Fine pitch interconnection technology has become a very important part in packaging industry since the demands of smart electronic devices such as tablet personal computers and smart phones have risen dramatically. The packaging industry requires more competitive technology to fulfill customer needs in electronic devices with high performance, multi-functionality, and compactness. As a consequence, more input/output pins are required within the limited space resulting in the narrower pitch and bump space for further miniaturization of electronic devices.
However in fine pitch interconnections, there are electrical problems with the conventional ACFs bonding, as the pitch and space between bumps and electrodes have become finer and finer. Bumps shape with longer length and narrower width causes less number of conductive particles captured between the bump and the electrode resulting in high contact resistance problem. Moreover, narrow space between the bumps becomes a serious problem, because flown out conductive particles are agglomerated between bumps causing short circuit failures.
To solve this problem, the laboratory developed Anchoring Polymer Layer ACF (APL ACF), which suppresses the movement of conductive particles, to achieve stable electrical interconnection characteristics at the lowest pitch used in the display industry.
However, in fine pitch packaging, conductive particles agglomerates incorporated in APL ACFs form an electrical bridge between narrow bumps and bumps, creating the risk of short circuit failure. So the dispersion of conductive particles is essential to achieve stable electrical interconnection characteristics in fine pitch applications.
In this study, we tried to demonstrate stable electrical characteristics in fine pitch applications by dispersing conductive particle agglomerates in polyvinyl fluoride (PVDF) APL ACFs, which have already been studied in the laboratory.
In the second chapter, the dispersion of conductive particles according to the direction and strength of the magnetic field and the viscosity of PVDF APL was examined, and a magnetic structure in which the vertical magnetic field was concentrated on the conductive particles having 80% dispersed particle was fabricated. In the third chapter, PVDF APL ACFs with dispersed conductive particles were fabricated by using that magnetic structure and compared with the PVDF APL ACFs with non-dispersed conductive particles to evaluate the electrical properties at actual fine pitch interconnections
It was confirmed that the same capture rate, contact resistance and insulation characteristics were observed at $20 \mum$ pitch. And it was concluded that PVDF APL ACFs with dispersed conductive particles showed stable electrical interconnection characteristics without short circuit through the fine pitch capability test using the insulation characteristics at the lower pitch.
스마트폰, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 현 일렉트로닉 디바이스 시장 제품들은 고성능과 다기능을 요구하기에 부품의 input/output수가 많아지게 되고 이에 따라 범프 사이/전극 사이의 간격이 좁아지는 미세피치화가 필수불가결하다. 특히 이방성 전도 필름을 사용한 접착 기술은고해상도 디스플레이 미세피치 패키징에서 구동 칩과 디스플레이 패널을 연결하는 접착필름으로 널리 적용되어 왔다.
하지만 미세피치화가 고도화됨에 따라 범프의 넓이가 줄어들어 충분한 도전볼이 포획되지 않는 high contact resistance/open circuit 전기적 접속 문제가 발생되었다. 또한 범프들간의 간격이 매우 미세해짐에 따라 도전입자들이 범프간에 응집되어 발생되는 short circuit failure와 같은 전기적 절연 문제도 발생되었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 연구실에서는 도전입자의 움직임을 억제하는 Anchoring Polymer Layer ACF (APL ACF)을 개발하여 디스플레이 산업에서 사용되는 가장 낮은 피치에서 안정적인 전기적 접속 특성을 구현했다.
하지만 APL ACFs 내에 존재하는 도전입자 응집체들이 미세피치화가 더 진행되어 미세피치 패키징에서 좁은 범프와 범프 사이에 electrical bridge를 형성해 short circuit failure을 발생시킬 위험이 여전히 존재하기 때문에 미세피치 어플리케이션에서도 안정적인 전기적 접속 특성을 구현하기 위해서는 도전입자의 분산은 필수적이다.
이에 본 연구는 연구실에서 많은 연구가 진행된 Polyvinyl fluoride(PVDF) APL ACFs 내 존재하는 도전입자 응집체들을 자기장을 이용하여 분산시켜 미세피치 어플리케이션에서도 안정적인 전기적 특성을 구현하고자 했다. 두 번째 챕터에서 도전입자의 자기장 방향 및 세기와 PVDF APL의 점도에 따른 분산도를 분석하여 분산도 80 %를 구현하는 도전입자에 수직 방향 자기장을 집중시킨 자기장 구조물 제작할 수 있었다. 세 번째 챕터에서는 이 자기장 구조물을 이용해 분산된 도전입자를 함유하는 PVDF APL ACFs를 제작하여 실제 미세피치에 접속에서의 전기적 특성을 분산되지 않은 도전입자를 함유하는 PVDF APL ACFs와 비교평가를 하였다. 포획률과 전기적 특성을 통해 $20 \mum$ 피치에서 똑같은 포획률, 접촉 저항과 절연 특성을 보이는지 확인을 하였고 더 낮은 피치에서 절연 특성을 이용하여 미세피치 capability 시험을 통해 분산된 도전입자를 함유하는 PVDF APL ACFs을 사용했을 때 short circuit 현상 없이 안정적인 전기적 접속 특성을 구현했다는 결론을 얻을 수 있었다.
