필요도 없습니다. 그 결과 환경적인 문제도 해결됩니다.
단점도 있다
적외선도 마법의 도구는 아닙니다. 열이 너무 집중되면, 램프의 위치가 적절하지 않으면 ‘열점’이 생길 수 있습니다. 주의를 기울이지 않으면 웨이퍼가 변형될 수도 있습니다. 따라서 안정적인 작동을 위해서는 정확한 PID 컨트롤러와 센서가 필요합니다. 또한, 램프 끝부분을 제대로 냉각시키지 않고 고출력 램프를 사용하면 램프가 금방 손상될 수 있습니다.
결국 중요한 것은 균형입니다. 파워 밀도와 컨베이어의 속도를 잘 조절해야 합니다. 그렇게 하면 문제 없이 작업할 수 있습니다.