KR20040030680A - 자외선 활성화형 접착 필름을 사용한 기재의 접착 방법 및자외선 조사 장치 - Google Patents

자외선 활성화형 접착 필름을 사용한 기재의 접착 방법 및자외선 조사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2개의 기재를 접착하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은
제1 표면 및 제2 표면을 갖는 접착 필름을 제공하는 단계;
접착 필름에 자외선을 조사하여 활성화된 제1 표면과 활성화된 제2 표면을 갖는 활성화된 접착 필름을 제공하는 단계;
필름의 조사 도중 또는 조사 직후에 활성화된 접착 필름을 냉각시키는 단계;
제1 활성화된 표면을 제1 기재와 접촉시키는 단계;
제2 활성화된 표면을 제2 기재와 접촉시키는 단계; 및
제1 기재 및 제2 기재를 가열 및 가압하여 활성화된 접착 필름을 경화시켜 기재를 서로 접착시키는 단계
를 포함한다.

Description

자외선 활성화형 접착 필름을 사용한 기재의 접착 방법 및 자외선 조사 장치 {Method for Adhering Substrates Using Ultraviolet Activatable Adhesive Film and an Ultraviolet Irradiation Apparatus}
본 발명은 자외선 활성화형 접착 필름을 사용한 기재의 접착 방법 및 이 기재 접착 방법에 사용되는 자외선 조사 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치에서는 유리로 제조된 표시 패널이 전극으로서 기능하며, 테이프 캐리어 패키지 (TCP)라고 불리는 플렉시블 회로에 이방 도전성 접착 필름으로 접속되어 있다. TCP의 위에는 표시 패널을 작동시키기 위한 구동 집적 회로 (IC)가 탑재되어 있다. 통상적으로 이러한 도전성 접착 필름은 에폭시 수지 등의 절연성 접착제 중에 도전성 입자를 분산시켜 수득된다. 2개의 마주 대하는 회로 사이에 이 접착 필름을 끼운 후, 가압하면서 가열시켜 접착을 완료한다. 접착된 제품은 마주보는 2개의 회로의 접속 단자 사이에 접착된 도전성 입자를 포함한다. 도전성 입자를 접착 필름 내에 위치시킴으로써 마주보는 접속 단자 사이에 전류가 흐르게 된다.
액정 패널의 저비용화, 경량화를 목적으로 플라스틱 기재의 액정 패널이나 PET 필름을 기재로서 사용한 플렉시블 회로가 개발되어 있다. 종래의 도전성 접착 필름은 150 내지 200 ℃의 높은 압착 온도가 요구되었다. 그러나, 이러한 고온에서 접속을 행하면 액정 패널이나 플렉시블 회로가 열적 손상을 받아, 전극 부분이 변형되거나 표시 패널에 균열이 발생하여 접속 불량이 되는 등의 문제가 발생한다. 또한, 표시 패널의 전극부와 플렉시블 회로의 접속 피치는 통상적으로 100 내지 200 ㎛이지만, 표시부가 고정밀화되는 추세에 따라서 50 ㎛ 이하의 접속 피치가 요구되고 있다. 이와 같이 접속 피치가 미세화하면 접착 필름을 열압착할 때 발생하는 열에 의해 플렉시블 회로의 전극 부분이 변형되고 표시 패널의 전극 패턴의 어긋남이 발생되는 문제가 있다.
이들 문제를 해결하기 위해, 종래 기술에서는 보다 저온에서의 열압착이 가능한 자외선 (UV) 활성화형 이방 도전성 접착 필름을 사용하였으며, 이 접착 필름을 사용하여 회로를 접속하였다.
일본 특허 공개 (평)11-60899호 공보에는 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름을 사용하여 회로를 접속할 때에 우선 제1 회로 기재에 이 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름을 배치하고, 이어서 고압 수은 램프를 사용하여 이 접착 필름에 자외선을 조사하고, 그 후 제2의 회로 기재의 전극을 제1 회로 기재의 전극과 마주보도록 위치 정렬을 하고, 열압착하는 공정을 포함한 도체간의 전기적 접속 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 (평)8-146436호 공보에는 투명 기재와 투명 기재를 자외선 경화형 접착제로 접합시키는 액정 패널의 적층 방법에 있어서, 투명 기재 사이에 자외선 경화형 접착제를 끼우고, 이어서 투명 기재측으로부터 자외선을 조사함으로써 이 접착제를 경화시키는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는 파장 300 nm 이하의 자외선을 차단함으로써, 투명 기재의 열화를 방지한다.
일본 특허 공개 (평)9-320131호 공보에는 자외선 투과성 기재를 포함하는 2매의 디스크끼리를 자외선 경화형 접착제에 의해 접합시키는 방법에 있어서, 2매의 투명 기재 사이에 자외선 경화형 접착제를 끼우고, 이 기재를 통해 자외선 경화형 접착제에 자외선을 조사하여 이 접착제를 경화시키는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는 파장 2 내지 3 ㎛ 이상의 빛을 흡수하는 석영 유리를 필터로서 사용함으로써 적외선을 감쇠시킨다. 별법으로서, 이 필터와 자외선 램프 사이에 냉각풍을 보냄으로써 필터로부터의 2차 복사열이 기재로 영향을 미치는 것을 방지하는 것이 기재되어 있다.
자외선 활성화형 접착제를 사용함으로써 열압착 공정으로 저온, 단시간에서의 열압착이 가능해짐과 동시에, 자외선원의 강도의 증가는 더 짧은 시간 내의 접착을 가능하게 했다. 따라서, 보다 강력한 자외선원, 예컨대 고압 수은 램프 및(또는) 메탈 할라이드 램프 등은 접착 시간을 더욱 단축시킬 것이다. 그러나, 종래의 방법에서는 기재에 자외선 경화형 접착제를 배치한 후에 자외선을 조사하고 있고, 상기 고압 수은 램프나 메탈 할라이드 램프를 광원으로 사용하여 접착제를 경화시키는 경우, 액정 패널의 투명 기재에도 자외선이 조사된다. 이 투명 기재의 재료에 따라서는 투명 기재가 착색되거나 포그가 발생하는 것과 같은 열화가 생기는 경우가 있다. 수지로 제조된 기재인 경우에는 재료가 분해하여 그 위에 균열이 발생하는 경우도 있다.
또한, 기재에 자외선을 조사하면 자외선의 에너지에 의해 기재 온도가 상승하지만, 기재의 재료에 따라서는 열팽창률이 높기 때문에, 약간의 온도 상승에 의해서도 열팽창되어 접착, 경화 중의 2매의 기재 사이에 어긋남이 발생하고, 접촉 불량을 일으킬 우려가 있다.
본 발명자는 자외선 활성화형 접착 필름을 사용하여 기재, 특히 회로 기재에 자외선을 조사하지 않고, 기재의 열화를 방지하는 기재의 접착 방법을 제안했다. 이 방법에 의하면 2개의 기재를 접착하는 방법에 있어서, 미리 자외선을 조사하여 활성화하고 나서 자외선 활성화형 접착 필름을 기재상에 전사하여 배치하고, 그 후 열압착하기 때문에 기재는 자외선에 노출되지 않고, 따라서 자외선에 의한 기재의 열화를 방지할 수 있다.
일본 특허 공개 (평)10-218470호 공보에는 경화형 접착 테이프를 절단하는데 사용되는 테이프 디스펜서를 기술하고 있으며, 여기서 접착제의 경화는 테이프가 기재에 적용된 후에 광 양이온 중합에 의해 진행한다. 이 디스펜서는 테이프에 노출되는 자외선의 양을 한정하는 것을 가능하게 하여 테이프는 옥외 작업 현장에서 예를 들어 조기 경화되지 않고 유지될 수 있다. 이러한 유형의 자외선 활성화형 접착 필름이 너무 낮은 강도의 자외선에 노출되는 경우, 반응계는 활성화되지 않을 것이며 열압착 후의 접착력이 낮아 접착제는 기재를 충분하게 접착시킬 수 없게 된다. 반대로, 자외선의 강도가 너무 높으면 접착 필름은 고강도의 자외선 조사로의 노출에 기인한 내부에서 발생한 열로 인해 기재에 배치되기 전에 경화될 것이다. 이는 필름이 기재에 충분하게 접착되는 것을 저해한다. 또한, 자외선 강도가 균일하지 않다면 접착제 중 경화도의 차이가 발생하여 마찬가지로 접착제가 충분하게접착되는 것을 저해한다.
비교적 긴 가사 시간을 갖는 자외선 활성화형 접착제를 사용하여 기재를 서로 접착시키는 방법을 제공할 수 있다면 바람직할 것이다. 또한, 이 방법을 사용하여 접착시킬 기재가 자외선으로 조사되지 않고 자외선의 복사열에 의한 접착 필름의 조기 경화를 방지함으로써 기재의 열화를 방지하여 접착제의 충분한 가사 시간을 확보할 수 있는 자외선 조사 장치를 제공할 수 있다면 바람직할 것이다.
본 발명은 2개의 기재를 접착하는 방법을 제공하며, 이 방법은
제1 표면 및 제2 표면을 갖는 접착 필름을 제공하는 단계;
접착 필름에 자외선을 조사하여 활성화된 제1 표면과 활성화된 제2 표면을 갖는 활성화된 접착 필름을 제공하는 단계;
필름의 조사 도중 또는 조사 직후에 활성화된 접착 필름을 냉각시키는 단계;
제1 활성화된 표면을 제1 기재와 접촉시키는 단계;
제2 활성화된 표면을 제2 기재와 접촉시키는 단계; 및
제1 기재 및 제2 기재를 가열 및 가압하여 활성화된 접착 필름을 경화시켜 기재를 서로 접착시키는 단계
를 포함한다.
또한, 본 발명은 자외선 조사 헤드 및 자외선 조사된 접착 필름을 냉각시키기 위한 수단이 장착된, 상기 기재 접착 방법에 사용하기 위한 자외선 조사 장치를 제공한다.
하기의 다양한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 양태를 설명하기로한다. 여기서, 상술한 구조를 식별하기 위해 다양한 참조 부호를 사용하였다.
도 1은 본 발명의 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 자외선 조사 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 접착 필름에 자외선을 조사했을 때의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 자외선 조사 장치를 사용하여 자외선을 조사했을 때의 접착 필름 표면상의 자외선 강도를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 일 실시 양태를 도 1에 나타내었다. 세퍼레이터 또는 배킹 (4)를 갖는 자외선 활성화형 접착 필름 (5)는 풀려져 릴 (1)로부터 압착 헤드 (3)으로 반송된다. 이 압착 헤드 (3)에 도달하기 전에, 자외선 활성화형 접착 필름 (5)는 제1 기재 (7)로 전사된다. 이어서 세퍼레이터 (4)는 릴 (2)에 권취된다. 기재 (7) 및 접착 필름 (5)는 압착 헤드 (8)로 반송되고 여기서 제2 기재 (9)는 압착 헤드 (8)에 의해 기재 (7)로 열압착된다.
종래의 방법에서는 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 수은 크세논 램프 등을 사용하여 자외선을 조사하였다. 상기한 바와 같이 자외선 조사 강도가 너무 낮으면 반응계가 활성화되지 않아서 충분한 접착력을 얻을 수 없기 때문에, 이 자외선 조사 장치로 충분히 자외선을 조사할 필요가 있었다. 그러나 수은 램프 등을 사용하여 직접 조사하는 경우, 복사열이 발생하여 조기에 경화가 진행되어 버리는 문제가 있었다. 따라서, 본 발명에서는 자외선 조사된 접착 필름을 냉각함으로써 복사열의 발생에 의한 조기 경화를 방지하고 있다.
예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 자외선 조사 장치 (6)은 상기 방식으로 접착 필름을 냉각하기 위한 수단을 포함한다. 도 2는 본 발명에서 사용된 자외선 조사 장치 (6)의 한 형태를 나타내는 평면도이다. 참조 번호 4는 세퍼레이터, 5는 접착 필름, 10은 가이드 롤러, 11은 자외선 조사 헤드, 12는 광섬유, 13은 자외선원, 그리고 14는 배면 냉각판을 나타낸다.
자외선원 (13)으로는 파장 300 내지 400 nm의 자외선 영역의 발광이 강한 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 수은 크세논 램프 등의 종래의 자외선 조사 장치에 사용되고 있었던 것을 사용할 수 있다. 고압 수은 램프와 수은 크세논 램프는 통상적으로 파장 365 nm의 발광이 강한 반면, 메탈 할라이드 램프는 수은 또는 갈륨이나 철 등의 금속을 요오드나 브롬에 의해 할로겐화시켜 제조한 금속 할라이드를 램프의 벌브 내에 밀봉시킨 결과, 고압 수은 램프보다도 넓은 파장 영역에서 발광 효율이 높은 것을 특징으로 한다.
이 자외선원 (13)으로부터의 자외선은 광섬유 (12)를 통해 자외선 조사 헤드 (11)에 도입된다. 이 광섬유의 재질은 자외선 파장 영역에서의 감쇠를 최소화하기 위해 석영 유리인 것이 바람직하다.
이 광섬유에 의해 자외선원으로부터 도입된 자외선은 자외선 조사부의 선단인 조사구로부터 접착 필름 (5)에 조사된다. 이 조사구는 복수의 광섬유를 다발로 감은 구조로 되어 있고, 그 형상은 폭이 통상적으로 2 mm 정도인 접착 필름의 길이 방향으로 균일한 자외선 조사 강도를 제공하기 위해 직사각형인 것이 바람직하다. 이 조사구의 길이는 예를 들면, 그 전면에 조사 길이 조정용 셔터 등을 배치함으로써 조정이 가능하다. 실용적인 조사구의 길이는 약 10 cm 내지 1 m가 적합하다. 조사구의 폭은 접착 필름의 폭에 따라서 다르지만, 통상적으로는 대략 광섬유 1 라인분 (0.2 mm) 내지 약 5 mm 정도가 적합하다. 접착 필름의 조사면에 자외선을 집광하기 위해 조사구 선단에 집광용 광학 렌즈를 배치할 수 있다.
이렇게 해서, 릴 (1)로부터 풀려진 세퍼레이터 (4)가 부착된 접착 필름 (5)는 가이드 롤러로 유도되어 자외선 조사 장치 (6) 내로 진입하고, 자외선 조사 헤드 (11)로부터의 자외선으로 소정 시간 조사되며, 이 때 세퍼레이터 (4)는 배면 냉각판 (14)와 접촉되어 있다. 이 배면 냉각판 (14)는 자외선 조사에 의해 접착 필름 및 세퍼레이터에 발생된 복사열을 흡수하여 접착 필름의 가열을 억제한다. 따라서 스테인레스 스틸이나 알루미늄 등의 금속과 같이 열전도성이 높은 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 배면 냉각판의 내부 또는 배부에 냉각수를 순환시킬 수도 있다.
또한, 도 2에는 나타나지 않지만, 상기 자외선 조사 장치에는 자외선 조사 강도를 측정하기 위한 자외선 센서 (예를 들면, 자외선 감쇠 필터가 부착된 실리콘 포토 다이오드 센서), 조사 장치 내부에 축적된 열을 방출하기 위한 냉각 팬, 배면 냉각판을 세퍼레이터에 밀착시키기 위한 수단 (예를 들면, 접착 필름에 공기를 분무하여 풍압에 의해 밀착시킴)을 설치할 수도 있다.
또한, 접착 필름에 조사되는 자외선 중, 특히 높은 에너지의 파장, 즉 300 nm 이하의 자외선은 접착 필름이나 세퍼레이터에 흡수되어 쉽게 열로 변환되기 때문에, 파장 300 nm 이하 (소위, 심자외 영역)의 자외선을 충분히 감쇠할 수 있는광선 차단 필터를 조사구에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 광원으로부터 접착 필름의 표면으로의 열의 전도를 억제하기 위해 파장 450 nm 내지 600 nm의 가시광을 감쇠하는 필터나, 800 nm 내지 4000 nm의 적외선을 흡수하는 필터를 자외선원 또는 조사구에 배치할 수도 있다.
도 2에서는 배면 냉각판을 자외선 조사와 동시에 접착 필름과 접촉시키고 있지만, 자외선 조사와 냉각을 별개의 장치로 수행하여 자외선 조사 직후에 냉각을 실시하도록 할 수도 있다. 또한, 냉각 수단은 반드시 배면 냉각판으로 한정되는 것은 아니며, 충분한 냉각을 달성시킬 수 있다면 다른 수단, 예를 들면 냉각 팬에 의한 냉풍을 사용할 수도 있다.
이와 같이, 접착 필름에 자외선을 조사할 때 또는 조사 직후에 접착 필름을 냉각함으로써, 접착 필름의 과열을 방지하고, 그에 따라 접착 필름의 조기 경화를 방지할 수 있다.
도 1에서, 제1 기재 및 제2 기재가 함께 회로를 설치한 회로 기재인 경우, 접착 필름으로서 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름을 사용함으로써 회로를 전기적으로 접속할 수 있다. 본원에서 "자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름"이라 함은 2개의 회로 기재끼리를 적층하고, 회로 기재상의 회로끼리를 도통시킬 때에 회로 기재끼리 상호 접착시킬 수 있음과 동시에 회로 기재의 상호 마주보는 회로끼리 전기적으로 도통시키도록 기재의 두께 방향에 도전성을 발현하지만, 회로 기재상에 있는 인접한 회로를 단락하지 않도록 기재의 평면 방향으로는 도전성을 발현하지 않는, 즉 접착시에 도전성을 발현하는 접착제로부터 형성된 필름이다.이방 도전성은 접착 필름을 사용하여 열압착에 의해 기재를 서로 접합할 때에, 도전성 입자를 제거하는 비도전성 접착 성분이 열압착시의 열 및 압력에 의해 유동하여 제거되고, 그 결과 마주보는 2개의 기재상의 회로끼리는 도통하지만, 기재의 평면 방향으로는 비도전성 접착 성분이 존재하기 때문에 도전성을 발현하지 않음으로써 발생되는 현상이다.
예를 들면, 일본 특허 공개 (평)11-60899호 공보에 기재되어 있는 도전성 접착제에서는 자외선 활성화형 양이온 중합 촉매를 지환식 에폭시 수지의 경화용 촉매로서 사용하고 있고, 따라서 자외선 조사 후의 가사 시간은 매우 짧다고 생각된다. 상기 공보에 기재된 방법은 자외선 조사 직후에 열압착을 실시하기 때문에 가사 시간은 짧아도 상관없지만, 본 발명의 방법에서는 상기한 바와 같이 자외선 조사 후에 기재를 압착 헤드로 반송하기 때문에 가사 시간이 너무나 짧은 접착 필름은 바람직하지 않다. 또한, 실제로 제조시에 반도체 디바이스 장착 공정의 보수 시간, 또는 제조 라인의 일시적 고장 등을 고려하여, 본 발명에서는 가사 시간이 바람직하게는 10분 이상인 자외선 활성화형 접착 필름을 사용한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 자외선 활성화형 접착 필름은, (1) 실온에서의 보존 안정성이 높은 것, 예를 들면 30 일 이상 사용 가능한 상태를 유지할 수 있는 것, (2) 자외선에 의한 활성화 전에 비교적 높은 온도로 할 수 있고, 이 때문에 필름 형성을 위한 건조가 단시간에 가능하기 때문에 효율적으로 접착 필름을 형성할 수 있는 것, (3) 자외선 활성화 후의 열압착시에 100 내지 130 ℃와 같은 저온에서 급속히, 바람직하게는 1 분 이내, 보다 바람직하게는 30 초 이내, 더욱 바람직하게는 10 초 이내에 경화할 수 있는 것, (4) 기재끼리의 접속 후에 우수한 접속 안정성을 나타내는 것과 같은 특성을 동시에 구비하고 있는 접착제로부터 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 바람직한 자외선 활성화형 접착제는 예를 들면, (1) 지환식 에폭시 수지, 및 (2) 글리시딜기 함유 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지, (3) 자외선 활성화 양이온 중합 촉매, 및 (4) 양이온 중합 억제제를 주요 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제일 수 있고, 이 접착제에 의하면 상기한 특성의 양호한 밸런스를 얻을 수 있다. 이 바람직한 자외선 활성화형 이방 도전성 접착제로부터 필름을 형성하기 위해 열가소성 엘라스토머 또는 수지를 첨가한다. 이 자외선 활성화형 접착제에 도전성 입자를 첨가함으로써 자외선 활성화형 이방 도전성 접착제를 얻을 수 있다.
지환식 에폭시 수지는 자외선 활성화 양이온 중합 촉매와의 조합에 의해 저온에서의 급속 경화를 가능하게 하는 작용을 갖는다. 글리시딜기 함유 에폭시 수지는 양이온 중합 억제제와 함께 자외선 활성화 후의 접착 필름의 가사 시간을 연장시키는 작용을 갖고, 지환식 에폭시 수지보다도 반응성이 낮고, 약간 높은 온도 영역에서의 반응성을 갖는다. 자외선 활성화 양이온 중합 촉매는 자외선의 조사에 의해 양이온성 활성종인 루이스산 등을 생성하고, 에폭시의 개환 반응을 촉매하는 화합물이다. 양이온 중합 억제제는 양이온 중합 촉매의 일부의 치환, 및 양이온 중합에 있어서 양이온 활성종인 루이스산 등의 포착에 의해 양이온 중합 반응을 억제하거나 또는 저해하는 것이고, 이에 따라 접착 필름의 가사 시간을 연장시킨다.
자외선 활성화형 접착 필름을 사용하여 기재끼리 양호한 전기 접속을 얻기위해서는 열압착시의 열과 압력에 의해 접착제 성분이 충분히 유동하고, 도전성 입자와 회로 기재상의 회로와의 사이에서 비도전성 접착제 성분이 충분히 제거되어야 한다. 접착제 성분의 유동성은 접착제 중의 수지의 고유 점도와, 서서히 진행되는 열경화 반응에 의한 점도 상승에 의해서 변화된다. 에폭시 수지로서 지환식 에폭시 수지를 포함하여 자외선 활성화 양이온 중합 촉매를 포함하는 조성물은, 자외선에 의한 활성화 전에는 촉매의 작용이 없기 때문에 실온에서의 보존성이 높고, 적어도 30 일간 사용 가능한 상태를 유지할 수 있지만, 자외선에 의한 활성화 후에 저온에서 단시간에 열경화가 이루어지는 특징을 갖는다. 그러나, 활성화 후의 열경화 반응의 진행이 빠르고, 단시간 내에 열경화 반응에 의한 점도 상승이 발생하기 때문에 신속하게 가열 압착을 수행해야 한다. 이 경화 반응을 지연시키기 위해 양이온 중합 억제제를 첨가시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이들 억제제를 첨가시킨 경우에도 자외선 조사 후에 회로 기재끼리 위치 정렬 공정에 시간이 소요되는 등의, 열압착까지의 시간이 길어지게 되면 서서히 진행되는 열경화 반응에 의한 접착제 성분의 점도 상승으로 인해, 도전성 입자와 회로 기재상의 회로와의 사이의 접착제 성분이 충분히 제거될 수 없으므로 전기적 접속이 불안정하게 되기 쉽다. 한편, 조성물이 에폭시 수지로서 글리시딜기 함유 에폭시 수지를 포함하는 경우에는 자외선 조사 후의 열경화 반응이 비교적 느리게 진행하기 때문에 활성화 후의 가사 시간은 길어질 수 있지만, 양호한 전기적 접속을 위해 충분한 경화가 얻어지도록 압착 온도를 높게 하거나 압착 시간을 길게 해야만 한다.
지환식 에폭시 수지 및 글리시딜기 함유 에폭시 수지 모두를 포함하는 에폭시 수지, 자외선 활성화 양이온 중합 촉매 및 양이온 중합 억제제를 함께 포함하는 이방 도전성 접착제로부터 얻어지는 이방 도전성 접착 필름은 글리시딜기 함유 에폭시 수지 및 양이온 중합 억제제의 효과로 인해 자외선 조사 후의 점도 상승이 억제되어 활성화후의 가사 시간이 길어지며, 동시에 지환식 에폭시 수지와 자외선 활성화 양이온 중합 촉매와의 조합에 의한 지환식 에폭시 수지의 높은 반응성 때문에, 저온에서도 충분한 경화를 얻을 수 있고, 안정적인 전기적 접속이 가능하게 된다.
따라서, 이 자외선 활성화형 접착 필름은 (1) 자외선에 의한 활성화까지는 경화 반응이 진행되지 않고, 실온에서의 보존 안정성이 높고, (2) 활성화 전에 비교적 높은 온도로 할 수 있고 (80 ℃에서도 경화 반응이 진행되지 않기 때문), 이에 따라 도막 형성을 위한 건조가 단시간에 가능하기 때문에 접착 필름을 종래와 비교하여 효율적으로 (단시간에) 제조하는 것이 가능해지며, (3) 자외선 조사에 의한 활성화 후에도, 상온에서 가사 시간이 바람직하게는 10분 이상으로 길게 할 수 있고, 이에 따라, 양호한 압착 작업을 행하는 것이 가능하며, (4) 전기적인 접속을 행할 때에 폴리에스테르나 폴리이미드 등의 고분자 재료를 기초로 하는 FPC나 TAB, 유리 강화된 에폭시재를 기초로 하는 PCB, 폴리카르보네이트 또는 폴리에테르술폰으로 제조된 회로 기재 등의, 가열에 의해 변형되기 쉬운 재료를 접착하고, 100 내지 130 ℃ 정도의 저온에서 급속히 (바람직하게는 1 분 이내, 보다 바람직하게는 30 초 이내, 더욱 바람직하게는 10 초 이내에) 열압착함으로써, 재료가 변형되는 양을 최소한 억제할 수 있고, (5) 기재끼리 접속한 후에 우수한 상호 접속성을 나타내므로 유리하다.
다음으로, 이하에서 바람직한 자외선 활성화형 접착 필름을 구성하는 각 성분에 대해서 각각 설명한다.
지환식 에폭시 수지
지환식 에폭시 수지는 상기한 대로 접착 조성물의 급속 경화성 및 저온 경화성을 향상시키는 것이다. 이 성분과 자외선 활성화 양이온 중합 촉매와의 조합에 의해 저온에서의 급속 경화가 가능해진다. 또한, 점도가 낮기 때문에 조성물과 기재와의 밀착성을 향상시키는 작용이 있다. 이 지환식 에폭시 수지는 분자내에 지환식 에폭시기를 평균적으로 2개 이상 갖는 에폭시 수지이다. 지환식 에폭시 수지의 예로는 분자내에 에폭시기를 2개 갖는 비닐시클로헥센 디옥시드, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 비스(3,4-에폭시시클로헥실)아디페이트, 2-(3,4-에폭시시클로헥실-5,5-스피로-3,4-에폭시)시클로헥산-메타-디옥산 및 이들을 조합시킨 것을 들 수 있다. 또한, 분자내에 에폭시기가 3개 또는 4개 이상인 다관능 지환식 에폭시 수지 (에포리드 GT: 다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤에서 입수 가능)도 사용할 수 있다.
이 지환식 에폭시 수지의 에폭시 당량은 통상적으로 90 내지 500, 바람직하게는 100 내지 400, 더욱 바람직하게는 120 내지 300, 가장 바람직하게는 210 내지 235의 범위이다. 에폭시 당량이 90보다 작으면 열경화 후의 강인성이 저하하고, 접착 강도가 저하하여 접속 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 또한, 에폭시 당량이 500을 초과하면, 계 전체의 점도가 과잉으로 높아지게 되어 가열 압착시의 유동성이 나빠지거나 반응성이 저하되어 접속 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
글리시딜기 함유 에폭시 수지
글리시딜기 함유 에폭시 수지는 상기한 대로 양이온 중합 억제제와 함께 자외선 활성화 후의 조성물의 가사 시간을 연장시키는 작용을 갖는 것으로, 지환식 에폭시 수지보다도 반응성이 낮고, 약간 높은 온도 영역에서 반응성을 갖는다. 글리시딜기 함유 에폭시 수지를 포함하지 않고 지환식 에폭시 수지만을 포함하는 접착 필름을 사용한 경우에는, 실온 부근의 저온에서도 경화 반응이 진행되기 쉽고, 자외선 조사에 의한 활성화 후의 가사 시간이 짧다는 결점이 있다. 따라서, 상기한 대로 회로 기재끼리의 위치 정렬 공정에 시간이 소요되는 등의 열압착까지의 시간이 길어지면 열경화 반응에 의한 조성물의 점도 상승에 의해 도전성 입자와 각 회로 기재상의 도전체와의 사이의 접착 성분이 충분히 제거되지 않아서 전기적 접속이 불안정하게 되기 쉽다. 글리시딜기 함유 에폭시 수지는 상기 지환식 에폭시 수지의 결점을 보완한다. 사용되는 글리시딜기 함유 에폭시 수지는 분자내에 글리시딜기를 평균적으로 2개 이상 갖는 에폭시 수지이다. 이 글리시딜기 함유 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A와 에피클로로히드린으로부터 합성되는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 저점도형 비스페놀 F형 에폭시 수지, 다관능형 페놀-노볼락형 에폭시 수지, 오르토-크레졸형 에폭시 수지 및 이들을 조합시킨 것을 언급할 수 있다. 또한, 헥사히드로프탈산 글리시딜 에스테르 등의 글리시딜 에스테르형 에폭시 수지를 사용할 수도 있으나, 양이온 중합을 저해하는 기, 예를 들면 아민 또는 황 또는 인을 함유하는 기를 갖지 않는 에폭시 수지로 한정된다.
이 글리시딜기 함유 에폭시 수지의 에폭시 당량은 통상적으로 170 내지 5500, 바람직하게는 170 내지 1000, 더욱 바람직하게는 170 내지 500, 가장 바람직하게는 175 내지 210의 범위이다. 에폭시 당량이 170보다 작으면 열경화 후의 강인성이 저하되고, 접착 강도가 저하될 우려가 있다. 또한, 에폭시 당량이 5500을 초과하면 계 전체의 점도가 과잉으로 높아지고 열압착시의 유동성이 나빠지며 반응성이 저하되어 접속 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
지환식 에폭시 수지와 글리시딜기 함유 에폭시 수지의 배합비
지환식 에폭시 수지와 글리시딜기 함유 에폭시 수지는 조성물의 특성의 양호한 밸런스를 제공한다. 즉, 지환식 에폭시 수지의 저온 급속 경화성과 글리시딜기 함유 에폭시 수지의 실온에서의 보존 안정성과의 특성이 양호하게 겸비된 접착제를 제공할 수 있다. 지환식 에폭시 수지/글리시딜기 함유 에폭시 수지의 중량비는 통상적으로 20:80 내지 98:2이고, 바람직하게는 40:60 내지 94:6이며, 더욱 바람직하게는 50:50 내지 90:10이고, 가장 바람직하게는 50:50 내지 80:20이다. 지환식 에폭시 수지가 지환식 에폭시 수지와 글리시딜기 함유 에폭시 수지의 총량의 20 중량％보다 소량이면 저온에서의 경화 특성이 저하되고 접착 강도나 접속 신뢰성이 저하되는 경우가 있다. 또한, 지환식 에폭시 수지가 98 중량％보다 다량이면 실온 부근에서도 경화 반응이 진행되기 쉽기 때문에 자외선 조사 후의 가사 시간이 짧아지는 경우가 있다.
자외선 활성화 양이온 중합 촉매
자외선 활성화 양이온 중합 촉매는 자외선 조사에 의해 양이온성 활성종인루이스산 등을 생성하여 에폭시의 개환 반응을 촉매하는 화합물이다. 이들 중합 촉매의 예로는 아릴디아조늄염, 디아릴요오도늄염, 트리아릴디아조늄염, 트리아릴셀레늄염, 철-아렌 착체 등을 들 수 있다. 특히, 철-아렌 착체는 열적으로 안정적이기 때문에 바람직하고 구체적으로는, 크실렌-시클로펜타디에닐 철(Ⅱ) 헥사플루오로안티모네이트, 쿠멘-시클로펜타디에닐 철(Ⅱ) 헥사플루오로포스페이트, 크실렌-시클로펜타디에닐 철(Ⅱ)-트리스(트리플루오로메틸술포닐)메사이드 등을 들 수 있다.
이 자외선 활성화 양이온 중합 촉매는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 통상적으로 0.05 내지 10.0 중량부이고, 바람직하게는 0.075 내지 7.0 중량부이며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 4.0 중량부이고, 가장 바람직하게는 1.0 내지 2.5 중량부이다. 0.05 중량부보다 소량이면 저온에서의 경화 특성이 저하되고, 접착 강도나 접속 신뢰성이 저하하는 경우가 있다. 또한, 10.0 중량부보다 다량이면 실온 부근에서도 경화 반응이 진행되기 쉽기 때문에 실온에서의 보존 안정성이 낮아지는 경우가 있다.
양이온 중합 억제제
양이온 중합 억제제는 양이온 중합 촉매의 일부 치환 및 양이온 중합에서의 루이스산 또는 다른 양이온 활성종의 포착에 의해 양이온 중합 반응을 억제하거나 또는 저해하는 것이다. 구체적으로는, 15-크라운-5 등의 크라운에테르류, 1,10-페난트롤린 및 그의 유도체, N,N-디에틸-메타-톨루이딘 등의 톨루이딘류, 트리페닐포스핀 등의 포스핀류, 및 트리아진류 등을 들 수 있다.
이 양이온 중합 억제제는 자외선 활성화 양이온 중합 촉매에 대하여 통상적으로 0.01 내지 10.0 당량이고, 바람직하게는 0.05 내지 5.0 당량이며, 더욱 바람직하게는 0.10 내지 3.0 당량이고, 가장 바람직하게는 0.4 내지 2.0 당량이다. 양이온 중합 억제제가 10.0 당량보다 다량이면 저온에서의 경화 특성이 저하하여 접착 강도나 접속 신뢰성이 부적합하게 되는 경우가 있고, 0.05 당량보다 소량이면 실온에서도 경화 반응이 진행되기 쉽기 때문에 실온에서의 보존 안정성이 낮아지는 경우가 있다.
도전성 입자
도전성 입자는 은, 구리, 니켈, 금, 주석, 아연, 백금, 팔라듐, 철, 텅스텐, 몰리브덴, 땜납 등의 금속 입자 또는 카본 입자와 같은 도전성 입자, 또는 이들 입자 표면에 금속 등의 도전성 피복이 더 실시된 입자를 사용할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 페놀 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 벤조구아나민 수지 등의 중합체, 글래스 비드, 실리카, 그래파이트 또는 세라믹 등의 비도전성 입자 표면에 금속 등의 도전성 피복이 실시된 입자도 사용할 수 있다.
사용되는 도전성 입자의 형상은 특별히 한정되지 않지만 통상적으로는 거의 구체인 것이 바람직하고, 입자의 표면이 다소 요철이나 스파이크형으로 되어 있어도 적용할 수 있다. 또한, 이 형상은 타원형이나 막대 형상일 수도 있다. 이 도전성 입자의 평균 입경은 접속에 사용되는 전극폭과 인접된 전극간의 간격에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 전극폭이 50 ㎛이고, 인접하는 전극간의 간격도 50 ㎛인 (즉, 전극 피치가 100 ㎛임) 경우에는 3 ㎛ 내지 20 ㎛ 정도의 평균 입경이적당하다. 이 범위의 평균 입경을 갖는 도전성 입자가 분산된 이방 도전성 접착 필름을 사용하면 충분히 양호한 도통 특성을 얻을 수 있음과 동시에, 인접 전극간의 단락을 충분히 방지할 수 있다. 통상적으로 회로 기재끼리의 접속에 사용되는 전극의 피치는 50 ㎛ 내지 1000 ㎛이기 때문에, 도전성 입자의 평균 입경은 2 ㎛ 내지 40 ㎛의 범위가 바람직하다. 2 ㎛보다 작으면 전극 표면의 요철에 파묻혀 버려, 도전성 입자로서 기능할 수 없는 경우가 있고, 또한 40 ㎛보다 크면 인접 전극간에서의 단락이 발생되기 쉬운 경우가 있다.
도전성 입자의 첨가량은 사용되는 전극의 면적과 도전성 입자의 평균 입경에 따라 달라질 수 있다. 하나의 전극당 수 개 (예를 들면, 2 내지 10 개)의 도전성 입자가 존재하면 통상적으로 접속은 양호하다. 접속 저항을 더 낮게 하고 싶을 때에는 전극당 10 내지 300 개의 도전성 입자를 조성물에 배합할 수 있다. 또한, 가열 압착시에 큰 압력이 가해질 때에는 각각의 전극상의 도전성 입자의 수를 300 내지 1000개로 증가시킴으로써 압력을 고르게 분산시켜 양호한 접속을 얻을 수도 있다. 도전성 입자의 양은 도전성 입자를 제외한 조성물의 전체 부피에 대해 통상적으로 0.1 내지 30 부피％이고, 바람직하게는 0.5 내지 10 부피％이며, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 부피％이다. 0.1 부피％보다 소량이면 접속시 전극상에 도전성 입자가 존재하지 않을 확률이 높고, 접속 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 또한, 30 부피％보다 다량이면 인접 전극간에서의 단락이 발생하기 쉽다.
열가소성 엘라스토머 또는 수지
열가소성 엘라스토머 또는 수지는 자외선 활성화형 접착제를 접착 필름으로사용할 때에 포함시키는 것이 바람직하다. 이들 열가소성 엘라스토머 또는 수지는 접착 필름의 필름 형성성을 증가시킴과 동시에, 얻어지는 접착 필름의 내충격성을 개량하여 경화 반응에 의해 내부에 발생하는 잔류 응력을 완화하고, 접착 신뢰성을 향상시킨다. 열가소성 엘라스토머는 일정 온도 미만에서는 구속된 상인 하드 세그먼트와 고무 탄성을 발현하는 소프트 세그먼트로 구성되는 일반적으로 열가소성 엘라스토머로 공지된 고분자 화합물의 1종이다. 이러한 엘라스토머로는 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 들 수 있고, 스티렌계 엘라스토머는 예를 들면, 하드 세그먼트에 스티렌 단위, 소프트 세그먼트에 폴리부타디엔 단위, 폴리이소프렌 단위 등을 포함하는 블록 공중합체이다. 전형적인 예로는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 (SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체 (SIS), 또한 소프트 세그먼트의 디엔 성분을 수소 첨가한 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌 블록 공중합체 (SEBS), 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌 블록 공중합체 (SEPS) 및 이들을 조합한 것을 들 수 있다. 또한, 반응성기를 갖는 스티렌계 열가소성 엘라스토머인 글리시딜 메타크릴레이트에 의한 에폭시 변성된 형태의 엘라스토머나, 공액 디엔의 불포화 결합을 에폭시화한 형태의 엘라스토머를 사용할 수도 있다. 이들 반응성기를 갖는 엘라스토머로써, 반응성기가 높은 극성으로 인해 에폭시 수지와의 상용성이 높아져서 에폭시 수지와의 배합의 범위가 넓어지고, 또한 에폭시 수지와의 가교 반응에 의해 가교 구조 중에 혼입되기 때문에 경화 후의 내열 내습성에 의해서 접착 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 에폭시화 스티렌계 엘라스토머로서 예를 들면, 에포프렌드 A1020 (다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤)을 들 수 있다. 또한, 본 발명에서 열가소성 엘라스토머를 대신해서 열가소성 수지를 사용할 수도 있다. 열가소성 수지는 접합된 기재상의 도전체끼리 양호하게 전기적으로 접속되도록 접착 필름의 열압착시에 유동하여 제거되어야 하므로, 열압착 온도 (예를 들면, 100 내지 130 ℃) 이하의 Tg를 갖는 수지로 한정된다. 이들 수지로는 예를 들면, 폴리스티렌 수지, 페녹시 수지 및 이들을 조합시킨 것을 들 수 있다.
이 열가소성 엘라스토머 또는 수지의 양은 에폭시 수지 100 중량부에 대해 통상적으로 10 내지 900 중량부이고, 바람직하게는 20 내지 500 중량부이고, 더욱 바람직하게는 30 내지 200 중량부이고, 가장 바람직하게는 40 내지 100 중량부이다. 10 중량부보다도 소량이면 접착제의 필름 형성성이 저하될 우려가 있고, 900 중량부보다 다량이면 저온에서의 접착제 전체의 유동성이 저하하여 도전성 입자와 회로 기재의 접착시의 접촉이 나빠지고 결과적으로 접속 저항의 상승이나 접속 신뢰성이 저하되는 경우가 있고, 접착력도 더 낮아지는 경우가 있다.
그 밖의 첨가제
본 발명에 사용되는 자외선 활성화형 접착 필름에는 상기한 성분 외에 양이온 중합 반응 촉진제를 첨가할 수 있다. 반응 촉진제의 첨가에 의해, 저온 경화성 및 급속 경화성의 더 한층 개량이 가능하다. 이들의 반응 촉진제는 예를 들면, 디-tert-부틸옥살레이트이다. 반응 촉진제의 첨가량은 지환식 에폭시 수지 및 글리시딜기 함유 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 통상적으로 0.01 내지 5 중량부이고, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량부이고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량부의 범위이다. 또한, 회로 기재와 접착 조성물과의 결합성을 향상시키기 위해 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란이나 β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리메톡시실란과 같은 실란 커플링제 등의 커플링제를 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 그 밖의 첨가제, 예를 들면, 산화 방지제 (예를 들면, 힌더드 페놀계 산화 방지제), 디올류 (예를 들면, 비스(페녹시에탄올)플루오렌), 연쇄 이동제, 증감제 (예를 들면 안트라센), 점착 부여제, 열가소성 수지 (예를 들면 폴리비닐아세탈, 폴리부티랄, 아크릴 수지나 이들을 조합시킨 것), 실리카 등의 충전제, 유동 조정제, 가소제, 소포제 등을 첨가할 수 있다.
세퍼레이터
이상과 같은 성분을 포함하는 자외선 활성화형 접착제 조성물을 세퍼레이터에 도포하여 건조함으로써 접착 필름을 형성하지만, 이 자외선 활성화형 접착 필름은 자외선이 조사되기 전에는 될 수 있는 한 불필요한 자외선의 조사를 받지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 세퍼레이터로는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 비닐 수지, 폴리에틸렌, 폴리이미드 등의 수지를 성형하여 얻어진 필름을 사용할 수 있지만, 이 필름에 예를 들면 자외선 흡수제를 혼련함으로써 자외선 투과율을 낮게 하는 기능을 부여하고, 그의 한 면 또는 양 면에 실리콘계나 불소계 박리제로 박리층이 형성된 세퍼레이터를 사용하는 것이 바람직하다.
자외선 투과율은 예를 들면 300 내지 400 nm의 파장 범위에서의 투과율이 10 ％ 이하인 것이 바람직하고, 세퍼레이터의 자외선 투과율을 낮게 하는 방법으로는예를 들면, 카본 등의 자외선 흡수 성분을 필름 자체에 혼련시키는 방법이나, 자외선 흡수 성분을 포함하는 잉크를 필름 표면에 도포하는 방법, 또는 필름 표면에 증착 등의 방법에 의해서 알루미늄이나 니켈 등의 금속막을 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 세퍼레이터는 접착 필름의 한 면 뿐만 아니라, 양 면에 설치할 수도 있다.
자외선 활성화형 접착 필름의 제조 방법
자외선 활성화형 접착 필름은 상기한 자외선 활성화형 접착제 조성물을 테트라히드로푸란 (THF)이나 메틸 에틸 케톤 (MEK)과 같은 적절한 유기 용매 중에 포함하는 도포액을 준비하고, 이것을 나이프코터 등의 적절한 도포 수단을 이용하여 중합체 필름 등의 세퍼레이터 위에 도포하여 도막을 건조함으로써 얻을 수 있다. 건조는 용매가 증발하는 낮은 온도에서 행해진다. 그러나, 이 접착제는 80 ℃ 정도의 고온에서도 경화 반응이 진행하지 않고 안정적이다. 따라서, 경화 반응이 진행되지 않는 한 승온하에 건조를 행할 수 있고, 이에 따라 작업 효율을 개선할 수 있다. 형성되는 접착 필름의 두께는 열압착하여 회로 기재끼리 접속할 때에 접속부에 간극이 없고 필요하고 또한 충분히 충전할 수 있도록 하기 위해 5 ㎛ 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다.
이상과 같이 하여 제조된 접착 필름을 도 2에 나타낸 바와 같은 자외선 조사 장치에 의해 자외선을 조사하지만 이 자외선의 조사량은 자외선 활성화형 접착 필름 중의 자외선 활성화 양이온 중합 촉매를 활성화시키기에 충분한 양이고, 통상적으로 100 내지 10,000 mJ/cm2이다.
이렇게 해서 활성화된 자외선 활성화형 접착 필름을 도 1에 나타낸 바와 같이 압착 헤드에 의해 제1 회로 기재에 전사한 후, 이 접착 필름상에 제2 회로 기재를 배치하고 압착 헤드에 의해 열압착을 행한다. 이 열압착시의 온도는 100 내지 130 ℃가 바람직하고 압착 압력은 접착 후 충분한 전기 접속을 얻을 수 있도록 적절하게 설정되며 통상적으로 1 내지 5 MPa의 범위이다. 압착 시간은 10 초 정도가 통상적으로 충분하지만, 접착 성능의 측면에서 1 분 이상의 접착 시간으로도 문제는 없다.
다음의 비제한적인 실시예를 들어 본 발명을 더욱 설명한다.
필름 온도 측정
자외선원으로서 자외선원에서 석영 파이버로 접속된 0.75 mm 폭 × 150 mm 길이의 조사구를 갖는 조사 헤드를 포함하는 수은 크세논 램프 (중심 파장 365 nm)가 부착된 자외선 조사 장치를 사용하였다. 도 2에 나타낸 바와 같은 자외선 조사 장치를 사용하여, 조사구의 선단부에서 10 mm의 거리에 카본이 혼입된 50 ㎛ 두께의 폴리에스테르 필름을 배치하고, 이 필름의 배후에 스테인레스 스틸로 제조된 배면 냉각판을 배치한 경우와 배치하지 않은 경우의 자외선 조사 개시 후 30초의 시점에서의 이 필름의 표면 온도를 측정하여 그 결과를 도 3에 나타낸다. 배면 냉각판을 배치하지 않는 경우는, 30 초 후의 온도 상승이 크지만, 배면 냉각판을 배치한 경우는 조사 강도가 200 mW/cm2인 때에도 도달 온도는 30 ℃ 이하이고, 온도 상승을 억제할 수 있었다.
자외선 조사 강도의 균일성 측정
자외선 강도계를 상기한 자외선 조사 장치의 조사구로부터 1 cm의 거리의 위치에 유지하면서 필름에 조사되는 자외선의 균일성을 조사했다. 이 결과에 따르면, 도 4에 나타낸 바와 같이 필름 전체에 있어서 조사되는 자외선의 강도는 균일했다.
자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름의 제조
4.1 g의 지환식 에폭시 수지 (사이라큐어 UVR6128, 유니온 카바이드 닛뽄 가부시끼가이샤, 에폭시 당량 = 200), 0.5 g의 지환식 에폭시 수지 (사이라큐어 UVR6105, 유니온 카바이드 닛뽄 가부시끼가이샤, 에폭시 당량 = 133), 1.2 g의 페놀-노볼락형 에폭시 수지 (에피코트 154, 유까 쉘 에폭시 가부시끼가이샤, 에폭시 당량 = 178), 0.20 g의 비스(페녹시에탄올)플루오렌, 및 4.0 g의 페녹시 수지 (페이펜 PKHC, 페녹시 어소시에이츠사 제품)를 10 g 의 테트라히드로푸란과 혼합하여 균일하게 될 때까지 교반했다. 이에 대하여 최종 고형분의 3 부피％가 되게 도전성 입자 (니켈 하도층을 갖는 금 도금 아크릴 수지, 평균 입경 = 5 ㎛)를 가하여, 이 도전성 입자가 충분히 분산될 때까지 교반을 계속하여 분산액을 얻었다. 별도로 0.060 g의 크실렌-시클로펜타디에닐 철(Ⅱ)-트리스(트리플루오로메틸술포닐)메사이드, 0.016 g의 N,N-디에틸-m-톨루이딘, 0.04 g의 디-tert-부틸옥살레이트, 0.2g의 실란 커플링제 (A187, 닛뽄 유니까 가부시끼가이샤, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란) 및 0.6 g의 메틸 에틸 케톤을 혼합하여 균일하게 될 때까지 교반하고, 이것을 상기 분산액에 첨가하여 더 교반하고, 자외선 활성화형 이방 도전성 접착제를 얻었다. 이 접착제를 실리콘 처리된 폴리에스테르 필름 (세퍼레이터) 위에 나이프코터를 사용하여 도포하고, 60 ℃에서 10분간 건조하여, 두께 20 ㎛의 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름을 얻었다.
회로 기재의 접속 시험편의 제조
이렇게 해서 제조된 폭 2 mm의 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름에 상기와 동일한 자외선 조사 장치를 사용하여, 강도 100 mW/cm2또는 25 mW/cm2의 자외선을 30초간 조사했다. 계속해서, 두께 0.7 mm의 ITO (산화 인듐 주석)막 부착 유리 기재 표면에 미리 자외선을 조사한 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름을 접착하고, 30 ℃에서 3 초간, 1.0 MPa의 압력으로 열압착한 후 세퍼레이터를 박리하였다 (가압착). 다음으로 두께 25 ㎛의 폴리이미드 필름상에 도체간 피치 70 ㎛, 도체폭 35 ㎛, 두께 12 ㎛의 금 도금 동선으로 구성된 플렉시블 회로를 상기한 바와 같이 배치하고 가압착된 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름의 위에 위치 정렬하여 고정했다. 이어서 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름의 부분을 120 ℃에서 10 초간, 1.0 MPa의 압력으로 열압착하여 회로 기재의 접속 시험편을 얻었다 (본 압착).
평가
이렇게 해서 제조되는 회로 기재의 접속 시험편에 대해서 자외선 조사 직후 및 일정 시간 경과 후 본 압착했을 때의 접속 저항, 90° 박리 접착력, 및 도전성 입자의 변형을 조사하여 그 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에 있어서의 판정 기준을 표 2에 나타낸다.
실험 번호 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 4 비교예 5 비교예 6
UV조사강도(조사시간: 30초) 100mW/cm2 25mW/cm2
배면 냉각판 있음 없음 있음 없음
UV조사후 압착까지의 시간 직후 5분 20분 직후 5분 20분 직후 5분 20분 직후 5분 20분
접속 저항 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■
평균 박리 접착력 ■ ■ ■ ■ ■ × ■ ■ ■ ■ ■ ■
입자 변형도 ■ ■ ■ ⑧ ⑧ ⑧ ■ ■ ■ ■ ■
종합 평가 우수 우수 우수 양호 양호 불량 우수 우수 우수 우수 우수 양호
판정 기준 ■ ⑧ ×
접속 저항 모든 단자가 100 ■ 이하 - 하나 이상의 단자가 100 Ω 이상
박리 접착력 400 N/m 이상 - 400 N/m 미만
입자 변형도 입자가 평탄형으로 변형 평탄형 및 구형 입자들이 혼재 입자가 구형으로 잔류하고 변형되지 않음
도전성 입자가 편평하게 압축되어 변형되고 있을 때, 회로의 접속이 양호하고 저항치가 낮고 안정적이다. 자외선 조사 장치에 있어서 배면 냉각판을 사용하지 않는 경우, 자외선 조사 강도가 25 mW/cm2인 때는 20 분의 가사 시간이 확인되었지만, 자외선 조사 강도가 100 mW/cm2인 때는 박리 접착력이 낮아지고, 가사 시간은 20분 미만이었다. 이에 대하여 배면 냉각판을 사용한 경우, 자외선 조사 강도가 25 내지 100 mW/cm2인 넓은 범위내에서 접속 저항 및 박리 접착력이 모두 양호하고, 20분 이상의 가사 시간이 얻어졌다.
본 발명의 방법에 의하면 자외선 조사에 의한 접착 필름이나 세퍼레이터의 과열을 방지할 수 있고, 결과적으로 조사하는 자외선 강도의 허용폭을 넓히고, 항상 안정적인 접착력을 얻을 수 있고, 또한 접착 필름의 가사 시간을 연장할 수 있다.

Claims (8)

  1. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 접착 필름을 제공하는 단계;
    접착 필름에 자외선을 조사하여 활성화된 제1 표면과 활성화된 제2 표면을 갖는 활성화된 접착 필름을 제공하는 단계;
    필름의 조사 도중 또는 조사 직후에 활성화된 접착 필름을 냉각시키는 단계;
    제1 활성화된 표면을 제1 기재와 접촉시키는 단계;
    제2 활성화된 표면을 제2 기재와 접촉시키는 단계; 및
    제1 기재 및 제2 기재를 가열 및 가압하여 활성화된 접착 필름을 경화시켜 기재를 서로 접착시키는 단계
    를 포함하는 2개의 기재를 접착하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접착 필름이 도전성 입자를 포함하는 자외선 활성화형 이방 도전성 접착 필름인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 활성화된 접착 필름의 가사 시간이 접착 필름의 조사 후 10 분 이상인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가열 및 가압이 제1 기재 및 제2 기재를 100 내지 130 ℃의 접착 온도로 60 초간 가열하는 것을 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 접착 필름이 지환식 에폭시 수지 및 글리시딜 함유 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지, 자외선 활성화형 양이온 중합 촉매, 양이온 중합 억제제 및 도전성 입자를 포함하는 것인 방법.
  6. 자외선원으로서의 자외선 조사 헤드 및 활성화된 접착 필름을 냉각시키기 위한 수단을 포함하는, 제1항에 기재된 방법에 사용하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 활성화된 접착 필름을 냉각시키기 위한 수단이 접착 필름의 조사 도중 또는 조사 직후에 접착 필름과 접촉하도록 배치된 냉각판을 포함하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 자외선 조사 헤드로부터 조사되는 자외선의 강도가 접착 필름의 제1 표면 또는 제2 표면상에서 실질적으로 균일한 장치.
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