환경에 따른 전자 장치 및 컴포넌트의 신뢰성 향상 방안
Rajan Ambat
자제품의 소형화 미세화로 인해 다층 PCB로의 변화가 눈에 띄는 가운데, 컴포넌트 라인 폭, 거리, 크기가 상당히 줄어들게 됐다. 그 결과 전자제품의 신뢰성 문제가 대두됐다.
따라서 현재 사용 환경에 따른 전자 장치 및 컴포넌트의 신뢰성 향상 방안에 대해 「일본실장학회지」 최신호에서 Rajan Ambat이 ‘환경에 따른 전자 장치 및 컴포넌트의 신뢰성 향상 방안’라는 글을 통해 자세히 설명했다.
이를 요약하면 다음과 같다.
전자 애플리케이션에 사용되는 커패시터는 다양한 형태로 이용할 수 있지만 이 글에서는 가장 보편적으로 사용되는 표면 실장 칩 커패시터(SM 커패시터)에 대해서만 다룬다.
리플로우 솔더링 프로세스를 이용해 PCB에 직접 표면 실장할 수 있는 평평한 컴포넌트가 존재하는데, 바이폴라 특성으로 인해 칩 커패시터 PCBA에 부식 문제를 유발하며, 커패시터의 개방 회로 특성으로 인해 누출 전류에 매우 민감하다.
또한 전위 바이어스가 꺼진 상태에서조차 저장되어 있는 전기 에너지가 방출될 가능성이 있기 때문에 커패시터는 전자 장치파 비활성화 된 이후에 부식 실패를 유발할 수도 있다.
커패시터 단면을 SEM 이미지로 보면, SM 커패시터의 세라믹 파트는 일반적으로 이산화 타이타늄 또는 바륨 티나테이트(Ba2TiO3)에 기반을 두고 있는데, 유전상수를 높이기 위해 다른 요소가 약간 추가된다. 추가되는 요소인 빗(comb) 패턴의 전극은 니켈이나 은-팔라듐으로부터 만들어진다.
또한 연결 전극에는 구리 층이 존재하는데, 이는 주석 상층이 니켈 층으로 덮여 있다. 구리 층이나 니켈 층은 두꺼운 필름 기법으로 만들어지는데, 여기에서는 주석 층이 솔더 딥 프로세스나 배럴 도금을 사용해 형성된 것이다.
한편 주석의 외부 층은 배럴 도금 프로세스로 인해 매우 거친 표면 형상을 가지게 된다.
