Transcript MicroPACK Co. 2. Flex-on

상온 수직형 초음파 ACF 접합 공정
및
Flex-on-Board 적용사례

MicroPACK Co.
Nano Packaging and Interconnect Lab.
1. Introduction : 이방성 전도성 필름 (ACF)이란?
 ACF는 Anisotropic conductive film의 약어로써 이방성 전도성
필름을 뜻한다.
 ACF는 일반적으로 필름 형태의 열경화성 에폭시 혹은 아크릴 수지
내부에 도전 입자가 분산된 형태를 가지며, 열과 압력을 동시에 가해
주는 공정을 통해 전자 부품을 기계적, 전기적으로 접합하게 된다.
도전 입자
 ACF는 -10℃ ~ 5℃ 온도에서 냉장 보관하며 사용 후 남은 ACF 도
반드시 냉장보관 한다 .
 FOB용 ACF인 경우 주로 Sony와 Hitachi 양사 제품이 사용되고
있으며 국내의 경우 Telephus 제품도 사용되고 있다.
Pressure
Heat
Chip or substrate 1
Chip or substrate 1
ACF
ACF
Substrate 2

MicroPACK Co.
Substrate 2
Nano Packaging and Interconnect Lab.
1. Introduction : ACF Bonding 의 응용
Chip-On-Board
반도체 실장
Flex-On-Board (FOB)
모듈 실장
Chip-On-Glass (COG)
Flex-On-Glass (FOG)

평판 디스플레이
구동 IC 및 FPC 실장
MicroPACK Co.
Chip-On-Flex (COF)
평판 디스플레이 구동 IC 실장,
이미지 센서 모듈
Nano Packaging and Interconnect Lab.
1. Introduction : 모듈 실장 분야에서 ACF를 이용한 Flex-on-Board bonding의 장점
 모듈화의 장점
Ref.) P. Savolainen, et al., “High-density
Interconnections in Mobile Phones Using ACF”,
Polytronics2004, AP22
1. 소형화
FOB Module화된 휴대폰 실장
2. 다기능성
3. 설계 유연성

4. 경량화
MicroPACK Co.
Nano Packaging and Interconnect Lab.
1. Introduction : 모듈 실장 분야에서 ACF를 이용한 Flex-on-Board bonding의 장점
 모듈 실장 방법
Connector Soldering
Connector의 단점
1. 높이 : 1 ~ 4 mm (박형화 어려움)
2. 차지하는 면적이 넓음
3. 전극 피치 한계 : ~ 400 μm
4. 접촉불량 가능성 높음
5. Pb 작업, Fume 발생
Flex-on-Board (FOB) bonding
FOB bonding의 장점
1. 초박형 접속 : < 100 μm 두께
2. 미세피치 가능 : ~ 100 μm 피치
3. 접촉 불량율 저하
4. 수리 등 재작업 용이함

5. Clean 작업 : Lead less, Fumeless 작업
MicroPACK Co.
Nano Packaging and Interconnect Lab.
2. Flex-on-Board 공정 : Flex-on-Board의 구성
전극
Flexible PCB
Module
ACF
PCB
Module
Flexible
PCB
도전 입자
 Flex-on-Board는 접속을 위한 pattern 이 형성된 PCB와 Flexible PCB,
그리고 PCB와 Flexible PCB의 상하 전극을 연결 시켜주는 ACF로 구성된다.
 열과 압력이 가해진 ACF 는 유동성을 띄게 되고 전극 사이의 도전 입자는 상하부 전극과
물리적으로 접촉되어 통전을 시키게 된다. 이 과정에서 ACF는 경화되고 PCB와
Flexible PCB는 단단하게 기계적으로 부착된다.
ACF
PCB

( FOB 본딩 후 상하부 전극 사이에 있는
도전입자의 단면사진 )
MicroPACK Co.
Nano Packaging and Interconnect Lab.
2. Flex-on-Board 공정 : Flex-on-Board의 Bonding 방법
 FOB Bonding 방법
 ACF Bonding은 ACF가 열에 의해서 단단하게 굳어지는 경화 반응을 이용한다.
 따라서 ACF 접합 공정에서는 반드시 열을 필요로 하는데 이를 외부에서 전도시키는 방법이 열압착 공정,
초음파진동에 의해 ACF 층에서 자체 발열이 일어나도록 하는 방법이 초음파 공정 이다.
Thermo-compression
Heating tool
Heat
Patented
U/S horn
Vibration
Flexible printed circuit
Flexible printed circuit
Heat conduction
ACF
Local heat generation
Printed circuit board
Printed circuit board
Heating tool (250℃~300℃) ACF (190℃)
U/S horn (R.T.)  ACF (250℃)
Heating Tool(일명 Hot bar)로부터 전달된
열이 FPC를 통하여 ACF에 전달되는 구조임.

Ultrasonic
MicroPACK Co.
수직형 초음파 진동에 의하여 ACF 내부에
자발적인 열이 발생하는 구조임.
Nano Packaging and Interconnect Lab.
2. Flex-on-Board 공정 : Flex-on-Board Bonding 방법 (열압착 vs 초음파)
 열압착 공정에서는 접합 툴(Hot Bar)의 온도가 매우 높아야 하며 느린 열전도에 의한 접합 시간 지연 등의 한계가 있다.
 이런 문제를 해결하기 위해 KAIST 에서 발명된 수직방향 진동의 초음파 접합은 수직방향 진동의 초음파에 의한 ACF 층의 자체
발열을 이용하므로 접합 툴(U/S horn)의 온도를 상온으로 유지하면서도 매우 빠른 접합 시간을 구현하는 혁신적인 생산성 향상
공정이다.
구

분
열압착 접합
초음파 접합
접합 툴 온도
250℃~300℃
상온
접합 시간
~15 초
5초 이내
ACF 내부 온도
>190℃
>250℃
열 변형
High
None
작업 환경
열, Fume 등 발생
열, Fume 발생 없음
MicroPACK Co.
생산성 향상
열변형 최소
작업환경 개선
Nano Packaging and Interconnect Lab.
2. Flex-on-Board 공정 : 초음파 Bonding Process
 초음파 Bonding Process
가 접합
(Pre-Bonding)
본 접합
(Main Bonding)
Ultrasonic vibration
(high energy)
Ultrasonic vibration
(low energy)
ACF
PCB
Rigid PCB의 전극 위에 ACF를 붙이는 공정으로
ACF 의 부착 방법은 Cutting 방법에 따라
FULL CUT과 HALF CUT 으로 나눈다.
Flexible PCB
ACF
PCB
ACF가 부착된 Rigid PCB 위에 FPC를 얹어서
접합하는 공정으로
Rigid PCB의 전극과 FPC의 전극을 Align 한 뒤
FULL CUT : ACF 의 base film 을 포함하여 ACF
전체를 cutting 한 후 bonding 하여 수동으로 base
film 을 제거하는 방식으로 초기에 사용되었으나 현
재는 사용되지 않음.
Teflon 혹은 Silicone Tape를 접합면 위에 배치한 뒤
초음파 혼을 통하여 수직형 초음파를 가하여 본딩한다
HALF CUT : ACF 부분만 cutting 하고 bonding
후 base film 을 당겨서 feeding 하는 방식.

MicroPACK Co.
Nano Packaging and Interconnect Lab.
2. Flex-on-Board 공정 : 접합부 repair 방법
 가 접합 공정에서
불량이 발생하였다면 에탄올로 간단히 ACF를 제거 할 수 있으나
 본접합 후에는 Flexible PCB가 단단하게 부착되어 있으므로 Flexible PCB를 제거하기 위해서는 열을 가하여 뜯는 방법을
사용한다.
뜯어냄
Ultrasonic vibration
ACF
Flexible PCB
PCB
 경화된 ACF의 접착제 는 120℃ 이상에서 물러지는 특성을 가지고 있다.
그러므로 bonding 된 Flexible PCB에 열을 가한 후
뜯어내는 방법으로 제거할 수 있다.
 PCB에 남아있는 ACF는 ACF Repair 액이나 Acetone을 이용하여 깨끗이 닦고, 제거된 Flexible PCB는 폐기한다.

MicroPACK Co.
Nano Packaging and Interconnect Lab.