Anisotropic Conductive Film is an adhesive material of film type, which has been widely used in electronic packaging. The ACF is composed of a thermosetting polymer resin and conductive particles in the polymer resin. The thermosetting polymer constructs a 3-dimensional cross-linked structure by chemi-cal reaction with curing agent under certain external energy like heat. After this irreversible cure reaction of the polymer takes place, the initial uncured polymer resin achieves mechanically stiffness, and then, ACF creates the electrical and thermal conduction by conductive particles in the vertical direction but completely horizontal insulation, furthermore, the cross-linked polymer resin provides strong adhesion with substrates or chips. Therefore, the ACFs have been increasingly adopted by applications which need high density I/O capability, low process temperature, and so on. Due to these advantages of ACF, especial-ly, ACF bonding technology have been increasingly used in mobile products such as camera modules and LCD panel module, because ACF is the most suitable technology to meet demands of the applications which pursue compact size and multi-functional at the same time.
Various types of conductive particles are being used for ACFs depending upon product’s require-ments. In order to select a right conductive particle type, the conductive particles should be considered in terms of cost effectiveness, electrical conductivity, current carrying capability, chemical reactivity, electro-migration, corrosion, and oxidation under environmental conditions. Now days, Ni/Au-coated polymer balls and Ni or Au coated Ni balls are typically used as conductive particles. In case of polymer balls in ACF, they are typically used in low current and low voltage applications because of their narrow electrical conduction path. However, they provide good reliability performance under humidity environment because CTE of sphere core material is similar to materials surrounding them. Ni balls are also good candidate for ACF. Compared to polymer balls, Ni balls have large volume of electrical path through entire ball volume. There-fore, Ni balls are typically used in applications that high voltage and high current are required. However, due to high CTE mismatch with polymer resins and surrounding substrates like Printed Circuit Board (PCB), their reliability under thermal change environment is known as not good.
Recently, studies on solder particles as conductive particles in ACF have been widely conducted be-cause the solder balls can obtain advantages of polymer balls and Ni balls as well. Thus, the solder balls can improve the disadvantages from polymer balls and Ni balls. The solder balls have electrical path through entire solder ball volume and achieve metallurgical bonding between two electrodes. Therefore solder balls are expected to have excellent electrical performance and better reliability performance than other conduc-tive balls.
In this study, various electrical performance of solder ACF were studied in terms of contact re-sistance, power handling capability, signal transmission characteristic in high frequency band and reliability performance in real application. Especially, contribution of a single solder particle to electrical conduction and power handling were extracted so that electrical performance could be predicted prior to getting result through additional experiment.
As expected, compared to polymer ball ACF, electrical performance of solder ACF showed better, and more stable in reliability test, lower contact resistance, higher power handling capability, lower loss of transmission in high frequency and more stable in severe PCT and drop test environment.
이방성 전도 필름은 전자 패키징 분야에서 사용되는 필름 타입의 접착 재료이다. 이방성 전도 필름은 열 경화성 수지와 도전볼로 구성되어 있다. 열 경화성 수지는 열과 같은 외부 에너지에 의해서 화학적 반응에 의해서 3차원적인 연결 구조를 이룬다. 이러한 3차원적인 연결 구조는 고분자 수지를 단단하게 함으로써, 궁극적으로 도전볼의 전기적인 연결을 구현하고 아울러 이웃한 전극들간의 절연 효과 및 접착 효과를 구현한다. 아울러, 이방성 전도 필름은 많은 인/아웃풋 전극에 대한 대응, 낮은 공정 온도 등으로 인해서 카메라 모듈 그리고 터치 패널과 같은 모바일 제품에 많이 적용되고 있다.
이방성 전도 필름내의 도전볼은 적용 제품의 사양에 따라서 종류가 결정 된다. 고 전력용 제품에는 폴리머 볼의 형태 보다는 니켈 볼과 같은 전체 체적이 전도체로 구성된 도전볼이 추천된다. 반면에, 신뢰성이 우선시 되는 제품에는 폴리머 볼이 니켈 볼 보다 우선시 된다. 그 이유는 폴리볼내의 열 팽창 계수가 폴리머 볼을 둘러싸고 있는 재료들의 열 팽창 계수가 비슷하기 때문에 신뢰성 결과가 좋은 것으로 알려져 있다.
최근에는 니켈 볼과 폴리머 볼의 단점들을 보완하고 장점들을 그대로 활용할 수 있는 솔더 볼에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 솔더 볼은 도전 볼 내의 전체 체적을 전도체로 사용하고 더불어 각 전극과의 전기적인 연결이 금속 접합을 이룬다. 그러므로 전기적인 특성 및 신뢰성 특성이 이전 두 가지 도전볼 형태보다 좋을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 솔더 이방성 전도 필름을 이용하여 다양한 전기적인 특성들, 즉 접촉 저항, 최대 전력 허용 한계, 고주파 전송 특성 그리고 카메라 모듈에 적용했을 때의 신뢰성을 평가 하였고, 아울러 기존의 폴리머 볼 이방성 전도 필름을 적용했을 때와의 결과를 비교 분석 하였다.
결과는 예상했던 것처럼, 솔더 이방성 전도 필름을 적용한 제품들이 폴리머 볼 이방성 전도 필름을 적용한 제품들보다 전기적 특성 및 카메라 모듈에서의 신뢰성 특성이 좋은 결과를 얻었다.
