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전자회로 소자를 회로기판위에 실장할때 ICA는 기존의 주석/납 솔더를 대신하여 전기적 접속체를 구성할 수 있으나, 실제공정에서는 다음과 같이 접속공정방식에 따라서 접착재료 조성물의 구성등에 대하여 고려해야 할 사항이 각각 달라질 수 있습니다.


[Die attach 접착제]
die attach 접착제는 접착력이 강해야 하며 열전달이 잘일어나야 합니다. 밀봉식 die attach의 경우 최근까지 은/유리, 금/실리콘 및 금/주석 공정합금(eutectic alloy)같은 무기성분으로 접착재료가 구성되었는데 공정합금 die attach의 경우 작업속도가 늦고 자동화 설비를 갖추기가 어렵습니다. 은/유리 die attach는 공정합금을 사용하는 경우에 비하여 공정성이 개선된점이 있지만 온도구배를 정확히 조절하여야 하며, die의 크기가 커질수록 열처리 공정에서의 정밀제어가 어려워지는 문제점이 남아있습니다. 기존의 die attach방식에서는 모두 고온의 공정이 필수적이어서 열에의한 접속부의 물성저하가 문제였으며, 이를 극복하고자 저온공정이 가능한 고분자를 사용하는 방법이 대두되었습니다. 고분자수지를 사용하면 저온공정이 가능해진다는 점과 함께 접착 시 IC에 가해지는 응력이 현저히 줄어들며, 작업조건이 수월해지고 무기접착제에 비하여 재료비도 저렴하다는 이점이 있습니다.
고분자 die attach 접착제의 대부분은 에폭시를 기반으로 하고있습니다. 전기절연성, 가공성, 접착특성 등에서 에폭시는 매우 균형있는 물성을 보여주기 때문에 전자회로접속 분야에서 핵심적인 역할을 해왔지만, die의 크기가 커지고, 두께는 극도로 얇아지며,매우 복잡하고 다양한 소자배열에 대응해야 하는 현재의 전자회로 접속기술 동향은 에폭시 이외의 다른 접착재료를 요구하고 있습니다. cyanate-ester 계열의 수지는 기존의 에폭시계열에 비하여 내열성이 높고, 휘발성 기체의 방출이 적고, 다양한 용도에 맞추어 변형이 쉽다는 점에 의해 최근 많은 주목을 받고있습니다.


[flip-chip 방식]
전도성 페이스트 형태인 ICA는 ACA에 비하여 월등히 높은 도전입자 함량으로 flip-chip방식에 의한 회로소자 접속에 적용할 경우에 매우 정밀한 패턴제어와 경화중 입자유동에 의한 전극간 단락발생을 막는 노력이 필요하기에 적용이 쉽지 않습니다. 대신에 ICA는 스크린 인쇄기법을 통하여 flip-chip용 전극형성에 이용될 수 있습니다.


[표면실장 방식 (SMT)]
표면실장 방식에서는 여타 전자 패키징 방식과는 달리 여전히 납/주석 솔더가 환경적인 문제제기에도 불구하고 주류를 이루고 있으며, 이는 표면실장 방식에서 요구하는 drop-in 접속방식에 전도성 접착제가 대응할 수 있는 방법이 현재로서는 없기 때문입니다. 향후 납을 포함하지 않는 전도성 접착제가 표면실장 방식에 어떤식으로든 대응해야 할것은 분명하며 이에대한 연구결과는 매우 중요한 진보중의 하나가 될것 입니다.

 

 

 

 

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화상의 기본 단위인 셀에 투과되는 빛의 양을 조절하기 위해서는 액정셀을 만들어야 하는데, 액정셀은 두개의 유리기판 또는 투명한 플라스틱기판 사이에 액정을 채운 구조로 되어있으며, 액정에 전압을 가할 수 있도록 투명전극이 기판에 들어있습니다. 액정 셀 공정은 TFT 공정이나 컬러 필터공정에 비해 상대적으로 반복 공정이 거의 없는 것이 특징이라 할 수 있습니다. 전체 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성 공정과 셀폴리이미드(cell gap) 형성 공정, 그리고 액정 주입 및 편광 필름 부착 공정으로 크게 나눌 수 있습니다. 각 공정은 공정의 특성상 서로 상이한 공정들로 연결되어 있으며, 광범위한 분야의 지식과 기술을 필요로 합니다.


유리기판공정
LCD의 패널을 구성하는 중요 부품중의 하나인 유리기판은 LCD의 모드와 구동방식에 따라서 요구되는 특성이 다른데, 수동 매트릭스의 경우에는 소다라임 유리기판이 사용되고, 능동 매트릭스의 경우에는 알칼리 프리 유리기판과 보로실리케이트 유리기판이 사용되며, 유리두께는 일반적으로 0.7mm, 0.5mm, 0.4mm 등의 것이 사용됩니다.
기판의 표면의 배선의 최소패턴이 5~10μm이므로 기판의 결함도 5μm이하가 되어야 하는데, 최근에는 패턴이 미세화되어 1μm이하의 손상이나 이물질도 문제가 되는 경우가 있습니다. 기판 표면의 미세한 손상이나 이물질의 검출은 상당히 어렵고, 검사작업의 능률은 유리기판 양산성에 비해 매우 낮기 때문에, 요구품질의 향상은 기판의 가격에 크게 영향을 줍니다. 유리기판은 내열성, 내열충격성, 열 신축성과 열 팽창률 등의 열적 특성이 매우 중요합니다. 다결정 실리콘의 경우는 600~650℃의 고온 공정이 있기 때문에 내열성이 좋은 유리기판을 필요로 합니다. 최근에는 알칼리프리 유리기판을 사용하여 다결정 실리콘 형성을 저온에서 가능하게 하는 기술이 개발되어 실용화 단계있습니다. 또한 최근에는 유리대신 플라스틱 기판을 사용하려는 시도도 많이 이루어지고 있습니다.


배향막(Alignment layer) 인쇄공정
LCD의 화면을 정확하게 표시하려면 한 점, 한 점의 빛의 밝기를 정확하게 조절하여야 하며, 이를 위해서는 액정 분자의 초기 배열 상태를 정확하게 유지시켜 줌으로써 액정의 움직임을 균일하고 정확하게 조절할 필요가 있습니다.
액정을 단순히 유리 기판 사이에 채우는 것 만으로 균일한 분자 배열을 얻기 어려워 액정분자가 균일한 방향으로 정렬을 형태를 유지하도록 하기위해, 상판과 하판의 유리기판 내벽에 얇은 PI(폴리이미드)로 이루어진 배향막을 형성하고 배향막 표면의 홈이 같은 방향을 만들어주게 됩니다. 이러한 배향막 공정은 크게 세정 공정, PI 프린트 공정, Curing 공정, 러빙 공정으로 이루어지는데, 일정한 두께의 고분자 박막 형성과 기판 전체에 대한 균일한 러빙 기술이 매우 중요합니다.
러빙법은 유리기판을 종이로 일정방향으로 문지르면 그 방향에 액정분자의 장축이 가지런하게 배향되는 현상이 1911년 Mauguin에 의해 관찰된 것으로 시작되었으며, 배향막 재료로는 러빙성, 배향제어능력, 화학적 안정성, 고온 처리에 견디는 특성이 좋은 폴리이미드가 주로 사용됩니다. 보통 배향막의 두께는 500-1000Å 정도이며, 동일 기판에서는 100Å 정도의 두께 차이에 의해 얼룩과 같은 불량이 발생될 수 있기 때문에 배향막의 두께 관리는 중요한 공정 관리 항목이 됩니다.

 

 

 

 

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① 에너지 이동
처음에 일어나는 메커니즘은 에너지 이동입니다. 여기서 감광제에서 공명여기(resonance excitation)나 에너지 교환에 의해 광 개시제로 에너지가 이동됩니다. 이 과정에서 감광제는 바닥상태로 돌아가게 되고 또 다른 여기/에너지 이동 사이클을 겪게 됩니다. 광개시제는 들뜬상태로 촉진되고, 최종적으로 직접 개시 메커니즘과 같은 개시 반응을 일으키게 됩니다. 효율적인 에너지 이동이 이루어지기 위해서는 감광제의 여기 에너지(E*(S))가 광개시제의 여기 에너지(E*(P)) 이상이여야 합니다.

 

Mechanism of photosensitisation

 

② Exciplex에 의한 증감
많은 방향족 탄화수소는 exciplex라고 불리는 들뜬 복합체(excited complex)상태에서 전자이동을 통해 오니윰 염의 광분해에 감광성을 부여합니다. 감광제가 빛을 흡수하여 들뜬 상태에 놓여지게 되고, 이것이 광개시제와 결합하여 exciplex를 형성합니다. Exciplex는 들떠있고 불안정한 복합체입니다. 이것의 반응 메커니즘을 디아릴이오도니윰 염(diaryliodonium salt)을 사용하였을 때를 예로 상기그림에 나타내었습니다. 디아릴이오도니윰 염(diaryliodonium salt) 반응에서 가장 좋은 감광제는 여기 상태에서 좋은 전자공여체 역할을 하는 다핵 방향족 하이드로카본(polynuclear aromatic hydrocarbons) 입니다.

 

 

 

 


Exciplex는 전자 이동이나 결합 쪼개짐 과정을 걸쳐 라디칼 양이온 감광제를 만듭니다. 전자이동은 들뜬 상태의 감광제 분자와 바닥상태의 오니윰 염의 복합체 구성에 따릅니다. 이 라디칼 양이온 감광제 자체로 중합을 개시할 수 있고, 또는 수소를 포함하는 분자와 반응하여 브뢴스테드 산을 생성하여 중합을 개시하기도 합니다. Exciplex 내에서 들뜬 상태의 감광제는 그들의 여기 에너지를 광개시제와 공유하게 됩니다. 이 에너지는 광개시제의 반응개시에 사용되어집니다. 따라서 감광제의 여기 에너지(E*(S))는 반응 활성화에너지(EA(P)) 보다 커야 합니다.

 

 

 

 

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