은 이동과 반도체 파손

은 이동의 정의

은 이동은 전기화학적 이동의 한 형태다.

전압이 걸린 두 전극 사이에 물기가 있으면 은이 녹아 이온으로 건너간다.

건너간 이온은 음극에서 다시 금속으로 석출되며 가지 모양으로 자란다. 이것이 덴드라이트다.

발생 조건

은 이동은 네 가지 조건이 함께 있을 때 일어난다.

네 조건은 양극 금속, 수분막, 직류 전위차, 이온성 오염물이다.

이 중 하나라도 빠지면 덴드라이트가 자라기 어렵다.

은 이동 진행 절차

은 이동은 여섯 단계로 진행된다.

먼저 회로 표면에 습기가 얇은 막으로 달라붙고, 양극의 은이 이온으로 녹아 나온다.

이온은 수분막 안에 쌓였다가 전위차에 따라 음극 쪽으로 이동한다.

음극에서 은이 다시 석출되어 가지 모양으로 자란다.

가지가 전극을 이으면 저항이 거의 0으로 떨어져 누설전류와 국부 발열이 생긴다.

절연저항 강하 판정

가상의 예로, 고습 환경의 차량 제어기 기판을 생각해 보자.

정상 절연저항은 100MΩ이고, 측정값은 0.5MΩ이다.

두 값의 비율은 0.005이며, 원래 값의 0.5% 수준이다.

이 정도의 급격한 저하는 덴드라이트 성장에 의한 단락 징후로 의심할 수 있다.

유사 현상과 비교

은 이동은 전기화학적 이동의 한 형태로 분류한다.

은 이동은 표면과 절연체 사이에서 일어나 단락을 만든다.

일렉트로마이그레이션은 도체 내부의 금속 원자가 전류 방향으로 이동하는 현상이다.

은 이동은 덴드라이트, 일렉트로마이그레이션은 원자 이동과 단선이 대표 현상이다.

두 현상을 같은 것으로 답하지 않는다.

반도체 파손과 화재

은 이동이 반도체 파손으로 이어지는 경로를 보자.

누설전류가 늘면 접합부에서 열이 쌓여 과열된다.

과열이 계속되면 소자가 파손된다.

발열이 절연물과 주변 가연물을 달구면 화재로 이어진다.

반도체 파손 영향을 발열 한 가지로만 쓰면 감점 요인이 된다.

대책

대책은 은 이동의 네 조건을 하나씩 끊는 방향으로 세운다.

첫째, 설계 단계에서 도체 간격을 넓히고 은 사용을 최소화한다.

둘째, 습도를 관리하고 컨포멀 코팅으로 수분과 오염물질을 막는다.

셋째, 인가 전압과 도체 간격을 관리한다.

넷째, 세정과 건조로 이온성 오염물을 줄인다.

정리하면 은 이동은 습기와 전압차에서 덴드라이트가 자라 절연을 떨어뜨린다.