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Effects of the anchoring polymer layer (APL) material properties and surface modification of conductive particles on the ultra-fine pitch chip-on-glass (COG) interconnection = 고정용 폴리머 층의 재료 특성과 도전입자의 표면 개질이 극 미세피치 Chip-on-Glass 접속에 미치는 영향에 관한 연구
서명 / 저자 Effects of the anchoring polymer layer (APL) material properties and surface modification of conductive particles on the ultra-fine pitch chip-on-glass (COG) interconnection = 고정용 폴리머 층의 재료 특성과 도전입자의 표면 개질이 극 미세피치 Chip-on-Glass 접속에 미치는 영향에 관한 연구 / Dal Jin Yoon.
저자명 Yoon, Dal Jin ; 윤달진
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2020].
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8036695

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DMS 20046

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초록정보

In this study, a new concept of anisotropic conductive films for a next-generation display with high resolution was introduced, and mechanical, chemical, and electrical properties were evaluated when it was used. In order to realize high resolution, the bump pitch of the display driver IC is decreased, which causes an electrical short circuit between adjacent bumps when implementing an electrical interconnection using an anisotropic conductive films. By selecting a material having high tensile strength, the movement of the conductive particles occurred during the bonding process is completely suppressed, the dispersion degree of the conductive particles is increased, and finally, it is manufactured as a proto-type to evaluate electrical properties and reliability. In Part 2, in order to suppress the movement of the conductive particles during the bonding process, APL structures using thermoplastic polymers (PBS, PVDF, Nylon and PAN) having different tensile strengths were fabricated, and surface and cross-section analysis was performed through SEM. Each APL ACFs was evaluated for conductive particle capture rate, electrical insulation properties, and contact resistance. In addition, it was analyzed by measuring FTIR that a specific functional group of nylon and PAN among APL materials reacted with a curing agent of NCF. Accordingly, it was found that the curing agent in the NCF did not participate in the curing reaction and reacted with specific functional groups of Nylon and PAN, resulting in a significantly low curing degree. In Part 3, the surface of the conductive particles in the PAN APL structure having 95% of capture rate due to high tensile strength was exposed by SAM treatment. Since the conductive particles in the PAN APL structure are surrounded by a thin polymer skin, stable contact cannot be achieved during the interconnection process. The conductive particle surface was modified with a SAM solution to produce a structure in which the surface was naturally exposed while the PAN APL structure was fabricated. Finally, proto-type PAN APL ACFs having a length of about 10 m was produced, and electrical properties and reliability evaluations were conducted. In Part 4, while producing a PAN APL structure with self-exposed surface of conductive particles, a magnetic field was applied to increase the distribution of the conductive particles. Electrical insulation properties of PAN APL ACFs having a high degree of dispersion of conductive particles were evaluated at ultra-fine pitch. Electrical insulation properties were evaluated by I-V curve measurement and 100% insulation properties were realized in all pitch areas.

본 연구에서는 차세대 고해상도를 지닌 디스플레이를 위한 새로운 개념의 이방성 전도 필름이 소개되고, 이를 사용하였을 때 기계적, 화학적 및 전기적 특성들을 평가하였다. 고해상도를 구현하기 위해 디스플레이 드라이버 IC의 범프 피치가 줄어들고, 이로 인해 이방성 전도 필름을 사용하여 전기 접속을 구현할 때 인접한 범프 사이에 전기적 단락 회로가 형성된다. 이에, 높은 인장강도를 지닌 재료를 선정하여 본딩 공정시 발생하는 도전 입자의 움직임을 완벽하게 억제하고, 도전 입자의 분산도를 높이며, 최종적으로 시제품으로 제작하여 전기적 특성 및 신뢰성 평가가 진행되었다. 파트 2에서는, 본딩공정시 도전입자의 움직임을 억제 시키기 위해, 서로 다른 인장강도를 갖는 열가소성 폴리머(PBS, PVDF, Nylon 그리고 PAN)를 사용한 APL 구조를 제작하고, SEM을 통해 표면 및 단면 분석이 이루어졌다. 각 APL ACFs의 도전 입자 포획률, 전기 절연 특성 및 접촉 저항을 평가하였다. 또한, APL재료 중 Nylon과 PAN의 특정 작용기가 NCF의 경화개시제와 반응하여 화학적 구조를 바꾸는 것을 FTIR로 측정하여 분석하였다. 이에, NCF안에 들어있는 경화개시제가 경화 반응에 참여하지 않고 Nylon과 PAN의 특정 작용기와 반응하여, 경화도가 현저히 낮음을 알 수 있었다. 따라서, 레진 대비 경화개시제의 적정 비율보다 경화개시제의 양을 3배 증가시킨 경우 높은 경화도가 나타나는 것이 확인되었다. 파트 3에서는, 높은 인장강도로 인해 약 95%의 도전 입자 포획률을 갖는 PAN APL구조내 도전 입자의 표면을 노출시키는 연구에 대해 다룬다. PAN APL 구조내 도전 입자는 얇은 폴리머 스킨으로 둘러싸여 있기 때문에 접속 공정시 안정적인 컨택을 이루지 못한다. 이에, 추가적인 플라지마 에칭공정이 필요하였으나, 본 연구에서는 도전 입자 표면을 SAM용액을 사용하여 개질시킴으로써, PAN APL 구조가 제작되는 동안 자연스럽게 도전 입자 표면이 노출되는 구조를 제작하였다. 최종적으로 최적화된 PAN APL 용액을 사용하여, 약 10m 길이의 PAN APL ACFs 시제품을 제작하였고, 전기적 특성 및 신뢰성 평가가 진행되었다. 파트 4에서는, SAM 처리가 된 자가 표면 노출형 PAN APL용액을 사용하여 필름으로 제작하는 동안, 자기장을 인가하여 PAN APL 구조내 도전입자의 분산성를 높였다. 높은 도전 입자 분산도를 갖으며, 도전 입자의 표면이 노출된 PAN APL ACFs를 사용하여 극 미세피치에서 전기적 절연 특성을 평가하였다. 20 µm 피치를 지니는 COG기판을 기준으로 고의적으로 Misalignment를 만들어 피치를 8 µm까지 줄였다. 자기장에 의해 높은 분산도를 보이는 PAN APL ACFs를 사용하여 각 피치 영역에서 I-V curve 측정 방법을 통해 전기 절연 특성을 평가하였고 모든 피치 영역에서 100 % 절연 특성이 구현되었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DMS 20046
형태사항 vi, 89 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 윤달진
지도교수의 영문표기 : Kyoung-Wook Paik
지도교수의 한글표기 : 백경욱
수록잡지명 : "Effects of Polyacrylonitrile Anchoring Polymer Layer Solder Anisotropic Conductive Films on the Solder Ball Movement for Fine-Pitch Flex-on-Flex (FOF) Assembly". IEEE Transactions on Components Packaging and Manufacturing Technology, v.9.no.5, pp.830-835(2019)
수록잡지명 : "A Study on the Magnetic Dispersion of the Conductive Particles of Anchoring-Polymer-Layer Anisotropic Conductive Films and Its Fine-Pitch Interconnection Properties". IEEE Transactions on Components Packaging and Manufacturing Technology (43.80), v.9.no.7, 1235-1243(2019)
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 Including references.
주제 fine pitch packaging
Anchoring polymer film
Anisotropic conductive films
electrical insulation
Reliability
미세피치 패키징
고정용 폴리머 층
이방선 전도 필름
전기 절연 특성
신뢰성
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