당사의 SCP는 리튬이온 배터리의 충방전을 제어하고 있는 1차 보호가 올바르게 기능하지 않고 과전류·과충전이 발생했을 때 가용체(fuse element)를 용단시켜 회로를 차단하는 2차 보호용 퓨즈입니다. 1994년 출시 이래 노트북 컴퓨터를 비롯하여 스마트폰, 전동 공구, 무선 청소기, 전동 오토바이 등, 리튬이온 배터리를 사용하는 기기에 폭넓게 사용되고 있습니다.

SCP는 부품 실장 효율이 뛰어난 리플로우 납땜에 대응하기 위해 내부의 가용체(fuse element)는 230~260℃의 열이 가해져도 녹지 않는 융점을 가질 필요가 있습니다. 한편, 리튬이온 배터리가 과전류·과충전에 빠졌을 때는 신속하게 퓨즈 엘리먼트를 용단시키기 위해 260℃ 이상의 가능한 한 낮은 융점을 가질 필요도 있습니다. 이 2가지 요구를 충족시키기 위해 기존 제품에서는 RoHS 지령에서 사용 제한의 적용을 받지 않고 있는 납을 함유한 고융점 땜납^*2을 주성분으로 하고 있었습니다. 지금까지는 고융점 땜납에 가까운 융점과 유동성을 겸비한 합금이 없기 때문에 Pb-free화가 어려웠습니다. 그러나, 당사는 지금까지 20년 넘게 제품의 고성능화와 소형화 등을 추진하여 재료 기술을 축적해 왔습니다. 이번에 납의 환경에 미치는 영향과 향후 규제 강화의 가능성을 고려하여 납을 사용하지 않는 가용체(fuse element) 개발에 성공하고 특허를 취득했습니다.

이번에 당사가 개발한 Pb-free 가용체(fuse element)는 융점 217℃의 주석을 주성분으로 하는 합금의 주위를 융점 962℃의 은으로 도금한 것입니다. 리플로우 납땜 시에는 형상을 유지하고, 반대로 과전류나 과충전이 발생하여 보호 동작 상태가 되면 리플로우 납땜 이상으로 높은 온도가 가해져 내부의 주석 합금이 액체화됩니다. 또한, 고체가 액체로 녹는 용해 현상^*3이 발생하여 은이 액체화된 주석 합금으로 녹음으로써 은 단독 융점보다 큰 폭으로 낮은 온도로 가용체(fuse element) 전체를 용단시킬 수 있어, 납을 사용하지 않고 기존의 퓨즈와 동등한 기능을 실현하였습니다.

당사는 이뿐만 아니라 세라믹 회로 기판의 재료 구성을 재검토함으로써 SCP 전체의 Pb-free화를 실현하였습니다. 해당 SCP는 이미 대형 스마트폰 제조사에 납품되고 있습니다.

• ※1유럽의 유해물질 사용 제한인 RoHS 지령에서는 납 함유량 1,000ppm 이하 상태를 Pb-free으로 정의하고 있습니다.
• ※2납 함유율이 중량으로 85% 이상의 고융점 땜납, 전기전자 부품에 사용되는 유리·세라믹·납의 복합 재료 등은 RoHS 지령의 적용을 받지 않고 있습니다.
• ※3용해 현상: 액체 중에 다른 물질이 용해되어 균일한 상으로 되는 현상(JIS K 0211: 2013)

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