커패시터 가이드

전도성 접착제용 다층 세라믹 커패시터 GCG 시리즈

09/13/2013

소개

전자 산업에서는 무연 제품의 채택과 개발이 활발하게 이루어지고 있습니다. 전도성 접착제는 환경에 더 좋은 무연 제품(납땜 대체 제품)으로 주목받고 있습니다. 현재 전자 부품, 특히 다층 세라믹 커패시터를 비롯해 LED 다이 접착 접착제, 내열성이 낮은 CCD 및 기타 모듈, 용융 접합이 문제가 되는 수지 씰 모듈, 높은 내열성과 내열 사이클 특성이 요구되는 차량 탑재 모듈 등에 사용되고 있습니다.

기존 솔더 실장 부품이 온도 변화가 심한 환경에 놓여 열 충격을 받으면 부품과 기판의 팽창/수축률 차이에 따라 솔더 부품에 가해지는 하중이 증가하여 균열이 생길 수 있습니다. 그러나 전도성 접착제 마운트는 이러한 위험이 거의 없습니다. 전도성 접착제 마운트의 예는 사진 1에 나와 있습니다.

전도성 접착제는 향후 광범위한 응용 분야가 있을 것으로 예상됩니다. 전도성 접착제가 국제적으로 표준화되면 기존의 여러 솔더 실장 시장을 대체할 것으로 예상됩니다.

상품화 배경

당사는 위에서 언급한 시장을 위해 다층 세라믹 커패시터 GCG 시리즈를 상품화했습니다. 이 시리즈는 Ag(은)-Pd(팔라듐)로 구성된 외부 전극을 포함하고 있으며 전도성 접착제를 사용하여 안정적인 접착력을 발휘합니다. GCG 시리즈는 차량용 엔진 제어 장치, 각종 센서 회로 등 혹독한 온도 환경에 놓이는 전자 부품을 실장하기 위한 구조입니다. 그림 1은 이 시리즈의 구조와 기존 외부 전극 도금(GCM 시리즈)의 구조를 비교한 것이고, 그림 2는 이 시리즈의 접착력과 기존 제품의 접착력을 비교한 것입니다.

전도성 접착제는 에너지 절약형 저온 공정을 통해 강력한 부품 접착력을 생성합니다. 이 접착제는 Ag 필러가 포함된 에폭시 수지로 설계되었습니다. 이 접착제에 비해 기존의 Sn(주석) 도금 단자 전극 구조는 표면이 매끄럽지 않아 충분한 접착력을 보장할 수 없고, Ag와 Sn 접촉면의 전위차로 인해 시간이 지나면서 전위차 부식이 발생하는 등 신뢰성이 떨어집니다. 이 두 가지 문제를 해결하기 위해 저희는 Ag 구조를 가진 외부 전극을 만들었습니다. 이 표면은 접착제와의 접촉 면적을 보장하는 후막 소성 전극 특유의 볼록하고 오목한 품질을 가지고 있습니다. 또한 이 구조는 접촉면이 모두 Ag 표면이 되도록 하여 전위차 부식을 방지합니다. Pd를 첨가하면 Ag 표면의 산화를 방지할 수 있습니다.

전자 마이그레이션

전도성 접착제에 포함된 전도성 필러 금속과 외부 전극에 사용된 Ag는 습도가 매우 높은 환경에서 전위차가 발생하면 절연 특성이 저하될 위험이 있습니다. 이러한 차이는 양극과 음극 사이, 커패시터 전극 사이의 전하이동 현상으로 인해 발생합니다. 최근 들어 이러한 위험을 줄이기 위한 다양한 전략, 예를 들어 Ag와 Pd의 금속 합금 비율 최적화 등이 이러한 문제를 해결하고 있습니다.

따라서 좁은 피치용 전도성 접착제에 대한 적용은 물론 차량 엔진룸 내부의 각종 전자 제어 회로와 같은 열악한 환경에서도 장기간 안정적으로 사용할 수 있습니다. (단, 회로가 사용되는 환경이나 경과 시간에 따라 테스트에서 얻은 결과와 다른 결과가 발생할 수 있습니다. 따라서 전도성 접착제를 보다 안전하게 사용하기 위해서는 방습 실리콘 등으로 밀봉하는 등 사전 예방 조치를 취하는 것이 좋습니다).

장착 안정성

전도성 접착 마운트를 사용하면 장착 중에 부품의 아래쪽 표면에서 접착제가 흘러나오면 전극 사이에 단락이 발생할 수 있습니다.

그림 3 (1)과 (2)는 전도성 접착 마운트가 있는 부품을 장착하기 전과 후의 개략도를 보여줍니다. 외부 전극의 모양에 따라 전도성 접착제가 전극 사이에서 누출되어 단락 및 기타 문제를 일으킬 수 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 접착제의 양을 조절하고 인쇄 패턴 등을 최적화하는 등의 조정을 거쳐야 합니다. 그러나 당사의 커패시터는 그림 3(3)과 같이 부품의 형상을 제어하는 구조로 설계되어 실장 문제가 발생하기 어렵습니다. 또한 접착제의 침출을 줄여 더욱 안정적으로 사용할 수 있습니다.

GCG 시리즈 라인업

다층 커패시터의 장점인 광범위한 온도 특성과 정격 전압에 앞서 언급한 Ag 외부 전극 기술을 결합하여 이와 유사한 광범위한 GCG 시리즈 라인업을 만들 수 있었습니다. 1005 크기(mm)부터 3225 크기(mm)까지(GCG15 시리즈), 10pF부터 10μF까지 다양한 용량을 선택할 수 있는 GCG32 시리즈를 제공합니다. 또한 150°C 호환 제품(X8L/X8R/X8G 특성)과 125°C 호환 제품(X7R 특성)도 제공합니다.
GCG 시리즈 라인업은 표 1에 나와 있습니다.