스마트 IR을 활용한 칩 포장 과정에서의 탄소 배출 감소
반도체를 제조하는 데에는 엄청난 에너지가 필요합니다. 센서 포장 과정에서의 경화 및 건조 단계를 보면, 오래된 대류식 오븐들이 거대한 금속 상자 안에 열을 공급하고 있습니다. 그 에너지의 대부분은 부품 자체에 전혀 닿지 않고, 그저 방 안의 온도만 높일 뿐입니다.
이때 바로 적외선(IR)이 등장합니다. 적외선은 전체 실내를 가열하는 대신, 직접 기판에 열을 전달합니다. 이 방식은 훨씬 더 효율적입니다.
적절한 열 공급
세밀한 실리콘 웨이퍼를 다룰 때는 그냥 강한 열을 가하는 것만으로는 안 됩니다. 열應力을 피하기 위해 목표 온도에 빠르게 도달해야 하지만, 동시에 정확도도 중요합니다.
우리는 짧은 파장의 적외선 램프를 사용하여 높은 열 밀도를 만들어냅니다. 이 방식은 매우 빠릅니다. 몇 분이 아니라 단 몇 초 만에 가능합니다.
하지만 진짜 비결은 램프 배열에 내장된 스마트 센서들입니다. 이 센서들은 실시간으로 표면 온도를 감지하여, 부품이 목표 온도에 도달하면 즉시 에너지 공급을 줄입니다. 이미 충분히 뜨거운 실리콘 웨이퍼에 불필요한 에너지를 낭비하지 않는 것입니다.
하드웨어 측면
하드웨어 측면에서는 석영 커버와 할로겐 필라멘트를 사용합니다. 이를 통해 광범위한 스펙트럼을 유지할 수 있습니다.
“스마트”한 점은 바로 적외선 발생기와 온도 측정기 사이의 긴밀한 피드백 루프입니다. 이를 통해 PID 제어 방식의 공기 오븐에서 흔히 발생하는 문제인 “과열” 현상을 해결할 수 있습니다. 이러한 방식을 사용하면 부품이 의도치 않게 손상되는 것을 방지할 수 있습니다.
지구에 미치는 영향
“친환경적인” 방식이란 모든 문제를 해결할 수 있는 마법 같은 부품을 찾는 것이 아닙니다. 중요한 것은 에너지 소비량입니다.
오래된 오븐들은 가열하는 데 몇 시간이 걸리지만, 적외선을 사용하면 몇 분 만에 가능합니다.
kWh당 에너지 소비량을 비교해보면 그 차이는 엄청납니다. 탄소 중립을 추구하는 공장들에게 있어서, 구식 공기 오븐을 스마트 IR 배열로 교체하는 것이 생산 속도를 늦추지 않으면서도 전력 소비를 줄일 수 있는 가장 빠른 방법입니다.