KR20100053016A - 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법 및 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 장치 - Google Patents

접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법 및 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자부품간의 접속 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혼(horn)에 의하여 전자부품간 접속을 위한 접착제에 압력 및 진동이 가해지는 경우 상기 접착제에 발생하는 스트레인(strain)을 조절하여 상기 접착제의 자체 발열 온도를 용이하게 조절하는 전자부품간의 접속 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 전자부품간 접속 장치에 관한 것이다.
초음파, 접속부 전극, 진폭, 파워, 본딩 포스

Description

접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법 및 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 장치{(Method for bonding between electrical devices by adjusting the heating temperature of adhesive and apparatus for bonding between electrical devices by adjusting the heating temperature of adhesive}
본 발명은 전자부품간의 접속 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혼(horn)에 의하여 전자부품간 접속을 위한 접착제에 압력 및 진동이 가해지는 경우 상기 접착제에 발생하는 스트레인(strain)을 조절하여 상기 접착제의 자체 발열 온도를 용이하게 조절하는 전자부품간의 접속 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 전자부품간 접속 장치에 관한 것이다.
종래 반도체칩 또는 기판 등의 전자부품들에 형성된 접속부 전극을 상호 연결하는 방법으로는 하나의 전자부품에 형성된 접속부 전극과 다른 하나의 전자부품에 형성된 접속부 전극 사이에 전도성 또는 비전도성 접착제를 위치시키고, 열압착 헤드를 이용하여 이들 사이에 위치한 상기 전도성 또는 비전도성 접착제를 압착 및 발열시킨 뒤 경화시켜 상기 하나의 전자부품과 상기 다른 하나의 전자부품을 전기 적으로 연결하는 방법이 사용되었다.
그러나, 상기 전도성 접착제가 이방성 전도성 필름(ACF)인 경우 종래 기술을 이용하여 상기 하나의 전자부품과 상기 다른 하나의 전자부품을 전기적으로 연결하기 위하여는 상기 열압착 헤드를 250℃~300℃ 정도로 유지하며 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 열전달을 수행하여 상기 이방성 전도성 필름(ACF)이 소정시간 동안 경화에 필요한 최소한의 온도를 유지하도록 하여야 한다.
따라서, 종래 기술은 상기 열압착 헤드로부터 발생한 열이 상기 이방성 전도성 필름(ACF) 외에 상기 열압착 헤드를 고정 및 상하로 이송시키는 상하 이송장치 등으로 전달되는 것을 차단해야 되는 불편한 점이 있었다.
또한, 종래 기술은 상기 열압착 헤드로부터 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 열전달을 수행함으로써 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 온도를 증가시키므로 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 온도를 일정 온도 이상으로 높이는데 한계가 있었다.
또한, 종래 기술은 상기 열압착 헤드를 250℃~300℃까지 상승시키기 위하여 미리 상기 열압착 헤드를 예열하는데 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술은 열압착 중 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 온도를 변화시키기 위하여는 상기 열압착 헤드의 온도를 변화시켜야 하므로, 열압착 중 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 온도를 변화시키기 어렵고, 또한 온도를 변화시키는데 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 하나의 전자부품에 형성된 접속부 전극과 다른 하나의 전자부품에 형성된 접속부 전극 사이에 전도성 또는 비전도성 접착제를 위치시키고, 압력과 초음파 진동을 인가하여 이들 사이에 위치한 상기 전도성 또는 비전도성 접착제를 압착 및 발열시킨 뒤 경화시켜 상기 하나의 전자부품과 상기 다른 하나의 전자부품을 전기적으로 연결하는 방법을 제공하고자 한다.
특히, 본 발명은 상기 압력과 초음파 진동 인가시 발생되는 상기 전도성 또는 비전도성 접착제의 스트레인(strain)을 조절하여 상기 전도성 또는 비전도성 접착제의 자체 발열시의 온도인 발열 온도를 손쉽게 조절하면서 상기 하나의 전자부품과 상기 다른 하나의 전자부품을 전기적으로 연결하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제를 사이에 두고 제1 전자부품의 접속부 전극의 상측에 제2 전자부품의 접속부 전극을 정렬하는 정렬 단계; 혼(horn)에 의하여 상기 제2 전자부품의 접속부 전극을 통하여 상기 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제에 압력과 초음파 진동을 인가하여 상기 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제를 자체 발열시킨 뒤 경화시켜 상기 제1 전자부품의 접속부 전극과 제2 전자부품의 접속부 전극을 상호 접속시키는 초음파 접속 단계;를 포함하되, 상기 초음파 접속 단계는 상기 압력과 상기 초음파 진동 인가시 발생되는 상기 접착제의 스트레인(strain)을 조절하여 상기 접착제의 자체 발열시의 온도인 발열 온도 를 조절하는 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 접착제의 스트레인(strain)은 상기 초음파 진동에 소요되는 파워(power) 및 상기 압력 양자를 제어함으로써 조절될 수 있는데, 상기 초음파 진동에 소요되는 파워(power) 및 상기 압력은 컨트롤러에 의하여 제어될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 접착제의 스트레인(strain)은 상기 초음파 진동의 진폭을 제어함으로써 조절될 수 있는데, 상기 초음파 진동의 진폭은 컨트롤러에 의하여 제어될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 초음파 진동은 상기 제1 전자부품의 접속부 전극, 상기 제2 전자부품의 접속부 전극 및 상기 접착제에 수직방향인 종방향 진동일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전도성 접착제는 등방성 전도성 접착제 또는 이방성 전도성 접착제일 수 있는데, 상기 이방성 전도성 접착제는 이방성 전도성 필름 또는 이방성 전도성 페이스트일 수 있고, 상기 비전도성 접착제는 비전도성 필름 또는 비전도성 페이스트일 수 있고, 상기 제1 전자부품 및 상기 제2 전자부품은 각각 반도체칩, 연성기판, 경성기판, PET 필름 또는 유리기판 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 어느 하나의 전자부품간 접속 방법을 수행하기 위한 전자부품간 접속 장치로서, 상기 초음파 진동을 발생시키는 컨버터; 상기 컨버터에 의하여 발생된 상기 초음파 진동을 전달 및 증폭시키도록 상측이 상기 컨버터에 연 결되는 부스터; 상기 초음파 진동을 상기 제1 전자부품의 접속부 전극과 상기 제2 전자부품의 접속부 전극 사이에 배치된 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제에 전달하도록 상기 부스터의 하측에 연결되는 혼(horn); 상기 컨버터, 부스터 및 혼(horn)을 일체로 상하 이동시키기 위한 수단으로서 유압실린더와 공압실린더 및 모터 중의 어느 하나로 이루어지는 상하이송수단; 상기 혼(horn)의 진동 발생면이 상기 제1 전자부품의 접속부 전극, 상기 제2 전자부품의 접속부 전극 및 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제에 가하는 압력을 측정하기 위한 로드 셀; 상기 컨버터에 연결되어 상기 컨버터로부터 발생되는 초음파의 진폭을 제어하거나, 상기 컨버터가 초음파를 발생하는데 공급되는 파워 및 상기 혼(horn)의 진동 발생면에 가해지는 압력을 제어하기 위한 컨트롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 장치에 관한 것이다.
본 발명은 초음파 진동에 의한 자체 발열 시스템을 기본원리로 하므로 짧은 시간 안에 전자부품간의 접속을 위한 접착제를 원하는 온도로 유지할 수 있어 예열이 필요 없으므로 큰 전력이 요구되지 않는 장점이 있다.
또한 본 발명은 상기한 바와 같이 초음파 진동에 의한 자체 발열 시스템을 기본원리로 하므로 상기 접착제를 원하는 온도로 상승시키기 위한 예열시간이 필요없어 전자부품간 접속부 전극을 접속하는데 시간이 짧게 소요되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power)와 혼이 상기 접착제를 압착하는 압력 모두를 제어하거나, 상기 초음파의 진폭만을 제어함으로써 상기 접착제의 자체 발열로 인한 발열 온도를 짧은 시간내에 원하는 온도로 조절할 수 있는 장점이 있다.
한편, 종래 기술은 열압착 헤드로부터 발생한 열이 상기 접착제 외에 열압착 헤드를 고정 및 상하로 이송시키는 상하 이송장치 등으로 전달되는 것을 차단해기 위한 냉각라인이 필요하나, 본 발명은 혼(horn)이 상온을 유지하므로 이러한 장치가 필요하지 않아 구조가 간단한 장점이 있다.
이하, 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예1
실시예1은 본 발명에 따른 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법에 관한 것이다.
도1은 실시예1의 흐름도를, 도2는 도1의 정렬 단계를 설명하기 위한 상태도를, 도3은 도1의 초음파 접속 단계(S20)를 설명하기 위한 상태도를 나타낸다.
도1을 참조하면 실시예1은 정렬 단계(S10)와 초음파 접속 단계(S20)를 가진다.
도2를 참조하면 정렬 단계(S10)에서는 전기적 접속을 위한 제1 전자부품의 접속부 전극(10)의 상측에 제2 전자부품의 접속부 전극(20)이 배치된다. 이때, 제1 전자부품의 접속부 전극(10)과 제2 전자부품의 접속부 전극(20) 사이에는 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제(30)가 배치된다. 한편, 제2 전자부품의 접속부 전극(20) 상측에는 제2 전자부품의 접속부 전극(20)을 통하여 상기 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제(30)에 압력 및 초음파 진동을 인가하기 위하여 혼(horn)(40)이 배치된다.
상기 제1 전자부품 및 상기 제2 전자부품은 각각 반도체칩, 연성기판, 경성기판, PET 필름 또는 유리기판 중 어느 하나일 수 있다.
상기 전도성 접착제는 등방성 전도성 접착제(ICA; Isotropic Conductive Adhesive) 또는 이방성 전도성 접착제(ACA; Anisotropic Conductive Adhesive) 등 일 수 있는데, 상기 이방성 전도성 접착제(ACA)는 이방성 전도성 필름(ACF; Anisotropic Conductive Film) 또는 이방성 전도성 페이스트(Anisotropic Conductive Paste; ACP) 등 일 수 있다.
상기 비전도성 접착제는 비전도성 필름(NCF; Non-conductive Film) 또는 비전도성 페이스트(NCF; Non-conductive Paste) 등 일 수 있다.
이하, 실시예1의 경우 제1 전자부품의 접속부 전극(10)과 제2 전자부품의 접속부 전극(20) 사이에 배치되는 상기 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제(30)가 이방성 전도성 필름(ACF)인 경우를 예를들어 설명한다.
도3을 참조하면 초음파 접속 단계(S20)에서는 초음파 발생장치의 혼(horn)(40)에 의하여 제2 전자부품의 접속부 전극(20)을 통하여 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 압력과 초음파 진동을 인가하여 상기 이방성 전도성 필름(ACF)을 자체 발열시킨 뒤 경화시켜 상기 제1 전자부품의 접속부 전극(10)과 제2 전자부품의 접속부 전극(20)을 상호 접속시키게 된다. 이때, 인가되는 초음파 진동은 종방향 진동, 횡방향 진동 또는 종방향 진동과 횡방향 진동의 혼합일 수 있으나, 이하 상기 초음파 진동이 상기 제1 전자부품의 접속부 전극(10), 이방성 전도성 필름(ACF) 및 제2 전자부품의 접속부 전극(20)과 수직을 이루는 방향인 종방향 진동인 경우를 예를들어 설명한다.
한편, 혼(horn)(40)이 제2 전자부품의 접속부 전극(20) 하부에 위치한 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 상기 압력 및 초음파 진동을 가하여 상기 이방성 전도성 필름(ACF)을 자체 발열시키는 경우 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 발생하는 자체 발열량을 dQ라 하면 dQ에 관하여 아래의 [수학식1]이 알려져 있다.
dQ=f(△ε)2E"/2
여기서, f는 초음파의 주파수를 나타내고, △ε는 혼(horn)(40)에 의한 상기 압력과 초음파 진동 인가시 발생되는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 스트레인(strain)을 나타내고, E"는 이방성 전도성 필름(ACF)의 손실 탄성률(loss modulus)을 나타낸다.
한편, 상기 초음파 주파수 f는 혼(horn)(40)의 형상 등에 의해 결정되는 상수이므로, 초음파 접속 단계(S20)에서는 상기 압력과 상기 초음파 진동 인가시 발생되는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 스트레인(strain)을 조절하여 이방성 전도성 필름(ACF)의 자체 발열시 온도인 발열 온도를 조절하게 된다. 이하에서는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 스트레인(strain), 즉 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도를 조절하는 방법에 대하여 살펴본다.
먼저, 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power)가 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도에 미치는 영향 및 본딩 포스(bonding force) F가 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도에 미치는 영향에 대하여 살펴본다. 여기서, 상기 본딩 포스(bonding force)는 혼(horn)(40)이 제2 전자부품의 접속부 전극(20)을 통하여 상기 이방성 전도성 필름(ACF)을 압착하는 힘을 나타낸다. 따라서, 상기 본딩 포스(bonding force)는 혼(horn)(40)에 의한 상기 압력과 상기 압력이 가해지는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 면적을 곱한 값이 된다.
아래의 도4, 도5 및 도6은 상기 제1 전자부품은 경성기판이고, 상기 제2 전자부품은 연성기판이고, 상기 도전성 또는 비전도성 접착제가 이방성 전도성 필름(ACF)인 경우에 대한 결과 그래프인데, 상기 제1 전자부품, 상기 제2 전자부품 및 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 사양은 아래의 [표1]과 같다.
Figure 112008078103865-PAT00001
또한, 아래의 도4, 도5 및 도6은 혼(horn)(40)에 의해 가해지는 종방향 주파수가 도4 및 도5는 27 kHz, 도6은 40kHz인 경우의 그래프이다.
도4는 본딩 포스(bonding force)가 60N으로 일정한 경우 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power)를 160W, 180W 및 200W로 변화시키며 측정된 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도 그래프를 나타낸다.
도4를 참조하면 본딩 포스(bonding force)가 60N으로 일정한 경우 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power)를 160W에서 200W로 변화시킴에 따라 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도는 200℃에서 350℃로 증가함을 알 수 있다.
도5는 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P를 180W로 일정하게 유지하고 상기 본딩 포스(bonding force) F를 60N, 90N, 120N으로 변화시키며 측정된 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도 그래프를 나타낸다.
도5를 참조하면 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P를 180W로 유지한 상태에서 본딩 포스(bonding force)를 60N에서 120N으로 증가시킴에 따라 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도는 290℃에서 180℃로 감소함을 알 수 있다.
한편, 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power)는 초음파 진동에 의하여 행하여진 일에 직접 비례한다. 따라서, 아래의 [수학식2]가 성립한다.
P=W×f
여기서, P는 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파우워(power)를 나타내고, W는 상기 초음파의 1회 진동시 행해진 일을 나타내고, f는 초음파의 주파수를 나타낸다.
한편, 일은 가해진 힘과 상기 가해진 힘 방향으로의 이동거리의 곱으로 표현되므로, 아래의 [수학식3]이 성립한다.
W=F×A
여기서, W는 [수학식2]에서와 마찬가지로 상기 초음파의 1회 진동시 행해진 일을 나타내고, F는 혼(horn)(40)이 제2 전자부품의 접속부 전극(20)을 통하여 상기 이방성 전도성 필름(ACF)을 압착하는 힘인 상기 본딩 포스(bonding force)를 나타내고, A는 상기 초음파의 진폭을 나타낸다.
따라서, [수학식3]을 [수학식2]에 대입하면 P=W×f=(F×A)×f 이므로, 아래의 [수학식4]가 성립한다.
A=P/(Ff)
한편, 혼(horn)(40)에 의한 상기 본딩 포스(bonding force) F와 초음파 진동 인가시 발생되는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 스트레인(strain) △ε에 대하여는 아래의 [수학식5]가 성립한다.
△ε=A/t
여기서, t는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 두께를 나타낸다.
[수학식4]를 [수학식5]에 대입하면 아래의 [수학식6]을 얻는다.
△ε=A/t=P/(tFf)
이어서, [수학식6]을 [수학식1]에 대입하면 아래의 [수학식7]을 얻는다.
dQ=f(△ε)2E"/2=(P2E")/(2t2F2f)
[수학식7]로부터 상기 본딩 포스(bonding force) F가 일정한 경우 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P를 증가시킴에 따라 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 발생하는 자체 발열량을 dQ가 증가함을 알 수 있는데, 이는 도4의 그래프와 일치한다.
도4 및 [수학식7]로부터 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 발생하는 자체 발열량을 dQ는 상기 본딩 포스(bonding force) F가 일정한 경우 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P에 비례함을 알 수 있다.
한편, [수학식7]로부터 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P가 일정한 경우 상기 본딩 포스(bonding force) F를 증가시킴에 따라 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 발생하는 자체 발열량을 dQ가 감소함을 알 수 있는데, 이는 도5의 그래프와 일치한다.
도5 및 [수학식7]로부터 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 발생하는 자체 발열량을 dQ는 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P가 일정한 경우 상기 본딩 포스(bonding force) F에 반비례함을 알 수 있다.
따라서, 도4, 도5 및 [수학식7]로부터 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P 및 상기 본딩 포스(bonding force) F 양자 모두를 제어함에 따라 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 발생하는 자체 발열량을 dQ, 즉 상기 이방성 전도성 필 름(ACF)의 발열 온도를 조절할 수 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 초음파 접속 단계(S20)에서는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 스트레인(strain)을 조절하여 이방성 전도성 필름(ACF)의 자체 발열시 온도인 발열 온도를 조절하게 되는데, 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 스트레인(strain)을 조절하는 방법의 일례로 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P와 상기 본딩 포스(bonding force) F 양자 모두를 제어하는 방법을 선택할 수 있다. 이 경우 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P와 상기 본딩 포스(bonding force) F는 컨트롤러에 의하여 원하는 값을 가지도록 용이하게 제어될 수 있다. 즉, 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도가 일정한 온도를 유지할 수 있도록 상기 파워(power) P와 상기 본딩 포스(bonding force) F를 제어하여야 하는데, 상기 파워(power) P와 상기 본딩 포스(bonding force) F는 컨트롤러에 의하여 제어될 수 있다.
이하에서는 상기 초음파의 진폭이 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도에 미치는 영향에 대하여 살펴본다.
도6의 (a)는 상기 본딩 포스(bonding force) F가 80N으로 일정하게 유지되는 상태에서 상기 초음파의 진폭 A가 최대 진폭의 10%로부터 50%까지 변화함에 따라 측정된 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도 그래프를 나타내고, 도6의 (b)는 상기 본딩 포스(bonding force) F가 120N으로 일정하게 유지되는 상태에서 상기 초음파의 진폭 A가 최대 진폭의 10%로부터 50%까지 변화함에 따라 측정된 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도 그래프를 나타낸다. 여기서, 상기 초음파의 최 대 진폭은 20㎛이다.
도6의 (a) 및 (b)를 참조하면 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도는 상기 초음파의 진폭 A가 증가함에 따라 70℃로부터 270℃로 증가함을 알 수 있다. 또한, 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도는 다른 변수에 관계 없이 매우 급격하게 증가하여 빠른 시간내에 안정한 고평부(高平部)를 이루게 됨을 알 수 있다. 즉, 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도는 상기 본딩 포스(bonding force) F에 관계없이 상기 초음파의 진폭 A만에 의하여 제어됨을 알 수 있다.
한편, [수학식5]를 [수학식1]에 대입하면 아래의 [수학식8]을 얻는다.
dQ=f(△ε)2E"/2=(A2fE")/(2t2)
[수학식8]을 참조하면 특정한 두께의 이방성 전도성 필름(ACF)에 대하여 상기 이방성 전도성 필름(ACF)에 발생하는 자체 발열량을 dQ는 단지 상기 초음파의 진폭 A에만 의존함을 알 수 있다. 즉, 상기 dQ는 상기 본딩 포스(bonding force) F에 관계없이 상기 초음파의 진폭 A만에 의하여 제어됨을 알 수 있다. 이는 도6의 (a) 및 (b)의 그래프와 일치한다.
한편, 이는 상기 dQ 또는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도를 상기 파워(power) P와 상기 본딩 포스(bonding force) F를 통하여 제어하는 경우와 구별된다. 상기 dQ 또는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도를 상기 파워(power) P와 상기 본딩 포스(bonding force) F를 통하여 제어하는 경우에는 상 기 P와 상기 F가 모두 상기 dQ의 제어 변수이므로 상기 P나 상기 F 중 어느 하나만을 제어하면 목표로 하는 발열 온도를 달성할 수 없게 되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같이 초음파 접속 단계(S20)에서는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 스트레인(strain)을 조절하여 이방성 전도성 필름(ACF)의 자체 발열시 온도인 발열 온도를 조절하게 되는데, 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 스트레인(strain)을 조절하는 방법의 다른 일례로 상기 초음파의 진폭 A만을 제어하는 방법을 선택할 수 있다. 마찬가지로 이 경우 상기 초음파의 진폭 A는 PID 컨트롤러에 의하여 원하는 값을 가지도록 용이하게 제어될 수 있다. 즉, 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도가 일정한 온도를 유지할 수 있도록 상기 초음파의 진폭 A를 제어하여야 하는데, 상기 초음파의 진폭 A는 컨트롤러에 의하여 제어될 수 있다.
종래 기술은 열압착 헤드로부터 발생한 열이 상기 이방성 전도성 필름(ACF) 외에 열압착 헤드를 고정 및 상하로 이송시키는 상하 이송장치 등으로 전달되는 것을 차단해기 위한 냉각라인이 필요하나, 상기한 일실시예의 경우 상기 혼(horn)(40)이 상온을 유지하므로 이러한 장치가 필요하지 않아 구조가 간단한 장점이 있다. 또한 종래 기술은 열압착 헤드로부터 접착제로의 열전달에 의한 열전달 시스템을 기본원리로 하므로 열압착 헤드를 미리 예열하여 고온으로 유지하기 위하여 큰 전력이 요구되나, 상기한 일실시예는 초음파 진동에 의한 자체 발열 시스템을 기본원리로 하므로 짧은 시간안에 상기 접착제를 원하는 온도로 유지할 수 있어 예열이 필요 없으므로 큰 전력이 요구되지 않는다. 또한 종래 기술은 상기한 바와 같이 열전달 시스템을 기본원리로 하므로 예열이 필요하고 예열을 위한 시간이 많이 소요되며 전자부품간 접속부 전극을 접속하는데 시간이 많이 소요되는 단점이 있으나, 상기한 일실시예는 상기한 바와 같이 초음파 진동에 의한 자체 발열 시스템을 기본원리로 하므로 예열이 필요없고 따라서 상기 발열 온도 달성을 위한 준비시간이 짧고 전자부품간 접속부 전극을 접속하는데 시간이 짧게 소요되는 장점이 있다.
한편, 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P와 상기 본딩 포스(bonding force) F가 동일하거나 상기 초음파의 진폭 A가 동일한 경우에도 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도는 제1 전자부품의 접속부 전극(10)과 제2 전자부품의 접속부 전극(20) 사이에 새롭게 배치되는 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 면적이나 형상 등에 따라 변화된다. 이 경우 상기한 일실시예는 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P와 상기 본딩 포스(bonding force) F 양자 모두를 제어하거나, 상기 초음파의 진폭 A만을 제어함으로써 새롭게 바뀐 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도를 짧은 시간내에 조절할 수 있는 장점이 있다.
실시예2
실시예2은 실시예1을 수행하기 위한 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 장치에 관한 것이다.
도7은 실시예2의 개략적 사시도를 나타낸다.
도7을 참조하면 실시예1은 헤드 유닛(100)을 가진다. 헤드 유닛(100)은 헤드 유닛 플레이트(110), 컨버터(converter)(120), 부스터(booster)(130) 및 혼(horn)을 가진다.
도7을 참조하면 컨버터(120)는 헤드 유닛 플레이트(110)에 고정된다. 컨버터(120)는 초음파 진동을 발생시키는 장치이다.
도7을 참조하면 부스터(130)는 헤드 유닛 플레이트(110)에 고정되는데, 컨버터(120)에 의하여 발생된 초음파 진동을 전달 및 증폭시키도록 상측이 컨버터(120)의 하측에 연결된다.
도7을 참조하면 혼(horn)(140)은 컨버터(120)로부터 초음파 진동이 전달되도록 상측이 컨버터(120)의 하측에 일체로 연결된다. 혼(horn)(140)은 컨버터(120)로부터 전달된 초음파 진동을 실시예1에서 설명한 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제에 전달하기 위한 장치이다. 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제는 상기 제1 전자부품의 접속부 전극과 제2 전자부품의 접속부 전극을 상호 접속시키기 위하여 그 사이에 배치되는 접착제이다.
도7을 참조하면 실시예2는 지지 플레이트(200)를 가진다. 지지플레이트(200)에는 상하이송수단(210)이 고정된다. 상하이송수단(210)은 헤드 유닛(100)을 상하로 이송시키기 위한 이송수단으로서 유압실린더와 공압실린더 및 모터 중의 어느 하나일 수 있다. 따라서 상하이송수단(210)은 플로우팅 조인트(floating joint)(214)를 통하여 헤드 유닛 플레이트(110)에 연결됨으로써, 컨버터(120), 부스터(130) 및 혼(horn)(140)을 일체로 상하 이동시킬 수 있다.
도7을 참조하면 헤드 유닛 플레이트(110)에는 로드 셀(220)이 설치되고, 지지 플레이트(200)에는 로드 셀 접촉부(220)가 설치될 수 있다. 로드 셀 접촉부(220)는 로드 셀(200)이 하부로 이동함에 따라 로드 셀(200)과 접촉하여 혼(horn)(140)의 진동 발생면이 상기 제1 전자부품의 접속부 전극, 상기 제2 전자부품의 접속부 전극 및 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제에 가하는 압력을 측정하기 위한 것이다.
도7을 참조하면 실시예1은 컨트롤러(300)를 가진다. 컨트롤러(300)는 컨버터(120) 및 로드 셀(220)에 회로적으로 연결된다. 컨트롤러(300)는 컨버터(120)에 연결되어 컨버터(120)로부터 발생되는 초음파의 진폭을 제어하거나, 컨버터(120)가 초음파를 발생하는데 공급되는 파워를 제어하고, 혼(horn)(140)의 진동 발생면이 상기 제1 전자부품의 접속부 전극, 상기 제2 전자부품의 접속부 전극 및 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제에 가하는 압력을 제어하기 위한 것이다. 한편, 컨트롤러(300)는 혼(horn)(140)의 진동 발생면에 가해지는 압력을 입력받기 위하여 로드 셀(150)에 회로적으로 연결된다. 컨트롤러(300)는 PID 컨트롤러일 수 있다.
도면부호 230은 상기 제1 전자부품의 접속부 전극, 상기 제2 전자부품의 접속부 전극이 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제를 사이에 두고 정렬되는 접속부 전극 정렬판을 나타낸다. 접속부 전극 정렬판(230)은 지지 플레이트(200)에 고정된다.
한편, 실시예2의 도7에 도시된 바와 달리, 로드 셀(200)은 접속부 전극 정렬 판(230)에 설치될 수 있다. 이 경우 로드 셀 접촉부(220)는 헤드 유닛 플레이트(110)의 하단부에 돌출 설치되어 헤드 유닛(100)의 하부 이동시 로드 셀(200)에 접촉될 수 있다.
도1은 실시예1의 흐름도.
도2는 도1의 정렬 단계를 설명하기 위한 상태도.
도3은 도1의 초음파 접속 단계(S20)를 설명하기 위한 상태도.
도4는 본딩 포스(bonding force)가 60N으로 일정한 경우 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power)를 160W, 180W 및 200W로 변화시키며 측정된 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도 그래프.
도5는 상기 초음파 진동 인가시 소요되는 파워(power) P를 180W로 일정하게 유지하고 상기 본딩 포스(bonding force) F를 60N, 90N, 120N으로 변화시키며 측정된 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도 그래프.
도6의 (a)는 상기 본딩 포스(bonding force) F가 80N으로 일정하게 유지되는 상태에서 상기 초음파의 진폭 A가 최대 진폭의 10%로부터 50%까지 변화함에 따라 측정된 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도 그래프.
도6의 (b)는 상기 본딩 포스(bonding force) F가 120N으로 일정하게 유지되는 상태에서 상기 초음파의 진폭 A가 최대 진폭의 10%로부터 50%까지 변화함에 따라 측정된 상기 이방성 전도성 필름(ACF)의 발열 온도 그래프.
도7은 실시예2의 개략적 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10:제1 전자부품의 접속부 전극 20:제2 전자부품의 접속부 전극
30:전도성 또는 비전성 접착제 40:혼(horn)

Claims (11)

  1. 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제를 사이에 두고 제1 전자부품의 접속부 전극의 상측에 제2 전자부품의 접속부 전극을 정렬하는 정렬 단계;
    혼(horn)에 의하여 상기 제2 전자부품의 접속부 전극을 통하여 상기 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제에 압력과 초음파 진동을 인가하여 상기 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제를 자체 발열시킨 뒤 경화시켜 상기 제1 전자부품의 접속부 전극과 제2 전자부품의 접속부 전극을 상호 접속시키는 초음파 접속 단계;
    를 포함하되,
    상기 초음파 접속 단계는 상기 압력과 상기 초음파 진동 인가시 발생되는 상기 접착제의 스트레인(strain)을 조절하여 상기 접착제의 자체 발열시의 온도인 발열 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착제의 스트레인(strain)은 상기 초음파 진동에 소요되는 파우워(power) 및 상기 압력 양자를 제어함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착제의 스트레인(strain)은 상기 초음파 진동의 진폭을 제어함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 초음파 진동에 소요되는 파우워(power) 및 상기 압력은 컨트롤러에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 초음파 진동의 진폭은 컨트롤러에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은 상기 제1 전자부품의 접속부 전극, 상기 제2 전자부품의 접속부 전극 및 상기 접착제에 수직방향인 종방향 진동인 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 접착제는 등방성 전도성 접착제 또는 이방성 전도성 접착제인 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이방성 전도성 접착제는 이방성 전도성 필름 또는 이방성 전도성 페이스트인 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비전도성 접착제는 비전도성 필름 또는 비전도성 페이스트인 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  10. 상기 제1 전자부품 및 상기 제2 전자부품은 각각 반도체칩, 연성기판, 경성기판, PET필름, 또는 유리기판중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 방법.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 전자부품간 접속 방법을 수행하기 위한 전자부품간 접속 장치로서,
    상기 초음파 진동을 발생시키는 컨버터;
    상기 컨버터에 의하여 발생된 상기 초음파 진동을 전달 및 증폭시키도록 상측이 상기 컨버터에 연결되는 부스터;
    상기 초음파 진동을 상기 제1 전자부품의 접속부 전극과 상기 제2 전자부품의 접속부 전극 사이에 배치된 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제에 전달하도록 상기 부스터의 하측에 연결되는 혼(horn);
    상기 컨버터, 부스터 및 혼(horn)을 일체로 상하 이동시키기 위한 수단으로서 유압실린더와 공압실린더 및 모터 중의 어느 하나로 이루어지는 상하이송수단;
    상기 혼(horn)의 진동 발생면이 상기 제1 전자부품의 접속부 전극, 상기 제2 전자부품의 접속부 전극 및 상기 전도성 접착제 또는 상기 비전도성 접착제에 가하는 압력을 측정하기 위한 로드 셀;
    상기 컨버터에 연결되어 상기 컨버터로부터 발생되는 초음파의 진폭을 제어하거나, 상기 컨버터가 초음파를 발생하는데 공급되는 파워 및 상기 혼(horn)의 진 동 발생면에 가해지는 압력을 제어하기 위한 컨트롤러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제의 발열 온도 조절을 통한 전자부품간 접속 장치.
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