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나노기술을 이용한 고온 Pb기 땜납의 대체기술 동향

전문가 제언: ○ 전자산업이 발달되면서 각종 전자기기 디바이스 조립 시에 금속도체의 접합부에 땜납으로 접합하여 왔으나 RoHS 지침에 따라 패키지 실장용 에 저온과 중온에서는 Pb계 땜납을 사용하지 않고 무연재료로 접합하고 있다. 그러나 고온에서는 유효한 대체재료가 개발되지 않았으므로 이 고온접합 대체재료 개발에 대한 기술보고서는 우리나라에도 중요한 기술이라고 생각된다.

○ 금도금한 구리시험편에 Ag－유기물 복합나노입자를 이용하여 접합할 경우 Ag 나노입자표면의 유기막이 가열온도 200℃ 이상에서 분해하면서 소결시작하고 온도 상승에 따라 조대화 되어 벌크로 되면서 접합되는데, 이 때 사용하는 유기재료의 점성이 너무 높으면 Ag 나노입자와 혼합할 때 응집하기 쉬우므로 혼합 기술이 대단히 중요하다.

○ Ag는 융점이 960.8℃이므로 분말 자체는 저온에서 소결이 잘 안된다. 그러나 잘 혼합된 Ag－유기물 나노복합입자가 250℃의 저온에서 유기물이 완전히 분해 제거된 후 소결된 Ag가 벌크로 되어 금도금층에 접합되는 것은 Ag/Au의 합금화특성도 작용되었다고 생각된다.

○ Ag2O는 건식법으로 제조할 수 없고 습식법으로 제조되므로 Ag 나노입자보다 가격이 저렴한 면에서 유리하다. Ag2O는 300℃ 부근에서 분해되며, Diethylene glycol(B.P 245℃)과 혼합한 페이스트를 가압 가열하면 유기물은 분해하거나 증발, 제거되고 Ag2O도 분해하거나 환원되어 Ag가 소결되는 특성에 의해 접합되지만 DEG의 점성이 0.30poise 정도로 대단히 점도가 높아서 Ag2O 페이스트 제조 시에 DEG를 점성이 낮은 희석제로 묽게 하여 제조할 필요가 있다

○ 우리나라의 삼성, LG 및 각 중소기업 전자회사에서도 땜납 대체재료로 Ag 미립자를 이용하여 접합하고 있으나 향후 Ag2O를 금속 접합제로 사용될 것으로 생각되며, Ag보다 산화성이 큰 Cu나 Ni를 환원성 유기재료와 혼합한 복합재료가 개발되어 접합재료로 활용되기를 기대하는 바이다.

저자: HIROSE Akio
자료유형: 학술정보