이방성 전도성 접착제(ACA)와 이방성 전도성 접착필름(ACF)의 재료와 공정

 

 

절연성 바인더이자 접착제로는 열가소성수지와 열경화성수지가 모두 사용됩니다. 열가소성수지는 범용 용제에 녹기 때문에, 수리보수성이 우수하다는 특징이 있는반면, 내열성이 열악하고, 용융점도가 높아 접속저항이 높은점 등이 단점으로 지적되고 있습니다. 이때문에 현재의 주류 ACF는 접속신뢰성 향상이라는 관점에서 에폭시수지등의 열경화성수지를 사용하고 있으며, 접속시등에 발생하는 응력완화, repair성을 부여하기 위하여 일부 열가소성수지나 낮은 가교도의 고분자수지를 분산시킨 열경화성수지도 접착제로서 사용되고 있습니다.
열경화성수지 접착제는 열가소성수지 접착제에 비교하여, 접속초기에 있어서 용융점도의 저하가 빠르게 일어납니다. 그러므로 열경화성수지를 사용한 ACF는 도전입자와 전극사이에서의 접착제의 배제성에서 우수하기 때문에 높은 전도성이 얻어집니다. 또한 열경화성수지 접착제는 고온영역에서의 탄성율 저하가 없고, 응력변형시험에서의 응력값이 높고 파괴신도는 수 %로 작아서 연성이 없기 때문에 경하고 취약한 특성을 갖습니다. 반면 열가소성수지 접착제는 고온 (100℃ 부근)에서의 탄성율 저하가 열경화성수지 접착제에 비교하여 크고, 응력변형시험에서의 응력값이 낮고 파괴신도는 수십 %로 크기 때문에 유연하고 점성이 크며 질긴 특성을 갖는다. 한편 가교고분자수지를 분산시킨 열경화성수지 접착제는 고온영역에서의 탄성율 저하가 작고, 응력변형시험에서의 응력값이 높고 파괴신도는 10%미만으로 작지만 약간의 연성을 갖기 때문에 경하고 점성이 강한 특성을 갖습니다. 도전입자와 기판사이의 기계적 접촉을 유지하는 접속신뢰성의 점에서는 경한특성이 유리하고, 응력완화라는 점에서는 점성이 강한특성이 유리하므로 접속신뢰성 및 응력완화에 가교성수지를 분산시킨 열경화성수지 접착제가 가장 유리한 접착제라고 할수있습니다.
전기 전도성을 부여하는 도전입자는 크게 두가지 종류로 나누어 볼수있는데 하나는 입자의 내부가 전도성 금속으로 되어있는 경우이고 다른하나는 내부가 절연성 물질로 되어있는 경우입니다. ICA와 마찬가지로 금속입자로는 은이 가장 대표적이나 높은 전기장 하에서의 은입자의 이동성 문제로 인하여 ACA/ACF에는 적합하지 않습니다. 금은 은에 못지않은 전기전도도와 산화가 거의 일어나지 않는 표면 안정성으로 ACA/ACF에 적합하나 귀금속이기에 비용면에서 문제점이 있습니다. 구리는 우수한 전도성과 가격적인 면에서는 우월성으로 ACA/ACF에 최적의 도전입자가 될수도 있으나 산화반응에 의한 급격한 전도성 유실로 부적합합니다. 니켈은 구리와 유사하나 구리와 거의 유사한 물성을 가지고 있습니다. 최근에는 무게가 가볍고 생산가격이 훨씬 저렴한 절연성 유기고분자로 입자내부를 만들고 그 표면에 전도성 금속성분, 주로 은, 니켈 또는 금을 코팅시킨 경우가 ACA/ACF 시스템에 주로 적용되고 있습니다.
ACA/ACF 실장에는 경화반응중에 압력을 가해야하는 공정이 필요합니다. 경화반응은 열이외에 자외선을 조사하여 반응을 개시시킬수 있으며 이러한 에너지를 적용하느냐에 따라서 공정의 설계가 달라지며 이외에 고려해야할 공정변수로는 온도구배, 압력구배, 접착제가 유연해지고 유동성을 보이는 시점까지의 시간, ACA/ACF와 기판간의 정렬 및 기판표면의 접착면인 범프의 균일한 형태 및 높이, 그리고 경화시간 등입니다.

 

 

 

 

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