정밀한 갭 유지와 응력 완화를 실현하는 ‘미립자’ 선정 지침
2026-05-08
반도체 실장 및 전자재료의 접착·접합에 있어, ‘갭 정밀도’, ‘응력 집중’, ‘분산 안정성’과 같은 과제에 직면하고 계시지 않습니까?
이러한 과제는 미립자의 적절한 선정으로 크게 개선할 수 있습니다.
본 글에서는 미립자의 입경, 재질, 물성 차이가 기능에 미치는 영향을 정리하고, 용도별 최적의 선정 지침을 알기 쉽게 설명합니다.
미립자 선정으로 해결할 수 있는 대표적인 과제
- 정밀한 갭을 안정적으로 유지하기 어렵다
- 도전성과 절연성의 균형을 맞추기 어렵다
- 열 사이클에 의해 접합부에 응력이 집중된다
- 필러의 침강 및 응집으로 인한 가공 불량
미립자란? 기능 설계 재료로서의 역할
미립자는 단순한 첨가제가 아니라, 다음과 같은 기능을 설계하는 중요한 재료입니다.
- 도전성 부여
- 갭 제어(스페이서 기능)
- 응력 완화
- 광학 특성 조정
- 점도 제어
입경에 따른 기능의 차이
본 칼럼에서는 구형 미립자를 ‘입경’과 ‘재질’의 관점에서 체계적으로 정리하고, 용도에 따른 선정 지침을 설명합니다. 표 1과 같이 1μm 이하에서는 매질과의 계면에서 발생하는 화학적 상호작용이 강해 계면이 지배적인 인자가 됩니다. 따라서 촉매, 광학 특성 조정, 점도 조절 등의 용도로 사용됩니다. 한편, 1μm 이상에서는 기계적 특성과 치수가 지배적인 인자가 됩니다. 이로 인해 정밀한 갭 유지 및 응력 완화와 같은 기능을 기대하는 용도로 사용되는 경우가 많습니다.
| 입경 | 지배 인자 | 주요 기능 | 대표 용도 |
|---|---|---|---|
| 1μm이하 | 표면 에너지 · 비표면적 | 도전성 부여, 촉매 활성, 광학 특성 제어, 점도 조절 | 도전 보조제, 촉매, 광학 필러 |
| 1～10μm | 입경 정밀도 · 분산 안정성 | 정밀 갭 제어, 광학 제어, 안티 블로킹(Anti-blocking) | 접착제 스페이서, 광학 필러, 도전성 입자 |
| 10～600μm | 탄성률 · 압축 특성 | 응력 완화, 두께 제어, 갭 유지 | 반도체 소자 스페이서, 응력 완화재 |
재질별 특징과 선정 포인트
본 칼럼에서는 재질별로 대표적인 미립자 종류를 정리했습니다. 표 2를 참고해 주십시오. 금속 및 무기 산화물계 미립자는 도전성이 높지만, 비중이 크기 때문에 침강이나 분산성 측면에서 과제가 발생하는 경우가 많습니다. 유리를 포함한 무기 산화물 미립자는 비교적 치수 안정성이 높고 내열성이 우수하지만, 강도가 높기 때문에 기재 및 기판 손상의 위험이 있습니다. 한편, 수지 미립자는 탄성 제어, 절연성, 응력 완화 특성을 발휘하여 다양한 용도 및 여러 기재 간에 폭넓게 사용됩니다. 또한 수지 미립자 표면에 금속층을 형성하여 도전성을 부여하는 것도 가능합니다(금속 도금 수지 입자).
| 재질 | 특징 | 장점 | 과제 | 주요 용도 |
|---|---|---|---|---|
| 금속 입자 | 고도전성, 고비중 | 저저항, 높은 도전성 | 침강하기 쉬움, 분산성 과제 | 도전성 페이스트, 전극 형성 |
| 탄소 입자 | 경량, 도전성 | 분산성 양호, 저비중 | 접촉 저항이 비교적 높음 | 도전 보조제, 양극재 |
| 무기 산화물 입자 (실리카, 유리 등) |
고강성, 고내열성 | 치수 안정성, 내열성 | 기재 손상 위험 | 광학 특성 조절, 점도 조절 |
| 수지 입자 | 저비중, 탄성 제어 가능 | 응력 완화, 분산 안정성 | 도전성 없음 | 스페이서, 응력 완화 |
| 금속 도금 수지 입자 | 도전성 + 저비중 | 응력 완화와 도전성 동시 실현 | 제조 비용 | 도전성 접착제, ACF |
물성값으로 보는 미립자의 차이
| 재질 | 형태 | 비중 | 탄성률 |
|---|---|---|---|
| 금속 입자 | 구형(금속 종류에 따라 상이) | ＞7 | ₋ |
| 탄소 입자 | 비구형(Non-spherical) | 약 1.6～1.8 | ₋ |
| 무기 산화물 입자 (실리카, 유리 등) |
구형/진구형 | 약 2.5～5 | 약 70GPa |
| 금속 도금 수지 입자 | 진구형(Perfect Sphere) | 약 1.1～2.5 | 수백Mpa～수Gpa |
| 수지 입자 | 진구형 | 약 1.0～1.2 | 수백Mpa～수Gpa |
용도별 추천 미립자 선택 방법
그림 1에 입경별, 재질별 용도 예시를 나타냅니다. 1μm 이하 영역에서는 비표면적을 활용하여 도전성이나 촉매 활성을 발휘하는 금속 나노입자 및 카본 나노입자가 많이 사용됩니다. 또한 실리카 필러는 광학 특성 및 점도 조절제로서 대표적인 재료입니다. 한편, 수지 입자는 1μm~600μm 범위에서 높은 치수 정밀도를 가지며, 폭넓은 입경 대응력을 바탕으로 정밀한 갭 유지 및 응력 완화 기능에서 타 재질 대비 높은 우위를 가집니다.
정리
미립자는 입경과 재질의 조합에 따라 발휘하는 기능이 크게 달라집니다.
- 나노 입자: 도전성 부여, 촉매, 광학 기능
- 마이크로 입자: 갭 제어, 응력 완화
- 금속 입자: 고도전성 용도
- 무기 입자: 내열·광학 용도
- 수지 입자: 스페이서, 응력 완화 용도
용도에 따라 적절한 입경과 재질을 선택하는 것이 제품 성능과 신뢰성 향상의 핵심입니다.
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