Pb-Free용 EMC

 

Pb-Free와 고신뢰성 패키지의 Technical Road Map

 

반도체는 납을 이용하는 Soldering 공정을 통해 보드에 실장됩니다. 유럽을 중심으로 하는 환경유해 물질의 규제 움직임에 따라 반도체 업계는 Pb-Free Soldering공정을 개발하고 있습니다. 이 공정은 기존의 납보다 융점이 높은 납을 사용하므로 공정온도가 기존대비 약 20℃ 정도 상승하게 됩니다.

 

온도에 따른 물의 포화수증기압을 보면, Pb-Free Soldering공정에서는 기존공정보다 약 40%가 상승됩니다. 따라서 반도체에 흡습된 수분이 급격하게 기화되면서 스트레스(Stress)를 유발시키고 반도체 패키지는 이를 견디지 못하고 크랙이 발생하게 됩니다.

 

그림에 Pb-Free용 EMC 및 반도체의 Technical Road Map을 나타내었습니다. 신뢰성 측면에서 현재의 기술수준은 Soldering 온도 220~240℃에 JEDEC Level Ⅲ 수준이며, 궁극적으로는 환경친화성 EMC(Green Compound)를 전제로 하는  Soldering 온도 260℃(Pb-Free Soldering공정온도)에서 가장 높은 신뢰성 수준인 JEDEC Level Ⅰ을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해서 두 가지의 방향이 제안되고 있습니다.

 

첫째는 우선 신뢰성을 향상시키고 Pb-Free용 EMC를 개발하는 방향, 둘째로는 먼저 Pb-Free용 EMC를 개발한 후 신뢰성을 향상시키는 방향입니다. 고 신뢰성 EMC와 Pb-Free용 EMC는 배합설계에 차이가 있어 우선 순위에 따라 선택되어야 합니다. 일반적으로 대부분의 반도체업계에서는 후자를 선호하고 있습니다.

 

반도체의 신뢰성은 EMC에 가장 크게 영향을 받지만, 리드 프레임의 구조, 칩에 접착하는 접착제 및 공정조건에도 영향을 받으며, 이러한 모든 소재와 공정의 최적화를 통해 확보됩니다. 따라서 최종의 궁극적인 목표를 달성하기 위해서는 EMC 이외에도 반도체용 소재 및 공정조건까지도 체계적으로 연구하여 최적화가 이루어져야 합니다.

 

 

 

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