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EMC는 적용하고자하는 반도체패키지의 구조 및 특성을 최적화하기 위해 사용되는 에폭시의 구조와 필러의 함량에 따라 구분됩니다.

반도체는 핀 삽입형(Pin Insertion)에서 표면 실장형(Surface Mounting), 최근에는 Alloy형 반도체로 빠르게 발전하고 있습니다. 이에따라 EMC의 특성을 최적화하기 위해 에폭시의 구조와 필러의 함량이 변경되어 설계되고 있다.

보드 실장 시 높은 열에 방치되지 않는 핀 삽입형 반도체(Discrete & DIP)나 두께가 두꺼운 표면실장형 반도체(SOP, PLCC, MQFP)에는 저가이며 성형성이 양호한 1세대의 Novolac형 에폭시를 기본으로 필러 함량이 70~85%인 EMC를 적용하고 있습니다. 그러나 실장 효율을 향상시키기 위해 두께가 50wt% 이하로 감소된 표면실장형 반도체(TSOP, TQFP)는 외부의 미세한 환경변화(특히 수분)가 칩에 직접 영향을 주기 때문에 극히 낮은 흡습률이 요구됩니다. 따라서, 이를 위해 내습성이 좋은 Biphenyl형 에폭시를 기본으로 필러 함량이 85~90wt%의 EMC가 적용되고 있습니다.

기존의 반도체가 칩을 중심으로 상, 하부 양면이 성형되는 형태임에 반하여, 실장효율의 향상을 위해 개발된 Array형 반도체는 Substrate 위에 칩이 부착되고 한쪽 면만 EMC로 성형되는 구조 입니다. 따라서 성형과정 또는 후공정 중에 Substrate와 EMC간의열팽창계수 차이로 인해 휘어지는 불량(Warpage)이 발생하고, 이를 최소화하기 위해 다관능성 에폭시를 기본으로 필러함량 80~90wt%의 EMC가 적용되고 있습니다.

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CSP 패키지는 단일 칩 패키지(single chip package)의 발전에 있어 최근 매우 주목 받는 패키지로서 반도체/패키지 면적비가 80% 이상인 단일 칩 패키지를 의미하는 것으로, 플립칩 기술의 장점인 칩 크기 패키지, 고 전기적 성능, 격자형 I/O 배열, 직접적인 열 방출 특성과 기존 표면실장기술(Surface Mounting Technology(SMT))의 장점인 새로운 투자 없이 기존 SMT 장비를 활용 가능하며, 검사 가능, 수리 가능 등의 장점을 갖는 기술입니다.

CSP 기술의 장점은 다음과 같습니다. 

․SMT 패키지 또는 플립칩 패키지 보다 고가 가능성 등이 있습니다.

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- EMC용 실리카의 특성
EMC용으로 사용되는 재료 중 70～90%를 점유하는 실리카는 SiO2 단일성분(99.7%이상)으로 구성되어 있기 때문에 리드프레임, 본딩와이어와 반응하여 소자를 부식시켜 반도체의 성능과 수명에 치명적인 영향을 미치는 철분 등 불순물과 Na, Cl 등 이온성분을 천연의 소재중 최소로 함유하고 있습니다. 또한 Mohs 7로 경도가 높고 결정질 구조로 열팽창도가 낮기 때문에 소자 재료간의 열응력 차이로 인한 파손과 균열을 방지할 수 있도록 기계적인 강도를 유지할 수 있을 뿐만아니라, 소자를 가동할 때 발생하는 열을 외부로 방출하는 열전도도가 우수합니다.
따라서 천연의 비금속 광물 중 비교적 고가이고, 몰딩과정에서 금형을 마모시키는 결점에도 불구하고 반도체소자의 구조재료인 EMC의 주요 원료로 사용됩니다.

- 결정질 실리카
천연의 석영을 분쇄한 결정질 실리카로서 열전도도가 0.02 cal/㎝․sec․℃로 뛰어나고, 열팽창계수가 11×10℃로 용융실리카에 비해 높으며 작업 시 금형마모가 심합니다. 분쇄 후 모서리가 예각을 형성하는 침상의 각형 실리카는 EMC의 몰딩공정에서 유동성이 낮아 미충진의 우려가 있기 때문에 모서리의 각을 없앤 무각형 실리카를 보충하여 유동성을 증가시키며 동시에 몰딩장비의 마모율이 감소됩니다.
Diode, Transistor는 반도체 소자 중에서 상대적으로 가격이 낮기 때문에 EMC의 원재료도 저급품을 많이 사용하는 추세이며, 작동시 내부열이 심하게 발생되어 고온 작동 시 성능저하를 초래합니다.
따라서 저가이며 열전도도가 뛰어난 결정질 실리카를 사용한 고열전도성 EMC로 봉지하여 내부에 발생하는 열을 외부로 신속하게 방출합니다.

- 용융 실리카(Fused Silica)
천연 결정질 실리카를 1600～1800℃에서 용융한 후 상온에서 냉각 시켜 비정질 구조의 용융 실리카를 생산합니다.
분자구조의 변화로 인해 열전도도는 0.0035 cal/cm․sec․℃로 천연 실리카에 비해 열세이나 열팽창계수는 0.5x10℃로 낮고 우수합니다.
각형과 구형실리카의 혼합비율로 몰딩공정의 EMC 용융 시 점도와 유동성을 조절하며 특정한 입자 크기의 입도 조절형 실리카를 추가 혼합하여 요구되는 물성을 만족 시킵니다.
IC는 주로 소형제품에 사용되어 상대적으로 TR보다 작동 중에 발생하는 열이 적고 소자의 구조재료인 구리합금, 니켈합금재질의 리드프레임, 금, 알루미늄, 구리재질의 본딩 와이어 및 플라스틱 재질의 EMC의 열팽창도 차이로 인한 열응력을 저하시켜 높은 신뢰성을 유지하여야 합니다. 따라서 열팽창율이 낮은 용융실리카를 높은 비율로 충전하여 EMC의 재료로 사용합니다.

- 천연 저α선 실리카
실리카에 함유되어 있는 미량의 우라늄, 토륨 등 α선 발생성분은 메모리 소자의 Soft Error를 유발시킬 수 있습니다. 일반 실리카가 1~20ppb의 우라늄 성분을 함유하고 있는데 비해 천연 저α선 실리카는 0.2～0.4ppb 수준을 함유하고 있습니다. 각형, 구형 및 입도조절형을 혼합해 사용하며 패키지에 비해 칩의 점유율이 높은 고집적도의 칩을 봉지하기 때문에 열팽창률 차에 다른 응력을 최소화하기 위하여 실리카의 함량을 EMC의 90% 정도로 충진합니다. 구형의 실리카는 몰딩시 유동성은 좋으나 소자의 기계적 강도를 저하시키기 때문에 각형과혼합해 사용합니다. 16M 이상의 Memory Grade DRAM과 SRAM을 봉지하는 Low Stress 및 Ultra Low Stress Type의 EMC재료로 사용 됩니다.

- 합성 실리카
α선 발생성분을 제로(0)화한 것으로 천연실리카에 비해 기계적인 강도는 낮으나 완전 구형의 형상을 이루기 때문에 유동성이 좋습니다. Ultra Low Stress Type의 EMC 재료로 사용됩니다.

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