왜 우리는 납이 없는 방식을 사용하는가?
바이오센서를 제작할 때는 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 접착제나 층들을 경화시키기 위해서는 충분한 열이 필요하지만, 너무 많은 열을 가하면 섬세한 기판이 손상될 수 있습니다.
그래서 우리는 적외선 램프를 사용합니다. 공기를 데워서 열을 전달하는 대신, 적외선은 복사 에너지를 이용해 작업을 수행합니다. 이렇게 하면 강제로 공기를 흘려보내거나, “친환경”이나 “납이 없는” 산업 규정에 위배되는 화학 용매를 사용할 필요가 없습니다.
실제 작동 원리
일반적인 대류 오븐의 경우, 공기를 데운 다음 그 공기로 부품을 가열합니다. 이 방식은 느리고 번거롭습니다.
반면 적외선은 다릅니다. 광자를 직접 재료 속으로 보냅니다. 바이오센서를 제작할 때는 특정 흡수 대역을 타겟으로하여 중합 반응을 촉진합니다. 가장 좋은 점은, 거대한 기계의 금속 부품 전체를 데우는 데 에너지를 낭비하지 않아도 된다는 것입니다. 단지 웨이퍼만을 가열하면 됩니다.
어려운 점들
원하는 속도를 얻기 위해 우리는 보통 단파 적외선을 사용합니다. 이 방식을 사용하면 장비의 크기를 줄이고 작업 시간을 단축할 수 있습니다. 사실상 “즉시 가열”이 가능한 방식입니다.
하지만 문제가 있습니다. 컨베이어의 속도가 조금이라도 변하면 표면 온도가 급격히 상승할 수 있습니다. 그러면 기판이 변형되거나 센서의 유기층이 손상될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 단순히 설정만 해두는 것으로는 안 됩니다. 폐쇄 루프 PID 컨트롤러와 온도계가 필요합니다.
청결한 환경 유지
예전의 경화 방식은 융점을 낮추기 위해 납이 포함된 용제나 VOC가 많이 함유된 용제를 사용했습니다.
적외선 방식은 이런 문제를 해결해줍니다. 에너지를 정확히 결합되는 부분에 집중시킬 수 있기 때문에, 높은 온도에서도 납이 없는 재료를 사용할 수 있습니다. 게다가, 하루 종일 200°C로 오븐을 가동시킬 필요가 없으므로 전기 요금도 줄어듭니다.
이건 반도체 생산 공정을 보다 청결하게 진행할 수 있는 방법입니다. 연기도 없고, 납도 없습니다. 오직 광자만 있을 뿐입니다.