왜 반도체 패키징에 적외선 가열을 사용하는가?
에폭시를 경화시키거나 칩들을 접합할 때는 끊임없이 열 문제와 싸워야 합니다. 잘못하면 기판이 변형될 수 있습니다. 정말 골칫거리죠.
오랫동안 우리는 모든 것을 대형 대류 오븐을 사용해 처리해왔습니다. 하지만 문제는, 아주 작은 실리콘 조각을 따뜻하게 하려면 공기가 가득 찬 공간 전체를 데워야 한다는 것입니다. 이는 엄청난 에너지 낭비입니다.
그래서 우리는 적외선 가열 방식으로 전환했습니다. 적외선은 공기를 데우는 대신 에너지를 직접 부품에 전달합니다. 훨씬 효율적이죠.
에너지 낭비 줄이기
친환경 공장을 운영하려면 각 웨이퍼의 탄소 배출량을 고려해야 합니다. 적외선 램프는 작은 공간 안에 많은 에너지를 담을 수 있어서 훌륭합니다.
또한, 사용되는 재료에 맞게 파장을 조절할 수 있습니다. 그러므로 에너지는 필요한 곳에만 가고, 방 안으로는 들어가지 않습니다. 전력 소비도 줄어듭니다. 게다가 적외선 램프는 거의 즉시 가열되므로, 오븐이 예열될 동안 기계가 멍하니 있으면서 전력을 낭비하는 일도 없습니다.
적절한 하드웨어 선택
물론, 그냥 열을 가해서 성공하기를 기대할 수는 없습니다. 온도가 너무 높아지면 패키징이 망가질 뿐만 아니라, 에너지도 낭비됩니다.
이를 방지하기 위해 스마트 센서와 폐쇄 루프 PID 제어기를 사용합니다. 이는 램프와 부품 사이의 지속적인 상호작용입니다. 목표 온도에 도달하자마자 시스템이 전력을 조절합니다. 추측할 필요가 없습니다.
단점
물론, 모든 것이 완벽한 것은 아닙니다. trade-off가 있습니다.
이러한 고강도 시스템은 많은 전력을 소모합니다. 전체적으로는 에너지를 절약할 수 있지만, 램프가 켜질 때 발생하는 초기 부하는 상당합니다. 만약 전기 설비가 이런 급격한 부하를 감당할 수 없다면, 계속해서 차단기가 작동할 것입니다. 따라서 전력 공급 시스템이 이런 부하를 감당할 수 있도록 해야 합니다.
하지만 그렇게 하면 불필요한 열량이 줄어듭니다. 느리고 비효율적인 가열 과정이 효율적이고 목적에 맞는 과정으로 바뀝니다. 당연한 결과입니다.