KR100980455B1 - 전도성 패턴 필름 및 이것의 접합 방법 - Google Patents

전도성 패턴 필름 및 이것의 접합 방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은 전자 부품을 전기적 및 기계적으로 연결하는데 사용되는 전도성 패턴 필름과 이것의 접합 방법에 관한 것으로서, 접합부의 전기 전도도가 균일하고 신뢰성이 높은 특징이 있다. 이 발명의 전도성 패턴 필름은 폴리머 필름에 관통 구멍의 패턴을 가공하고 관통 구멍의 벽면에 금속층을 형성하고 관통 구멍의 중심부에 솔더를 채운 구조로서, 전자 부품의 전극 사이에 접착제와 함께 전도성 패턴 필름을 삽입하고 열과 압력을 가해 전극과 전도성 패턴 필름을 밀착시킨 상태에서 초음파 진동 또는 마이크로 히터를 이용하여 접합부를 형성한다.
전도성 패턴 필름, 솔더, 초음파, 마이크로 히터

Description

전도성 패턴 필름 및 이것의 접합 방법{CONDUCTIVE PATTERN FILM AND ITS BONDING METHOD}
이 발명은 전자 부품의 패키징에 사용되는 전도성 패턴 필름(conductive pattern film)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 기존의 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film, 이하 ACF)에 비해 전기 전도도가 균일하고 신뢰성이 높은 접합부를 형성할 뿐만 아니라 미세 피치의 전자 부품의 접합에 적합한 전도성 패턴 필름에 관한 것이다. 또한, 이 발명은 이러한 전도성 패턴 필름을 전자 부품에 효율적으로 접합할 수 있는 전도성 패턴 필름의 접합 방법에 관한 것이기도 하다.
전자 패키징 기술은 반도체 소자와 커넥터 등을 포함하는 전자 부품을 기판에 접속시키는 기술로서, 최근 전자제품의 소형화와 고기능화 추세에 따라 반도체 소자의 입출력 전극의 개수가 증가하고 전극 사이의 피치(pitch)가 지속적으로 감소하는 추세이다. ACF는 직경 3~5㎛인 미세한 전도성 입자를 접착제 필름에 균일 하게 도포한 구조로서, 전자 부품의 범프 형상 전극과 밀착한 상태에서 접착제를 경화시켜 접합부를 형성한다. ACF는 저온 접합이 가능하고 환경 친화적이기 때문에 디스플레이(display), 통신 장비, 반도체 칩 등의 패키징에 다양하게 사용되고 있지만, 최근 고밀도 패키징의 추세에 따라 전자 부품의 피치가 감소하면서 ACF의 전도성 입자 사이에 전기적 단락(short-circuit)이 발생하고 신뢰성이 감소하는 문제점이 발생하고 있다.
ACF의 단락을 방지하기 위한 대표적인 방법으로는, NCF(Non-Conductive Film)를 이용하는 방법과 전도성 패턴을 이용하는 방법을 들 수 있다. NCF는 전자 부품의 금속 전극 사이에 절연성 접착제를 도포하고 열과 압력을 가해 전극을 밀착시켜 접합부를 형성하는 방법으로서, ACF의 전도성 입자를 사용하지 않기 때문에 가격이 저렴하고 전기 전도도가 높은 장점이 있다. 그러나 금속 전극이 단순한 압력에 의해 밀착된 상태이므로 전극의 표면 상태에 영향을 크게 받고, 온도가 증가하면 전극간의 접촉 상태가 변화하여 전기 전도도가 불균일하게 되고 신뢰성이 감소하는 단점이 있다.
전도성 패턴을 이용하는 방법은 ACF의 변형된 형태로서, 단락을 방지하기 위하여 폴리머 필름에 다수의 반복적인 구멍 패턴을 형성하고, 구멍의 벽면을 금속으로 도금한 필름을 이용한다.
이와 관련한 연구논문(Yamaguchi 등, "Development of Novel Anisotropic Conductive Film(ACF)", IEEE Electronic Components and Technology Conference, 1999, pp.360~364)에서 제시한 전도성 패턴의 구조는, 폴리머 필름에 다수의 관통 구멍(through hole) 패턴을 형성하고 도금 공정을 이용하여 구멍의 내부에 구리를 채운 형상이다.
또한, 연구보고(Masuda 등, "Development of ACF for Semiconductor Device Testing", SEI Technical Review, No. 61, 2006, pp.88~92)에서는 폴리머 필름에 형성된 관통 구멍의 벽면을 금속층으로 코팅한 구조를 제안하였으며, 금속층이 형성된 관통 구멍의 중심부는 비어있는 구조이다.
미국 공개특허 제2006-0280912호("Non-Random Anisotropic Conductive Film(ACF) and Manufacturing Processes")는 관통 구멍 대신 막힌 구멍(blind hole)을 사용하는 방식으로서, 폴리머 필름의 표면에 막힌 구멍을 가공하고 막힌 구멍의 내부에 ACF 입자를 도포하거나 구멍의 벽면을 금속으로 코팅한 구조이다. 또한, 국내 공개특허 제2007-0078099호("이방 전도성 필름 및 이의 제조 방법")에서는 다공성 직물(fabric)에 전도성 물질을 패턴 형상으로 부착시킨 구조를 제시하고 있다. 그런데, 이 기술에서는 접합제 성분의 전도성 물질을 사용하기 때문에 신뢰성이 감소하고 전도성 물질을 노즐로 분사하여 순차적으로 패턴닝하기 때문에 생산성이 낮은 단점이 있다.
상기와 같은 전도성 패턴 필름의 구조는 폴리머 필름 또는 직물에 일정한 전도성 패턴을 형성함으로써, 전기 전도도를 일정하게 유지하고 단락을 방지하는 공통점이 있다. 그러나 접합된 부품에 열이 발생하여 온도가 증가하면, 접착제의 열팽창에 의해 전자 부품 간의 간격이 벌어지거나, 접착제에 의해 밀착된 전도성 패턴과 전극 사이에 균열이 발생하여, 접합부의 전기 전도도와 기계적인 신뢰성이 떨 어진다. 이와 같은 현상은 ACF나 NCF와 같이 접착제를 이용하여 접합부를 형성하는 방법에서 공통적으로 발생하며, 이는 접착제를 사용하면 전극 사이에 금속학적인 또는 화학적인 결합이 발생하지 않기 때문이다. 이와 같은 기존 방법의 단점은 최근에 사용되는 고밀도 및 미세 피치의 전자 부품을 접합하는데 문제점으로 작용하고 있다.
ACF를 이용한 접합 공정에는 주로 열압착 방법이 사용되고 있으며, 이 방법은 전자 부품에 열과 압력을 가해 ACF의 전도성 입자를 전자 부품의 전극 사이에 압착시키고 접착제를 경화시켜 접합부를 형성한다. 이러한 열압착 방법을 사용하면, 열경화성 접착제의 경우에는 경화시간이 길어지기 때문에 생산성이 감소하는 단점이 있다. 그러나 열압착 방법과 함께 종방향 초음파를 부가하면, 접착제의 경화시간을 단축시킬 수 있다. 초음파 접합 방법은 초음파 진동을 가하면 접착제의 점탄성 발열에 의해 온도가 상승하면서 접착제가 경화하는 특성을 이용하는 기술이다.
이와 관련한 국내 특허출원 제2002-0022660호("초음파 솔더링을 이용한 전자 패키지 및 그 패키징 방법")에는 종방향 초음파를 이용하여 솔더를 용융시키고, 이와 함께 접합제인 언더필(underfill)을 효율적으로 경화시키는 방법에 대해 공개되어 있다. 그런데, 이 기술은 초음파를 이용한 플립칩 솔더링에 관한 것으로 폴리머 재질의 ACF에는 적용된 바 없다.
또한, 국내 특허출원 제2005-0113105호("초음파를 이용한 전자부품간의 접속방법")에서는 종방향 또는 횡방향 초음파를 이용하여 ACF의 접착제를 효율적으로 경화시키는 방법을 제시하고 있다. 초음파를 사용하는 접합 방법은 국부적으로 열을 발생시키는 장점이 있지만, 전자부품을 유리 기판에 접합하는 COG(Chip On Glass) 공정에서는 초음파의 기계적인 진동에 의한 충격이 유리에 손상을 줄 수 있다. 또한, 전자부품을 폴리머 필름 또는 기판에 접합하는 COF(Chip On Film) 공정에서는 초음파 진동에 의해 접착제뿐만 아니라 폴리머 필름이나 기판도 용융될 수 있으며, 초음파 시간이나 진폭을 조절하여 발열 온도를 제어하기 어려운 단점이 있다. 또한, 이 기술은 솔더를 용융시켜 접합부를 형성하지 않기 때문에 접합부의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.
국부적인 영역을 가열하기 위한 방법으로는 마이크로 히터(micro heater)를 이용한 국부가열 방법을 들 수 있다. 이 방법은 상용의 잉크젯 프린터 헤드(inkjet printer head)에서 잉크를 급속 가열하여 분사시키는데 사용하고 있다. 미세한 금속선 패턴인 마이크로 히터를 접합에 적용한 연구논문(Chen 등, "Vacuum Packaging Technology Using Localized Aluminum/Silicon-to-Glass Bonding", J. of Microelectromechanical Systems, Vol.11, 2002, pp.556~565)에서는 기판에 형성된 마이크로 히터에서 발생하는 저항열을 이용하여 접합부를 형성한다. 마이크로 히터는 주로 MEMS(Microelectromechanical System) 부품의 밀봉 접합에 적용하고 있으며, 미세 패턴이 가능하고 전류를 제어하여 마이크로 히터의 온도를 쉽게 제어할 수 있는 장점이 있지만, 마이크로 히터를 ACF 접합에 적용하여 솔더를 용융시킨 사례는 없는 상태이다.
따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 ACF에 비해 전기 전도도가 균일하고 신뢰성이 높은 접합부를 형성할 뿐만 아니라 미세 피치의 전자 부품의 접합에 적합한 전도성 패턴 필름을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 이 발명은 상기와 같은 전도성 패턴 필름을 전자 부품에 접합함에 있어 종방향 초음파 또는 마이크로 히터를 이용하여 솔더 접합부를 형성함으로써, 전기 전도도와 신뢰성이 높은 접합부를 형성하는 전도성 패턴 필름의 접합 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
이 발명의 전도성 패턴 필름은, 다수의 관통 구멍을 갖는 기재수단과, 관통 구멍의 벽면과 관통 구멍의 입구 주변에 형성된 전도성 패턴수단과, 관통 구멍의 중심부에 채워진 솔더수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 발명의 기재수단은 다수의 관통 구멍을 갖는 폴리머 필름이거나, 폴리머 재질의 직물일 수 있다.
이 발명의 솔더수단은 관통 구멍의 상부와 하부로 볼록한 솔더 범프이거나, 접착제가 혼합된 솔더 분말일 수 있다.
또한, 이 발명의 전도성 패턴 필름은, 다수의 관통 구멍을 갖는 폴리머 재질 의 직물로 구성된 기재수단과, 직물의 표면에 형성된 전도성 패턴수단과, 전도성 패턴수단의 표면에 형성된 솔더수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명의 전도성 패턴 필름은, 다수의 오목부와 볼록부를 반복적으로 갖는 요철 형상의 기재수단과, 다수의 오목부에 각각 삽입되는 다수의 전도성 패턴 화이버를 포함하며, 전도성 패턴 화이버는 화이버의 길이방향을 따라 간격을 두고 표면 둘레에 각각 형성되는 다수의 전도성 패턴수단과, 다수의 전도성 패턴수단의 표면 둘레에 각각 형성되는 솔더수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명의 전도성 패턴 필름은, 기재수단과, 기재수단의 표면에 교대로 반복 배열되는 다수의 전도성 패턴 화이버 및 다수의 절연성 화이버를 포함하며, 전도성 패턴 화이버는 화이버의 길이방향을 따라 간격을 두고 표면 둘레에 각각 형성되는 다수의 전도성 패턴수단과, 다수의 전도성 패턴수단의 표면 둘레에 각각 형성되는 솔더수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 발명은 기재수단의 상부와 하부에 코팅된 접착수단을 더 포함할 수 있다.
이 발명의 전도성 패턴 필름의 접합 방법은, 상기와 같이 접착수단이 코팅된 전도성 패턴 필름을 전자 부품 사이에 위치시키고 열과 압력을 가하여 전자 부품의 전극과 전도성 패턴 필름을 접합하는 것을 특징으로 한다.
이 발명은 전자 부품의 전극 주위에 마이크로 히터의 회로선을 형성하고, 전도성 패턴 필름과 전자 부품에 열과 압력을 가한 상태에서 마이크로 히터에 전류를 가하여 발생한 국부적인 저항열에 의해 전도성 패턴 필름의 솔더수단을 용융시켜 전자 부품의 전극과 접합하고 접착수단을 경화시킬 수 있다.
이 발명은 마이크로 히터의 회로선을 전자 부품의 회로선과 동일한 평면에 형성하면서 전자 부품의 전극의 외곽을 부분적으로 감싸는 형태로 배열할 수 있다.
이 발명은 전자 부품의 회로선 위에 절연층을 형성하고, 마이크로 히터의 회로선을 절연층 위에 형성하여 전자 부품의 회로선과 분리시키고, 마이크로 히터의 회로선을 전자 부품의 전극과 인접한 부위를 감싸는 형태로 배열하여, 전도성 패턴 필름과 전자 부품에 열과 압력을 가한 상태에서 마이크로 히터에 전류를 가하여 발생한 국부적인 저항열에 의해 전도성 패턴 필름의 솔더수단을 용융시켜 전자 부품의 전극과 접합하고 접착수단을 경화시킬 수 있다.
또한, 이 발명의 전도성 패턴 필름의 접합 방법은, 전도성 패턴 필름을 전자 부품 사이에 위치시키고 열과 압력을 가한 상태에서 전자 부품에 종방향 초음파를 인가하여 전도성 패턴 필름의 솔더 범프를 용융시켜 전자 부품의 전극과 접합시키는 것을 특징으로 한다.
이 발명의 전도성 패턴 필름은 미세 간격으로 솔더가 형성되어 있으므로 미세 피치를 갖는 전자 부품 간의 접합에도 적합하다.
또한, 이 발명은 전도성 패턴이 형성된 직물과 화이버를 이용하여 전도성 패턴 필름의 생산이 가능하므로 그 생산 비용이 낮고, 기존의 ACF를 대체한 사용이 가능한 장점이 있다.
또한, 이 발명은 초음파 또는 마이크로 히터를 이용한 접합 공정에서 전도성 패턴 필름의 솔더 범프가 용융하여 전자 부품의 전극과 솔더 접합부를 형성하기 때문에 접합부의 전기 전도도가 높고 신뢰성이 높은 장점이 있다.
또한, 이 발명은 접합 공정에서 종방향 초음파의 점탄성 발열과 마이크로 히터의 저항열을 이용하여 효율적으로 전도성 패턴 필름의 솔더를 용융시키고 접착제를 경화시켜 생산성과 품질을 향상시키는 장점이 있다.
아래에서, 이 발명에 따른 전도성 패턴 필름 및 이것의 접합 방법의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 전도성 패턴 필름의 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 전도성 패턴 필름(100)은 기재인 폴리머 필름(110)에 전도성 관통 구멍(120)이 일정한 패턴으로 형성되어 있다. 폴리머 필름(110)의 재질로는 ACF에 사용되는 폴리스티렌(Polystyrene) 등의 재질이나 테플론(Teflon)이나 폴리이미드(Polyimide) 등의 절연성 폴리머를 사용할 수 있다. 여기서, 폴리머는 전도성 관통 구멍(120) 사이의 단락을 방지하는 역할을 한다.
전도성 관통 구멍(120)은 관통 구멍(120)의 벽면과 입구 부근에 니켈이나 구리 등의 금속층(130)이 형성되고, 관통 구멍(120)의 중심부에 솔더가 채워진 구조를 갖는다. 관통 구멍(120)의 입구에 형성된 솔더의 바람직한 형상은 볼록한 범프 형상으로, 접합 과정에서 볼록한 솔더 범프(140)는 전자 부품의 전극과 압착된 상 태에서 초음파 또는 마이크로 히터의 발열에 의해 솔더 범프(140)가 용융하면서 전자 부품의 전극과 금속학적으로 접합되므로, 접합부의 전기 전도도와 신뢰도가 증가한다.
도 2는 도 1에 도시된 전도성 패턴 필름을 제조하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전도성 패턴 필름(100)의 제조 과정은 폴리머 필름(110)의 관통 구멍(120) 가공, 금속층(130) 형성, 금속층(130)의 패턴 형성, 솔더 범프(140) 형성, 접착제 코팅의 순서로 구성된다.
폴리머 필름(110)에 관통 구멍(120)을 가공함에 있어서는, 플라즈마 에칭(plasma etching), 레이저 드릴링(laser drilling), 기계적인 드릴링, 펀칭(punching) 등의 방법을 사용할 수 있다. 이런 방법으로 폴리머 필름(110)에 관통 구멍(120)이 형성되면, 관통 구멍(120)이 형성된 폴리머 필름(110)에 무전해 도금이나 증착 방법을 이용하여 금속층(130)을 형성하고, 리소그래피(lithography)와 에칭 방법을 이용하여 관통 구멍(120)과 구멍의 입구 주변을 제외한 부위의 금속층(130)을 선택적으로 제거하여 금속 패턴을 가공한다. 그런 다음, 도금된 관통 구멍(120)의 중심부에 솔더를 채워 솔더 범프(140)를 형성하기 위해, 웨이브 솔더링(wave soldering)이나 HASL(Hot Air Solder Level) 방법을 사용하거나, 솔더 페이스트를 스크린 프린팅하고 리플로우 솔더링(reflow soldering) 방법을 사용한다. 마지막 공정으로 전도성 패턴 필름의 상부와 하부에 접착제를 얇게 코팅한다. 이와 같은 방법으로 제조된 전도성 관통 구멍에 채워진 솔더는 볼록한 범프 형상이므로 접합 공정에서 전자 부품의 전극과 접촉하고 솔더 범프가 용융하면서 전자 부품 의 전극과 솔더 접합부를 형성한다.
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 전도성 패턴 필름의 변형 예를 설명하기 위한 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전도성 패턴 필름(300)은 액상의 접착제와 혼합된 미세한 솔더 분말이 폴리머 필름(310)의 관통 구멍에 충진된 구조를 갖는다. 여기서, 솔더 분말은 스크린 프린팅 방법을 이용해 관통 구멍에 채운다.
이러한 구조의 전도성 패턴 필름(300)을 전자 부품에 접합함에 있어서는, 압력을 가해 전자 부품의 전극과 솔더 분말이 압착된 상태에서 초음파 또는 마이크로 히터를 사용하여 가열함으로써, 솔더 분말이 용융되면서 전자 부품의 전극과 접합부를 형성한다. 이와 같은 전도성 패턴 필름(300)은 도 2의 제조 공정 중에서 관통 구멍에 금속층을 형성하는 공정과 솔더를 채우는 공정을 생략할 수 있기 때문에 제조 방법이 단순하고 생산비를 감소시킬 수 있지만, 솔더 분말에 의해 통전되므로 전기 전도도가 낮다는 단점이 있다.
도 4는 이 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 직물을 이용한 전도성 패턴 필름의 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 패턴 필름(400)은 폴리머 재질의 직물(410) 표면에 전도성 금속 패턴(420)을 형성하고, 전도성 금속 패턴(420) 표면에 솔더층을 형성하여 구성한 것이다. 이러한 전도성 패턴 필름(400)의 제조 방법은 무전해 도금 또는 증착 공정을 이용하여 직물의 표면에 니켈이나 구리 등의 금속층을 형성하는 단계와, 리소그래피와 에칭 방법을 이용하여 직물의 금속층을 선택적으로 제거하여 금속 패턴을 형성하는 단계와, 웨이브 솔더링이나 HASL 방법 또는 리플로우 솔더링을 이용하여 직물의 금속 패턴에 솔 더층을 형성하는 단계로 구성된다.
직물을 이용한 전도성 패턴 필름(400)은 직물의 씨줄과 날줄이 교차하는 지점이 다른 지점에 비해 볼록하기 때문에 전자 부품의 전극과 균일한 접촉이 발생하지 않는 단점이 있지만, 직물을 이용하면 관통 구멍이 자동으로 형성되기 때문에 관통 구멍을 형성하기 위한 가공 공정을 생략할 수 있으므로 생산비를 절감할 수 있다. 직물을 구성하는 화이버(fiber) 또는 실의 직경은 5~10㎛ 이지만, 상용화된 마이크로 화이버(micro fiber)의 직경은 1㎛ 이하이므로, 마이크로 화이버를 이용하면 초미세 패턴을 제조할 수 있다. 또한, 직물을 이용한 전도성 패턴 필름은 직물의 표면에 솔더층을 형성하는 대신에, 직물 사이의 구멍에 솔더를 채운 형태로 구성할 수도 있다.
도 5는 이 발명의 또다른 실시예에 따른 전도성 패턴 화이버와 요철 형상의 필름을 이용한 전도성 패턴 필름의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5의 (a)는 전도성 패턴 화이버(510)의 구조를 설명하기 위한 개략도로서, 증착 또는 도금 공정을 이용하여 하나의 화이버(511)의 표면에 니켈 또는 구리 등의 금속층을 형성하고, 리소그래피와 에칭 방법을 이용하여 화이버(511)의 금속층을 선택적으로 제거하여 금속 패턴(512)을 형성하고, 웨이브 솔더링이나 HASL 방법으로 금속 패턴(512)의 표면에 솔더층(513)을 코팅함으로써, 전도성 패턴 화이버(510)를 제조한다.
도 5의 (b)는 전도성 패턴 화이버(510)를 이용하여 제조한 전도성 패턴 필름(500)을 설명하기 위한 개략도로서, 요철이 형성된 열가소성 폴리머 필름(520)의 오목부(521) 각각에 전도성 패턴 화이버(510)를 삽입함으로써, 전도성 패턴 필름(500)을 제조한다. 여기서, 폴리머 필름(520)은 그 측면에서 보았을 때, 일정 간격을 두고 반복적인 요철 형상을 갖는 것으로서, 오목한 부분인 오목부(521)는 전도성 패턴 화이버(510)를 정렬하고, 볼록한 부분인 볼록부(522)는 전도성 패턴 화이버(510) 사이를 절연시키는 역할을 한다.
이러한 구조의 전도성 패턴 필름(500)을 전자 부품에 접합함에 있어서는, 열과 압력을 가하면 요철이 형성된 폴리머 필름(520)의 하부가 용융되면서 전도성 패턴 화이버(510)가 하부 전자부품의 전극과 접촉하면서 접합된다.
도 6은 이 발명의 또다른 실시예에 따른 전도성 패턴 화이버와 절연성 화이버를 이용한 전도성 패턴 필름의 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전도성 패턴 필름(600)은 열가소성 폴리머 필름(610) 위에 전도성 패턴 화이버(620) 사이에 절연성 화이버(630)를 교대로 위치시킨 구조를 갖는다. 여기서, 절연성 화이버(630)는 전도성 패턴 화이버(620) 사이를 절연시키는 역할을 하고, 열가소성 폴리머 필름(610)은 접합시 용융되어 전도성 패턴 화이버(620)와 그 하부에 위치하는 전자부품 사이를 전기적으로 연결하는 연결부의 역할을 한다. 이 실시예의 전도성 패턴 화이버(620)는 도 5의 전도성 패턴 화이버(510)와 동일하게 구성된다.
도 5 및 도 6에 도시된 전도성 패턴 필름(500, 600)은 전도성 패턴 화이버(510, 620)의 높이가 일정하기 때문에 전자 부품의 전극이 균일하게 접촉하는 장점이 있다. 그리고 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 전도성 패턴 필름(400, 500, 600)은 전도성 패턴 직물 또는 화이버를 이용하는 기술로서, 열압착 공정을 이용하여 접합할 수 있는데, 이 경우에는 전도성 패턴의 솔더층이 용융되고 전자 부품의 전극과 전도성 패턴 필름 간의 압착에 의해 접합부를 형성한다.
도 7은 이 발명에 따른 전도성 패턴 필름을 초음파 접합 공정을 통해 전자 부품에 접합하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 접착제(710)가 코팅된 전도성 패턴 필름(700)을 전자 부품(750) 사이에 위치시키고, 열과 압력을 가해 전도성 패턴 필름(700)을 전자 부품(750)의 전극(760)에 밀착시킨 상태에서 종방향 초음파를 가하여 전도성 패턴 필름의 솔더 범프를 용융시켜 전자 부품(750)의 전극(760)과 접합부를 형성한다. 즉, 초음파에 의해 접착제와 솔더의 점탄성에 의해 열이 발생하여 솔더를 용융시키고 이와 함께 접착제를 경화시킨다. 이러한 초음파 접합 가능한 전도성 패턴 필름으로는 앞서 설명한 실시예들의 전도성 패턴 필름(100, 300, 400, 500, 600)이 모두 적용 가능하다.
이러한 초음파에 의한 솔더의 점탄성 발열은 전자 부품의 전극과 밀착된 부분에서만 국부적으로 발생하므로, 초음파 접합 방법은 LCD 판넬과 같이 온도에 민감한 전자 부품의 접합에 유용하다. 그러나 초음파 접합 방법은 접합부의 온도를 정확하게 제어하기 어렵고, 전자 부품의 종류에 따라 초음파 충격에 의한 전자 부품의 손상이 발생할 수 있고, 전자 부품이 플라스틱 기판인 경우에는 초음파에 의해 플라스틱 기판이 용융되거나 손상이 발생할 수 있는 단점이 있다.
도 8은 이 발명에 따른 전도성 패턴 필름을 마이크로 히터를 이용하여 전자 부품에 접합하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 열 과 압력을 이용하여 전도성 패턴 필름(800)과 전자 부품(850)의 전극(860)을 밀착시킨 상태에서, 마이크로 히터(870)를 이용하여 전극(860) 주위를 국부적으로 가열하여 접합부를 형성한다. 여기서, 마이크로 히터(870)는 전자 부품(850)의 전극(860) 주위에 형성된 미세한 금속선의 패턴으로서, 금속선 재질로는 금, 니켈, 구리, 알루미늄 등의 도체를 사용할 수 있다. 마이크로 히터(870)의 금속선의 양단 패드에 전류를 인가하면 저항열이 발생하여 금속선 주위를 국부적으로 가열하며, 저항열은 전도성 패턴 필름(800)의 솔더를 용융시키고 접착제(810)를 경화시켜 접합부를 형성한다.
마이크로 히터를 이용한 접합 방법은 금속선 패턴을 형성하기 위한 추가의 가공 공정이 필요하지만, 초음파 가열 방법에 비하여 접합부의 온도 제어가 용이하고, 초음파 충격에 의한 전자 부품의 손상을 방지할 수 있고, 접합 과정에서 전자 부품의 정밀한 정렬을 유지할 수 있다는 장점이 있으므로, 미세 피치의 접합에 적합하다. 또한, 마이크로 히터를 이용한 접합 방법은 경화 시간이 긴 접착제를 사용하는 경우에는 1차 가열에 의해 솔더 접합을 하고, 이후에 계속 전류를 가하여 저항열에 의해 접착제를 경화시킬 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 9는 도 8에 도시된 마이크로 히터의 패턴 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 마이크로 히터의 회로선(971)은 전자 부품(950)의 기판 또는 기판의 전극(960) 주위를 부분적으로 감싸는 형상을 갖는다. 즉, 마이크로 히터의 회로선(971)은 마이크로 히터의 패드(972)에 접속된 상태에서 전자 부 품의 전극 외곽에 설치되어, 마이크로 히터의 회로선(971)과 전자 부품의 회로선(951) 사이에 단락이 발생하는 것을 방지한다. 그런데, 이러한 패턴 구조는 전자 부품의 전극 외곽을 부분적으로 감싸기 때문에 전자 부품의 전극들을 균일하게 가열하지 못하는 단점이 있지만, 마이크로 히터의 회로선을 전자 부품의 회로선과 동일한 평면에 형성하기 때문에 생산비를 감소시키는 장점이 있다.
도 10은 도 8에 도시된 마이크로 히터의 패턴 구조의 변형예를 설명하기 위한 개략도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전자 부품(1050)의 회로선(1051)과 분리된 절연층(1080)에 마이크로 히터의 회로선(1071)을 형성한다. 여기서, 마이크로 히터의 회로선(1071)은 마이크로 히터의 패드(1072)에 접속된다. 이러한 패턴 구조는 절연층(1080)에 의해 마이크로 히터의 회로선(1071)이 전자 부품의 회로선(1051)과 분리되기 때문에, 마이크로 히터의 회로선을 전자 부품의 전극(1060) 주위에 근접하게 형성하여 균일하고 급속한 가열이 가능하고, 다양한 마이크로 히터의 패턴을 가공할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 이 발명의 전도성 패턴 필름 및 이것의 접합 방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 전도성 패턴 필름의 구조를 설명하기 위한 개략도이고,
도 2는 도 1에 도시된 전도성 패턴 필름을 제조하는 과정을 설명하기 위한 개략도이고,
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 전도성 패턴 필름의 변형 예를 설명하기 위한 개략도이고,
도 4는 이 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 직물을 이용한 전도성 패턴 필름의 구조를 설명하기 위한 개략도이고,
도 5는 이 발명의 또다른 실시예에 따른 전도성 패턴 화이버와 요철 형상의 필름을 이용한 전도성 패턴 필름의 구조를 설명하기 위한 개략도이고,
도 6은 이 발명의 또다른 실시예에 따른 전도성 패턴 화이버와 절연성 화이버를 이용한 전도성 패턴 필름의 구조를 설명하기 위한 개략도이고,
도 7은 이 발명에 따른 전도성 패턴 필름을 초음파 접합 공정을 통해 전자 부품에 접합하는 방법을 설명하기 위한 개략도이고,
도 8은 이 발명에 따른 전도성 패턴 필름을 마이크로 히터를 이용하여 전자 부품에 접합하는 방법을 설명하기 위한 개략도이고,
도 9는 도 8에 도시된 마이크로 히터의 패턴 구조를 설명하기 위한 개략도이며,
도 10은 도 8에 도시된 마이크로 히터의 패턴 구조의 변형예를 설명하기 위 한 개략도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
100 : 전도성 패턴 필름 110 : 폴리머 필름
120 : 관통 구멍 130 : 금속층
140 : 솔더 범프

Claims (8)

  1. 다수의 오목부와 볼록부를 반복적으로 갖는 요철 형상의 기재수단과,
    상기 다수의 오목부에 각각 삽입되는 다수의 전도성 패턴 화이버를 포함하며,
    상기 전도성 패턴 화이버는 화이버의 길이방향을 따라 간격을 두고 표면 둘레에 각각 형성되는 다수의 전도성 패턴수단과, 상기 다수의 전도성 패턴수단의 표면 둘레에 각각 형성되는 솔더수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 필름.
  2. 기재수단과,
    상기 기재수단의 표면에 교대로 반복 배열되는 다수의 전도성 패턴 화이버 및 다수의 절연성 화이버를 포함하며,
    상기 전도성 패턴 화이버는 화이버의 길이방향을 따라 간격을 두고 표면 둘레에 각각 형성되는 다수의 전도성 패턴수단과, 상기 다수의 전도성 패턴수단의 표면 둘레에 각각 형성되는 솔더수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 필름.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기재수단의 상부와 하부에 접착제가 코팅된 접착수단을 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 전도성 패턴 필름.
  4. 청구항 3에 기재된 접착수단이 코팅된 전도성 패턴 필름을 전자 부품 사이에 위치시키고 열과 압력을 가하여 상기 전자 부품의 전극과 상기 전도성 패턴 필름을 접합하는 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 필름의 접합 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전자 부품의 전극 주위에 마이크로 히터의 회로선을 형성하고, 상기 전도성 패턴 필름과 전자 부품에 열과 압력을 가한 상태에서 상기 마이크로 히터에 전류를 가하여 발생한 국부적인 저항열에 의해 상기 전도성 패턴 필름의 솔더수단을 용융시켜 전자 부품의 전극과 접합하고 상기 접착수단을 경화시키는 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 필름의 접합 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 마이크로 히터의 회로선을 상기 전자 부품의 회로선과 동일한 평면에 형성하면서 상기 전자 부품의 전극의 외곽을 부분적으로 감싸는 형태로 배열한 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 필름의 접합 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 전자 부품의 회로선 위에 절연층을 형성하고, 마이크로 히터의 회로선 을 상기 절연층 위에 형성하여 상기 전자 부품의 회로선과 분리시키고, 상기 마이크로 히터의 회로선을 상기 전자 부품의 전극과 인접한 부위를 감싸는 형태로 배열하여, 상기 전도성 패턴 필름과 전자 부품에 열과 압력을 가한 상태에서 상기 마이크로 히터에 전류를 가하여 발생한 국부적인 저항열에 의해 상기 전도성 패턴 필름의 솔더수단을 용융시켜 전자 부품의 전극과 접합하고 상기 접착수단을 경화시키는 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 필름의 접합 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 전도성 패턴 필름을 전자 부품 사이에 위치시키고 열과 압력을 가한 상태에서 상기 전자 부품에 종방향 초음파를 인가하여 상기 전도성 패턴 필름의 솔더 범프를 용융시켜 전자 부품의 전극과 접합시키는 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 필름의 접합 방법.
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