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반도체는 다양한 전기전자기기에 사용되며 사용조건 또한 매우 다양합니다. 즉, 극지방의 저온 저습한 환경과 열대의 고온 다습한 환경에서도 기능을 유지해야 합니다. 반도체의 신뢰성이란 이러한 다양한 환경에서 장기간 반도체의 기능유지를 보증하기 위한 평가이며 Preconditioning 조건에서의 MSL(Moisture Sensitive Level)과 수명 및 환경시험으로 구성된 장기신뢰성으로 구성됩니다. 반도체의 신뢰성 항목, 인가조건 및 평가방법에 대해서는 JEDEC(Joint Electron Devices Engineering Councils) Standard에 잘진술되어 있습니다.

반도체는  Soldering  공정을 거쳐 보드에 실장되며 반도체 조립 후부터 보드에 실장될 때까지의 환경 및 공정조건에 대한 품질보증을 위한 신뢰성 평가가 Preconditioning 조건에서의 MSL입니다. 반도체에 성형된 EMC는 대기중의 수분을 서서히 흡수하여 일정량의 수분을 포함합니다. 이 수분은 반도체를 보드에 실장하기 위해 Soldering 공정(220~260℃)에 노출될 때 급격히 기화하면서 팽창하여 결과적으로 반도체 내부의 박리나 크랙(Crack)이 발생됩니다. MSL은 반도체를 실장할 때까지의 환경조건을 가정하여 일정한 온도 및 습도에서 패키지를 강제로 흡습시킨 후 Soldering 공정에 투입하여 반도체의 내성을 평가하는 것입니다. MSL을 향상시키기 위해서는 EMC의 내습성과 강도를 향상시켜야 하며 EMC와 리드 프레임간의 계면부착력을 높여야 합니다.

반도체의 장기신뢰성은 수명시험과 환경시험으로 구성됩니다. 대표적인 수명시험으로는 열충격시험(T/C, Thermal Cycle Test)과 고온방치실험(HTSL, High Temperature Storage Life Test) 등이 있으며, 환경시험으로는 PCT(Pressure Cooker Test)와 고온고습방치시험(H&T, High Temperature & High Humidity Test) 등이 있습니다.

반도체 신뢰성 평가에서 발생하는 불량유형은 반도체 내부 수분의 기화에 의한 계면박리(Delamination) 및 크랙, 재료간의 열팽창계수 차이로 인한 계면박리와 Wire Open 및 이온성 불순물에 의한 Wire/Pad Corrosion 등이 대표적입니다. 반도체의 장기신뢰성 향상을 위해서는 EMC의 내습성 향상, 이온성 불순물의 최소화 및 EMC와 리드프레임간의 계면부착력 향상이 요구되고 있습니다. 최근에는 반도체의 고기능화에 따른 신뢰성 향상요구에 따라 신뢰성 인가조건과 평가조건이 더욱 엄격해지고 있으며, 이에 따라 EMC의 기능강화를 위한 노력도 활발하게 진행되고 있습니다.

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최근 전기, 전자 부품에는 금속이외에 플라스틱, 세라믹, 수정등 열에 약하여 납땜을 할 수 없는 재료가 많이 사용되고 있어, 전도성 접착제는 이러한 재료들에 매우 효과적으로 사용되고 있습니다.

A. 구성 : 전도성 충진제, 바인더, 용제, 첨가제
1)전도성 충진제 - 금속가루(Au, Pt, Pd, Ag, Cu, Ni등), 카본, 그라피트
2)바인더 - 에폭시계등 목적에 따라 각종 수지가 사용되고 있슴
3)경화제 - 전도성 충진제가 함유되어 있는 것이 한정적으로 사용됨
4)첨가제 - 작업성 향상을 위한 희석제, 접착강도를 향상 시키는 보강제, 충진제의 분산을 돕는 분산제등

B. 종류
1)상온경화형, 상온건조형 아크릴, 고무등의 열가소성 수지를 사용하며 접착강도는 그리 강하지 않습니다. 리드선등의 접착에 사용되고 있습니다.
2)열경화형 : 100~300℃정도의 온도에서 반응경화하는 것으로 에폭시, 페놀, 폴리아마이드 등의 열경화성 수지가 사용되고 있습니다.
3)UV경화형 : 자외선조사에 의해 경화시키는 것으로 에폭시아크릴레이트수지와 광반응 개시제를 바인더로 사용합니다.

C. 용도
1)수정 진동차 - 수정면에 증착된 은전극에서 리드선을 고정할 때 열경화형 전도성접착제가 사용됩니다.
2)칩고정 - 세라믹기판에 칩을 고정하는 경우 열경화형이 사용됩니다.
3)광전도소자 - 광전도소자의 Cds부와 리드선의 접착에 열경화형이 사용됩니다.
4)액정 - 열경화형이 사용됩니다.
5)안테나, 자기콘덴서, 저항기 등에 사용됨니다.

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열가소성수지를 사용하여 열에 의해 용해, 도포된 후 냉각과정을 통해 짧은 시간에 접착을 나타내는 접착제입니다.

A. 구성 : 베이스폴리머, 왁스, 점착부여수지, 가소제, 충진제, 산화방지제등
1)베이스폴리머 - EVA, PE, PP, SIS, POLYESTER, POLYAMIDE EMD
2)왁스 - 파라핀왁스, 폴리에틸렌왁스, 작업성향상, 셋팅 타임조정, 블록킹 방지
3)점착부여수지 - 로진계, 테르핀수지, 쿠마론인덴수지, 석유수지 등
4)가소제 - 폴리브덴, 파라핀, 방향족 오일 등이 사용됨
5)충진제 - 탄산칼슘, 크레이등이 사용, 수축방지, 블록킹 방지
6)산화방지제 - 가열시 산화방지

B. 종류
1)폴리에틸렌계 : PE, EVA, EEA등이 사용. EVA는 상용성이 우수해서 범용적으로 많이 사용되고 있음
2)폴리아마이드계 : 접착력이 매우 강하고, 내열도등이 우수해서 철, 동, 알루미늄, 목재, 세라믹, 플라스틱(페놀수지, 폴리에스테르수지, 아크릴수지, 폴리에틸렌 등)등의 접착에 사용됩니다. 전기, 전자 부품, 자동차 내장재등의 접착에 유용하게 사용되고 있습니다.
3)폴리에스테르계 : 내구성이 우수하여 다양한 피착제에 적용이 가능합니다. 특히 자동차 부품, 전기부품, 섬유, 목가공, 금속수지,식품 포장용등에 널리 사용되고 있습니다.
4)아크릴계 : 다양한 물성이 있으며, 현재 실용화되어 있는 에틸렌과 아크릴산에틸의 공중합수지를 이용한 것은 나일론, 폴리프로필렌등의 접착에 사용되고 있습니다.
5)반응형 : 반응에 의해 핫-멜트의 단점인 내열성을 보완한 것이며, 일반 제품은 가열 후 냉각한 다음 다시 가열하면 용융상태가 되나 반응형은 다시 가열하여도 용융상태로 되돌아가지 않습니다. 따라서 반응형 핫-멜트는 특수한 작업기구가 필요합니다.

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