Display electronics such as smart phone, smart watch, glass and television have become high quality resolution, increasing display panel, light weight and thin structure. To satisfy this high demands, a miniaturization of electrode pitch occurs. However this caused interconnection issue such as short circuits and high contact resistance.
In this study, nylon anchoring polymer layer(APL) is introduced into the anisotropic conductive films(ACFs) system. Then, the effects of nylon APL ACFs properties on conductive particle movement and interconnection stability of chip-on-glass(COG) applications were investigated.
In Chapter 2, The conductive ball movements during adhesive resin flow were fundamentally suppressed by the conductive particle incorporated nylon APL structure fabricated roll to roll film coater. The nylon APL ACFs showed about 3 times higher capture rate compared to the conventional ACFs
Chapter 3 describes the effects of nylon APL ACFs on the electrical properties and reliability. The contact resistance of two types of ACFs were measured, and the results showed that the contact resistance were similar. Also, the effects of conventional and nylon APL ACFs on the electrical stability and reliability of ACFs joint for ultra fine pitch chip-on-glass applications were investigated.
본 연구에서는, 극 미세 피치를 구현하는 패키징 기술 개발 동향에 있어서, 극 미세 피치 단자끼리 접속을 시키는 한계점에 대해 솔루션을 제공하였다. 일반적인 이방성 전도 필름의 한계를 극복하기 위해 도전 입자들 사이를 특정 폴리머 층으로 고정하는 체계를 도입하였다.
첫 번째 파트에서는, 높은 인장 강도 값을 지니는 나일론을 적정 용매에 녹여 필름 형태로 변형하는 공정을 시작으로, 도전 볼을 함유한 나일론 6,6 필름을 도전 볼 직경을 높이로 갖는 APL 구조를 제작하였고, RIE 공정을 통해 APL 안에 있는 도전 볼의 표면을 노출시킬 수 있었다. RIE etching 과정을 거친 나일론 APL을 ACFs로 제작하여 실제 Chip-on-Glass 어플리케이션에 본딩을 하였고, 본딩 전/ 후 한 범프 위에 포획되는 도전 볼의 수를 파악하여 포획률을 계산하였다. 그 결과, Conventional ACFs의 경우 포획률이 30%인 반면, 나이로론 APL ACFs를 사용한 결과 90% 포획률 결과를 얻을 수 있었다.
두 번째 파트에서는, 포획률을 높일 수 있었던 나일론 APL ACFs를 이용하여 본딩 후 절연 특성 및 접촉 저항을 측정하였다. 범프와 전극 사이의 거리와 그 사이에 포획되어 있는 도전 볼의 변형 정도를 파악하기 위해 단면 분석을 진행하였다. 그 결과 나일론 APL ACFs를 사용한 경우 0% Short circuit rate를 구현할 수 있었으며, Conventional ACFs와 나일론 APL ACFs를 적용한 두 샘플 모두 약 250 mΩ의 접촉 저항 값을 나타내었다. 또한, 단면 분석을 통해 범프와 전극 사이 거리가 모두 약 500 nm의 유사한 값을 가진 것을 관찰할 수 있었다. 열 충격 시험 1,000cycle, 85℃ /85 % RH 시험 1,000시간을 진행하였고, Conventional ACFs와 나일론 APL ACFs을 사용한 샘플의 두 신뢰성 시험 결과 초기 대비 신뢰성 완료 후 접촉 저항 그래프에서 큰 이동이 발견되지 않았으며, 상대 저항 변화 비교를 보았을 때 열 충격 시험에서는 두 ACFs 모두 약 8%의 저항 변화를, , 85℃ /85 % RH 시험에서는 Conventional ACF는 약 9%를 나일론 6,6 APL ACFs는 약 11%의 저항 변화를 보였다
이로써, 본 연구를 통해 얇은 두께의 특정 폴리머 층을 도전 볼 사이마다 배치시킴으로써 본딩이 이루어지는 과정에서 도전 볼의 유동을 억제하고, 새롭게 제시한 나일론 APL 구조가 여러 신뢰성 조건에서 안정적으로 존재하여 접촉 저항 변화가 거의 없는 좋은 신뢰성 결과를 얻을 수 있었다.
