부가가치가 있는 입자 배열 ACF인 ArrayFIX

ArrayFIX에 의한 입자 포착 안정

ArrayFIX는 2016년 덱세리얼즈(Dexerials)가 개발한 입자 배열형 이방성 전도성 필름(ACF)입니다. 입자가 무작위로 분산된 기존 ACF와 달리, ArrayFix의 전도성 입자는 열경화성 수지 내부에 균일하게 배열되어 있습니다. 이러한 전도성 입자 배열은 패드 간 안정적인 연결을 보장하고 패드 간 단락 위험을 줄여줍니다.

아래의 전자 현미경 사진은 ArrayFIX와 종래의 ACF를 이용하여 유리 기판에 IC 칩을 접속한 COG(Chip on Glass) 실장시의 단자의 단면을 관찰한 것입니다. 주목할 점은 좌우 IC측 단자(범프) 사이에 보이는 입자입니다. ArrayFIX는 범프 사이에 하나의 입자가 있기 때문에이 사진에서 짧은 위험을 확인할 수 없습니다. 한편, 기존 ACF는 범프 사이에 4개의 입자가 존재하며 이 사진에서는 접촉하지 않았지만 상당히 접근하는 것을 확인할 수 있다. 입자가 서로 접촉하면 단락이 발생할 수 있습니다. 덧붙여 단면 관찰은 대상을 깎아 노출한 면을 관찰하고 있을 뿐이므로, 사진을 향해 안쪽이나 앞쪽의 영역은 상상할 수 밖에 없습니다만, 이 사진으로부터는 종래형 ACF에 비해 ArrayFIX는 쇼트 리스크가 낮다고 할 수 있습니다.

또, 관찰시에는 ArrayFIX의 경우는 대략 입자의 상대적인 위치를 알고 있으므로, 단면 관찰이 비교적 용이합니다. 이에 비해 기존 ACF는 입자 위치를 미리 확인할 수 없기 때문에 단면만으로 연결 및 단락 상황을 설명하기가 어렵습니다. 종래의 ACF의 단면 관찰 사진에서는 좌측 범프가 입자 포착되어 있지 않은 것처럼 보이지만, 이 단면의 앞쪽이나 안쪽에서는 입자를 포착하고 있을 것입니다.

ACF 실장 후의 완성 확인의 효율화

실제 조립의 현장에서는 파괴 검사(단면 관찰)를 할 수 없기 때문에, 미분 간섭 현미경 등의 현미경 화상을 사용해 완성 확인이 행해지고 있습니다. 이하는 실장 상태의 검사에 이용되는 화상으로, 좌측의 그룹은 사람이 판정한 것, 우측의 그룹은 자동 화상 검사 장치(AOI)가 판정의 것이 되어, 모두 동일한 검체의 같은 부위를 판정한 것입니다.

먼저 이미지를 보는 방법을 설명합니다. 모두 화상 처리되어 그레이 스케일로의 표시가 되어 있어, 세로장의 직사각형이 접속 단자, 흰 점이 포착된 ACF 입자의 위치를 나타내는 「압흔(아콘)」이라고 불리는 것으로, 입자 포착 상태가 농담으로 표현되고 있습니다(화상 A). 화상 B는 화상 A의 빨간색 프레임 부분을 확대한 것으로, 핑크 점은 사람의 눈으로 정상이라고 판정한 압흔, 녹색 원은 자동 화상 검사 장치(AOI)에서 정상으로 판정된 압흔을 나타내고 있습니다.

ArrayFIX의 접속에서는, 사람의 눈과 AOI 판정은 모두 26개의 압흔(정상적인 접속흔)을 확인할 수 있습니다. 한편, 종래의 ACF에서는 사람의 눈으로 28개의 압흔이 확인되었음에도 불구하고 AOI의 검사에서는 22개밖에 확인되지 않았다. 이것은, 복수의 압흔이 가까운 위치에 있는 경우, AOI에서는 1개의 압흔으로 판정되어 버리기 때문입니다.

만일 상기의 예에 있어서 압흔수의 판정 기준이 24개 이상이었다고 하면, AOI 판정이 NG가 됩니다. 이 경우, 사람에 의한 추가의 검사가 행해져, 최종적으로 28개라고 판정되어 검사 합격이 됩니다. 이와 같이, 종래형 ACF로 AOI 판정을 실시했을 경우, 시간당의 검사수가 떨어지고, 덧붙여 추가 작업이 발생하게 됩니다.

ArrayFIX를 사용한 경우 입자 간격이 거의 일정하게 유지되어 있기 때문에 압흔이 중복 카운트되지 않고, AOI 이미지 상에 압흔이 선명하게 표시되므로 오판정이 적어 제품 검사의 정밀도 향상, 검사 시간의 단축을 도모할 수 있습니다.

ArrayFIX로 입자 포착을 '설계' -- 새로운 가치에 도전

기존 ACF는 전도성 입자를 분산시키지만 입자 위치를 미리 설정할 수는 없습니다. 그 때문에 단자간에 포착되는 입자수에 대해서는, 확률론적 분포를 가지게 됩니다. ArrayFIX의 경우 결정된 위치에 입자가 있기 때문에 기계 설계에 사용되는 공차 설계의 개념으로 입자 포착을 어느 정도 예측할 수 있습니다. 여기가 포인트입니다. 지금까지는 새로운 설계에 도전할 때에는 그 때마다 평가용 부재를 준비, 조립, 평가를 실시하여 설계의 타당성을 확인하고 있었습니다. 평가가 NG인 경우에는 원인을 규명하고, 설계를 다시 해, 평가 OK가 될 때까지 이 루프로부터 빠질 수 없습니다. 이에 반해 입자 포착을 "설계"할 수 있는 ArrayFIX를 사용하면 앞서의 루프에 빠질 가능성은 낮아집니다. ArrayFIX는 안정적인 입자 포착과 단락 리스크의 저감이라고 말한 접속 품질의 향상은 물론, 개발 기간의 단축이나 보다 좋은 설계(아이디어)에의 챌린지를 가능하게 합니다.

덱세리얼즈는 지금까지 ACF의 톱 러너로서 다양한 기술을 개발, ACF를 진화시켜 왔습니다. 이번에 소개한 ArrayFIX는 확률론적 입자 포착의 영역을 벗어나 이상적인 접속 재료를 향한 스텝 업이 되는 제품입니다. 진화를 계속하는 덱세리얼즈의 ACF, 그 향후에 기대해 주세요.

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