왜 스마트 미터용 PCB에는 99.99% 순도의 석영만을 사용하는가?
스마트 미터를 만들 때 적외선 난방등을 제작한다면, 유리는 단순히 필라멘트를 보호하는 역할을 하는 것으로 생각하기 쉽습니다. 하지만 실제로는 그보다 훨씬 중요한 역할을 합니다. 유리는 열이 전달되는 과정에서 매우 중요한 역할을 하는 ‘게이트키퍼’와 같은 존재입니다.
만약 일반적인 석영을 사용한다면, 에너지 손실과 불균일한 가열 문제가 발생합니다. 그래서 우리는 99.99%의 고순도 합성 석영을 사용합니다. 우리는 열이 유리에 갇히지 않고 PCB에 직접 전달되기를 원합니다.
열이 정확히 원하는 곳에 도달하도록 하는 과학
저순도 석영의 경우, 금속성 불순물과 하이드록실기가 많이 포함되어 있습니다. 이러한 성분들은 보이지는 않지만, 적외선을 흡수하는 역할을 합니다. 그 결과, 열이 유리에 갇혀버리고, PCB는 제대로 데워지지 않습니다.
반면, 99.99%의 고순도 석영을 사용하면 모든 것이 달라집니다. 열이 흩어지거나 갇히지 않고, 텅스텐 필라멘트에서 직접 납땜제로 전달됩니다. 이렇게 하면 더 깨끗하고 빠르게 작동하며, 성능도 훨씬 좋아집니다.
균열을 막는 방법
스마트 미터의 생산 공정은 매우 빠릅니다. 전력을 0에서 최대 수준으로 반복적으로 조절해야 합니다. 이러한 급격한 온도 변화는 유리에 큰 부담을 줍니다. 저가의 유리는 이러한 스트레스를 견디지 못해 팽창하거나 수축하여 균열이 생깁니다. 하지만 고순도 석영은 이러한 급격한 변화를 잘 견딜 수 있어, 등이 오랫동안 사용될 수 있습니다.
단점 및 그 해결 방법
물론, 타협점도 있습니다. 유리가 더 차가워지고 더 많은 열이 통과하기 때문에,관 내부의 압력과 온도가 변합니다. 이로 인해 필라멘트에 약간의 스트레스가 가해집니다. 만약 너무 많은 전력을 사용해 이 문제를 해결하려 한다면, 필라멘트가 너무 빨리 손상될 수 있습니다. 따라서 전력 공급 조건을 정확하게 설정해야 합니다.
우리는 재료의 순도에 집중하는 이유는, 열 분포를 예측하기가 더 쉬워지기 때문입니다. 더 이상 PCB의 특정 부분이 왜 제대로 데워지지 않는지 궁금해할 필요가 없습니다. 전체 면적에 걸쳐 일관된 열이 전달됩니다.