왜 클린룸에서는 적외선을 이용한 경화 방식을 사용하는가?
솔직히 말해서, 기존의 대류식 오븐은 정말 불편합니다. 공기를 가열하는 방식이기 때문에, 마치 거대한 헤어드라이어로 방 전체를 따뜻하게 하는 것과 같습니다. 에너지 낭비가 심할 뿐만 아니라, 미세한 입자들이 발생하여 웨이퍼를 손상시킬 수도 있습니다. 이는 클린룸에서는 결코 원하는 상황이 아닙니다.
그래서 우리는 적외선 히터를 사용하게 되었습니다. 공기를 조절하는 대신, 전자기파를 직접 재료에 전달하는 것입니다.
간단하고 깨끗하며, 효과적인 방법입니다.
적외선 경화의 장점
적외선 경화의 가장 큰 장점은 ‘중간 매개체’가 필요하지 않다는 점입니다. 에너지가 바로 재료에 도달하기 때문입니다. 그 덕분에 커다란 송풍기나 끊임없이 고장 나는 공기 여과 시스템을 사용할 필요가 없습니다. 게다가 열이 정확하게 목표물에만 전달되므로, 방 전체가 과열되는 일도 없습니다. HVAC 시스템도 쉴 수 있으므로, 전력 비용도 상당히 절약됩니다.
우리는 주로 단파 및 중파 적외선을 사용합니다. 단파 램프는 거의 즉시 표면에 열을 전달합니다. 이 방식은 무연 납땜제나 포토레지스트를 빠르게 경화시키는 데 매우 유용합니다.
무연 소재를 사용할 때의 문제점
무연 합금으로 전환하는 것은 단순히 한 종류의 접착제를 다른 것으로 바꾸는 것만큼 간단하지 않습니다. 이러한 소재들은 기존의 SnPb 소재보다 용융점이 높습니다. 주의하지 않으면, 접합부가 제대로 경화되지 않거나 PCB가 손상될 수 있습니다.
적외선 히터를 사용하면 화학 반응에 필요한 정확한 파장을 조절할 수 있습니다. 순수한 전기적 과정일 뿐, 연소 생성물이나 이상한 연기가 발생하지 않습니다. 오직 안정적이고 정확한 열만이 전달됩니다.
단점도 있습니다
물론 적외선도 완벽한 해결책은 아닙니다. ‘그림자 현상’에 주의해야 합니다. 부품들이 너무 가까이 배치되어 있으면, 적외선이 높은 칩 아래의 공간에 도달하지 못합니다. 마치 미세한 규모의 일식과 같습니다. 그냥 램프를 올려놓고 끝내버리면, 접합부가 제대로 경화되지 않습니다.
따라서 램프의 위치를 잘 조절하거나 다각도 배열을 사용하여 웨이퍼의 모든 부분이 골고루 열을 받도록 해야 합니다. 처음에는 조금 더 계획이 필요하지만, 그래도 망가진 보드들을 버리는 것보다는 낫습니다.