왜 웨이퍼 처리에 적외선 경화 방식이 효과적인가?
만약 반도체 공장에서 일해본 적이 있다면, 대류식 오븐의 단점을 잘 알고 있을 것입니다. 그것은 사실상 거대한 상자로, 웨이퍼를 적절한 온도로 만들기 위해 공기의 모든 부분을 가열해야 합니다. 이는 엄청난 에너지 낭비입니다.
반면, 적외선 경화 방식은 그와는 정반대입니다. 공기를 가열하는 대신, 복사 에너지를 웨이퍼 표면에 직접 전달합니다. 이 방식은 훨씬 효율적이며, 불필요한 에너지 소모도 줄어듭니다.
적절한 온도 조절 (에너지 낭비 없이)
무연 납땜 시에는 오차 허용범위가 매우 작습니다. 따라서 높은 열 밀도가 필요하며, 그 열도 즉시 공급되어야 합니다. 적외선 램프를 사용하면 몇 초 만에 최적의 온도에 도달할 수 있습니다.
전체 공간의 공기를 가열할 필요가 없기 때문에, 기계의 ‘열 질량’도 줄어듭니다. 그 결과 전력 비용도 절감됩니다.
단파 적외선을 사용하는 이유는, 이 선이 접착제층과 웨이퍼를 빠르게 통과하기 때문입니다. 그래서 웨이퍼의 가장자리가 과도하게 가열되는 문제도 발생하지 않습니다. 게다가, 요즘 중요시되는 환경 친화적인 목표도 달성할 수 있습니다.
실제 하드웨어 구현의 어려움
적외선 히터를 생산 라인에 설치하는 것은 그렇게 간단한 일이 아닙니다. 엄청난 열 흐름을 처리해야 하기 때문입니다. 우리는 이러한 시스템을 빠르게 가동하고 냉각할 수 있도록 설계합니다. 그래서 복잡한 예열 단계를 생략할 수 있습니다.
하지만 문제는 PID 조절이 매우 정확해야 한다는 점입니다. 적외선은 매우 빠르게 반응하기 때문에, 컨트롤러의 설정이 조금만 잘못되어도 온도가 너무 높아질 수 있습니다. 한 번의 실수로 전체 웨이퍼가 망가질 수 있습니다. 또한 냉각 팬과 방열판도 효과적으로 작동해야 합니다. 그렇지 않으면 열이 기계 프레임으로 들어가서 기계가 변형될 수 있습니다. 결코 좋은 현상이 아닙니다.
이 방식이 가져오는 변화
가장 좋은 점은, 기존의 화학적 건조 방식에 의존할 필요가 없다는 것입니다. VOC 배출을 줄이고, 웨이퍼당 소비되는 에너지도 크게 줄일 수 있습니다. 그 결과, 속도를 저하시키지 않으면서도 환경 친화적인 목표를 달성할 수 있습니다. 단순히 대류식 오븐 대신 적외선 경화 방식을 사용하기만 하면 됩니다. 그러면 처리 시간이 단축되고 에너지 낭비도 없어집니다.