KR101365107B1 - 이방성 도전 필름 및 이를 포함하는 반도체 장치 - Google Patents

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서준모
최현민
김지연
박경수
유아름
은종혁
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Abstract

본원 발명은 내열성 및 내습성이 우수하여 고온 및 고습 조건하에서도 접속 신뢰성이 우수한 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
구체적으로, 본원 발명은 내열성 및/또는 내습성이 높고 경화 시 용융 점도가 상이한 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 특정 함량비로 함께 함유함으로써, 본압착 시 미세 전극 간에 충진이 고르게 이루어져 접속 신뢰성이 우수한 이방성 도전 필름에 관한 것이다.

Description

이방성 도전 필름 및 이를 포함하는 반도체 장치{Anisotropic conductive film and semiconductor device comprising the same}
본원 발명은 이방성 도전 필름 및 이를 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.
이방성 도전 필름(Anisotropic conductive film, ACF)이란 일반적으로 니켈(Ni)이나 금(Au) 등의 금속 입자, 또는 그와 같은 금속들로 코팅된 고분자 입자 등의 도전 입자를 에폭시 등의 수지에 분산시킨 필름 형상의 접착제를 말하는 것으로, 필름의 막 두께 방향으로는 도전성을 띠고 면 방향으로는 절연성을 띠는 전기 이방성 및 접착성을 갖는 고분자 막을 의미한다.
상기 이방성 도전 필름을 접속시키고자 하는 회로 사이에 위치시킨 후 일정 조건 하에서 가열 및 가압 공정을 거치게 되면, 회로 단자들 사이는 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되고 인접하는 전극 사이에는 절연성 접착 수지가 충진되어 도전성 입자가 서로 독립하여 존재하게 됨으로써 높은 절연성을 부여하게 된다.
이방성 도전 필름 중 COG(Chip on glass)용 이방성 도전 필름은 구동 IC를 액정 표시 장치(LCD) 등의 패널에 실장하는 데에 사용되는 접속 재료를 말한다.
최근 기술 개발 동향은 구동 IC 및 패널의 두께가 얇아지는 경박 단소화 추세에 있으며, 구동 IC 및 패널의 두께가 얇아질수록 이방성 도전 필름의 열경화 시 글라스의 휨 현상이 심해지게 되어 접속 신뢰성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
따라서, COG용 이방성 도전 필름은 구동 IC와 글라스 전극을 균일한 압력으로 접속시키고 고온 및 고습 조건하에서도 장시간 접속 신뢰성을 유지할 것이 요구되므로, 이방성 도전 필름의 내열성 및 내습성을 향상시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이방성 도전 필름의 내열성을 높이기 위한 선행 기술로, 대한민국 등록특허 제10-1138799호 등은 경화 시 점도가 높고 경화 후 Tg가 높은 방향족 고리 함유 에폭시 수지를 사용한 이방성 도전 필름에 대하여 개시하고 있다.
그러나 이방성 도전 필름의 재료로 방향족 고리 함유 에폭시 수지를 사용하는 경우, 내열성이 우수하고 구동 IC의 전극의 좌측, 중간부 및 우측 부분의 압력 균일성이 우수한 이점이 있으나, 이방성 도전 필름의 경화 시 필름 조성물이 미세 전극 간에 충분히 충진되지 못하여 접속 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 내열성이 우수하면서도 미세 전극 간에 필름이 충분히 충진되어 고온 및 고습 조건하에서도 접속 신뢰성이 우수한 이방성 도전 필름의 개발이 요구된다.
대한민국등록특허공보 B1 제10-1138799호 (2012.04.24.공고)
본원 발명은 내열성 및 내습성이 우수하여 고온 및 고습 조건하에서도 접속 신뢰성이 우수한 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본원 발명은 내열성 및/또는 내습성이 높고 경화 시 용융 점도가 상이한 2 종 이상의 에폭시 수지를 함유함으로써, 본압착 시 미세 전극 간에 충진이 고르게 이루어져 접속 신뢰성이 우수한 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명은 경화 시 용융 점도가 상이한 2 종 이상의 폴리 사이클릭 방향족 고리 함유 에폭시 수지를 함유하는, 고내열성 및 고내습성 이방성 도전 필름을 제공한다.
구체적으로, 본원 발명은 경화 시 고점도의 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 경화 시 저점도의 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 함유한다.
본원 발명의 일 양태에 따르면,
a) 고분자 바인더 수지;
b) 에폭시 수지;
c) 도전 입자; 및
d) 경화제;
를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
상기 b) 에폭시 수지는 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 포함하며, 상기 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 상기 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 100 내지 500 중량부로 함유하는 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면,
나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
a) 150℃에서 용융 점도가 O.2 Pa.s 내지 0.5 Pa.s이고;
b) 흡습률이 0.5% 이하인 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 배선 기판 및 반도체 칩을 포함하며 상기의 이방성 도전 필름으로 접속된 반도체 장치를 제공한다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 경화 시 용융 점도가 상이한 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지와 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 함께 함유함으로써 내열성 및 내습성이 우수한 효과를 나타낸다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 Tg가 높고 내열성 및 내습성이 강하면서도 경화 시 용융 점도가 낮은 물성을 나타내는 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 함유함으로써 필름 조성물의 용융 점도가 적절히 조절되어, 압착 시 필름이 미세 전극 사이 사이에 충분히 고르게 충진되는 효과를 나타낸다.
따라서, 본원 발명의 이방성 도전 필름은 필름이 전극 간에 충분히 충진되는 결과, 고온 및 고습 조건하에서도 우수한 접속 신뢰성을 보이는 효과를 나타낸다.
이하, 본원 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본원 명세서에 기재되지 않은 내용은 본원 발명의 기술 분야 또는 유사 분야에서 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
본원 발명은 고온 및 고습 조건하에서도 접속 신뢰성이 우수한 고내열성 및 고내습성 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
구체적으로, 본원 발명은 필름의 본압착 시, 필름 조성물이 미세 전극 사이에 충분히 고르게 충진되도록 하기 위하여 용융 점도가 높은 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지와 용융 점도가 낮은 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 특정 함량비로 함께 사용함으로써 필름 조성물의 점도를 적절히 조절하여 접속 신뢰성을 향상시킨 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 일 양태에 따르면,
a) 고분자 바인더 수지;
b) 에폭시 수지;
c) 도전 입자; 및
d) 경화제;
를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
상기 b) 에폭시 수지는 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 포함하며, 상기 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 상기 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 100 내지 500 중량부로 함유하는 이방성 도전 필름을 제공한다.
a) 고분자 바인더 수지
본원 발명에서 사용되는 바인더 수지는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 바인더 수지의 비제한적인 예로는 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 폴리메타크릴레이트 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르우레탄 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 스타이렌-부티렌-스타이렌(SBS) 수지 및 에폭시 변성체, 스타이렌-에틸렌-부틸렌-스타이렌(SEBS) 수지 및 그 변성체, 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 및 그 수소화체 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 바인더 수지는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 35 중량부로 함유될 수 있으며, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 필름의 우수한 접착력 및 필름 형성력을 얻을 수 있다.
b) 에폭시 수지
본원 발명에 사용되는 에폭시 수지는 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 포함한다. 그 외에 상기 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지와의 상용성에 문제가 되지 않는 한 특별한 제한없이 에폭시 수지, 예를 들어 다른 종류의 폴리사이클릭 방향족 고리 함유 에폭시 수지 등을 추가로 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지는 필름에 고내열성을 부여하기 위하여, 경화 후 유리 전이 온도가 160 내지 250℃인 것이 바람직하며, 150℃에서 약 10 내지 100 Paㆍs의 용융 점도를 나타내는 것이 바람직하다.
본원 발명에서 사용되는 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지는 내열성 및 내습성이 우수할 뿐만 아니라 경화 후 유리 전이 온도가 높은 특성을 나타내는 수지이다. 본원 발명의 이방성 도전 필름 조성물의 용융 점도를 적절히 조절하기 위하여 상기 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지는 150℃에서 약 0.1 내지 1 Paㆍs의 용융 점도를 나타내는 것이 바람직하다.
본원 발명은 상기 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 특정 함량비로 함유함으로써 용융 점도가 적절히 조절된 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명에 있어서, 상기 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 상기 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 바람직하게는 100 내지 500 중량부로 함유할 수 있고, 보다 바람직하게는 100 내지 400 중량부로 함유할 수 있으며, 가장 바람직하게는 140 내지 300 중량부로 함유할 수 있다.
상기 범위 내에서 이방성 도전 필름의 본압착 시 필름이 적절한 용융 점도를 나타내어 필름 조성물이 미세 전극 사이에 충분히 충진됨으로써 결과적으로 접속 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.
c) 도전 입자
본원 발명에서 사용되는 도전 입자는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 도전 입자를 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 도전 입자의 비제한적인 예로는 Au, Ag, Ni, Cu, 땜납 등을 포함하는 금속 입자; 탄소; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스타이렌, 폴리비닐알코올 등을 포함하는 수지 및 그 변성 수지를 입자로 하여 Au, Ag, Ni 등을 포함하는 금속으로 도금 코팅한 입자; 그 위에 절연 입자를 추가로 코팅한 절연화 처리된 도전 입자 등을 들 수 있다.
상기 도전 입자의 크기는 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 다양할 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 30 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 도전 입자는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 30 중량부로 함유될 수 있으며, 보다 바람직하게는 10 내지 20 중량부로 함유될 수 있다. 상기의 범위 내에서 접속 및/또는 절연 불량의 발생을 방지하여 우수한 접속성을 획득할 수 있다.
d) 경화제
본원 발명에서 사용되는 경화제는 폴리사이클릭 방향족 고리 함유 에폭시 수지를 경화시켜 이방성 도전 필름을 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
상기 경화제로 잠재성 경화제를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 경화제로 이미다졸계, 이소시아네이트계, 아민계, 아미드계, 페놀계 또는 산무수물계 경화제 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 있다.
본원 발명에서 사용되는 경화제는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 50 중량부로 함유될 수 있으며, 보다 바람직하게는 20 내지 40 중량부로 함유될 수 있다. 상기 함량 범위로 경화제를 사용하는 경우, 경화가 충분히 일어나고 상용성이 우수하여 필름 형성이 원활하게 이루어지는 이점이 있다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 상기 a), b), c), d) 이외에 무기 입자를 추가로 함유할 수 있다. 무기 입자는 이방성 도전 필름의 접착성과 절연성을 향상시키는 역할을 한다.
본원 발명에서 사용 가능한 무기 입자로 바람직하게는 실리카 나노 입자를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이방성 도전 필름에 있어서 폴리사이클릭 방향족 고리 함유 에폭시 수지와 실리카 나노 입자를 함께 사용하는 경우, 필름의 압착 시 압력이 전달되는 Z-방향의 압력 불균형이 해소되어 전극 간 필름 충진이 보다 원활하게 이루어지는 이점이 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 실리카 나노 입자의 평균 입경은 바람직하게는 1 nm 내지 50 nm 일 수 있으며, 상기 실리카 나노 입자는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 20 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 10 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 전극에 가해지는 압력이 균일하게 분산될 수 있으며 이방성 도전 필름의 접착성 및 접속 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 상기 필름의 기본적인 물성들을 저해하지 않으면서 필름에 부가적인 물성을 추가로 부여하기 위하여, 전술한 성분들 이외에 중합 방지제, 산화 방지제, 열안정제, 경화 촉진제, 커플링제 등의 기타 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 이들 기타 첨가제의 첨가량은 필름의 용도나 목적하는 효과 등에 따라 다양할 수 있으며, 그 바람직한 함량은 특별히 제한되지 아니하고 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방성 도전 필름은 150℃에서 용융 점도가 0.2 Pa.s 내지 0.5 Pa.s일 수 있다.
본원 발명은 150℃에서 고점도를 나타내는 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지와 저점도를 나타내는 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 함께 사용하여, 용융 점도가 적절히 조절된 이방성 도전 필름을 제공한다. 상기 범위 내에서 이방성 도전 필름의 본압착 시 필름 조성물이 적절한 용융 점도를 나타내어 미세 전극 사이에 충분히 충진되는 이점이 있다.
이방성 도전 필름 또는 필름 조성물의 용융 점도는 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법, 예를 들어 ARES(Advanced rheometric expansion system)에 따른 방법으로 측정할 수 있다. 점도 측정 장치로는 예를 들어 점탄성 측정기(모델명: ARES G2, 제조사: TA Instruments)를 이용하여 측정할 수 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방성 도전 필름은 흡습률(moisture adsorption rate) 이 1% 이하일 수 있다.
본원 발명에 있어서 이방성 도전 필름의 흡습률을 측정하는 방법은 이방성 도전 필름을 온도 85℃, 상대 습도 85%인 조건하에서 24 시간 동안 방치한 후, 상기 이방성 도전 필름의 무게 변화를 측정하는 방식으로 수행된다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 상기 조건 및 방법하에서 흡습률이 바람직하게는 0.5% 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.3% 이하일 수 있다. 이방성 도전 필름이 상기 범위의 흡습률을 보이는 경우, 고습 조건하에서 우수한 접속 신뢰성을 유지하면서 장시간 사용할 수 있는 이점이 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 경화 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%인 조건에서 500 시간 동안 방치한 후의 접속 저항이 10Ω 이하인 이방성 도전 필름을 제공한다.
상기 경화는 190 내지 210℃, 5 내지 10초, 50 내지 80 MPa 조건하에서 이방성 도전 필름을 본압착함으로써 이루어진다.
상기 접속 저항을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다.
신뢰성 접속 저항이 10 Ω 이하인 이방성 도전 필름의 경우, 이를 활용하여 접속한 반도체 장치를 고온 및/또는 고습 조건하에서도 장기간 사용할 수 있는 이점이 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 경화 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%인 조건에서 500 시간 동안 방치한 후의 버블 면적이, 전극 간 스페이스 면적을 기준으로 20% 이하인 이방성 도전 필름을 제공한다.
상기 경화는 190 내지 210℃, 5 내지 10초, 50 내지 80 MPa 조건하에서 이방성 도전 필름을 본압착함으로써 이루어진다.
상기 전극 간 스페이스는 미세 전극과 전극 사이의 공간으로서, 압착시 이방성 도전 필름 조성물이 충진되는 공간을 의미한다.
상기 버블 면적의 측정 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다. 상기 버블 면적 측정 방법의 비제한적인 예로는 상기 필름 조성물이 충진된 전극 간 스페이스를 현미경으로 관찰(또는 사진 촬영)하여 이미지 아날라이져 또는 눈금 격좌표 등을 이용하여 버블 면적을 계산할 수 있다.
신뢰성 버블 면적이 20% 이하인 이방성 도전 필름의 경우, 이를 활용하여 접속한 반도체 장치를 고온 및/또는 고습 조건하에서도 접속 신뢰성을 유지하면서 장기간 사용할 수 있는 이점이 있다.
상기 버블 면적이 20% 이하라 함은, 수치적으로 0 및 그 미만의 음의 값을 포함하는 의미는 아니며, 상기 버블 면적의 하한은 0에 근접한 정도의 양의 값을 의미하는 것으로 해석한다.
본원 발명의 이방성 도전 필름을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다.
이방성 도전 필름을 형성하는 방법은 특별한 장치나 설비가 필요하지 아니하며, 바인더 수지를 유기 용제에 용해시켜 액상화 한 후 나머지 성분을 첨가하여 일정 시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 적당한 두께, 예를 들어 10 내지 50 ㎛의 두께로 도포한 다음, 일정 시간 건조하여 유기 용제를 휘발시킴으로써 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기의 이방성 도전 필름으로 접속된 반도체 장치를 제공한다. 본원 발명의 이방성 도전 필름은 액정 디스플레이와 TCP 사이, TCP와 FPC 사이, 또는, 반도체 칩을 직접 기판에 실장하는 플립 칩 실장에 사용될 수 있다.
상기 반도체 장치는, 배선 기판; 상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 이방성 도전 필름; 및 상기 필름상에 탑재된 반도체 칩을 포함할 수 있다.
본원 발명에 사용되는 상기 배선 기판, 반도체 칩은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다. 상기 배선 기판에는 ITO 또는 금속 배선에 의해 회로 또는 전극들이 형성될 수 있으며, 상기 회로 또는 전극들과 대응되는 위치에 본원 발명의 실시예들에 따른 이방성 도전 필름을 이용하여 IC 칩 등이 탑재될 수 있다.
본원 발명의 반도체 장치를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 방법으로 수행될 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 기술함으로써 본원 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예, 비교예 및 실험예는 본원 발명의 일 예시에 불과하며, 본원 발명의 내용이 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
[ 실시예 1 내지 5] 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지(X) 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지(Y)를 특정 비율(X:Y=1:1 내지 5:1)로 함유한 이방성 도전 필름의 제조
실시예 1
이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여,
페녹시 수지(YP50, 신일본제철) 20 중량부; 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지(HP4032D, 대일본 잉크화학) 15 중량부; 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지(HP7200L, 대일본잉크화학) 15 중량부; 도전 입자(AUL704,세키수이화학) 15 중량부; 경화제(잠재성 경화제, HX-3922, 아사히카세이) 30 중량부; 및 실리카 나노 입자(R812, 데구사) 5 중량부를 혼합하여 이방성 도전 필름용 조성물을 제조하였다.
상기 조성물을 도전 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 상온(25℃)에서 60 분간 교반하였다. 상기 조합액을 실리콘 이형 표면 처리된 폴리에틸렌 기재 필름에 35 ㎛의 두께의 필름으로 형성시켰으며, 필름 형성을 위해서 캐스팅 나이프(Casting knife)를 사용하였다. 필름의 건조 시간은 60℃에서 5분으로 하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에 있어서, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 17.5 중량부로 혼합하고, 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 12.5 중량부로 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에 있어서, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 20 중량부로 혼합하고, 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 10 중량부로 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에 있어서, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 22.5 중량부로 혼합하고, 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 7.5 중량부로 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에 있어서, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 25 중량부로 혼합하고, 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 5 중량부로 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에 있어서, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 사용하지 아니하고, 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 30 중량부로 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에 있어서, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 5 중량부로 혼합하고, 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 25 중량부로 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에 있어서, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 10 중량부로 혼합하고, 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 20 중량부로 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에 있어서, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 30 중량부로 혼합하고, 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 5 및 상기 비교예 1 내지 4에 따른 이방성 도전 필름의 조성을 하기 표 1 및 표 2에 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
페녹시 수지 20 20 20 20 20

폴리사이클릭
방향족 에폭시 수지		 나프탈렌 고리 함유 에폭시(X) 15 17.5 20 22.5 25
디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시(Y) 15 12.5 10 7.5 5
X:Y 1:1 1.4:1 2:1 3:1 5:1
도전 입자 15 15 15 15 15
경화제 30 30 30 30 30
실리카 나노 입자 5 5 5 5 5
총 100 100 100 100 100
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
페녹시 수지 20 20 20 20

폴리사이클릭
방향족 에폭시 수지		 나프탈렌 고리 함유 에폭시(X) - 5 10 30
디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시(Y) 30 25 20 -
X : Y - 1:5 1:2 -
도전 입자 15 15 15 15
경화제 30 30 30 30
실리카 나노 입자 5 5 5 5
총 100 100 100 100
실험예 1: 이방성 도전 필름의 점착성( Ball Tack ) 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 이방성 도전 필름의 점착성을 측정하기 위하여, 프로브 택 시험기 (Probe Tack Tester, 모델명: TopTack 2000A)를 이용하여 하기와 같은 방법으로 실험을 수행하였다.
우선, 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 이방성 도전 필름 각각을 준비하여 상, 하부 로드 셀(Load Cell)을 MEK를 이용하여 하중 200 gf를 초과하지 않게 주의하면서 세척한 다음, 3분 가량 건조시켰다. 그 다음, 프로브 택 시험기의 샘플 스테이지에 양면 테이프를 부착한 후, 그 위에 상기 준비한 각 필름을 부착하였다. 그 다음 하기와 같은 조건하에서 각 이방성 도전 필름의 점착성을 측정하였다.
1) 압력 (Pressure Force): 200 gf
2) 분리 속도 (Separation Speed): 0.08 mm/초
3) 체류 시간 (Dwell Time): 20 초
4) 작동 온도 (Operating Temp.): 30℃
5) 로드 셀 (Load cell): 1.0 kg
6) 프로브 지그 크기 (Probe Jig Size): 3/8 인치 (inch)
실험예 2: 초기 및 신뢰성 접속 저항의 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 이방성 도전 필름의 초기 및 신뢰성 접속 저항을 측정하기 위하여, 상기 이방성 도전 필름 각각을 상온(25℃)에서 1 시간 동안 방치시킨 후, 0.5 t 글래스에 ITO층을 1000Å으로 피막한, 패턴 없는 글래스에 4 단자 측정 가능한 패던을 형성한 COF(삼성전자)를 이용하여 실측 온도 70℃에서 1초의 가압착 조건과, 200℃, 5초, 70 MPa의 본압착 조건으로 접속하여 상기 각각의 시편을 10개씩 준비하고, 이들 각각을 4 단자 측정 방법으로 초기 접속 저항을 측정(ASTM F43-64T 방법에 준함)하여 평균값을 계산하였다.
상기 각각의 10개씩의 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치하여 고온ㆍ고습 신뢰성 평가를 진행한 후, 이들 각각의 신뢰성 접속 저항을 측정(ASTM D117에 준함)하여 평균값을 계산하였다.
실험예 3: 초기 및 신뢰성 버블 면적의 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 이방성 도전 필름의 초기 및 신뢰성 버블 면적을 측정하기 위하여, 상기 이방성 도전 필름 각각을 상온(25℃)에서 1 시간 동안 방치시킨 후, 0.5 t 글래스에 ITO층을 1000Å으로 피막한, 패턴 없는 글래스에 4 단자 측정 가능한 패턴을 형성한 COF(삼성전자)를 이용하여 실측 온도 70℃에서 1초의 가압착 조건과, 200℃, 5초, 70 MPa의 본압착 조건으로 접속하여 상기 각각의 시편을 10개씩 준비하고, 이를 광학 현미경을 이용하여 10 군데의 사진을 찍은 후 이미지 아날라이져를 이용하여 전극 간 스페이스부의 버블 면적을 측정하여 평균값을 계산하였다.
상기 각각의 10개씩의 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치하여 고온ㆍ고습 신뢰성 평가를 진행한 후, 상기와 동일한 방법으로 버블 면적을 측정하여 평균값을 계산하였다.
상기 실험예 1 내지 3의 측정 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
점착성 30 45 50 63 95
초기 접속 저항(Ω) 0.07 0.06 0.05 0.06 0.05
버블 면적 ○ ○ ○ ○ ○
신뢰성 접속 저항(Ω) 7.34 4.7 4.5 4.7 8.8
버블 면적 ○ ○ ○ ○ ○
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
점착성 3 18 27 150
초기 접속 저항(Ω) 0.08 0.08 0.07 0.04
버블 면적 ○ ○ ○ △
신뢰성 접속 저항(Ω) 94.6 37.3 28.4 10.3
버블 면적 × × × △
상기 표 3 및 4의 평가 항목 중, 버블 면적 평가에 있어서, 전극 간 스페이스 면적을 기준으로 버블 면적이 0% 초과 20% 이하이면 ○으로 평가하고, 20% 초과 50% 이하이면 △으로 평가하고, 50% 초과 100% 미만이면 ×로 평가하였다.
상기 표 3 및 4에 나타난 바와 같이, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 함께 함유하는 이방성 도전 필름의 경우, 초기 접속 저항 및 버블 면적이 모두 우수하였다.
한편, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지와 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 모두 함유하더라도, 상기 두 가지 폴리사이클릭 고리 함유 에폭시 수지의 함량비가 1:1 내지 5:1 범위 내인 실시예 1 내지 5와, 그 범위 밖인 비교예 2 및 3을 비교할 때, 상기 두 가지 에폭시 수지의 함량비에 따라 신뢰성 접속 저항 및 버블 특성이 상당한 차이를 보이는 것으로 확인되었다.

Claims (11)

  1. a) 고분자 바인더 수지;
    b) 에폭시 수지;
    c) 도전 입자; 및
    d) 경화제;
    를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
    상기 이방성 도전 필름은 150℃에서 용융 점도가 0.2 내지 0.5 Pa.s이고,
    상기 b) 에폭시 수지는 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 포함하며, 상기 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 상기 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지를 100 내지 500 중량부로 함유하는, 이방성 도전 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여,
    a) 고분자 바인더 수지 5 내지 35 중량부;
    b) 에폭시 수지 5 내지 40 중량부;
    c) 도전 입자 5 내지 30 중량부; 및
    d) 경화제 5 내지 50 중량부;
    를 함유하는 이방성 도전 필름.
  3. 제1항에 있어서, 실리카 나노 입자를 추가로 함유하는, 이방성 도전 필름.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름은 흡습률이 0.5% 이하인, 이방성 도전 필름.
  6. 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
    a) 150℃에서 용융 점도가 0.2 내지 0.5 Pa.s이고;
    b) 흡습률이 0.5% 이하인, 이방성 도전 필름.
  7. 제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 디사이클로 펜타디엔 고리 함유 에폭시 수지는 150℃에서 용융 점도가 0.1 내지 1 Paㆍs인, 이방성 도전 필름.
  8. 제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름은,
    경화 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건에서 500 시간 동안 방치한 후의 접속 저항이 10 Ω 이하인, 이방성 도전 필름.
  9. 제8항에 있어서, 상기 경화는 190℃ 내지 210℃에서 5초 내지 10초 동안 50 MPa 내지 80 MPa 조건에서 수행되는, 이방성 도전 필름.
  10. 제8항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름은,
    경화 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건에서 500 시간 동안 방치한 후의 전극 간 버블 면적이, 상기 전극 간 스페이스 면적을 기준으로 20% 이하인, 이방성 도전 필름.
  11. a) 배선 기판;
    b) 상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 이방성 도전 필름; 및
    c) 상기 이방성 도전 필름상에 탑재된 반도체 칩;
    을 포함하는 반도체 장치로서,
    상기 이방성 도전 필름은 제1항 또는 제6항에 기재된 필름인, 반도체 장치.
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