왜 우리는 생체센서 제작에 적외선을 사용하는가?
생체센서를 만드는 과정을 경험해본 사람이라면 잘 알겠지만, 열로 인한 경화 및 건조 과정은 상당히 시간이 오래 걸립니다. 대부분의 기존 설비들은 뜨거운 공기를 이용해 열을 전달하지만, 솔직히 말해서 공기 대류 방식은 효율이 매우 낮습니다. 마치 주변의 공기를 데워서 방 안을 따뜻하게 하는 것과 같아서, 매우 느린 과정입니다.
그래서 우리는 단파 적외선 램프를 사용하기 시작했습니다.
기다리는 것의 문제점
뜨거운 공기는 단열재와 같습니다. 반도체 처리 과정에서 특정 온도에 도달할 때까지 기다려야 하는데, 이는 엄청난 병목 현상입니다. 이로 인해 작업의 속도가 크게 저하됩니다.
적외선 램프는 이와는 다릅니다. 전자기 방사선을 사용하기 때문에 열이 직접 기판에 전달됩니다. 중간에 전달 과정이 없습니다. 그 결과, 준비 시간이 수분에서 몇 초로 줄어듭니다. 생체센서 제작에 있어서 열에 민감한 화학물질을 사용하는 경우, 이는 정말 큰 도움이 됩니다. 원하는 온도에 도달할 수 있으면서도 기계 자체가 손상되는 일은 없습니다.
적절한 설정이 중요합니다
적외선 램프를 그냥 기계에 넣기만 하면 안 됩니다. 반드시 신중하게 설정해야 합니다. 램프가 내보내는 광선의 스펙트럼이 기판의 흡수 대역과 일치하는지 확인해야 합니다.
보통은 석영 할로겐관을 사용합니다. 이것은 빠른 경화를 위해 필요한 충분한 에너지 밀도를 제공합니다. 하지만 램프와 기판의 거리도 중요합니다. 램프가 너무 가까우면 ‘hot spot’이 생겨 센서가 손상될 수 있습니다. 반대로 너무 멀면 효율성이 떨어집니다. 균형을 맞추는 것이 중요합니다.
장단점
적외선도 마법은 아닙니다. 방향성이 있습니다. 뜨거운 공기는 부품 주위를 감싸지만, 적외선은 오직 자신이 볼 수 있는 부분만을 가열합니다. 센서의 형태가 복잡하다면 단일 램프로는 부족합니다. 그러면 ‘cold spot’이 생깁니다. 해결책은 여러 개의 램프를 사용하여 다양한 각도에서 부품을 가열하는 것입니다.
마지막으로, 이 램프들은 매우 뜨거워집니다. 기판에서 반사되는 열을 견딜 수 있을 만큼 강력한 냉각 팬을 사용해야 합니다. 냉각을 제대로 하지 않으면 배선과 센서가 손상될 수 있습니다.