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  1. 2013.06.26 ACA/ACF 전기적 물성의 증진

 

 

ACA/ACF에 의한 전기접속결과 얻어지는 전기전도도는 기판의 전극과 그위에 실장되는 회로소자의 터미널 사이에서 ACA/ACF의 전도성 입자가 이루는 기계적 접속이 얼마나 완벽하게 이루어 지는가에 달린 문제로 결국 솔더에 비하여 취약한 ACA/ACF의 전기적 물성문제는 전도성 입자와 금속성 전극과의 물리적 접속을 극대화시키는 방법을 통하여 해결될수 있습니다. 공정 원리상 ACA/ACF에서는 열과함께 동시에 압력의 인가가 필수적이며, 인가압력의 크기에 따라서 전도성입자와 전극과의 접속밀도가 변화하므로, ACA에의한 전기적 접속에는 가급적 높은 실장압력이 바람직하며 이는 완전한 접속면 형성과 접촉저항을 최소로 유지하기 위해서입니다.
접속부 내에서의 접촉저항을 최소화시킬수 있는 방법중 열이나 압력과 같은 공정변수를 조절하는 방법 외에 접착제 조성물에 변화를 주어 물성을 변화시킬수도 있습니다. Dithiol, dicyanide, diisocyanate, dicarboxylate등과같은 이관능성 유기화합물은 자가조립 단층막(self-assembly monolayer)을 구성하는 경향을 가지고 있으며, 금속표면에 물리화학적으로 자가조립 유기단층막을 결합시킨경우 단층막에 의하여 금속입자표면의 일함수가 감소되는 연구결과가 발표된바 있습니다. 금속표면의 일함수 감소는 표면을 통과하는 전자의 흐름이 훨씬 원활해지게 되었음을 의미하므로, 결국 접속부에서의 접속저항이 낮아지는 결과를 얻을수 있습니다.
전도성입자표면에 형성되는 유기단층막에의해 전자의 흐름이 촉진될수 있지만 이경우 반드시 고려해야할점은 유기성분과 금속성분 사이의 친화력이 일반적으로는 보장되지 않기 때문에 전도성 입자의 표면특성에 따라 단층막의 유기물을 선정해야 하며, 또한 경화온도를 고려한 유기물 선정이 함께 이루어져야 한다는 점입니다. 마이크로미터 크기의 금입자가 전도성입자이며 접착조성물에 dithiol이 첨가되었을때 저온경화형 ACA인 경우에는 접속저항의 현격한 저하와 최고허용 전류량의 큰상승과같은 전기적 물성의 큰증가가 얻어졌습니다. 그러나 고온경화형 ACA인 경우에는 전기적 물성의 변화가 두드러지게 나타나지 않았으며 이는 dithiol 유기단층막이 높은 경화온도조건에서 일부 파괴가 되어 전기적 물성향상을 이끌어낼수 없었기 때문입니다. 그러나 금입자 대신에 은나노입자를 전도성 입자로 사용하고 접착제 조성물에 dicarboxylic acid나 dithiol을 첨가한 경우에는 저온뿐 아니라 150℃ 정도의 고온경화형 ACA에 대해서도 현격한 전기적 물성의 증가가 얻어졌으며, 이로부터 전도성입자의 종류에따라 그리고 온도등의 공정조건에 따라서 표면에 작용할수 있는 유기단층막에 제한이 있음을 알수있습니다.
ACA/ACF 접속시 접합부에서의 접촉저항이 통상적으로 높은이유는 일반솔더처럼 금속성분의 용융접착이 아니라 도전입자의 기계적 접촉에 의하여 통전이 이루어지기 때문입니다. ACA/ACF의 높은 접촉저항을 낮추기 위하여 일련의 방법중 솔더입자의 용융접착과 같이 금속입자의 용융을 응용하면 접착면의 증대로 저항을 저감시킬수 있습니다. 그러나 일반적으로 금속입자의 용융점은 매우높아서 은입자의 경우에 960℃에 달하며 이러한 온도조건을 제공하는것이 쉽지도 않지만 접착제성분중 고분자등의 유기물은 내열성이 취약하여 용융공정의 적용이 사실상 불가능합니다. 최근의 연구에서 금속입자의 크기가 작아질수록 소결온도는 낮아지게 되며, 나노입자 정도가되면 접착제의 경화온도 범위에서도 도전입자의 소결반응이 일어날수 있음이 알려졌습니다. 입자크기감소에 따라서 소결온도의 급격한 감소현상을 ACA/ACF 접속기술에 적용하면 유기성분의 경화반응중 도전입자의 소결반응으로 입자사이의 계면이 크게 감소되어 접촉저항이 작아질수 있음을 예상할수 있습니다. 결국 전도성 나노입자에의한 저온소결반응으로 접촉면에서의 저항문제를 해결할수 있습니다. 한편 특정재료의 소결반응은 소결온도의 온도 및 반응시간에 직접적인 영향을 받습니다. 즉, 온도가 높아질수록 그리고 반응시간이 길어질수록 소결반응은 광범위하게 그리고 치밀하게 진행되며, 이러한 경향을 ACA/ACF 접속에 적용하면 경화반응을 고분자 조성물이 견딜수 있는 범위내에서 보다높은온도 그리고 오랫동안 진행시킨경우 전도성 금속입자의 소결체가 잘 형성되어 접촉저항이 낮아지는 결과를 얻을수 있습니다.

 

 

 

 

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