노리타케는 2월 17일, 사용 온도 175℃를 구현한 전도성 접착제를 개발했다고 밝혔다. 이 제품은 파워 반도체 모듈에 탑재되는 서미스터 등 전자 부품을 기판에 고정하는 데 쓰이며, 차량의 고도화와 전기차(EV) 확산에 기여할 것으로 예상된다.
최근 자동차 업계는 자율주행 기술의 진전과 전기차 전환이 맞물리면서, 고내압·대전류에 대응 가능한 파워 반도체 채택이 빠르게 늘어날 것으로 전망된다. 파워 반도체는 구동 과정에서 높은 열이 발생하기 때문에, 그 주변에 실장되는 전자 부품에도 한층 높은 내열성이 요구되고 있다.
이를테면 온도를 감지하는 서미스터의 경우, 이런 요구에 맞춰 사용 온도 상한을 175℃까지 끌어올린 고내열 제품 개발이 진행 중이다. 이에 따라 서미스터를 비롯한 전자 부품을 기판에 고정하는 재료 역시, 고온을 견딜 수 있는 수준의 내열 성능이 필수 조건으로 떠오르고 있다.
지금까지는 전자 부품을 기판에 고정하는 대표적인 방법으로 납땜이 쓰여 왔다. 하지만 파워 반도체 모듈 내부는 동작 시 온도가 크게 오를 뿐 아니라, 온도 변화 폭도 상당히 크다. 일반적인 납땜의 사용 온도 한계는 약 125℃ 수준으로, 최대 170℃를 넘길 수 있는 파워 반도체의 동작 환경에는 적합하지 않다. 더불어 큰 온도 변화로 인해 납땜 접합부에 균열이 발생하는 문제도 지적돼 왔다.
이번에 개발된 제품은 노리타케의 독자적인 조성 설계와 입자 분산 기술을 적용해, 높은 내열성과 폭넓은 온도 변화에 대한 내성을 동시에 확보한 전도성 접착제다. 이를 통해 고온 대응이 가능한 서미스터 등 전자 부품을 기판에 안정적으로 접합·고정할 수 있다.
서미스터용 접착제로 평가한 결과, 이 전도성 접착제는 실장 보증 사용 온도 범위로 -55℃에서 175℃까지를 충족했다. 175℃ 환경에서도 특성 변화가 작고 저항값 변화가 ±5% 이내에 머물러, 고온 영역에서도 신뢰도 높은 온도 검지가 가능하다는 설명이다.
또한 -55℃에서 175℃까지 온도가 오르내리는 조건에서도 열응력에 따른 균열이 발생하지 않아, 모듈 불량률을 낮추는 데 기여할 수 있다.
TDK가 실시한 시험에서는 먼저 25℃에서 초기 저항값을 측정한 뒤, 175℃의 고온 환경에 1000시간 연속으로 노출시키는 시험을 진행했다. 이후 다시 25℃에서 저항값을 측정해, 시험 전후 저항값 변화를 평가했다. 아울러 -55℃와 175℃ 사이를 왕복하는 냉·열 충격 시험을 2000회 반복해 검증한 결과, 접합부에서는 균열이 검출되지 않았다.
