KR101020469B1

KR101020469B1 - 회로 접속 재료 및 회로 부재의 접속 구조

Info

Publication number: KR101020469B1
Application number: KR20080128345A
Authority: KR
Inventors: 다까시 다쯔자와; 고우지 고바야시; 도루 후지나와; 모또히로 아리후꾸; 아끼히로 이또; 고따로 세끼
Original assignee: 히다치 가세고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2011-03-08
Also published as: JP5067355B2; JP2009170898A; KR20090065462A

Abstract

본 발명은 서로 대치하는 회로 전극 사이에 개재되고, 서로 대향하는 회로 전극을 가압하여 가압 방향의 전극 사이를 전기적으로 접속하는 회로 접속 재료이며, 도전 입자를 분산시킨 이방 도전 접착제층과 절연성 접착제층이 적층된 구성을 갖고, 도전 입자의 평균 입경 a와 이방 도전 접착제층의 두께 b가 하기 수학식 1의 관계를 만족시키는 2층 구성의 회로 접속 재료를 제공한다.

<수학식 1>

a≥b

회로 접속 재료, 회로 부재의 접속 구조, 이방 도전 접착제층, 절연성 접착제층

Description

회로 접속 재료 및 회로 부재의 접속 구조 {CIRCUIT CONNECTING MATERIAL AND CONNECTION STRUCTURE OF CIRCUIT MEMBER}

본 발명은 회로 접속 재료 및 이것을 이용한 회로 부재의 접속 구조에 관한 것이다.

서로 대향하는 회로를 가열, 가압하여 가압 방향의 전극 사이를 전기적으로 접속하는 회로 접속 재료, 예를 들면 에폭시계 접착제나 아크릴계 접착제에 도전 입자를 분산시킨 이방 도전접착 필름은, 주로 액정 디스플레이(LCD)를 구동시키는 반도체가 탑재된 TCP(테이프 캐리어 패키지; Tape Carrier Package) 또는 COF(칩 온 플렉스; Chip On Flex)와 LCD 패널, 또는 TCP 또는 COF와 인쇄 배선판의 전기적 접속에 널리 사용되고 있다.

또한, 최근에는 반도체를 페이스다운(facedown)으로 직접 LCD 패널이나 인쇄 배선판에 실장하는 경우에도, 종래의 와이어 본딩법이 아니고, 박형화나 협피치 접속에 유리한 플립 칩 실장이 채용되어 있고, 여기서도 이방 도전 접착 필름이 회로 접속 재료로서 이용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 내지 4 참조).

또한, 최근 LCD 모듈의 COF화나 파인피치화에 따라, 회로 접속 재료를 이용 한 접속시에, 인접하는 전극 사이에 단락이 발생한다는 문제를 갖고 있다. 이들 대응책으로서, 접착제 성분 중에 절연 입자를 분산시켜 단락을 방지하는 기술이 있다(예를 들면, 특허 문헌 5 내지 9 참조).

또한, 기판이 절연성 유기물 또는 유리를 포함하는 배선 부재나, 표면의 적어도 일부에 질화 실리콘, 실리콘 수지 및/또는 폴리이미드 수지를 구비하는 배선 부재 등에 접착하기 위해서, 접착제 성분에 실리콘 입자를 함유시키거나(예를 들면, 특허 문헌 10 참조), 접착 후의 열팽창율차에 기초하는 내부 응력을 감소시키기 위해서, 접착제에 고무 입자를 분산시키는 기술이 있다(예를 들면, 특허 문헌 11 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 (소)59-120436호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 (소)60-191228호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 (평)1-251787호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 (평)7-90237호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 (소)51-20941호 공보

[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 (평)3-29207호 공보

[특허 문헌 7] 일본 특허 공개 (평)4-174980호 공보

[특허 문헌 8] 일본 특허 제3048197호 공보

[특허 문헌 9] 일본 특허 제3477367호 공보

[특허 문헌 10] 국제 공개 제01/014484호 공보

[특허 문헌 11] 일본 특허 공개 제2001-323249호 공보

그러나, 이들 종래의 회로 접속 재료에서는 기판이 되는 유리의 유리 엣지부에 형성된 유기막의 돌기에 의해 유동한 도전 입자가 폐색되어 응집함으로써 단락이 발생한다는 문제가 있다. 이 대응책으로서 전극 상에서의 도전 입자의 포착 효율을 향상시키고, 여분의 도전 입자를 삭감함으로써 도전 입자의 응집에 의한 단락을 방지하는 것이 요구되고 있다.

상기 사정을 감안하여, 본 발명은 종래의 회로 접속 재료와 비교하여 전극 상에서의 도전 입자의 포착 효율이 높고, 또한 접속 신뢰성도 우수한 회로 접속 재료 및 이것을 이용한 회로 부재의 접속 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

a≥b

이러한 회로 접속 재료에 따르면, 종래의 회로 접속 재료와 비교하여 전극 상에서의 도전 입자의 포착 효율이 높고, 또한 접속 신뢰성도 우수하다.

본 발명의 회로 접속 재료에 의해 이러한 효과가 얻어지는 이유는 반드시 분명한 것은 아니지만, 본 발명자들의 생각을 도 2 내지 4에 기초하여 설명한다.

도 2는, 종래의 도전 입자 (7) 및 수지 (9)를 함유하는 필름상의 회로 접속 재료 (1)을 이용하여, 회로 기판 (5) 상에 설치된 회로 전극 (6)과 회로 기판 (4) 상에 설치된 회로 전극 (2)을 전기적으로 접속할 때의 도전 입자 (7)의 거동을 나타내는 모식 단면도이다.

도 2(a)에 도시하는 회로 기판 (4) 및 (5)를 가압하여 접속하면 필름상의 회로 접속 재료는 압축되고, 도 2(a)의 화살표로 나타낸 바와 같이, 기판의 주요면과 평행인 방향으로 도전 입자가 이동하려고 하는 힘이 생긴다. 이에 따라, 도전 입자가 크게 이동하고, 절연 부분인 레지스트 (8)에까지 도전 입자가 도달하기 때문에, 단락이 발생하는 것이라고 생각된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 도전 입자 (7) 및 수지 (9)를 함유하는 이방 도전 접착제층 (15)와 절연성 접착제층 (16)이 적층된 구성을 갖는 필름상의 회로 접속 재료 (1)을 이용한 경우에도, 가압에 의해 도전 입자가 크게 이동하기 때문에, 이에 따라 단락이 발생한다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 필름상의 회로 접속 재료 (1)을 이용한 경우에는, 도전 입자의 평균 입경이 상기 이방 도전 접착제층의 두께보다도 크거나 동일하기 때문에, 도전 입자의 이동 거리를 작게 할 수 있고, 이에 따라 전극 상에서의 도전 입자의 포착 효율이 향상되고, 단락을 방지할 수 있다고 본 발명자들은 생각하고 있다.

상기 도전 입자의 평균 입경은 2 내지 6 ㎛인 것이 바람직하고, 또한 상기 이방 도전 접착제층의 두께는 1 내지 5 ㎛인 것이 바람직하다.

상기 이방 도전 접착제층의 두께는 도전 입자의 평균 입경에 대하여 20 내지 100 ％의 두께인 것이 바람직하고, 또한 상기 도전 입자는 상기 이방 도전 접착제층과 상기 절연성 접착제층에 걸쳐 존재하는 것이 바람직하다.

상기 절연성 접착제층에 대한 상기 이방 도전 접착제층의 최저 용융 점도비가 적어도 10배 이상인 것이 바람직하다.

본 발명은, 또한 제1 접속 단자를 갖는 제1 회로 부재와 제2 접속 단자를 갖는 제2 회로 부재를 제1 접속 단자와 제2 접속 단자가 대향하도록 배치하고, 대향 배치한 제1 접속 단자와 제2 접속 단자 사이에 상기 본 발명의 회로 접속 재료를 개재시키고, 가열 가압하여 제1 접속 단자와 제2 접속 단자를 전기적으로 접속시켜 이루어지는 회로 부재의 접속 구조를 제공한다.

이러한 회로 부재의 접속 구조에 따르면 상기 본 발명의 회로 접속 재료를 이용하고 있기 때문에, 전극 상에서의 도전 입자의 포착 효율이 높고, 또한 접속 신뢰성도 우수하다.

본 발명에 따르면, 종래의 회로 접속 재료와 비교하여 전극 상에서의 도전 입자의 포착 효율이 높고, 도전 입자의 응집에 의한 단락을 방지할 수 있으며, 접속 신뢰성도 우수한 회로 접속 재료 및 이것을 이용한 회로 부재의 접속 구조를 제공할 수 있다.

이하, 필요에 따라서 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 2층 구성의 회로 접속 재료는, 서로 대치하는 회로 전극 사이에 개재되고, 서로 대향하는 회로 전극을 가압하여 가압 방향의 전극 사이를 전기적으로 접속하는 회로 접속 재료이며, 도전 입자를 분산한 이방 도전 접착제층과 절연성 접착제층이 적층된 구성을 갖는다.

도전 입자로는 Au, Ag, Ni, Cu, 땜납 등의 금속 입자나 카본 등을 들 수 있다. 도전 입자는 핵이 되는 입자를 1 또는 2 이상의 층으로 피복하고, 최외층이 도전성의 층인 입자일 수도 있다. 이 경우, 충분한 가용 시간(pot life)을 얻기 위해서는, 최외층은 Ni, Cu 등의 전이 금속류보다도 Au, Ag, 백금족의 귀금속류가 바람직하고, Au가 보다 바람직하다.

또한, 도전 입자는 Ni 등의 전이 금속류의 표면을 Au의 귀금속류로 피복한 것일 수도 있다. 또한, 도전 입자는 비도전성의 유리, 세라믹, 플라스틱 등의 절연 입자에 금속 등의 도전성 물질을 피복한 것일 수도 있다. 도전 입자가 절연 입자에 도전성 물질을 피복한 것이며, 최외층을 귀금속류, 핵이 되는 절연 입자를 플라스틱으로 한 경우 또는 도전 입자가 열용융 금속 입자인 경우, 가열 가압에 의해 변형성을 갖고, 접속시에 전극과의 접촉 면적이 증가하여 신뢰성이 향상되기 때문에 바람직하다.

귀금족류의 피복층의 두께는, 양호한 저항을 얻기 위해서는 100 Å 이상인 것이 바람직하다. 단, Ni 등의 전이 금속 위에 귀금속류의 피복층을 설치하는 경우에는, 귀금속류의 피복층의 결손이나 도전 입자의 혼합 분산시에 발생하는 귀금속류의 피복층의 결손 등에 의해 발생하는 산화환원 작용에서 유리 라디칼이 발생하여 가용 시간 저하를 야기하기 때문에, 라디칼 중합계의 접착제 성분을 사용할 때에는 피복층의 두께는 300 Å 이상이 바람직하다.

도전 입자는, 통상 접착제 성분 100 부피부에 대하여 0.1 내지 30 부피부의 범위에서 함유시킬 수 있지만, 용도에 따라 바람직한 함유량은 다르다. 예를 들면, 도전 입자에 의한 인접 회로의 단락 등을 한층 충분히 방지하기 위해서는 0.1 내지 10 부피부로 하는 것이 보다 바람직하다.

도전 입자의 평균 입경은, 접속하는 회로의 전극 높이 보다 낮게 하면 인접 전극 사이의 단락이 감소한다는 등의 점에서 1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하고, 1 내지 8 ㎛인 것이 바람직하며, 2 내지 6 ㎛인 것이 더욱 바람직하고, 3 내지 5 ㎛인 것이 특히 바람직하며, 3 내지 4 ㎛인 것이 가장 바람직하다. 또한, 10 ％ 압축 탄성률(K값)이 100 내지 1000 kgf/㎟인 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

도전 입자의 평균 입경은 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 즉, 1개의 핵 입자를 임의로 선택하고, 이것을 시차 주사 전자 현미경으로 관찰하여 그 최대 직경 및 최소 직경을 측정한다. 이 최대 직경 및 최소 직경의 곱의 평방근을 그 입자의 입경으로 한다. 이 방법으로, 임의로 선택한 핵 입자 50개에 대해서 입경을 측정하고, 그 평균값을 도전 입자의 평균 입경으로 한다.

상기 이방 도전 접착제층의 두께는 도전 입자의 유동을 억제하기 때문에, 1 내지 5 ㎛인 것이 바람직하고, 1 내지 4 ㎛인 것이 보다 바람직하다.

상기 절연성 접착제층의 두께는 2 내지 21 ㎛인 것이 바람직하고, 4 내지 14 ㎛인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 회로 접속 재료에 있어서는, 도전 입자의 평균 입경 a와 이방 도전 접착제층의 두께 b가 하기 수학식 1의 관계를 만족시킨다.

<수학식 1>

a≥b

상기 이방 도전 접착제층의 두께는, 도전 입자의 평균 입경에 대하여 20 내지 100 ％의 두께인 것이 바람직하고, 25 내지 75 ％인 것이 보다 바람직하다.

상기 절연성 접착제층에 대한 상기 이방 도전 접착제층의 최저 용융 점도비는, 적어도 10배 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 가압시의 도전 입자의 이동 억제 효과가 보다 향상된다. 또한, 상기 최저 용융 점도비의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 1000배 이하로 할 수 있다.

본 발명의 회로 접속 재료는, (a) 에폭시 수지 및 (b) 잠재성 경화제를 포함하는 접착제를 이방 도전 접착제층 및 절연성 접착제층에 있어서의 접착제 성분으로서 함유하는 것이 바람직하다.

(a) 에폭시 수지로는 에피클로로히드린과 비스페놀 A, 비스페놀 F 및/또는 비스페놀 AD 등으로부터 유도되는 비스페놀형 에폭시 수지, 에피클로로히드린과 페놀노볼락이나 크레졸노볼락으로부터 유도되는 에폭시노볼락 수지나 나프탈렌환을 포함한 골격을 갖는 나프탈렌계 에폭시 수지, 글리시딜아민, 글리시딜에테르, 비페닐, 지환식 등의 1 분자 내에 2개 이상의 글리시딜기를 갖는 각종 에폭시 화합물 등을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용하는 것이 가능하다. 이들 에폭시 수지는 불순물 이온(Na⁺, Cl^- 등)이나, 가수분해성 염소 등을 300 ppm 이하로 감소시킨 고순도품을 이용하는 것이 전자이동 방지를 위해 바람직하다.

(b) 잠재성 경화제로는 이미다졸계, 히드라지드계, 삼불화붕소-아민 착체, 술포늄염, 아민이미드, 폴리아민의 염, 디시안디아미드 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 분해 촉진제, 억제제 등을 혼합하여 이용할 수도 있다. 또한, 이들 경화제를 폴리우레탄계, 폴리에스테르계의 고분자 물질 등으로 피복하여 마이크로 캡슐화한 것은 가용 시간이 연장되기 때문에 바람직하다.

또한, 본 발명의 회로 접속 재료는 (c) 가열 또는 빛에 의해서 유리 라디칼을 발생시키는 경화제(이하, "유리 라디칼 발생제"라고도 함) 및 (d) 라디칼 중합성 물질을 포함하는 접착제를 이방 도전 접착제층 및 절연성 접착제층에 있어서의 접착제 성분으로서 함유하는 것도 바람직하다.

(c) 유리 라디칼 발생제로는, 과산화 화합물, 아조계 화합물 등의 가열에 의해 분해되어 유리 라디칼을 발생시키는 것이고, 목적으로 하는 접속 온도, 접속 시간, 가용 시간 등에 의해 적절하게 선정되지만, 고반응성과 가용 시간의 관점에서 반감기 10 시간의 온도가 40 ℃ 이상 또한 반감기 1 분의 온도가 180 ℃ 이하의 유 기 과산화물이 바람직하다. 이 경우, (c) 유리 라디칼 발생제의 배합량은, 접착제의 고형분 전체에 대하여 0.05 내지 10 중량％인 것이 바람직하고, 0.1 내지 5 중량％인 것이 보다 바람직하다.

(c) 유리 라디칼 발생제는, 구체적으로는 디아실퍼옥시드, 퍼옥시디카르보네이트, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥시드, 히드로퍼옥시드 등으로부터 선정할 수 있다. 회로 부재의 접속 단자의 부식을 억제하기 위해서, 퍼옥시에스테르, 디알킬퍼옥시드, 히드로퍼옥시드로부터 선정되는 것이 바람직하고, 고반응성이 얻어지는 퍼옥시에스테르로부터 선정되는 것이 보다 바람직하다.

디아실퍼옥시드로는, 예를 들면 이소부틸퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥시드, 3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥시드, 옥타노일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드, 스테아로일퍼옥시드, 숙신산퍼옥시드, 벤조일퍼옥시톨루엔, 벤조일퍼옥시드 등을 들 수 있다.

퍼옥시디카르보네이트로는, 예를 들면 디-n-프로필퍼옥시디카르보네이트, 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디-2-에톡시메톡시퍼옥시디카르보네이트, 디(2-에틸헥실퍼옥시)디카르보네이트, 디메톡시부틸퍼옥시디카르보네이트, 디(3-메틸-3-메톡시부틸퍼옥시)디카르보네이트 등을 들 수 있다.

퍼옥시에스테르로는, 예를 들면 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸 부틸퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시이소부티레이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(m-톨루오일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시아세테이트 등을 들 수 있다.

퍼옥시케탈로는, 예를 들면 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-(t-부틸퍼옥시)시클로도데칸, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)데칸 등을 들 수 있다.

디알킬퍼옥시드로는, 예를 들면 α,α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 디쿠밀퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥시드 등을 들 수 있다.

히드로퍼옥시드로는, 예를 들면 디이소프로필벤젠히드로퍼옥시드, 쿠멘히드로퍼옥시드 등을 들 수 있다.

이들 (c) 유리 라디칼 발생제는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 분해 촉진제, 억제제 등을 혼합하여 이용할 수도 있다.

(d) 라디칼 중합성 물질은 라디칼에 의해 중합하는 관능기를 갖는 물질이고, 그 구체예로는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 말레이미드 화합물 등을 들 수 있다. (d) 라디칼 중합성 물질의 배합량은, 접착제의 고형분 전체에 대하여 25 내지 55 중량％인 것이 바람직하고, 30 내지 50 중량％인 것이 보다 바람직하다.

아크릴레이트(메타크릴레이트)로는, 예를 들면 우레탄아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 2-히드록시-1,3-디아크릴옥시프로판, 2,2-비스〔4-(아크릴옥시메톡시)페닐〕프로판, 2,2-비스〔4-(아크릴옥시폴리에톡시)페닐〕프로판, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트, 비스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, ε-카프로락톤 변성 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 등을 들 수 있다.

말레이미드 화합물로는, 분자 중에 말레이미드기를 적어도 2개 이상 함유하는 것이 바람직하고, 예를 들면 1-메틸-2,4-비스말레이미드벤젠, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드, N,N'-P-페닐렌비스말레이미드, N,N'-m-톨루이렌비스말레이미드, N,N'-4,4-비페닐렌비스말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디메틸-비페닐렌)비스말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디메틸디페닐메탄)비스말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디에틸디페닐메탄)비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐메탄비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐프로판비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐에테르비스말레이미드, N,N'-3,3'-디페닐술폰비스말레이미드, 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[3-s-부틸- 4,8-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판, 1,1-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]데칸, 4,4'-시클로헥실리덴-비스[1-(4-말레이미드페녹시)-2-시클로헥실]벤젠, 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]헥사플루오로프로판 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용하거나, 알릴페놀, 알릴페닐에테르, 벤조산알릴 등의 알릴 화합물과 병용하여 이용할 수도 있다.

이러한 (d) 라디칼 중합성 물질은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. (d) 라디칼 중합성 물질은 25 ℃에서의 점도가 100000 내지 1000000 mPa·s인 라디칼 중합성 물질을 적어도 함유하는 것이 바람직하고, 특히 100000 내지 500000 mPa·s의 점도(25 ℃)를 갖는 라디칼 중합성 물질을 함유하는 것이 바람직하다. (d) 라디칼 중합성 물질의 점도의 측정은 시판되고 있는 E형 점도계를 이용하여 측정할 수 있다.

(d) 라디칼 중합성 물질 중에서도 우레탄아크릴레이트 또는 우레탄메타아크릴레이트가 접착성의 관점에서 바람직하고, 또한 내열성을 향상시키기 위해서 이용하는 유기 과산화물과의 가교 후, 단독으로 100 ℃ 이상의 Tg를 나타내는 라디칼 중합성 물질을 병용하여 이용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 라디칼 중합성 물질로는 디시클로펜테닐기, 트리시클로데카닐기 및/또는 트리아진환을 갖는 것을 사용할 수 있다. 특히, 트리시클로데카닐기나 트리아진환을 갖는 라디칼 중합성 물질이 바람직하게 이용된다.

본 발명의 회로 접속 재료에는, 필요에 따라서 히드로퀴논, 메틸에테르히드로퀴논류 등의 중합 금지제를 적절하게 이용할 수도 있다.

또한, 추가로, 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질을 0.1 내지 10 중량％ 이용한 경우, 금속 등의 무기물 표면에서의 접착 강도가 향상되기 때문에 바람직하고, 0.5 내지 5 중량％인 것이 보다 바람직하다. 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질은 무수 인산과 2-히드록실(메트)아크릴레이트의 반응물로서 얻어진다. 구체적으로는, 2-메타크릴로일옥시에틸산 포스페이트, 2-아크릴로일옥시에틸산 포스페이트 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 회로 접속 재료는 필름상으로 사용하는 것이, 취급성이 우수하기 때문에 바람직하고, 이 경우 필름 형성성 고분자를 함유할 수도 있다. 필름 형성성 고분자로는, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리페닐렌옥시드, 요소 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 크실렌 수지, 에폭시 수지, 폴리이소시아네이트 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르우레탄 수지 등이 이용된다. 이들 중에서도, 수산기 등의 관능기를 갖는 수지는 접착성이 향상될 수 있기 때문에 보다 바람직하다. 또한, 이들 고분자를 라디칼 중합성의 관능기로 변성한 것도 사용할 수 있다. 이들 고분자의 중량 평균 분자량은 10000 이상이 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량이 1000000 이상이 되면 혼합성이 저하되기 때문에, 1000000 미만인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태의 회로 접속 재료는 충전재, 연화제, 촉진제, 노화 방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 커플링제, 페놀 수지, 멜라민 수지, 이소시 아네이트류 등을 함유할 수도 있다.

본 실시 형태의 회로 접속 재료가 충전재를 함유하는 경우, 접속 신뢰성 등의 향상이 얻어지기 때문에 바람직하다. 충전재는, 그 최대 직경이 도전 입자의 입경 미만이면 사용할 수 있고, 5 내지 60 부피％의 범위가 바람직하다. 60 부피％를 초과하면 신뢰성 향상의 효과가 포화된다.

커플링제로는 비닐기, 아크릴기, 아미노기, 에폭시기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기를 함유하는 화합물이 접착성 향상의 관점에서 바람직하다.

상기 이방 도전 접착제층 및 절연성 접착제층은 상술한 접착제 성분을 함유할 수 있지만, 각각의 층의 성분 중 적어도 일부는 다른 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태의 구성의 회로 접속 재료는, 반응성 수지를 함유하는 층과 잠재성 경화제를 함유하는 층으로 분리한 경우나 유리 라디칼을 발생시키는 경화제를 함유하는 층과 도전 입자를 함유하는 층으로 분리한 경우, 종래의 고정밀화 가능의 효과에 추가로 가용 시간의 향상 효과가 얻어진다.

본 실시 형태의 회로 접속 재료는 IC 칩과 기판과의 접착이나 전기 회로 상호의 접착용의 재료로서도 유용하다. 즉, 제1 접속 단자를 갖는 제1 회로 부재와 제2 접속 단자를 갖는 제2 회로 부재를 제1 접속 단자와 제2 접속 단자가 대향하도록 배치하고, 대향 배치한 제1 접속 단자와 제2 접속 단자 사이에 상기 본 발명의 회로 접속 재료를 개재시키고, 가열 가압하여 제1 접속 단자와 제2 접속 단자를 전기적으로 접속시킴으로써, 회로 부재의 접속 구조를 제조할 수 있다.

이러한 회로 부재의 접속 구조로는, 예를 들면 반도체 칩, 저항체 칩, 컨덴서 칩 등의 칩 부품, 인쇄 기판 등의 기판 등을 들 수 있다. 이들 회로 부재의 접속 구조에는 접속 단자가 통상은 다수개(경우에 따라서는 단수일 수도 있음) 설치되어 있고, 회로 부재의 접속 구조 중 적어도 1조를 이들의 회로 부재의 접속 구조에 설치된 접속 단자의 적어도 일부를 대향 배치하고, 대향 배치한 접속 단자 사이에 접착제를 개재시키고, 가열 가압하여 대향 배치한 접속 단자끼리 전기적으로 접속하여 회로판으로 한다. 회로 부재의 접속 구조 중 적어도 1조를 가열 가압함으로써, 대향 배치한 접속 단자끼리는 직접 접촉에 의해 또는 이방 도전성 접착제(회로 접속 재료)의 도전 입자를 통해 전기적으로 접속할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 회로 부재의 접속 구조의 제조 방법의 한 실시 형태를 설명한다. 도 1은, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 회로 부재의 접속 구조의 제조 방법을 모식적으로 나타내는 공정 단면도이다. 도 1(a)는 회로 부재끼리 접속하기 전의 회로 부재의 단면도이고, 도 1(b)는 회로 부재끼리 접속할 때의 회로 부재의 접속 구조의 단면도이며, 도 1(c)는 회로 부재끼리 접속한 회로 부재의 접속 구조의 단면도이다.

우선, 도 1(a)에 도시한 바와 같이, LCD 패널 (3) 상에 설치된 회로 전극 (2) 위에, 회로 접속 재료를 필름상으로 성형하여 이루어지는 필름상의 회로 접속 재료 (1)을 올려 놓는다.

이어서, 도 1(b)에 도시한 바와 같이, 위치 정렬을 하면서 회로 전극 (6)이 설치된 회로 기판 (5)를 회로 전극 (2)와 회로 전극 (6)이 서로 대향하도록 필름상 의 회로 접속 재료 (1)의 위에 올려 놓아, 필름상의 회로 접속 재료 (1)을 회로 전극 (2)와 회로 전극 (6) 사이에 개재시킨다. 또한, 회로 전극 (2) 및 (6)은 깊이 방향으로 복수개의 전극이 병렬된 구조를 갖는다(도시하지 않음).

필름상의 회로 접속 재료 (1)은 필름상이기 때문에 취급이 용이하다. 이 때문에, 이 필름상의 회로 접속 재료 (1)을 회로 전극 (2)와 회로 전극 (6) 사이에 용이하게 개재시킬 수 있고, LCD 패널 (3)과 회로 기판 (5)의 접속 작업을 용이하게 할 수 있다.

이어서, 가열하면서 LCD 패널 (3)과 회로 기판 (5)를 통해 필름상의 회로 접속 재료 (1)을 도 1(b)의 화살표 A의 방향으로 가압하여 경화 처리를 행한다. 이것에 의해서 도 1(c)에 도시한 바와 같은 회로 부재끼리 접속한 회로 부재의 접속 구조 (20)이 얻어진다. 경화 처리의 방법은, 사용하는 접착제 조성물에 따라서 가열 및 광 조사 중 하나 또는 모두를 채용할 수 있다.

본 실시 형태의 회로 접속 재료는, 접속시에 접착제가 용융 유동하여 서로 대향하는 회로 전극이 접속된 후 경화하여 접속을 유지하는 것으로, 접착제의 유동성은 중요한 인자이다. 두께 0.7 mm, 15 mm×15 mm의 유리판에 두께 35 ㎛, 5 mm×5 mm의 회로 접속 재료를 끼우고, 170 ℃, 2 MPa, 10 초의 조건으로 가열 가압을 행한 경우, 초기의 접착제의 주요면의 면적 (A)와 가열 가압 후의 주요면의 면적 (B)를 이용하여 표시되는 유동성 (B)/(A)의 값은 1.3 내지 3.0인 것이 바람직하고, 1.5 내지 2.5인 것이 보다 바람직하다. 1.3 미만이면 유동성이 나쁘고, 양호하게 접속되지 않는 경향이 있으며, 3.0을 초과하는 경우는 기포가 발생하기 쉬워 신뢰 성이 떨어지는 경향이 있다.

본 실시 형태의 회로 접속 재료의 경화 후의 40 ℃에서의 탄성률은 100 내지 3000 MPa가 바람직하고, 500 내지 2000 MPa가 보다 바람직하다.

본 실시 형태의 회로 전극의 접속 방법은, 열 또는 빛에 의한 경화성을 갖는 회로 접속 재료를 표면이 금, 은, 주석 및 백금속으로부터 선택되는 금속인 한쪽의 전극 회로에 형성한 후, 다른 한쪽의 회로 전극을 위치 정렬하여 가열, 가압하여 접속할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해서 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(d) 라디칼 중합성 물질로서, 우레탄아크릴레이트(제품명: UA-5500T, 신나카무라 가가꾸 고교사 제조) 20 중량부, 비스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트(제품명: M-215, 도아 고세이사 제조) 15 중량부, 디메틸올트리시클로데칸디아크릴레이트(제품명: DCP-A, 교에이샤 가가꾸사 제조) 5 중량부, 2-메타크릴로일옥시에틸산 포스페이트(제품명: P-2M, 교에이샤 가가꾸사 제조) 3 중량부, (c) 유리 라디칼 발생제로서 벤조일퍼옥시드(제품명: 나이퍼 BMT-K, 닛본 유시 제조) 4 중량부, 폴리에스테르우레탄 수지(제품명: UR4800, 도요보세끼사 제조)를 톨루엔/메틸에틸케톤=50/50의 혼합 용제에 용해시켜 얻어진 40 중량％의 용액 60 중량부에 혼합하고, 교반하여 바인더 수지로 하였다. 또한, 폴리스티렌을 핵으로 하는 입자의 표면에 두께 0.2 ㎛의 니켈층을 설치하고, 이 니켈층의 외측에 두께 0.04 ㎛의 금층을 설치한 평균 입경 4 ㎛의 도전 입자(10 ％ 압축 탄성률(K값): 410 Kgf/㎟)를 바인더 수지에 대하여 3 부피％ 배합 분산시키고, 또한 평균 입경 2 ㎛의 실리콘 미립자(제품명: KMP-605, 신에쓰 가가꾸사 제조)를 바인더 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 분산시켜 분산액을 얻었다. 이 분산액을 두께 50 ㎛의 한쪽면을 표면 처리한 PET 필름에 도공 장치를 이용하여 도포하고, 70 ℃에서 10 분간 열풍 건조함으로써, 접착제층의 두께가 4.0 ㎛인 이방 도전 접착제층 A(폭 15 cm, 길이 70 m)를 얻었다.

이어서, (d) 라디칼 중합성 물질로서 우레탄아크릴레이트(제품명: UA-5500T, 신나카무라 가가꾸 고교사 제조) 20 중량부, 비스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트(제품명: M-215, 도아 고세이사 제조) 20 중량부, 디메틸올트리시클로데칸디아크릴레이트(제품명: DCP-A, 교에이샤 가가꾸사 제조) 10 중량부, 2-메타크릴로일옥시에틸산 포스페이트(제품명: P-2M, 교에이샤 가가꾸사 제조) 3 중량부, (c) 유리 라디칼 발생제로서 벤조일퍼옥시드(제품명: 나이퍼 BMT-K, 닛본 유시 제조) 4 중량부, 폴리에스테르우레탄 수지(제품명: UR4125, 도요보세끼사 제조)를 톨루엔/메틸에틸케톤=50/50의 혼합 용제에 용해시켜 얻어진 23 중량％의 용액 50 중량부에 혼합하고, 교반하여 바인더 수지로 하였다. 이 바인더 수지를 두께 50 ㎛의 한쪽면을 표면 처리한 PET 필름에 도공 장치를 이용하여 도포하고, 70 ℃에서 10 분간 열풍 건조함으로써, 두께가 10 ㎛인 절연성 접착제층 B(폭 15 cm, 길이 70 m)를 얻었다.

얻어진 접착제층 A, B를 접착제가 대향하는 방향으로 중합시키고, 라미네이터(듀폰(Dupont)사 제조 리스톤(RISTON), 모델; HRL, 롤 압력은 스프링 가중만, 롤 온도 40 ℃, 속도 50 cm/분)를 이용하여 라미네이트한 후에, 이방 도전 접착제층 A측의 PET를 박리하여, 두께 14 ㎛의 이방 도전 접착제(폭 15 cm, 길이 60 m)를 얻었다. 얻어진 이방 도전 접착제를 1.5 mm 폭으로 재단하고, 내경 40 mm, 외경 48 mm의 플라스틱제 릴의 측면(두께 1.7 mm)에 접착 필름면을 내측으로 하여 50 m 권취하고, 테이프상의 회로 접속 재료를 얻었다.

(실시예 2 내지 5)

도전 입자의 입경, 각 접착제층의 두께를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시킨 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 테이프상의 회로 접속 재료를 제조하였다.

(비교예 1)

도전 입자의 입경, 절연성 접착제층 B의 두께를 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 변화시키고, 이방 도전 접착제층 A의 두께를 도전 입경보다도 두껍게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 테이프상의 회로 접속 재료를 제조하였다.

(비교예 2)

도전 입자의 입경, 이방 도전 접착제층 A, 절연성 접착제층 B의 두께를 표 2에 나타낸 바와 같이 변화시키고, 이방 도전 접착제층 A와 절연성 접착제층 B의 접착제 조성(용융 점도)을 동일하게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 테이프상의 회로 접속 재료를 제조하였다.

(비교예 3)

도전 입자의 입경, 이방 도전 접착제층 A의 두께를 표 2에 나타낸 바와 같이 변화시켜 단층으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 테이프상의 회로 접속 재료를 제조하였다.

(평가용 접속체의 제조)

접속 저항 및 접착력의 측정에는, 다음과 같이 하여 얻어진 접속체를 이용하였다.

실시예, 비교예에서 얻어진 회로 접속 재료(폭 1.5 mm, 길이 3 cm)의 접착제면을 70 ℃, 1 MPa에서 2 초간 가열 가압하여 두께 0.7 mm의 ITO 코팅 유리 기판(15 Ω□) 상에 전사하고, PET 필름을 박리하였다. 이어서, 피치 50 ㎛, 두께 8 ㎛의 주석 도금 구리 회로를 600개 갖는 연성 회로판(FPC)을 전사한 접착제 상에 놓고, 24 ℃, 0.5 MPa에서 1 초간 가압하여 임시 고정시켰다. 이 FPC가 회로 접속 재료에 의해서 임시 고정된 유리 기판을 본 압착 장치에 설치하고, 200 ㎛ 두께의 실리콘 고무를 쿠션재로 하고, 연성 배선판측에서 가열기기에 의해 170 ℃, 3 MPa에서 6 초간 가열 가압하여 폭 1.5 mm에 걸쳐 접속하고, 평가용의 접속체(회로 부재의 접속 구조)를 얻었다.

도전 입자 포착 효율의 측정에는, 다음과 같이 하여 얻어진 접속체를 이용하였다.

실시예, 비교예에서 얻어진 회로 접속 재료(폭 1.5 mm, 길이 3 cm)의 접착제면을 70 ℃, 1 MPa에서 2 초간 가열 가압하여 두께 0.7 mm의 Al 코팅 유리 기판(10 Ω□) 상에 전사하고, PET 필름을 박리하였다. 이어서, 피치 50 ㎛, 두께 8 ㎛의 주석도금 구리 회로를 600개 갖는 연성 회로판(FPC)을 전사한 접착제 상에 놓고, 24 ℃, 0.5 MPa에서 1 초간 가압하여 임시 고정시켰다. 이 FPC가 회로 접속 재료에 의해서 임시 고정된 유리 기판을 본 압착 장치에 설치하고, 200 ㎛ 두께의 실리콘 고무를 쿠션재로 하고, 연성 배선판측에서 가열기기에 의해 170 ℃, 3 MPa에서 6 초간 가열 가압하여 폭 1.5 mm에 걸쳐 접속하고, 평가용의 접속체를 얻었다.

(접속 저항의 측정)

상술한 접속체의 접속부를 포함하는 FPC의 인접 회로간의 저항값을 멀티미터(장치명: TR6845, 어드밴티스트사 제조)로 측정하였다. 저항값은 인접 회로간의 저항 40점을 측정하고, 평균값을 구하였다. 얻어진 결과를 하기 표 3, 4에 나타냈다.

(접착력의 측정)

상술한 접속체를 박리 속도 50 mm/분으로 90회 박리함으로써 접착력의 측정을 행하였다. 얻어진 결과를 표 3, 4에 나타냈다.

(도전 입자 보충 효율의 측정)

상술한 접속체에 있어서의 전극 상에 포착된 도전 입자수를 올림푸스 가부시끼가이샤 제조 BH3-MJL 액정 패널 검사용 현미경을 이용하고, 유리측에서 노말스키 미분 간섭 관찰에 의해 1 전극당 압흔의 수를 20 전극분 측정하여 평균값을 산출함으로써 구하였다. 한편, 접착제 중 단위 면적당 도전 입자 개수를 올림푸스 가부시끼가이샤 제조 BH3-MJL 액정 패널 검사용 현미경으로 계측하였다. 얻어진 결과를 다음 식에 대입하여 도전 입자 포착 효율을 산출하였다.

도전 입자 포착 효율=(전극상 도전 입자수[개])×100/{(접착제 중 단위 면적당 도전 입자수[개/㎟])×(전극 1개당 접속 면적[㎟])}

얻어진 결과를 표 3, 4에 나타냈다.

표 3, 4로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 회로 접속 재료는, 비교예 1 내지 3의 회로 접속 재료와 비교하여, 도전 입자의 전극상 포착 효율이 향상되어 회로 사이에서의 단락이 발생하기 어렵고, 접속 신뢰성도 우수하다.

[도 1] 본 발명의 한 실시 형태에 따른 회로 부재의 접속 구조의 제조 방법을 모식적으로 나타내는 공정 단면도이다.

[도 2] 종래의 1층의 필름상의 회로 접속 재료를 이용한 경우의 도전 입자의 거동을 나타내는 모식 단면도이다.

[도 3] 종래의 2층의 필름상의 회로 접속 재료를 이용한 경우의 도전 입자의 거동을 나타내는 모식 단면도이다.

[도 4] 본 발명의 필름상의 회로 접속 재료를 이용한 경우의 도전 입자의 거동을 나타내는 모식 단면도이다.

[부호의 설명]

1: 회로 접속 재료

2, 6: 회로 전극

3: LCD 패널

4, 5: 회로 기판

7: 도전 입자

8: 레지스트

9: 수지

15: 이방 도전 접착제층

16: 절연성 접착제층

20: 회로 부재의 접속 구조

Claims

서로 대치하는 회로 전극 사이에 개재되고, 서로 대향하는 회로 전극을 가압하여 가압 방향의 전극 사이를 전기적으로 접속하는 회로 접속 재료이며,

도전 입자를 분산한 이방 도전 접착제층과 절연성 접착제층이 적층된 구성을 갖고,

상기 도전 입자의 평균 입경 a와 상기 이방 도전 접착제층의 두께 b가 하기 수학식 1의 관계를 만족시키며,

상기 도전 입자의 평균 입경이 1 내지 5 ㎛이고,

상기 이방 도전 접착제층의 두께가 상기 도전 입자의 평균 입경에 대하여 25 내지 100 ％의 두께이며,

상기 절연성 접착제층의 두께가 4 내지 21 ㎛인 2층 구성의 회로 접속 재료.

<수학식 1>

a≥b
제1항에 있어서, 상기 이방 도전 접착제층의 두께가 1 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 회로 접속 재료.
제1항에 있어서, 상기 도전 입자가 상기 이방 도전 접착제층과 상기 절연성 접착제층에 걸쳐 존재하는 것을 특징으로 하는 회로 접속 재료.
제1항에 있어서, 상기 절연성 접착제층에 대한 상기 이방 도전 접착제층의 최저 용융 점도비가 적어도 10배 이상인 것을 특징으로 하는 회로 접속 재료.
제1 접속 단자를 갖는 제1 회로 부재와, 제2 접속 단자를 갖는 제2 회로 부재를 상기 제1 접속 단자와 상기 제2 접속 단자가 대향하도록 배치하고, 대향 배치한 상기 제1 접속 단자와 상기 제2 접속 단자 사이에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 회로 접속 재료를 개재시키고, 가열 가압하여 상기 제1 접속 단자와 상기 제2 접속 단자를 전기적으로 접속시켜 이루어지는 회로 부재의 접속 구조.
서로 대치하는 회로 전극 사이에 개재되고, 서로 대향하는 회로 전극을 가압하여 가압 방향의 전극 사이를 전기적으로 접속하는 회로 접속 재료이며,

도전 입자를 분산한 이방 도전 접착제층과 절연성 접착제층이 적층된 구성을 갖고,

상기 도전 입자의 평균 입경 a와 상기 이방 도전 접착제층의 두께 b가 하기 수학식 1의 관계를 만족시키며,

유리의 엣지부에 돌기가 형성되어 있는 기판의 접속에 사용하는 2층 구성의 회로 접속 재료.

<수학식 1>

a≥b
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