전자 패키징용 무연 전도성 접착재료의 발전 동향

 

 

반도체를 근간으로 하는 전자산업은 지난 수십년간 전세계적으로 비약적인 발전을 거듭해왔지만 전자회로를 구성하는 기판상의 소자들의 전기적 접속에 요구되는 사항은 큰변화없이 현재에 이르고 있습니다. 소자의 접속에는 주석과 납의 합금으로 만들어진 솔더(solder)가 주요 재료로써 사용돼어왔으며 거의 대부분의 전자패키징분야, 예를들어 표면실장방식(surface mount technology, SMT), PTH(pin through hole), BGA(ball gride array)패키징, CSP(chip scale packaging)등에서 핵심적인 전기적, 기계적 접속소재로 사용되어 왔습니다.
그러나 최근 납성분의 환경오염유발에 대한 국제사회적 관심의 증대로 전자기기에서의 납성분 사용에 대한 금지 또는 규제법안이 유럽과 미국, 일본등에서 실행되고 있으며, 이에 대응하고자 대부분의 전자업체들은 무연접속재료의 개발에 필사적인 노력을 경주하고 있습니다.
현재까지 새로운 전기접속재료의 개발은 두방향으로 진행되어 왔습니다. 그하나는 납성분이 배제된 무연솔더이며, 다른하나는 고분자기반 전기전도성 접착제(electrical conductive adhesive, ECA)입니다. 주석이 주성분인 무연솔더는 비교적 낮은융점과 저렴한 원소재가격 그리고 다른금속성분과의 친화성을 장점으로 이미 상업적 생산품이 출시되어 있습니다. 그러나 상업화된 무연솔더의 주종을이루는 주석/은, 주석/은/구리 시스템은 기존 납/주석 솔더에비하여 융점이 높아 회로실장시 공정온도가 증가하게 되며 이에따라 접속된 회로의 신뢰성에 문제점이 발생되었으며, 내열성이 금속성분에 비하여 상대적으로 취약한 고분자나 유기물과의 접속에는 적용이 매우 제한되는 단점이 있습니다. 이에따라 주석/인듐과 같은 저융점 합금도 무연솔더재료로서 검토되고 있으나, 아직은 해결해야할 점들이 많은것으로 알려져있습니다.
전기전도성 접착제는 고분자 바인더에 금속입자를 분산시켜 놓은것으로 금속입자는 전기적성질을, 고분자 매질은 물리적 그리고 기계적 성질을 지배합니다. 기존의 솔더접속 기술과 비교할때 전도성 접착제의 장점은 환경친화적 소재이며, 공정조건의 단순화에의한 비용감소 그리고 특별히 강조할만한것으로, 매우 미세한크기의 전도성 입자제조기술이 정립되어 미세피치회로를 구성하는 경우에도 충분히 대응할수 있다는 점입니다. 물론 현재 상업화된 전도성 접착제의 경우에서도 다른 무연솔더와 마찬가지로 해결하여야할 점들이 없는것은 아니며 납솔더보다 낮은 전기 및 열전도성, 신뢰성테스트에서 나타난 전도도의 열화현상과 금속입자의 유출 및 엉김, 그리고 열악한 내충격강도등은 시급히 넘어야할 사항들입니다. 그러나, 전도성 접착제에관한 최근의 전세계적 관심과 연구역량의 집중은 불과 얼마전만 하여도 상상할수 없었던 놀라운 결과물들을 쏟아내고 있으며, 이는 향후 전도성 접착제 분야의 성장가능성이 매우클것임을 예견하는 전문가들의 예견을 뒷받침하고 있습니다. 전기적 기계적 접속재료로서 전기전도성 접착제가 갖는 중요성과 기존 솔더접속방식을 대신하여 전기전도성 접착제를 이용한 새로운 전기적 기계적 접속방식으로서 최근 활발히 연구되고 있는 각종 패키징기술들을 중심으로 다양한 검토내용을 이야기할것으로, 제반문제에 대하여 기술적 해결책과 향후 개발동향에 대하여 알아볼것입니다.

 

 

 

 

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