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탄소 나노튜브 함유 Solderable 이방성 도전성 접착제의 신뢰성 특성에 관한 연구
Reliability Properties of Carbon Nanotube-filled Solderable Anisotropic Conductive Adhesives 원문보기

Journal of welding and joining = 대한용접·접합학회지, v.35 no.3, 2017년, pp.15 - 20  

임병승 (중앙대학교 공과대학 기계공학부) ,  이정일 (중앙대학교 공과대학 기계공학부) ,  김종민 (중앙대학교 공과대학 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, two types of assemblies using CNT-filled SACAs (with 0.03 wt% CNTs and without CNT) were prepared to investigate the influence of carbon nanotubes (CNTs) on the reliability properties of solderable anisotropic conductive adhesives (SACAs) with a low-melting-point alloy (LMPA). Two typ...

주제어

#Anisotropic conductive adhesive   #Intermetallic compound   #Low-melting-point alloy   #Multi-walled carbon nanotube   #Reliability   #Wettability  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 CNT의 존재 유무가 SACA 접합부의 열-기계적 장기신뢰성 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 CNT의 유무에 따라 합성된 CNT-filled SACA 를 적용한 QFP 접합시편에 대하여 TS와 HTHH 테스트를 수행하였다. 신뢰성 테스트 전의 QFP 접합시편의 도전경로 형상 및 45° 인장 테스트에 의한 파단면 형상을 Fig.
  • 본 논문에서는 SACA 접합부의 열-기계적 장기신뢰성 특성에 미치는 CNT의 영향을 평가하기 위하여 CNT 의 유무에 따른 두 종류의 CNT-filled SACA에 의해 접합된 QFP에 대하여 신뢰성 테스트를 수행하고 그 결과를 비교 분석하였다.
  • 본 연구에서는 SACA 내부에 적용된 CNT가 SACA 접합부의 열-기계적 장기신뢰성 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 CNT의 유무에 따른 두 종류의 CNTfilled SACA에 의해 접합된 QFP (Quad flat package) 시편에 대한 열 충격 (Thermal shock: TS) 및 고온고습 (High temperature and high humidity: HTHH) 테스트를 수행하였으며, 신뢰성 테스트 동안의 전기저항 변화 및 테스트 전과 후의 기계적 인장강도를 비교 분석하였다.
  • 5에 나타낸 바와 같이 도전경로의 외부를 감싸는 경화가 완료된 고분자 영역 내부에 분포하는 CNT의 가교역할에 의한 응력분산효과에 기인하는 것으로 판단된다. 앞에서 상술한 바와 같이 본 연구에서는 합성된 고분자 복합소재 내부에서의 CNT의 양호한 분산상태를 확보하기 위해 CNT에 대한 화학적 표면 기능화를 수행하였다. 산처리를 통해 표면에 카르복실기 (-COOH)가 형성된 CNT는 극성기 (Polar group) 에 의한 반발력을 발생시켜 고분자 내부에서의 균일한 분산상태를 확보하게 된다3).
  • . 이에 추가적으로 본 연구진은 선행 연구에서 Fig. 1에 나타낸 바와 같이 SACA의 접합특성을 향상시키기 위하여 탄소 나노튜브 (Carbon nanotubes: CNTs)를 강화기구로 적용한 CNT-filled SACA를 개발하였으며, CNT 고유의 뛰어난 물리적 특성으로 인해 SACA 접합부의 기계적 접합특성이 향상됨을 검증하였다2). CNT filled SACA 접합부의 기계적 강도 향상 효과는 도전 경로의 외부를 감싸는 고분자 복합소재 내부에 분포하는 CNT의 가교역할에 의한 응력분산효과에 기인한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
탄소 나노튜브를 SACA에 접목시킬 경우 SACA 접합부의 기계적 접합특성이 향상된 이유는 무엇인가? 1에 나타낸 바와 같이 SACA의 접합특성을 향상시키기 위하여 탄소 나노튜브 (Carbon nanotubes: CNTs)를 강화기구로 적용한 CNT-filled SACA를 개발하였으며, CNT 고유의 뛰어난 물리적 특성으로 인해 SACA 접합부의 기계적 접합특성이 향상됨을 검증하였다2). CNT filled SACA 접합부의 기계적 강도 향상 효과는 도전 경로의 외부를 감싸는 고분자 복합소재 내부에 분포하는 CNT의 가교역할에 의한 응력분산효과에 기인한다.
SACA는 상용 ACA의 어떤 문제를 개선하기 위해 개발되었는가? Solderable 이방성 도전성 접착제 (Anisotropic conductive adhesive: SACA)는 저온 공정, 미세 피치 대응력, 공정 간소화 등의 장점으로 인해 활발한 개발이 진행되고 있는, 상용 ACA의 대향 단자간의 기계적/물리적 접촉 방식에 의한 도전경로 형성 방식에서 나타나는 높고 불안정한 접촉저항, 낮은 열 전도도와 낮은 충격 및 접합강도 등의 문제점들을 개선하기 위하여 개발된 단자 간 접속 재료로써, 환원특성을 가지는 기능성 고분자 복합소재 내부에 분산된 저 융점 합금입자 (Low-melting point alloy: LMPA)의 용융-유동-융 합 거동 및 전극단자에 대한 선택적 젖음 거동에 의하여 상하부 전극단자 사이에 금속학적 도전경로를 형성 함으로써 뛰어난 전기적/기계적 접합특성을 확보한다1). 이에 추가적으로 본 연구진은 선행 연구에서 Fig.
SACA의 장점은 무엇인가? Solderable 이방성 도전성 접착제 (Anisotropic conductive adhesive: SACA)는 저온 공정, 미세 피치 대응력, 공정 간소화 등의 장점으로 인해 활발한 개발이 진행되고 있는, 상용 ACA의 대향 단자간의 기계적/물리적 접촉 방식에 의한 도전경로 형성 방식에서 나타나는 높고 불안정한 접촉저항, 낮은 열 전도도와 낮은 충격 및 접합강도 등의 문제점들을 개선하기 위하여 개발된 단자 간 접속 재료로써, 환원특성을 가지는 기능성 고분자 복합소재 내부에 분산된 저 융점 합금입자 (Low-melting point alloy: LMPA)의 용융-유동-융 합 거동 및 전극단자에 대한 선택적 젖음 거동에 의하여 상하부 전극단자 사이에 금속학적 도전경로를 형성 함으로써 뛰어난 전기적/기계적 접합특성을 확보한다1). 이에 추가적으로 본 연구진은 선행 연구에서 Fig.
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참고문헌 (6)

  1. B. S. Yim, S. H. Jeon and J. M. Kim, Electrically Conductive Adhesive using Low-melting-point Alloy and Bonding Process using Them, Journal of KWJS, 27 (3) (2009),23-31 (in Korean) 

  2. B. S. Yim, B. H. Lee, J. Kim, J. M. Kim, Effect of Dispersion Condition of Multi-Walled Carbon Nanotube (MWNT) on Bonding Properties of Solderable Isotropic Conductive Adhesives (ICAs), J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25 (2014),5208-5217 

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  3. H. Jiang, M.J. Yim, W. Lin and C.P. Wong, Novel Nonconductive Adhesives/Films with Carbon Nanotubes for High Performance Interconnects, IEEE Trans. on Compon. Packag. Technol. 32 (2009) 754-758 

    상세보기 crossref

  4. M. Abdalla, D. Dean, D. Adibempe, E. Nyairo, P. Robinson and G. Thompson, The Effect of Interfacial Chemistry on Molecular Mobility and Morphology of Multiwalled Carbon Nanotubes Epoxy Nanocomposite, Polymer 48 (2007) 5662-5670 

    상세보기 crossref

  5. A. Eitan, K. Jiang, D. Dukes, R. Andrews and L.S. Schadler, Surface Modification of Multiwalled Carbon Nanotubes, Toward the Tailoring of the Interface in Polymer Composites, Chem. Mat. 15 (2003) 3198-3201 

    상세보기 crossref

  6. J. H. Bang, D. Y. Yu, Y. H. Ko, J. Won Yoon and C. W. Lee, Lead-free Solder for Automotive Electronics and Reliability Evaluation of Solder Joint, J. of Welding and Joining 34 (1) (2016) 26-34 (in Korean) 

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