왜 스마트 센서 제작에는 오븐 대신 적외선을 사용하는가?
오랫동안 반도체 패키징에는 거대한 대류식 오븐이 사용되어 왔습니다. 하지만 상황이 변하고 있습니다. 우리는 적외선을 이용한 경화 방식으로 전환하고 있습니다. 그 이유는 세계적으로 ‘무납’ 및 친환경 에너지를 추구하기 때문입니다. 스마트 센서를 제작할 때는 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 수지를 건조시키거나 접착제를 경화시켜야 하지만, 단순히 열을 가하거나 유해한 용매를 사용할 수는 없습니다.
대류식 열처리 방식은 기본적으로 공기를 가열하여 부품을 따뜻하게 하는 방식입니다. 이 방식은 속도가 느리며 에너지 낭비가 심합니다. 반면 적외선 방식은 전자기파를 이용해 재료를 직접 가열합니다. 마치 안에서부터 가열하는 것과 같습니다. 에너지가 패키징 내부까지 침투하기 때문에 훨씬 빠르게 경화됩니다. 게다가, 납을 사용하는 방식에서 흔히 사용되던 유해한 화학물질도 더 이상 필요하지 않습니다.
무납화의 어려움
무납 솔더나 폴리머를 사용해 본 사람이라면 그것들이 매우 까다롭다는 것을 알 것입니다. 그들은 매우 좁은 온도 범위에서만 작동합니다. 조금이라도 실수하면 기판이 변형될 수 있습니다. 정말 큰 문제입니다.
적외선 램프를 사용하면 원하는 폴리머에 맞게 파장을 조절할 수 있습니다. 그래서 거대한 오븐을 기다릴 필요 없이 빠르게 원하는 온도에 도달할 수 있습니다. 보통은 장비의 크기를 줄이고 전력 비용을 절감하기 위해 단파나 중파 적외선을 사용합니다.
단점 (항상 있기 마련입니다)
하지만 적외선도 완벽한 해결책은 아닙니다. 여전히 ‘그림자 효과’라는 문제가 있습니다. 센서의 형태가 복잡하다면 적외선이 모든 곳에 도달하지 못할 수 있습니다. 만약 아래쪽이 차가운 상태라면 문제가 생깁니다. 그 결과 센서의 형태가 비정상적으로 변하거나 내부에 응력이 생겨 센서가 손상될 수 있습니다.
해결 방법은 설정을 잘 하는 것입니다. 양면 램프나 회전식 장치를 사용하여 열이 골고루 전달되도록 해야 합니다. 조금 더 계획을 세워야 하지만, 그만한 가치가 있습니다.