산소 플라즈마 처리 된 실리콘 산화막 기판과 비전도성 접착필름 사이의 접착력에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 실리콘 산화막 기판과 산소 플라즈마 처리를 하였을 때, 비전도성 접착 필름 (Nonconductive film, NCF) 과 실리콘 산화막 기판 (oxidized Si wafer) 사이의 접착력에 미치는 영향 및 파괴모드에 관하여 연구 하였다. 실리콘 산화막 기판은 5분 동안 산소 플라즈마 처리를 하였다. 산소 플라즈마 처리 후 접촉각 측정 통해 실리콘 산화막 기판의 접촉각이 낮아지는 친수성 현상이 나타났으며 표면 에너지가 증가한다는 결과를 보였다. 또한 산소 플라즈마 처리 후 기판의 거칠기 측정을 통해 거칠기를 측정하였다. 150°C 에서 5초 동안 1 MPa의 하중을 가하여 접합하였고 단일 겹치기 전단 강도 시험을 통해 실리콘 기판과 비전도성 필름 사이 접합부 접합력을 측정하였다. 산소 플라즈마 처리 후 탈이온수 세척을 이용하여 실리콘 산화막 기판의 거칠기를 증가 시켰으며 이들의 거칠기가 증가할수록 접착력이 증가하였다. 산소 플라즈마 처리만 된 실리콘 산화막 기판은 계면 에너지가 증가함에도 불구하고 평활 작용 (smoothing effect)로 인해 거칠기가 감소하게 되고 접착력은 감소하게 된다. 기판의 거칠기는 실리콘 산화막 기판과 비전도성 접착필름 간 접착력에 굉장히 중요한 역할을 하게 된다. 또한 후속 열처리 전 낮은 접착력을 나타낸 조건에서는 비전도성 접착필름이 충분히 경화되지 않았음을 나타났다. 170°C 에서 1 시간 또는 280°C 에서 15 초 동안의 후속 열처리를 통해 비전도성 접착 필름을 충분히 경화 시켰을 때, 접착력이 증가하였다. 따라서 증가된 기판의 거칠기와 비전도성 접착 필름의 경화는 접착력을 증가 시키는 원인이 된다.