입자 배열 ACF인 ArrayFIX의 이점 및 배경

ACF 개발의 역사

1977년, 덱세리얼즈(Dexerials Corporation)의 전신인 소니 케미컬(Sony Chemicals)은 IC 연결용 이방성 전도성 필름(ACF) 개발에 선구자 역할을 했습니다. 열경화성 수지에 미세한 전도성 입자가 분산된 ACF는 열과 압력을 가하여 여러 전극을 동시에 연결할 수 있는 소재입니다. 개발된 지 40년이 넘은 ACF 다양한 개량을 거쳐 이제 디지털 디스플레이의 필수 요소로 자리 잡았습니다.

아래 타임라인은 ACF에서 전도성 입자의 재료 및 크기 발전 과정을 보여줍니다. 최초의 ACF 약 100µm 크기의 탄소 섬유 도체를 사용했습니다. 몇 년 후, 직경 50µm의 금속 입자를 사용한 ACF가 출시되었는데, 이는 초기 ACF의 약 절반 크기였습니다. 1988년에는 수지에 니켈이나 금으로 도금된 전도성 입자가 설계되어 유리 기판과 IC(집적회로)를 연결하는 데 사용되었습니다.

1990년대에는 입자 표면에 절연 코팅을 입히는 기술이 개발되었습니다. 전도성 입자가 서로 마주 보는 패드 사이에 갇히면 코팅이 제거되어 전기적 연결이 형성되고, 갇히지 않은 입자는 코팅을 유지하며 절연을 유지합니다. 이 메커니즘은 인접한 패드 사이의 단락을 방지하여 소형 IC와 좁은 패드 간격의 여러 패드를 수용할 수 있게 합니다. 2000년대 초, CRT에서 LCD TV로의 전환이 시작되면서 ACF 수요가 폭발적으로 증가했습니다. ACF는 이제 디지털 디스플레이의 필수 소재라고 해도 과언이 아닙니다.

아래 그래픽은 LCD TV 및 스마트폰 디스플레이의 ACF 애플리케이션을 보여줍니다. ACF는 일반적으로 패널 또는 IC로 신호를 보내는 플렉시블 기판에 디스플레이 패널을 연결하는 데 사용됩니다. ACF 응용 분야는 다음과 같습니다 : COG (Chip-on-Glass), IC와 유리 기판 사이의 연결, FOG(Flex-on-Glass), 유연한 기판과 유리 기판 사이의 연결, FOB (Flex-on-Board), 유연한 기판과 단단한 기판 사이의 연결

​정렬된 입자를 갖는 이방성 전도성 필름인 ArrayFIX

2014년에는 ACF 기술의 또 다른 돌파구가 마련되었습니다. 미세 피치 회로가 등장함에 따라 ACF의 입자는 계속 작아졌습니다. 2016년에는 수지 내의 전도성 입자를 정렬한 새로운 ACF으로 "ArrayFIX"가 출시되었습니다. 응용 분야에는 고급 스마트폰, 웨어러블 장치 및 기존 LCD 외에도 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용하는 자동차 디스플레이가 포함되지만 이에 국한되지 않습니다. ArrayFIX의 사용은 매우 안정적인 미세 피치 연결이 필요한 장치에서 확장되고 있습니다.

아래 이미지는 기존 ACF (왼쪽)와 ArrayFIX(오른쪽) 내부 입자의 분산을 보여줍니다. 기존 ACF에서는 작은 입자가 무작위로 분산되는 반면, ArrayFIX에서는 입자가 평평한 표면에 일정한 간격으로 깔끔하게 정렬됩니다. 이처럼 수지 내 입자 정렬을 미세하게 제어하는 데는 Dexerials만의 특별한 기술이 필요합니다.

전도성 입자를 일정한 간격으로 배열하는 가장 큰 장점은 전도성을 보장하고 패드 간 단락 위험을 줄인다는 것입니다. 회로 기판은 점점 더 미세 피치화되고, 연결 패드의 면적은 점점 작아지고, 패드 간 간격은 매년 좁아지고 있습니다. 이에 따라 기존 ACF의 전도성 입자 양이 증가하여 더 작은 패드에도 표준보다 많은 입자가 포집됩니다. 그러나 이는 간격이 좁은 패드 사이에 더 많은 입자가 존재하여 단락 가능성이 높아짐을 의미합니다. 이와 대조적으로, 입자가 규칙적으로 배열된 ArrayFIX는 패드 간 입자 간 접촉으로 인한 단락 위험을 줄입니다. 이는 입자가 충분히 떨어져 있어 안전하면서도 동시에 패드 내에 충분한 수의 입자를 포집하여 전도성을 제공하기 때문입니다.

시뮬레이션된 입자 트래핑

위에서 설명한 바와 같이 입자를 안정적으로 걸러내고 단락의 위험을 줄이는 능력으로 인해 ArrayFIX는 고급 스마트폰 디스플레이와 자동차 디스플레이에 사용되고 있습니다. ArrayFIX의 또 다른 장점은 포집된 입자의 수를 쉽게 예측할 수 있다는 것입니다. 이는 기존 ACF에서는 패드당 포획된 입자의 수가 확률 분포를 따르는 반면, 입자 배열 ACF에서는 입자의 위치가 사전에 설계 및 결정되어 매우 안정적인 입자 포집이 가능하기 때문입니다. 배선 및 패드는 사전에 컴퓨터에서 설계할 수 있으므로 고객은 단기간에 설계를 검증할 수 있어 개발 기간을 단축할 수 있습니다.

Dexerials는 현재 PAF300 시리즈, PAF400 시리즈, PAF700 시리즈의 세 가지 주요 ArrayFIX 제품을 제공합니다. 각 제품은 입자 크기, 어레이 간 거리, 베이스 접착제의 경화 온도가 다르기 때문에 다양한 용도에 적합합니다.

2016년 12월 출시 이후, COP(Chip on Plastic) 접합이 필요한 플렉시블 OLED 소자에 대한 ArrayFIX 수요는 꾸준히 증가하고 있습니다. 덱세리얼즈는 OLED 시장이 확대됨에 따라 ArrayFIX의 사용이 지속적으로 증가할 것으로 확신합니다.

ArrayFIX와 그 로고는 덱세리얼즈 주식회사의 일본 및 기타 국가에 등록 상표입니다.