왜 우리는 무연 칩을 위해 적외선 경화 기술을 사용하는가?
반도체의 건조 및 경화 과정에 관심이 있는 분이라면, 기존의 방식을 잘 알고 계실 것입니다. 바로 모든 부품들을 큰 오븐에 넣고 시간을 기다리는 방식이죠. 하지만 상황은 변하고 있습니다. ‘친환경적이고 무연인’ 기준이 강조되면서, 적외선 기술이 점점 더 많이 활용되고 있습니다.
적외선 기술의 장점은, 전체 공간을 가열할 필요 없이 웨이퍼나 기판의 특정 부분만을 정확한 온도로 가열할 수 있다는 것입니다.
에너지 낭비를 줄일 수 있습니다
일반적인 열풍 오븐을 생각해보세요. 이는 사실상 거대한 금속 상자로, 오븐 내부의 벽과 공기를 가열하는 데 엄청난 에너지가 소모됩니다. 이는 비효율적인 방식입니다.
하지만 적외선 기술은 다릅니다. 공기를 가열하는 대신, 적외선 램프는 전자기파를 방출하여 직접 작업물에 에너지를 전달합니다. 이렇게 하면 코팅이나 납땜제의 분자들이 빠르게 진동하게 됩니다.
속도도 매우 빠릅니다. 몇 분이 걸리던 작업 시간이 몇 초로 줄어듭니다.
대부분의 경우 단파 적외선을 사용합니다. 이 방식은 재료의 깊은 곳까지 열을 전달할 수 있어, 납땜 부위의 아랫부분도 위쪽과 같은 속도로 경화됩니다. 이를 통해 표면이 너무 빨리 굳어져 그 아래에 있는 용매들이 갇히는 문제를 해결할 수 있습니다.
무연 납땜제의 열 문제를 해결하기
문제는 무연 납땜제는 기존의 납 기반 납땜제보다 훨씬 높은 온도가 필요하다는 것입니다.
만약 대류 오븐을 사용한다면, PCB 기판이 과열될 수 있습니다. 이로 인해 기판이 비틀어지는 문제가 발생하며, 이는 품질 관리에 있어 큰 문제가 됩니다.
적외선 기술을 사용하면 훨씬 더 안정적으로 열을 조절할 수 있습니다. 파장을 조절함으로써 재료가 에너지를 흡수할 수 있는 부분에만 열을 전달할 수 있습니다. 이는 기판과 지구에 모두 좋은 방법입니다.
현실적인 고려사항
물론 적외선 기술도 완벽한 해결책은 아닙니다. 스위치를 켜는 것만으로는 충분하지 않습니다.
열이 직선으로 전달되기 때문에, ‘그림자 효과’라는 문제가 발생할 수 있습니다. 서로 다른 높이의 부품들이 있으면, 높은 부품들이 낮은 부품들까지 열이 전달되는 것을 막을 수 있습니다.
이를 해결하기 위해서는 여러 개의 램프나 기판을 회전시키는 장치가 필요합니다. 또한 냉각 팬도 신경 써야 합니다. 냉각 팬의 성능이 부족하면 남아있는 열이 정밀 센서에 영향을 줄 수 있습니다.