KR20150102350A - 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1 절연층, 도전층 및 제2 절연층이 순차적으로 적층된 3층 구조의 이방성 도전 필름으로써, 제1 절연층의 점착력을 조절하여, 가압착력이 향상되어 가압착 공정성을 불량을 저하시킬 수 있는 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
이방성 도전 필름 (Anisotropic conductive film, ACF)이란 일반적으로 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.
이방성 도전 필름을 접속시키고자 하는 회로 사이에 위치시킨 후 일정 조건 하에서 가열 압착 공정을 거치게 되면, 회로 단자들 사이는 도전입자에 의해 전기적으로 접속되고 인접하는 단자 사이에는 절연층이 충진되어 도전입자가 서로 독립하여 존재하게 됨으로써 높은 절연성을 부여하게 된다.
종래 절연층 및 도전층으로 이루어진 2층 구조의 이방성 도전 필름은 단층 구조에 비해 접속성 및 절연성을 향상시킬 수 있었으나, 단자간의 접속성을 확보하기 위해 도전층의 유동성을 저하시킨 결과, 가압착에 적합한 점착력을 확보하기 어려워 실제 공정에서 가압착 공정성이 떨어지는 한계가 있었다.
구체적으로, 가압착 공정 수행시 도전층의 낮은 점착력으로 인해 상기 도전층이 글래스에 쉽게 고정되지 못하여 가압착 공정 자체가 불가능하게 되거나, 가압착 공정을 수행하더라도 도전층의 부스러짐 또는 소실이 야기됨으로 인해 이물이 발생하여, 가압착 공정의 불량이 발생되었다. 이와 같이 가압착 공정의 불량이 발생하게 되면 리웍(rework) 공정을 통해 글래스를 제거하고 다시 수동 가압착 공정을 거친 후 본압착을 수행하게 되기 때문에 공정의 효율성이 떨어지게 된다.
이에, 도전층의 양면에 절연층이 형성된 3층 구조의 라디칼 중합형 이방성 도전 필름이 제안되었고, 상기 3층 구조 중 글래스에 압착되는 절연층의 두께를 두껍게 설정하여, 가압착성을 향상시키고자 하였으나, 이 경우, 접속 저항 등의 물성이 저하되는 한계가 있다(대한민국 등록특허 제10-1021437호).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가압착 공정성이 개선된 에폭시 경화형 이방성 도전 필름을 제공하고자 한다.
구체적으로, 3층 구조의 이방성 도전 필름에 있어서, 글래스에 압착되는 절연층의 점착력 및 가압착력을 향상시켜 가압착 공정성을 용이하게 하여, 가압착 공정의 불량을 방지함과 동시에 접속 저항 및 접착력이 향상된 이방성 도전 필름을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 점착력, 가압착력, 접속 저항 및 접착력이 향상된 이방성 도전 필름으로 접속되어 접속신뢰성이 개선된 반도체 장치를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 초저유동성 도전층의 양면에 절연층을 형성시켜, 높은 점착력을 가지는 절연층을 글래스에 압착시킴으로써, 가압착력 및 가압착 공정성이 개선됨과 동시에 접속 저항, 접착력이 향상된 이방성 도전 필름을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 예에 따르면, 에폭시 수지; 경화제; 무기입자; 및 도전입자;를 포함하고, 상기 이방성 도전 필름은 제1 절연층, 도전층 및 제2 절연층이 순차적으로 적층된 구조를 포함하며, 상기 제1 절연층의 점착력이 20 내지 70 gf/mm2인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 예에 따르면, 본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름에 의해 접속된 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름은 점착력 및 가압착력이 개선되어 가압착 공정에서의 이물 발생을 감소시켜 상기 가압착 공정성의 향상으로, 리웍 공정이 불필요하게 되어 효율적으로 이방성 도전 필름을 제조할 수 있다.
또한, 접속 저항 및 접착력 향상, 가압착 공정성의 개선과 동시에 도전층의 유동성을 억제함으로써, 도전입자의 스페이스 부로의 유출을 억제하여 쇼트를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 충분한 접속 저항을 확보하여 반도체 장치의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름으로, 서로 접속된 제1 전극(70) 및 제2 전극(80)을 포함하는 제1 피접속부재(50)와 제2 피접속부재(60)를 포함하는 반도체 장치를 도시한다. 제1 전극(70)이 형성된 제1 피접속부재(50)와 제2 전극(80)이 형성된 제2 피접속부재(60) 사이에 이방성 도전 필름(40)을 위치시키고 압착시키면 제1 전극(70)와 제2 전극(80)이 도전 입자(10)를 통해 서로 통전된다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름으로, 서로 접속된 제1 전극(70) 및 제2 전극(80)을 포함하는 제1 피접속부재(50)와 제2 피접속부재(60)를 포함하는 반도체 장치를 도시한다. 제1 전극(70)이 형성된 제1 피접속부재(50)와 제2 전극(80)이 형성된 제2 피접속부재(60) 사이에 이방성 도전 필름(40)을 위치시키고 압착시키면 제1 전극(70)와 제2 전극(80)이 도전 입자(10)를 통해 서로 통전된다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에 기재되지 않은 내용은 본 발명의 기술 분야 또는 유사 분야에서 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 3층 구조의 이방성 도전 필름(4)의 단면도이다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름(4)은 제1 절연층(1)의 일면에 도전입자(5)를 포함하는 도전층(2)이 적층되고, 상기 도전층(2)의 다른 면에 제2 절연층(3)이 적층되는 3층 구조로서, 종래 단층 또는 2층 구조에서 글래스에 압착되는 도전층의 낮은 점착력으로 인한 가압착 공정 불량을 개선할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름(4)은 도전층(2)과 절연층(1, 3)을 별도로 포함하는 복층형 구조로서, 도전층(2)과 절연층(1, 3)이 분리되어 있을 수 있다.
이 때, 상기 도전층(2)은 도전입자(5)의 스페이스 부로의 유출을 방지하기 위해 유동성 및 점착력이 낮도록 설정될 수 있고, 글래스에 압착되는 제1 절연층(1)의 점착력 및 가압착력을 조절하여 가압착 공정성을 개선할 수 있다.
제1 절연층(1), 도전층(2) 및 제2 절연층(3)은 공통적으로 에폭시 수지, 경화제 및 무기입자를 포함함과 동시에 바인더 수지를 포함할 수 있으며, 상기 도전층(2)은 도전입자(5)를 추가로 포함할 수 있다.
우선, 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름의 각 층이 공통적으로 포함하는 조성에 대하여 구체적으로 설명한다.
에폭시 수지
에폭시 수지는 비스페놀형, 노볼락형, 글리시딜형, 지방족 및 지환족으로 이루어진 군으로부터 선택된 에폭시 모노머, 에폭시 올리고머 및 에폭시 폴리머를 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 에폭시 수지로는 종래 알려진 에폭시계 중 비스페놀형, 노볼락형, 글리시딜형, 지방족, 지환족 등의 분자구조 내에서 선택될 수 있는 1종 이상의 구조를 포함하는 물질이면 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
또한, 상온에서 고상인 에폭시 수지와 상온에서 액상인 에폭시 수지를 병용할 수 있으며, 추가적으로 가요성 에폭시 수지를 병용할 수 있다. 상온에서 고상인 에폭시 수지로서는 페놀 노볼락(phenol novolac)형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락(cresol novolac)형 에폭시 수지, 디사이클로 펜타디엔(dicyclo pentadiene)을 주골격으로 하는 에폭시 수지, 비스페놀(bisphenol) A형 혹은 F형의 고분자 또는 변성한 에폭시 수지 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상온에서 액상인 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 혹은 F형 또는 혼합형 에폭시 수지 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 가요성 에폭시 수지의 비제한적인 예로는 다이머산(dimer acid) 변성 에폭시 수지, 프로필렌 글리콜(propylene glycol)을 주골격으로 한 에폭시 수지, 우레탄(urethane) 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
이외에도 방향족 에폭시 수지로 나프탈렌계, 안트라센계, 피렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 에폭시 수지는 제1 절연층 고형분 총 중량에 대하여 30 내지 70 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 40 내지 60 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 도전층 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 5 내지 20 중량%로 포함될 수 있으며, 예를 들어, 5 내지 15 중량% 포함될 수 있다.
또한, 제2 절연층 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 70 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 30 내지 70 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로 40 내지 60 중량% 포함될 수 있다.
상기 범위에서 글래스와의 충분히 점착할 수 있는 점착력을 가질 수 있고, 에폭시 수지의 고유한 분자 구조로 인한 절연성으로 쇼트 발생을 감소시킬 수 있어, 반도체 장치의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
경화제
경화제는 종래 기술 분야에서 알려진 에폭시 경화용 타입의 경화제이면 특별한 제한없이 사용될 수 있으며, 비제한적인 예로는 산무수물계, 아민계, 이미다졸계, 히드라지드계, 양이온계 등이 사용될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 또한 상기 경화제는 마이크로 캡슐 형태를 띌 수도 있다.
구체적으로 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름이 포함하는 경화제는 양이온계일 수 있으며, 예를 들어 암모늄/안티몬 헥사플루오라이드 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 제1 절연층 고형분 총 중량에 대하여 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 도전층 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 1.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로 1.5 내지 5 중량% 포함될 수 있다.
또한, 제2 절연층 고형분 총 중량에 대하여 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
상기 범위에서 경화 반응이 충분히 수행되어 접속성이 개선될 수 있으며, 잔류 경화제에 의한 안정성 저하 및 신뢰성 저하 현상을 방지할 수 있다.
무기입자
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름이 포함하는 무기입자의 비제한적인 예로, 실리카(silica, SiO2), Al2O3, TiO2, ZnO, MgO, ZrO2, PbO, Bi2O3, MoO3, V2O5, Nb2O5, Ta2O5, WO3 또는 In2O3 등을 들 수 있다.
구체적으로 실리카를 사용할 수 있다. 상기 실리카는 졸겔법, 침전법 등 액상법에 의한 실리카, 화염산화(flame oxidation)법 등 기상법에 의해 생성된 실리카일 수 있으며, 실리카겔을 미분쇄한 비분말 실리카를 사용할 수도 있고, 건식 실리카(fumed silica), 용융 실리카(fused silica)를 사용할 수도 있으며 그 형상은 구형, 파쇄형, 에지리스(edgeless)형 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 무기입자는 제1 절연층 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 5 내지 20 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로 5 내지 15 중량% 포함될 수 있다.
또한, 도전층 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 45 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 1.5 내지 40 중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 10 내지 40 중량% 포함될 수 있으며, 예를 들어 20 내지 40 중량% 포함될 수 있다.
또한, 제2 절연층 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 2 내지 7 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 무기입자는 도전입자보다 사이즈(평균 입경)가 크면 통전에 문제가 생길 수 있으므로, 각 층에 포함된 무기입자의 평균 입경은 도전입자의 평균 입경 보다 작을 수 있다. 보다 구체적으로 본 양태에 사용되는 무기입자의 평균입경은 5 nm 내지 20 nm일 수 있으며, 예를 들어 5 내지 10 nm 일 수 있다.
각 층에 상기 함량 및 평균 입경의 무기입자를 함유함으로써 각 층의 점착력 및 가압착력을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름의 각 층은 상기 에폭시 수지 외의 바인더 수지를 공통적으로 포함할 수 있다.
바인더 수지
본 발명의 일 양태에서 사용되는 바인더 수지는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 수지를 사용할 수 있다.
바인더 수지의 비제한적인 예로는 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 폴리메타크릴레이트 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴레이트 변성 우레탄 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 사용되거나 2 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
예를 들어, 경화부로 에폭시 수지를 사용할 경우, 상기 바인더 수지로 페녹시 수지를 사용할 수 있다.
본 양태에 사용되는 상기 페녹시 수지는 페녹시 모이어티를 포함하는 수지를 의미하는 것으로, 예를 들면 비스페놀 A계 페녹시 수지를 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 페녹시 수지는 유리 전이 온도가 낮은 수지를 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 바인더 수지는 제1 절연층 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 60 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 20 내지 50 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로 20 내지 40 중량% 포함될 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지는 도전층 고형분 총 중량에 대하여 5 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 10 내지 40 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로 10 내지 30 중량 % 포함될 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지는 제2 절연층 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 60 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 20 내지 50 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 범위에서 우수한 점착력 및 가압착력을 가지며, 고온/고압의 가압착 조건 하에서 가압착 공정시 불량을 저하시킬 수 있으며, 접속 저항에 대한 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름의 도전층은 전술한 조성들 외에 도전입자를 추가로 포함할 수 있다.
도전입자
도전입자는 단자 간의 통전성을 위하여 도전층에 함유될 수 있고, 본 발명에서 사용되는 도전입자는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 도전입자를 사용할 수 있다.
상기 도전입자의 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 절연입자를 추가로 코팅한 절연화 처리된 도전입자 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 도전입자의 평균 입경 크기는 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 다양할 수 있으며, 1 내지 20 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 구체적으로 1 내지 10 ㎛ 의 평균 입경을 가지는 도전입자를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름은 도전층 총 중량에 대하여 도전입자를 10 내지 60 중량%로 포함할 수 있으며, 구체적으로 20 내지 50 중량%를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 20 내지 40 중량%로 포함할 수 있다.
상기 범위에서 도전입자가 단자 간에 용이하게 압착되어 통전성이 향상될 수 있으며, 안정적인 접속 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름은 필요에 따라, 중합 방지제, 점착 부여제, 산화 방지제, 열안정제, 경화 촉진제, 커플링제 등의 기타 첨가제를 추가로 함유할 수 있으며, 구체적으로, 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름의 제1 절연층은 실란 커플링제를 추가적으로 포함할 수 있다.
실란
커플링제
본 양태에 사용되는 커플링제는 통상적으로 사용되는 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 아민기가 함유된 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 머캅토가 함유된 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 실란 커플링제는 제1 절연층 고형분 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지는 이방성 도전 필름 고형분 총 중량에 대하여 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어, 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 범위 내의 실란 커플링제를 사용함으로써, 글래스(GLASS) 계면에서의 접착력 향상뿐만 아니라, 본 양태의 이방성 도전 필름의 점착력을 증가시킬 수 있으므로, 결과적으로 이방성 도전 필름에 적합한 가압착력을 확보할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름의 제1 절연층에 대하여 구체적으로 설명한다.
제1
절연층
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름의 제1 절연층의 두께는 도전층의 두께보다 얇을 수 있다. 구체적으로 상기 제1 절연층의 두께는 상기 도전층 두께의 10 내지 50 %, 보다 구체적으로 20 내지 50 % 일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 절연층의 두께는 0.5 내지 3.0 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로 1 내지 2 ㎛ 일 수 있으며, 이에 따라 본 양태에서의 상기 도전층의 두께는 1 내지 20 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로 2 내지 15 ㎛ 일 수 있다.
제1 절연층의 두께가 상기 범위 내인 경우, 경화 후 들뜸 현상을 감소시켜 접속 신뢰성을 개선할 수 있으며, 가압착이 용이한 범위의 점착력 및 가압착력을 확보할 수 있어 가압착 공정성을 향상시킴과 동시에, 본압착시 공정 효율을 저하시키지 않을 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름의 제1 절연층의 점착력은 20 내지 70 gf/mm2일 수 있으며, 구체적으로 30 내지 60 gf/mm2일 수 있다.
상기 점착력을 측정하는 방법은 특별한 제한이 없으며, 비제한적인 예는 다음과 같다: 이방성 도전 필름 각각을 준비하여 상, 하부 로드 셀(Load Cell)을 하중 200 gf를 초과하지 않게 주의하면서 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone; MEK)을 이용하여 세척한 다음, 3 분 가량 건조한다. 그 다음, 프로브 택 시험기의 샘플 스테이지에 양면 테이프를 부착한 후, 그 위에 본 발명의 실시예들에 따른 이방성 도전 필름의 제1 절연층의 일면을 부착한다. 그 다음 하기와 같은 조건하에서 각 제1 절연층의 점착성을 측정한다.
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)
또한, 본 양태에 따르면, 본 양태의 이방성 도전 필름을 60 내지 80℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 압력 조건하의 가압착 후 측정한 제1 절연층의 가압착력이 2 내지 8 MPa일 수 있으며, 구체적으로 3 내지 6 MPa일 수 있다.
상기 가압착력을 측정하는 방법은 특별한 제한이 없으며, 비제한적인 예는 다음과 같다: 이방성 도전 필름을 준비하여 ITO 글래스에 70 ℃ 1MPa, 1초 조건에서 가압착한다. 이후 이형필름을 제거하고 난 뒤 그 위에 박리력 측정용 닛토 테이프(NITTO TAPE)를 라미네이션한다. 그리고 이방성 도전 필름의 폭만큼을 제외한 부분을 제거 후 테이프의 끝부분을 UTM을 이용하여 당겨주며 가압착력을 측정한다.
상기 점착력 및 가압착력은 선술한 바와 같이, 제1 절연층의 각 조성 함량뿐만 아니라, 제1 절연층의 두께에 따라 조절될 수 있으며, 상기 범위에서 글래스와의 가압착이 용이하여 가압착 공정에서의 부스러짐 또는 이물 발생을 감소시켜 가압착 공정성이 향상되어 리웍이 불필요하게 된다. 따라서, 공정 효율이 개선된 이방성 도전 필름을 제공할 수 있다.
또한, 상기 범위에서 가압착 공정성이 향상될 뿐만 아니라, 신뢰성 평가 후에도 안정적인 접속 저항을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름은 이방성 도전 필름 고형분 총 중량을 기준으로, 에폭시 수지 10 내지 60 중량%; 경화제 1 내지 10 중량%; 무기입자 0.5 내지 20 중량%; 도전입자 1 내지 50 중량%; 및 바인더 수지 5 내지 20 중량%를 포함할 수 있으며, 추가적으로 커플링제를 0.1 내지 10 중량% 포함할 수 있다.
구체적으로, 에폭시 수지 20 내지 50 중량%; 바인더 수지 7 내지 15 중량%; 경화제 3 내지 8 중량%; 무기입자 1 내지 15 중량%; 도전입자 5 내지 45 중량%; 및 커플링제 0.1 내지 5 중량% 를 포함할 수 있다.
상기 범위에서 목적하는 점착력 및 가압착력을 확보할 수 있어, 글래스와의 압착이 용이하고, 이로 인해 가압착성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 접속저항 및 접착력이 개선되어 접속신뢰성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름은 50 내지 100℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 압력 조건하의 가압착; 및 110 내지 190℃, 3 내지 10 초간 및 30 내지 120 MPa 압력 조건 하의 본압착 후의 측정한 초기 접속 저항이 2 Ω 이하일 수 있고, 구체적으로 1 Ω 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름은 상기 조건에서의 가압착 및 본압착 후, 상기 이방성 도전 필름을 85 ℃ 및 상대습도 85 %의 조건 하에서 500 시간 동안 방치한 후 측정한 신뢰성 후 접속 저항이 10 Ω 이하일 수 있고, 구체적으로 5 Ω 이하일 수 있다.
상기 범위에서 고온 및/또는 고습 조건하에서도 안정적인 저항을 나타내어 상기 이방성 도전 필름에 의해 접속된 반도체의 접속신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 장기간 사용할 수 있는 이점이 있다.
상기 초기 접속 저항을 측정하는 방법은 특별한 제한이 없으며, 비제한적인 예는 다음과 같다: 이방성 도전 필름을 각각 COG 회로 형성부에 70℃, 1초, 1 MPa로 가압착한 후, 이형 필름을 제거하고, 이어서 CHIP 의 회로 단자를 대치시킨 후, 150℃, 5초, 70 MPa 조건에서 본압착 후, 측정기(Keithley 사 2000 Multimeter)를 이용하여 4-probe 방식으로 시험 전류 0.1 mA를 인가하여 신뢰성 후 접속 저항을 측정하여 그 평균값을 계산한다.
상기 신뢰성 후 접속 저항을 측정하는 방법은 특별한 제한이 없으며, 비제한적인 예는 다음과 같다: 상기 초기 접속 저항 측정시의 가압착 및 본압착 조건에서 가압착 및 본압착 후, 온도 85 ℃ 및 상대 습도 85 %의 조건하에서 500시간 동안 방치한 후, 측정기(Keithley 사 2000 Multimeter)를 이용하여 4-probe 방식으로 시험 전류 0.1 mA를 인가하여 신뢰성 후 접속 저항을 측정하여 그 평균값을 계산한다.
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름은 초기 및 신뢰성 후 접착력이 15 MPa 이상, 구체적으로 15 내지 60 MPa, 보다 구체적으로 20 내지 60 MPa, 예를 들어 25 내지 60 MPa 일 수 있다.
본 명세서에서 상기 용어 '신뢰성 후 접착력' 은 제조된 이방성 도전 필름을 가압착 후, 이형 필름을 제거하고, 본압착 한 뒤, 온도 85 ℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후 측정한 접착력을 말한다.
상기 가압착 조건은 50 내지 100 ℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 일 수 있으며, 본압착 조건은 110 내지 190 ℃, 3 내지 10 초간 및 30 내지 120 MPa 압력 조건일 수 있다. 초기 및 신뢰성 접착력을 측정하는 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다: 제조된 이방성 도전 필름을 상온 (약 25 ℃)에서 1 시간 동안 방치한 다음, 메탈 전극 유리(Mo/Al/Mo 구조, SUMITOMO )와 CHIP (SUMITOMO)를 이용하여, 실측 온도 약 70 ℃에서 1초, 1MPa의 조건에서 가압착 후, 이형 필름을 제거하고, 150 ℃, 5 초, 70 MPa조건으로 본압착하여 복수개의 시편을 준비하고, 각 시편의 필강도 (Peel Strength) 측정기(DAGE BOND TESRER, 다코㈜)를 이용하여 필 각도 90 °및 필 속도 50 mm/min의 조건하에서 접착력을 측정하여 그 평균값을 계산하는 방식으로 초기 접착력을 측정한다.
상기 각 시편을 온도 85 ℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후, 동일한 조건 및 방법으로 신뢰성 후 접착력을 측정한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 이방성 도전 필름을 제 1 피접속부재와 제 2 피접속부재 사이에 위치시키고, 50 내지 100℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 조건하의 가압착; 및 110 내지 190℃, 3 내지 10 초간 및 30 내지 120 MPa 압력 조건 하의 본압착 조건에서 압착한 후 측정한 입자포착율이 35 내지 70 % 일 수 있고, 구체적으로 40 내지 65 % 일 수 있으며, 보다 구체적으로 45 내지 60 % 일 수 있다.
상기 범위에서 도전층이 초저유동성을 나타내어 단자 상에 도전 입자가 충분히 위치하여 통전성이 개선되고 스페이스 부로의 도전입자 유출을 감소시켜 단자 간 쇼트를 감소시킬 수 있으므로, 초저유동성의 도전층 및 점착력이 우수한 제1 절연층을 구비하여, 접속 신뢰성이 우수하고 가압착 공정성이 좋은 이방성 도전 필름을 제공할 수 있다.
입자포착율이란, 압착 전후의 단자 상에 있는 도전 입자의 수를 백분율로 나타낸 것이며, 이를 측정하는 비제한적인 예는 다음과 같다 : 압착 전 단자 상에 있는 도전입자의 갯수(압착 전 입자수)를 하기 식 1에 의해 산출한다.
[식 1]
압착 전 입자수 = 도전층의 도전입자의 입자 밀도 (개/ mm2) × 단자의 면적 (mm2)
또한, 압착 후 단자 상에 있는 도전입자의 갯수 (압착 후 입자 수)를 금속 현미경으로 카운트하여 측정한 후, 하기의 식 2에 의해 도전 입자의 입자포착율을 산출한다.
[식 2]
입자포착율 = (압착 후 입자수 /압착 전 입자수) × 100
본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 이방성 도전 필름 조성물을 에폭시 수지를 유기용제에 용해시켜 액상화 한 후 나머지 성분을 첨가하여 일정시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 10 내지 50 ㎛의 두께로 상기 조성물을 도포한 다음 일정 시간 건조하여 유기용제를 휘발시킴으로써 단층 구조를 가지는 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
이 때, 상기 유기용제로는 통상의 유기용제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 양태에서는 목적에 따라 2층 이상의 복층 구조를 갖는 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
복층형 이방성 도전 필름을 제조하는 방법으로 상기 이방성 도전 필름 조성물은 절연층 조성물 및 도전층 조성물로 각각 따로 제조되어 각 층을 형성할 수 있으며, 비제한적인 예는 다음과 같다 : 절연층 조성물을 10 내지 30 ℃에서 1시간 이상 교반하고, 이형 표면처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 일면을 상기 절연층 조성물로 코팅하고 70 ℃에서 5분 동안 열풍 건조시켜 두께 0.1 내지 5 ㎛인 절연층을 형성할 수 있다.
2층 이상의 복층 구조를 갖는 이방성 도전 필름은 상기와 같은 방법으로 제조된 1 이상의 절연층을 형성한 후, 상기 건조된 절연층 상에 도전층 조성물을 도포하여 도전층 조성물을 도포하여 70 ℃에서 5분 동안 열풍 건조시켜 두께 1 내지 10 ㎛인 도전층을 형성할 수 있고, 상기 도전층 위에 목적에 따라 1 이상의 절연층 등이 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 절연층과는 별도로 도전층을 형성하여, 상기 1 이상의 절연층 및 1 이상의 도전층을 라미네이팅 공정을 통해 접착시키는 방법으로 복층의 이방성 도전 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 전술한 본 발명의 이방성 도전 필름 중 어느 하나로 접속된 반도체 장치를 제공한다. 구체적으로, 상기 반도체 장치는 제1 전극을 함유하는 제1 피접속부재; 제2 전극을 함유하는 제2 피접속부재; 및 상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는, 본 발명의 일 양태의 이방성 도전 필름을 포함하는 반도체 장치일 수 있으며, 상기 배선 기판, 반도체 칩은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 양태의 반도체 장치를 설명한다.
제1 전극(70)을 포함하는 제1 피접속부재(50)와 제2 전극을 포함하는 제2 피접속부재(60) 사이에 이방성 도전 필름(40)을 위치시키고 압착시키면 제1 전극(70)와 제2 전극(80)이 도전 입자(10)를 통해 서로 접속될 수 있다.
상기 제1 피접속부재 또는 상기 제2 피접속부재의 예로는 글래스, PCB(Printed Circuit Board), fPCB, COF, TCP, ITO 글래스 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 양태의 반도체 장치를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 방법으로 수행될 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 기술함으로써 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명의 일 예시에 불과하며, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
실시예
및
비교예
하기의 표 1과 같은 조성 및 함량으로 도전층 및 제2 절연층을 제조하고, 하기의 표 2와 같은 조성 및 함량으로 제1 절연층을 제조하였다. 각 층에 포함된 성분들의 함량 단위는 중량%이다.
| 도전층 | 에폭시 수지 | 제1에폭시 | 5 |
| 제2에폭시 | 8 | ||
| 바인더 수지 |
제1바인더 | - | |
| 제2바인더 | 25 | ||
| 경화제 | 양이온경화제 | 2 | |
| 무기입자 | 나노실리카 | 30 | |
| 도전입자 | 도전입자 | 30 | |
| 제2 절연층 | 에폭시 수지 | 제1에폭시 | 19 |
| 제2에폭시 | 40 | ||
| 바인더 수지 | 제1바인더 | 10 | |
| 제2바인더 | 25 | ||
| 경화제 | 양이온경화제 | 5 | |
| 무기입자 | 나노실리카 | 1 |
| 실시예 | 비교예 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
| 제 1 절연층 |
경화부 | 제1에폭시 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 70 | 23 | 23 | |
| 제2에폭시 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | ||||
| 아크릴 | 35 | ||||||||||
| 바인더 수지 |
1 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 8 | 34.5 | 34.5 | ||
| 2 | |||||||||||
| 3 | 30 | ||||||||||
| 4 | 33 | ||||||||||
| 경화제 | 양이온 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 10 | 0.5 | 10 | ||
| 라디칼 | 2 | ||||||||||
| 무기입자 | 실리카 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 0.5 | ||
| 커플링제 | 실란 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
| 두께(㎛) | 1 | 0.5 | 2 | 0.3 | 4 | 6 | 1 | 1 | 2 | ||
제1 바인더 수지: 비스페놀 A계 페녹시 수지(제조원: 미츠비시, 제품명: E1256), Tg : 98℃ MW: 50,000 g/mol
제2 바인더 수지: 비스페놀 A/F계 페녹시 수지(제조원: 미츠비시, 제품명: E4275), Tg : 75℃, MW: 60,000 g/mol
제3 바인더 수지: 하기 제조예 1
제4 바인더 수지: 하기 제조예 2
제1 에폭시 수지: 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지(제조원: Adeka, 제품명: EP-4000S)
제2 에폭시 수지: 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지(제조원: Adeka, 제품명: EP-4010S)
아크릴 경화부: 에폭시 (메타)아크릴레이트 폴리머(SP1509, 쇼와 폴리머), 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트
경화제: 양이온 경화제(제조원: 삼신화학, 제품명: SI-60L)
라디칼 개시제(벤조일 퍼옥사이드)
무기입자: 7 nm 나노실리카(제조원: 데구사, 제품명: R812)
도전입자: 3 ㎛의 도전입자 (제조원: 세키수이화학, 제품명: AUL704)
커플링제: 실란 커플링제(제조원: Shinetsu, 제품명: KBM403)
제조예
1
제3 바인더 수지의 제조
메틸에틸케톤을 용제로 사용하고 폴리올(폴리테트라메틸렌글리콜)의 함량이 60 중량%, 히드록시에틸 메타크릴레이트 5 중량%, 디이소시아네이트(톨루엔디이소시아네이트) 34.97 중량%(히드록시에틸 메타크릴레이트/디이소시아네이트의 몰비는 0.5)를 혼합하고, 촉매 디부틸틴디라우레이트 0.03 중량%를 첨가한 후 90℃, 1기압, 5시간 동안 중부가 중합 반응시켜 제3 바인더 수지(중량 평균 분자량 27,000g/mol)를 제조하였다.
제조예
2
제4 바인더 수지의 제조
메틸에틸케톤을 용제로 사용하고 폴리올(폴리테트라메틸렌글리콜)의 함량이 60 중량%, 히드록시에틸 메타크릴레이트 5 중량%, 디이소시아네이트(톨루엔디이소시아네이트) 34.97 중량%(히드록시에틸 메타크릴레이트/디이소시아네이트의 몰비는 1)를 혼합하고, 촉매 디부틸틴디라우레이트 0.03 중량%를 첨가한 후 90℃, 1기압, 5시간동안 중부가 중합 반응시켜 제4 바인더 수지(중량 평균 분자량 28,000g/mol)를 제조하였다.
실시예
1
제1
절연층
조성물의 제조
제1 바인더 수지(제조원: 미츠비시, 제품명: E1256) 30 중량%, 제1 에폭시 수지(제조원: Adeka, 제품명: EP-4000S) 23 중량%, 제2 에폭시 수지(제조원: Adeka, 제품명: EP-4010S) 30 중량%을 배합하여 C-믹서를 이용해 5 분간 교반하고, 이후 양이온 경화제(제조원: 삼신화학, 제품명: SI-60L)를 5 중량%로 투입한 후 추가로 7 nm의 실리카(R812, 데구사) 및 실란 커플링제 (제조원: Shinetsu, 제품명: KBM403)를 첨가하여, C-믹서를 이용해 1 분간 교반하여(단, 교반액 내 온도가 60 ℃를 넘지 않도록 한다), 제1 절연층 조성물을 형성하였다
도전층
조성물의 제조
상기 제1 절연층의 제조에서, 바인더 수지, 에폭시 수지, 경화제, 실리카, 커플링제의 함량을 상기 표 1과 같이 조정하고, 추가로 3 ㎛의 도전입자(AUL704, 세키수이화학)를 첨가하여 상기 제1 절연층의 제조와 동일한 조건 및 방법으로 도전층 조성물을 제조하였다.
제2
절연층
조성물의 제조
상기 제1 절연층의 제조에서, 바인더 수지, 에폭시 수지, 경화제, 실리카, 커플링제의 함량을 표 1과 같이 조정하고는 것을 제외하고는 상기 제1 절연층의 제조와 동일한 조건 및 방법으로 제2 절연층 조성물을 제조하였다.
이방성
도전 필름의 제조
상기 제1 절연층 조성물을 실리콘 이형 표면 처리된 폴리에틸렌 기재 필름에 1 ㎛의 두께의 필름으로 형성시켰으며, 필름 형성을 위해서 캐스팅 나이프(Casting knife)를 사용하였다. 필름의 건조 시간은 60 ℃에서 5분으로 하였다.
이후, 상기 제조한 제1 절연층에 4 ㎛의 두께의 도전층 및 10 ㎛의 두께의 제2 절연층 조성물을 순차적으로 적층하여, 총 두께 15 ㎛의 두께인 3층 구조의 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예
2
실시예 1에 있어서, 제1 절연층의 두께를 표 2와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예
3
실시예 1에 있어서, 제1 절연층의 두께를 표 2와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예
1
실시예 1에 있어서, 제1 절연층의 두께를 표 2와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예
2
실시예 1에 있어서, 제1 절연층의 두께를 표 2와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예
3
실시예 1에 있어서, 제1 절연층의 조성을 표 2와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
구체적으로, 제조예 1에서 제조한 제3 바인더 수지 30 중량%, 제조예 2에서 제조한 제4 바인더 수지 33 중량%, 에폭시 (메타)아크릴레이트 폴리머 20중량%, 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트 2 중량%, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트 5 중량%, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트 8 중량%, 벤조일 퍼옥사이드 2 중량%를 배합하여 제1 절연층 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예
4
실시예 1에 있어서, 제1 절연층의 조성을 표 2와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예
5
실시예 1에 있어서, 제1 절연층의 조성을 표 2와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예
6
실시예 1에 있어서, 제1 절연층의 조성을 표 2와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실험예
1
점착력(
Tack
) 측정
상기 실시예들 및 비교예들에서 제조된 이방성 도전 필름의 제1 절연층의 점착성을 측정하기 위하여, 프로브 택 시험기 (Probe Tack Tester, 모델명: TopTack 2000A)를 이용하여 하기와 같은 방법으로 실험을 수행하였다.
우선, 이방성 도전 필름 각각을 준비하여 상, 하부 로드 셀(Load Cell)을 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone: MEK)를 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 필름의 제1 절연층을 부착하였다. 그 다음 하기와 같은 조건하에서 각 제1 절연층의 점착성을 측정하였고, 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
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
가압착력
측정
상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 이방성 도전 필름의 가압착력을 측정하기 위하여 하기의 방법을 수행하였다.
이방성 도전 필름을 준비하여 ITO 글래스에 온도 70 ℃ 1 MPa, 1초 조건에서 가압착 한다. 가압착 후 이형필름을 제거하고 난 뒤 그 위에 박리력 측정용 닛토 테이프(NITTO TAPE)를 라미네이션 하였다. 그리고 이방성 도전 필름의 폭 만큼을 제외한 부분을 제거 후 테이프의 끝부분을 UTM을 이용하여 50 mm/min의 속도로 당겨주며 가압착력을 측정하였다.
상기 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
실험예
3
초기 및 신뢰성 후 접속 저항 측정
상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 이방성 도전 필름의 초기 및 신뢰성 후 접속 저항을 측정하기 위하여 하기의 방법을 수행하였다.
이방성 도전 필름의 초기 접속 저항을 측정하기 위하여, 상기 이방성 도전 필름 각각을 상온(25 ℃)에서 1 시간 동안 방치시킨 후, 0.5 t 글래스에 ITO층을 1000 Å으로 피막한, 패턴 없는 글래스에 4 단자 측정 가능한 패턴을 형성한 COF(삼성전자)를 이용하여 실측 온도 70 ℃에서 1초, 1.0 MPa의 가압착 조건 및 150 ℃, 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 이방성 도전 필름의 신뢰성 후 접속 저항을 측정하기 위하여, 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.
상기 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
실험예
4
초기 및 신뢰성 후 접착력(
MPa
) 측정
상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 이방성 도전 필름의 초기 및 신뢰성 접착력을 측정하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 각 이방성 도전 필름을 상온(25℃)에서 1 시간 동안 방치한 다음, 메탈 전극 유리(Mo/Al/Mo 구조, SUMITOMO 社)와 CHIP (SUMITOMO社)를 이용하여, 실측 온도 70 ℃에서 1초, 1MPa 의 가압착 후, 이형 필름을 제거하고, 150 ℃, 5초, 70 MPa의 조건으로 본압착하여 각각의 시편을 10개씩 준비하여, 필강도(Peel Strength) 측정기(DAGE 4000, 다코㈜)를 이용하여 필 각도 180 ° 및 필 속도 50 mm/min의 조건하에서 접착력을 측정하여 그 평균값을 계산하였다.
상기 각각의 10개씩의 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치하여 고온ㆍ고습 신뢰성 평가를 진행한 후, 동일한 조건 및 방법으로 접착력을 측정하여 그 평균값을 계산하였다.
상기 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
실험예
5
가압착
공정성 평가
상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 이방성 도전 필름의 가압착 불량 평가를 실시하기 위하여 하기의 방법을 수행하였다.
ITO층을 2000 Å으로 피막한 0.5 T 글래스에 실측온도 60℃, 1 MPa, 1초로 가압착한 후, 각 결과가 하기의 각 경우에 해당하는 각 부호로 나타내었다.
[가압착 공정성 평가 방법]
◎ : 가압착 시 들뜸 및 기포가 발생하고, 부서짐이 미발생함.
○ : 가압착 시 들뜸 및 부서짐은 없으나 기포 및 가압착 자국 나타남
△ : 가압착 시 약한 들뜸 혹은 끝단에서 ACF 부서짐 발생
X : 가압착 시 미부착 혹은 ACF가 부스러짐
상기 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
실험예
6
입자포착율(%)의
측정
상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 이방성 도전 필름의 입자포착율을 측정하기 위하여 하기의 방법을 수행하였다.
이방성 도전 필름 압착 전 단자 상에 있는 도전입자의 갯수(압착 전 입자수)를 하기 식 1에 의해 산출한다.
[식 1]
압착 전 입자수 = 도전층의 도전입자의 입자 밀도 (개/ mm2) × 단자의 면적 (mm2) 또한, 이방성 도전 필름을 제 1 피접속부재와 제2 피접속부재 사이에 위치시키고, 70 ℃에서 1 초, 1 MPa 조건하의 가압착; 및 150 ℃, 5초, 70 MPa의 조건 하의 본압착 조건에서 압착 후 단자 상에 있는 도전입자의 갯수 (압착 후 입자 수)를 금속 현미경으로 카운트하여 측정한 후, 하기의 식 2에 의해 도전 입자의 입자포착율을 산출한다.
[식 2]
입자포착율 = (압착 후 입자수 /압착 전 입자수) × 100
상기 실험예 1 내지 6의 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.
| 점착력(gf/mm2) | 가압착력(MPa) | 접속 저항(Ω) | 접착력(MPa) | 가압착 공정성 평가 | 입자 포착율 (%) |
|||
| 초기 | 신뢰성 후 | 초기 | 신뢰성후 | |||||
| 실시예 1 | 44 | 4.2 | 0.04 | 0.12 | 32 | 28 | ◎ | 53 |
| 실시예 2 | 28 | 3.5 | 0.05 | 0.16 | 28 | 25 | ◎ | 59 |
| 실시예 3 | 58 | 5.2 | 0.05 | 0.14 | 30 | 25 | ◎ | 50 |
| 비교예 1 | 7 | 0.7 | 0.06 | 10.23 | 11 | 3 | X | 71 |
| 비교예 2 | 92 | 10 | 0.05 | 13.2 | 42 | 8 | ○ | 38 |
| 비교예 3 | 78 | 9 | 0.8 | 15 | 20 | 5 | ○ | 42 |
| 비교예 4 | 94 | 1.4 | 0.06 | 13 | 31 | 12 | △ | 32 |
| 비교예 5 | 54 | 1 | 0.08 | 12 | 21 | 13 | ○ | 35 |
| 비교예 6 | 48 | 10 | 0.11 | 11 | 28 | 12 | △ | 37 |
(가압착 공정성 평가 : ◎ : 가압착 시 들뜸 및 기포, 부서짐 미 발생 / ○ : 가압착 시 들뜸 및 부서짐은 없으나 기포 및 가압착 자국 나타남 / △ : 가압착 시 약한 들뜸 혹은 끝단에서 ACF 부서짐 발생 / X : 가압착 시 미부착 혹은 ACF가 부스러짐)
상기 표 3을 참조하면, 제1 절연층, 도전층 및 제2 절연층이 순차적으로 적층된 구조를 포함하며, 상기 제1 절연층의 점착력이 20 내지 70 gf/mm2인 이방성 도전 필름의 경우(실시예 1 내지 3), 가압착력이 2 내지 8 MPa로 나타나 가압착 공정성 평가에서 가압착시 들뜸 및 기포가 발생하지 않았을 뿐만 아니라, 부서짐이 발생하지 않았다. 나아가, 신뢰성 평가 전후의 접착력 및 접속저항이 우수하여, 신뢰성이 높은 이방성 도전 필름을 이용하여, 접속성이 우수한 반도체 장치를 제공할 수 있고, 입자포착율이 우수하여 단자간 도전입자로 인해 통전성이 향상됨을 확인하였다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
1
제1 절연층
2 도전층
3 제2 절연층
4 이방성 도전 필름
5 도전입자
10 도전입자
40 이방성 도전 필름
50 제1 피접속부재
60 제2 피접속부재
70 제1 전극
80 제2 전극
2 도전층
3 제2 절연층
4 이방성 도전 필름
5 도전입자
10 도전입자
40 이방성 도전 필름
50 제1 피접속부재
60 제2 피접속부재
70 제1 전극
80 제2 전극
Claims (15)
- 에폭시 수지; 경화제; 무기입자; 및 도전입자;를 포함하고,
상기 이방성 도전 필름은 제1 절연층, 도전층 및 제2 절연층이 순차적으로 적층된 구조를 포함하며,
상기 제1 절연층의 점착력이 20 내지 70 gf/mm2인, 이방성 도전 필름. - 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층의 두께가 상기 도전층 두께 보다 얇은, 이방성 도전 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층의 두께는 상기 도전층 두께의 10 내지 50 %인, 이방성 도전 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층의 두께는 0.5 내지 3.0 ㎛인, 이방성 도전 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 50 내지 100℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 조건하의 가압착; 및
110 내지 190℃, 3 내지 10 초간 및 30 내지 120 MPa 압력 조건 하의 본압착 후 측정한 초기 접속 저항이 2 Ω 이하인, 이방성 도전 필름. - 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 50 내지 100℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 조건하의 가압착; 및
110 내지 190℃, 3 내지 10 초간 및 30 내지 120 MPa 압력 조건 하의 본압착 후 상기 이방성 도전 필름을 85 ℃ 및 상대습도 85 %의 조건 하에서 500 시간 동안 방치한 후 측정한 신뢰성 후 접속 저항이 10 Ω 이하인, 이방성 도전 필름. - 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 50 내지 100℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 조건하의 가압착; 및
110 내지 190℃, 3 내지 10 초간 및 30 내지 120 MPa 압력 조건 하의 본압착 후 측정한 초기 접착력이 15 MPa 이상이고,
상기 가압착 및 본압착 후, 85 ℃ 및 상대습도 85 %의 조건 하에서 500 시간 동안 방치한 후 측정한 신뢰성 후 접착력이 15 MPa 이상인, 이방성 도전 필름. - 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 60 내지 80℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 압력 조건하의 가압착 후 측정한 제1 절연층의 가압착력이 2 내지 8 MPa인, 이방성 도전 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 제 1 피접속부재와 제 2 피접속부재 사이에 위치시키고,
50 내지 100℃, 0.5 내지 2 초, 0.5 내지 1.5 MPa 조건하의 가압착; 및
110 내지 190℃, 3 내지 10 초간 및 30 내지 120 MPa 압력 조건 하의 본압착 조건에서 압착한 후 측정한 입자포착율이 35 내지 70 % 인, 이방성 도전 필름. - 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름은 바인더 수지를 추가로 포함하는, 이방성 도전 필름.
- 제10항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름은 이방성 도전 필름 고형분 총 중량을 기준으로,
에폭시 수지 10 내지 60 중량%;
바인더 수지 5 내지 20 중량%;
경화제 1 내지 10 중량%;
무기입자 0.5 내지 20 중량%;
도전입자 10 내지 50 중량%; 및
실란 커플링제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는, 이방성 도전 필름. - 제10항에 있어서, 상기 제1 절연층은 제1 절연층 고형분 총 중량을 기준으로
에폭시 수지 30 내지 70 중량%;
바인더 수지 10 내지 60 중량%;
경화제 0.5 내지 10 중량%;
무기입자 1 내지 20 중량%; 및
실란 커플링제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는, 이방성 도전 필름. - 제10항에 있어서, 상기 도전층은 도전층 고형분 총 중량을 기준으로
에폭시 수지 1 내지 20 중량%;
바인더 수지 5 내지 50 중량%;
경화제 1 내지 10 중량%;
무기입자 1 내지 45 중량%; 및
도전입자 1 내지 60 중량%;를 포함하는, 이방성 도전 필름. - 제10항에 있어서, 상기 제2 절연층은 제2 절연층 고형분 총 중량을 기준으로
에폭시 수지 1 내지 70 중량%;
바인더 수지 10 내지 60 중량%;
경화제 0.5 내지 10 중량%; 및
무기입자 1 내지 10 중량%; 를 포함하는, 이방성 도전 필름. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 이방성 도전 필름에 의해 접속된 반도체 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140024106A KR20150102350A (ko) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140024106A KR20150102350A (ko) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150102350A true KR20150102350A (ko) | 2015-09-07 |
Family
ID=54243133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140024106A KR20150102350A (ko) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150102350A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170120840A (ko) * | 2016-04-22 | 2017-11-01 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이방성 도전 필름 |
-
2014
- 2014-02-28 KR KR1020140024106A patent/KR20150102350A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170120840A (ko) * | 2016-04-22 | 2017-11-01 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이방성 도전 필름 |
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