세미크론, 와이어 본딩과 '마침표'

[산업일보]
세계적인 전력용 반도체 전문기업 세미크론(한국대표 이재영, www.semikron.com)은 전력 반도체에서의 혁신적인 패키징 기술로 연선본드와 납땜, 써멀 페이스트를 없애는 SKiN 기술을 개발했다고 밝혔다.

세미크론 본사가 있는 독일 뉴렌버그에서 발표된 새로운 SKiN 기술은 연선과 납땜, 써멀페이스트 보다는 플렉서블 호일과 신터 연결 단자의 사용을 기본으로 한다.

연선 본드 기술을 적용시 1.5 A/cm2 에 비하여 SKiN 기술에서는 3 A/cm2의 두배로 높아진 전류밀도를 자랑한다. 이에 따라 컨버터 용량은 35%까지 줄일 수 있다. 앞으로 SKiN 기술은 새로운 패키징 기술로 차량과 풍력 파워 어플리케이션에 신뢰 할 수 있으며 공간절약을 위한 최적의 솔루션으로 활용 될 것으로 기대된다.

높은 전류 전송력과 10배의 제품수명 연장 때문에 모든 전자제품에 사용되는 연선본드는 이제까지 필수사항이었다. 와이어 본딩은 지난 25년 동안 DBC 기판 연결 상단의 주요 부품으로 역할을 해왔다. 하지만 와이어 본딩은 전류 전달에 있어 안전성의 손상을 가져오는 기술 한계 때문에 높은 전류 밀도를 가지지 않는다. 새로운 패키징 기술에서 신터 호일은 칩과 신터화된 칩 밑면의 DBC 기판에서 와이어 본딩을 대체하고 있다.

열적 전기적 칩 연결부부터 신터레이어에 이르기까지 SKiN 기술의 최적화로 동일 솔져량 대비 낮은 열저항을 가지게 한다. 와이어 본딩은 접촉 지점에서만 칩을 연결하는 반면에 신터호일에서는 칩의 표면 전체에 걸쳐 연결이 가능하다. 새로운 패키징 기술에 따른 높은 제품 수명력 덕분에 더 높은 작동 온도가 가능하게 되었다. 수 많은 기술력이SiC와 GaN과 같은 새로운 물질 개발에 맞춰져 있는 있는 상황에서 이러한 고온 상태는 새로운 물질 사용에 최적화된 상태로 더욱 유용하다는게 관계자의 설명이다.

이 뿐만 아니라 새로운 패키징 솔루션은 지금까지 와이어 본딩과는 다른 방향으로 적용된다. 실제로 새로운 패키징, SKiN 기술은 솔져 써멀 페이스트에서 벗어났다. 대신 신터 레이어는 써멀페이스트 레이어와 솔져 베이스 플레이트를 대체한다. 보편적으로 써멀페이스트는 시스템에서 열저항의 30%를 담당하고 있다. 그러나 신터 레이어에서는 칩과 방열판 사이의 열 전도율이 낮아짐에 따라서 30%의 가용 가능 전류의 증가를 가져올 수 있는 것으로 확인했다고 밝혔다.

SKiN 기술을 적용하면 3MW의 풍력변환기가 단일 전환 캐비닛에서 사용 가능하다. 또 다른 적용 가능 모델로 현재 시장에서의 가장 작은 컨버터보다도 35%는 작은 하이브리드 및 전기 차량의 90kW급 컨버터이다. 액체 냉각 시스템이 사용되는 차량과 풍력 단위 컨버터에 있어서 소형 및 경량의 컨버터는 중요한 경쟁 우위를 점하려는 세미크론 고객들에게 최상의 솔루션 제공이 가능할 것으로 내다보고 있다.