입자 배열 ACF인 ArrayFIX® 소개

고화질 평면 패널 디스플레이의 미세 피치화에 필수적인 ACF

스마트폰, 태블릿 PC, 대형 스크린 TV에 사용되는 평판 디스플레이는 매년 점차 고화질화되고 있습니다. 디지털 장치가 더욱 다기능화됨에 따라 부품 밀도도 증가하고 있습니다. 이러한 추세로 인해 디스플레이를 구성하는 유리 기판과 IC 칩을 전기적, 기계적으로 접착하기 위한 미세 피치 접합에 대한 필요성이 증가하고 있습니다.

1977년, 덱세리얼즈는 IC 칩 접합용 접착제인 '이방성 도전 필름(ACF)'을 상용화했습니다. 오늘날 스마트폰 및 태블릿 PC의 유리 기판에 IC 칩을 부착하기 위해 많은 응용 분야에서 사용됩니다. ACF는 열경화성 수지에 분산된 전도성 입자로 구성됩니다. ACF를 사용하면 열과 압력을 가하여 많은 전극을 한 번에 연결할 수 있습니다. 절연 재료는 ACF의 전도성 입자를 덮습니다. 반대쪽 패드가 입자를 포착하면 코팅이 깨져 패드 사이에 전기 연결이 생성됩니다. 포집되지 않은 입자는 절연 특성을 유지하고 인접한 패드 사이의 단락을 방지합니다.

ACF는 솔더, 커넥터 부품 등에 비해 파인 피치 접속을 향하고 있기 때문에 급속히 보급되었습니다. 당사에서는 새로운 파인 피치화의 요구에 응하기 위해서, ACF에 포함되는 도전 입자자 직경을 작게 하고, 입자량을 많게 함으로써 파인 피치 접속이나 접속 면적의 저하에 대응해 왔습니다. 종래의 ACF는 수지에 입자를 분산하고 있어 면적당 입자의 수가 늘어나면 단자에 포착될 확률은 올라갑니다. 그러나 디스플레이의 고화질화는 더욱 진행되고, 부품 밀도의 향상에 의한 접속 면적의 저하가 함께 2010년대에 들어갔을 무렵부터, 그 수법은 한계를 맞이하고 있었습니다. 입자를 너무 늘리면 단자 사이에 막히고 단락 발생 위험이 높아집니다.

도전 입자를 「정렬」 「고정」함으로써 브레이크 스루

입자 직경의 크기를 바꾸지 않고 입자의 수를 늘리지 않고 어떻게 추가 미세 피치화에 대응할 수 있는가. 우리가 연구 끝에 내놓은 대답은 "입자를 늘리는 것이 아니라 반대로 도전 입자를 줄이고 의도한 위치에 규칙성으로 늘어놓는다"는 방법이었습니다. 아래 사진은 당사 종래품의 ACF와 2014년에 개발한 「입자 정렬형 ACF」에 포함되는 입자의 모습입니다. 입자가 무작위로 흩어져 있는 왼쪽에 비해 오른쪽은 등간격으로 정렬되어 입자가 줄지어 있는 것을 알 수 있습니다.

이와 같이 도전 입자를 일정 간격으로 늘어놓는 것으로, 같은 입자의 면밀도에서도 단자의 포착수가 안정되어, 확실한 도통이 가능해집니다. 또 종래의 ACF에서는 가열, 가압된 수지의 내부에서 도전 입자를 움직여, 단자간에 놓치고 있었습니다만, 새롭게 개발한 입자 정렬형 ACF에서는, 정렬시킨 입자가 움직이지 않도록 유동을 억제하는 수지를 개발했습니다. 이에 따라, 적은 입자량으로도 소접속 면적에서 확실하게 도통을 확보하면서, 압착시에 입자가 거의 이동하지 않기 때문에, 쇼트 리스크를 저감할 수 있게 되었습니다. 우리는 이 "입자를 정렬하고 (Array), 고정 (Fix)"기술을 이용한 제품 "ArrayFIX"라고 명명하여 특허를 취득했습니다.

ArrayFIX 기술로 새로운 파인 피치 연결 실현

아래는 기존 ACF와 입자 정렬형 ACF를 사용하여 IC 칩을 기판에 연결했을 때의 현미경 사진입니다. 우측의 입자 정렬형 ACF는 종래 ACF에 비해 입자량으로 6만개에서 2.8만개로 53%가 삭감되어 최소 접속 면적은 1300μ㎡가 300μ㎡로 77% 저하시키는 데 성공, 최소 단자 간격은 12μ㎡에서 10μ㎡로 17% 좁게 할 수 있습니다.

이 새로운 발상으로 개발된 입자 정렬형 ACF 「ArrayFIX」는 최소 범프 간격 10μm에서의 파인 피치 접속이 가능하게 되므로, 고화질 디스플레이 패널에 있어서 좁은 접속 면적으로 신뢰성 높게 접속할 수 있습니다. 또한, 입자 정렬형 ACF는 기존의 ACF의 실장 설비가 그대로 사용할 수 있기 때문에, 새로운 설비 투자의 필요가 없습니다. 4K 디스플레이의 보급도 진행되고, 5G 통신에 의해 모바일 기기에서도, 보다 고화질로 아름다운 디스플레이가 탑재되고 있습니다. 우리 덱세리얼즈는 "ArrayFIX"에 의해 이러한 디스플레이를 확실히 연결하고, 고화질의 디스플레이 패널을 탑재한 디지털 기기의 개발을 지원해 가겠습니다.