KR0178129B1

KR0178129B1 - 이방 도전성 필름

Info

Publication number: KR0178129B1
Application number: KR1019960032692A
Authority: KR
Inventors: 강충석; 김영범; 김일용; 정일영
Original assignee: 구광시; 주식회사코오롱
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR19980013961A

Abstract

본 발명은 미세 회로기판의 전기적 접속을 위해 사용되는 이방 도전성 필름에 관한 것이다. 이방 도전성 필름은 액정디스플레이와 플렉시블 회로기판의 접속 등에 사용된다.

본 발명의 필름은 절연성 접착제 중에 입경이 크고 저경도 저융점의 합금(③)에 고경도 고융점의 금속(④)을 피복한 입도 편차 ±0.1㎛ 이하의 도전입자 50~90체적%와 상기 금속을 피복한 도전입자보다 반경이 20~50% 적고 입도 편차가 ±01.㎛ 이하인 고경도 고융점의 도전입자 (②) 10~50 체적%로 구성된 2종류의 도전입자 혼합물이 접착제 성분에 대하여 3~10 중량% 분산되어 있다.

본 발명의 이방 도전성 필름은 접속회로 단자간의 접속저항 편차가 작고 접속신뢰성 및 내후성이 우수하다.

Description

이방 도전성 필름

제1도는 본 발명의 이방 도전성 필름의 단면도.

제2도는 본 발명의 이방 도전성 필름을 사용하여 액정표시기판과 구동용 집적회로를 접속시킨 상태의 단면도.

제3도는 종래의 이방 도전성 필름을 사용하여 액정표시기판과 구동용 집적회로를 접속시키는 공정도.

제4도는 종래의 이방 도전성 필름을 사용하여 액정표시기판과 구동용 집적회로를 접속시킨 상태의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

①,⑤ : 절연 접착제 ② : 고경도 고융점 도전입자

③ : 저경도 저융점 합금 도전입자

④ : 합금 도전입자 피복용 고경도 고융점 금속

⑥ : 종래의 금속 도전입자 ⑦ : 액정표시기판

⑧ : 구동용 집적회로 ⑨ : 액정표시기판의 전극

⑩ : 탭 전극 ⑪ : 전기적 단락 상태

⑫ : 접속불량 상태

본 발명은 미세한 회로기판의 전기적 접속, 특히 액정디스플레이(LCD)와 플렉시블 회로기판(FPC)의 접속 및 반도체 칩과 칩 탑재용 회로기판의 마이크로 접속 등에 이용되는 이방 도전성 필름에 관한 것이다.

더욱 구체적으로는 절연성 접착제 중에 입경이 크고 경도가 낮으며 낮은 융점을 갖는 합금에 높은 융점 및 고경도의 금속 피복을 입힌 도전닙자와 입경이 작고 경도가 높고 고융점을 갖는 도전입자가 혼합, 분산되어서 접속저항치의 분포가 적고 우수한 접속신뢰성 및 내후성을 갖는 이방 도전성 필름에 관한 것이다.

지금까지 이방 도전성 필름은 절연성 접착제중에 금속 입자를 도전입자로 분산시키거나, 폴리머 입자에 금속 피막을 입힌 도전 입자를 분산시켜서 제조하였다. 이와 같은 이방 도전성 필름은 접속 단자간의 접속저항치의 편차가 크고, 접속 신뢰성 및 내후성이 낮은 문제점이 있었다.

종래의 이방 도전성 필름을 사용하여 액정표시기판과 그 구동용 집적회로를 접속하는 방법과 그에 따른 문제점을 제3도 및 제4도를 통해 보다 구체적으로 설명한다.

제3도는 종래의 이방 도전성 필름을 사용하여 액정표시기판과 그 구동용 집적회로를 접속하는 방법을 설명하는 공정도이고, 제4도는 종래의 이방 도전성 필름을 사용하여 액정표시기판과 구동용 집적회로를 접속시킨 상태의 단면도이다.

제3도와 같이 접착제 필름(⑤)상의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에 직경 약 5~10㎛의 도전성 입자(⑥)를 분산시킨 필름을 액정표시기판(⑦)과 구동용 집적회로(⑧)의 전극(⑨ 및 ⑩) 사이에 끼운다. 이 상태에서 이방 도전성 필름을 일정 온도에사 가열한 후 액정표시기판(⑦) 및 구동용 집적회로(⑧)를 밀착시키면 제4도와 같이 열경화성 수지 또는 열가소성 수지는 액정표시기판(⑦) 및 구동용 집적회로(⑧) 간의 공간에 충진되고, 도전입자(⑥)는 액정표시기판의 전극(⑨)과 탭 전극(⑩)간의 전기적 도전통로로 제공되어진다.

그런데 최근 이런 종류의 액정 디스플레이는 전자기기의 경량화, 소형화 및 박형화의 추세이다. 이와 같은 추세에 따라 전기회로간의 피치(Pitch) 수는 증대되고, 회로핀(Pin)의 수는 증가하여 결국 회로핀간의 간격이 좁혀진다.

이와 같이 전극의 면적이 작아지면, 전극(⑨) 와 전극(⑩) 사이에 끼워지는 도전입자(⑥)의 수와 크기 또한 감소하여 종래의 이방 도전성 필름로서는 액정 디스플레이 기판과 구동용 집적회로를 확실하게 접속시키지 못하고 제4도에서 보는 바와 같이 전기단락 및 접속불량 등의 문제점들이 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에 분산된 도전입자의 수량을 증대시키는 방법이 있을 수 있으나 이는 전극간의 단락사고를 유발할 확률이 증대된다. 또한 열압착에 의한 접속조작으로 접속두께를 제어하는 방법이 있을 수 있으나, 실제적으로 접속두께 제어가 어렵고 회로들간의 접속두께 불균일도 발생되어 회로단자간의 접속저항치에 차이가 생길 우려가 있다. 그 결과 접속 신뢰성이 나빠지는 문제가 생긴다.

본 발명은 이상에서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있도록 경도와 입경크기가 서로 다른 2종류의 도전입자를 절연성 접착제 성분 중에 분산시키므로서 각 접속회로 단자간의 접속저항치의 편차가 극히 작으며, 접속 신뢰성 및 내후성이 우수한 이방 도전성 필름을 제공한다.

본 발명은 절연성 접착제 중에 입자경이 크고, 저경도 저융점인 합금에 고경도 고융점의 금속을 피복한 입도편차 ±01.㎛ 이하의 도전입자 50~90 체적%와 상기 금속을 피복한 도전입자보다 반경이 20~50% 적고 입도편차가 ±0.1㎛ 이하인 고경도 고융점의 도전입자 10~50 체적%로 구성된 2종류의 도전입자 혼합물이 접착제 성분에 대하여 3~10 중량% 분산된 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 이방 도전성 필름의 단면도이다.

제1도를 통해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 이방 도전성 필름은 입자 반경이 작고 경도가 높으며 높은 융점을 갖는 금속입자인 도전입자(②) 10~50 체적%와 입자경이 크고, 입자경이 작은 상기 금속입자(②)보다 경도가 작으며, 낮은 융점을 갖는 합금(Alloy)(③)에 도전성이 우수하며 융점이 높고 경도가 합금보다 훨씬 높은 금속(④)을 피복시켜 만든 도전 입자 50~90 체적%로 구성된 2종류의 도전입자 혼합물을 절연 접착제(①)중에 접착제 성분에 대해 3~10 중량% 분산시켜 필름조성물을 제조하고, 제조된 조성물을 이형필름 위에 코팅 후 건조하여 제조된다. 필름의 두께는 20~100㎛ 이하이다. 입자경이 작은 금속 도전입자(②)는 입자경이 큰 도전입자의 합금재료(③)에 비해 경도에서 크누푸값(Knoop val ue, 경도단위)으로 볼 때 2배 이상의 높은 값을 갖는 금속이다.

또한 각 도전입자는 그 각각의 입자경에서 ±0.1㎛ 이내의 입도편차를 지니는 균일한 입도 분포를 갖는다. 입자경이 적고 경도가 큰 금속입자(②)는 열압착으로 액정표시기판과 구동용 집적회로를 접속시 접속두께를 결정하여 주며, 입자경이 크고 경도가 낮은 합금(③)에 고경도 고융점 금속(④)이 피복된 도전입자는 입자경이 적고 경도가 큰 도전입자(②)가 제공한 접속두께까지 접속면적이 넓어지면서 높이가 감소하여 제2도와 같이 높은 접속신뢰성을 제공함과 동시에 넓은 접속면적을 제공하여 접속저항치 또한 감소시키는 작용을 한다.

제2도는 본 발명의 이방 도전성 필름을 사용하여 액정표시기판과 구동용 집적회로를 접속시킨 상태의 단면도로서 회로의 접속상황을 보여주고 있다. 열압착에 의해서 액정표시기판과 구동용 집적회로를 접속시 입경이 적고 경도가 큰 도전입자(②)가 접속두께를 결정한다. 또한 단자간의 높이 편차가 있어 제4도와 같은 접속불량이 발생할 수 있는 상황에서도, 즉 입경이 적고 경도가 큰 도전입자(②)가 도전 통로를 제공하지 못한 상황에서도 입자경이 크고 저경도 저융점의 합금(③)에 고경도 고융점 금속(④)이 피복된 도전입자가 그 높이만큼의 변형을 통해서 접속도전 통로를 제공하는 상태를 나타내고 있다. 입자경이 작고 고경도 고융점의 금속 도전입자(②)를 구성하는 금속은 열압착 조건인 100~200℃의 온도 및 5.0Kg/㎠의 압력에서 5% 이내의 변형율을 보이는 재료들이다.

예를 들면 금, 은, 철, 구리, 니켈, 카드늄, 비스무드, 인듐, 알루미늄, 팔라듐, 플라티늄, 또는 크로뮴을 단독으로 사용하거나 이들을 2 이상 조합해서 사용할 수도 있다.

이들의 입자경은 접속하는 회로간의 절연성을 확보하는 것과 접속의 고신뢰성을 확보하는 수준인 7~15㎛가 적당하다. 또한 입자경이 크고 저경도 저융점인 합금(③)에는 비스무스-주석-납 합금, 비스무스-주석-아연 합금, 주석-납 합금, 주석-아연 합금, 주석-안티몬 합금, 주석-은 합금, 은-아연 합금 또는 구리-아연 합금 등이 사용되어지며, 금속 박막을 피복한 후의 입자경은 고경도 고융점의 도전입자(②) 입자경의 1.5~2.5배 정도가 적당하다.

또한 합금(③)에 피복하는 금속(④)의 종류는 특히 산화 등에 비교적 안정한 금, 은, 철, 구리, 니켈, 카드늄, 비스무스, 인듐, 알루미늄, 팔라듐, 플라티늄 또는 크로뮴 등이다. 무전해 도금법에 의해 금속 박층을 형성시키면 균일한 두께의 피복층을 얻을 수 있다. 피복층은 0.1~1.5㎛ 정도가 적용되어지며, 0.2~0.8㎛가 가장 적당하다. 0.1㎛ 이하에서는 도전 신뢰성이 저하되며, 1.5㎛ 이상에서는 변형성 입자의 경도에 영향을 주어 변형이 잘 일어나지 않는 문제가 발생된다.

또한, 전체 도전입자 배합에 있어서는 입자경이 작은 도전입자(②)는 10~50 체적%, 작게는 10~20 체적%이면 된다.

10 체적% 이하에서는 충분한 접속두께의 제어 효과를 얻기가 어렵고, 50 체적% 이상에서는 회로단자와의 접속면적이 저하하여 접속저항치가 높아져 신뢰성이 저하된다.

절연성 접착제 성분에 대한 도전입자 혼합물의 배합량은 3~10 중량%가 적당하다. 3 중량% 이하에서는 안정한 도전 통로를 얻기가 어렵고, 10 중량% 이상에서는 접속 회로간의 절연 신뢰성을 얻기가 힘들다.

본 발명에서 이용되는 절연성 접착제의 주성분인 고분자 수지로서는 절연성을 보이는 열가소성, 열경화성 또는 광경화성 수지가 사용된다. 예로서 스티렌-부타디엔 수지, 스티렌 수지, 에틸렌-비닐 수지, 아크릴로니트릴부타디엔고무, 실리콘 수지, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 아미드계 수지 또는 아크릴레이트계 수지 등을 선택하여 사용하며, 필요에 따라서는 이들 중 2종 이상의 수지를 겸용하여 사용할 수도 있다. 또한 필요에 따라서는 로진, 터빈 수지 또는 구마로인딘 수지 등으로 대표되는 점착부여제, 가교제, 노화방지제 및 카플링제 등을 겸용하여도 된다.

이상에서 설명한 조건에 따라서 입경이 작고 고경도 고융점인 도전입자(②)와 입경이 크고 저경도 저융점인 합금(③)에 고경도 고융점의 금속(④)을 피복한 도전입자 2종류를 절연성 접착제 중에 분산시켜서 제조한 본 발명의 이방 도전성 필름을 미세회로들의 접속에 사용시 미세회로간의 접속 두께가 일정하게 되고 각 접속회로 단자간의 접속저항치 편차가 현저히 줄고 접속신뢰성 및 내후성이 향상된다.

본 발명을 실시예 및 비교실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.

그러나 본 발명이 실시예 및 비교실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

비스페놀-A 에폭시 수지(YD-128, 국도화학) 49 중량부, 페녹시 수지(YP 50, 국도화학) 46 중량부 및 실란 커플링제 1중량부를 톨루엔/메틸에틸케톤의 혼합용액(3/1)에 환류 용해시켜서 절연성 접착제 조성물을 제조하고, 제조된 접착제 조성물을 실온까지 냉각시킨 후 여기에 경화제(2MZ, 국도화학) 4 중량부를 투입함과 동시에 입자경이 8 ± 0.1㎛ 니켈 도전입자 50 체적%와 입자경이 12.0 ± 0.1㎛인 주석-아연 합금재료에 니켈을 무전해 맥기법으로 0.5㎛ 두께로 코팅하여 제조한 도전입자 50 체적%로 구성된 2종류의 도전입자 혼합물을 접착제 성분에 대하여 4 중량% 혼합, 분산시킨 후 이들을 이형 필름상에 코팅 및 건조하여 두께가 30㎛인 이방 도전성 필름을 제조하였다.

이들 이방 도전성 필름을 사용하여 라인폭 0.1mm, 피치 0.2mm, 후막 35㎛, 단자수 160개의 동회로가 있는 플렉시블 회로기판(FPC)과 투명도전회로 글라스기판(ITO 회로)을 열압착에 의해 접속시켰다.

[실시예 2]

실시예 1과 비교시 2종류의 도전입자 혼합물을 구성하는 니켈 도전입자를 40 체적%로 하고, 니켈이 코팅된 주석-아연 합금의 도전입자를 60 체적%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 이방 도전성 필름을 제조하고, 이를 사용하여 플렉시블 회로기판(FPC)와 투명도전회로글라스기판(ITO 회로)을 열압착에 의해 접속시켰다.

[실시예 3]

실시예 1과 비교시 2종류의 도전입자 혼합물을 구성하는 니켈 도전입자를 30 체적%로 하고, 니켈이 코팅된 주석-아연 합금의 도전입자를 70 체적%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 이방 도전성 필름을 제조하고, 이를 사용하여 플렉시블 회로기판(FPC)와 투명도전회로글라스기판(ITO 회로)을 열압착에 의해 접속시켰다.

[실시예 4]

비스페놀-A 에폭시 수지(YD-128, 국도화학) 49 중량부, 페녹시 수지(YP 50, 국도화학) 46 중량부 및 실란 커플링제 1중량부를 톨루엔/메틸에틸케톤의 혼합용액(3/1)에 환류 용해시켜서 절연성 접착제 조성물을 제조하고, 제조된 접착제 조성물을 실온까지 냉각시킨 후 여기에 경화제(2MZ, 국도화학) 4 중량부를 투입함과 동시에 입자경이 8 ± 0.1㎛ 인은 도전입자 50 체적%와 입자경이 13.0 ± 0.1㎛인 은-주석 합금재료에 니켈을 무전해 맥기법으로 0.3㎛ 두께로 코팅하여 제조한 도전입자 50 체적%로 구성된 2종류의 도전입자 혼합물을 접착제 성분에 대하여 5 중량% 혼합, 분산시킨 후 이들을 이형 필름상에 코팅 및 건조하여 두께가 30㎛인 이방 도전성 필름을 제조하였다.

[실시예 5]

실시예 4와 비교시 2종류의 도전입자 혼합물을 구성하는 은 도전입자를 20 체적%로 하고, 니켈이 코팅된 은-주석 합금의 도전입자를 80 체적%로 한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 조건으로 이방 도전성 필름을 제조하고, 이를 사용하여 플렉시블 회로기판(FPC)와 투명도전회로글라스기판(ITO 회로)을 열압착에 의해 접속시켰다.

[비교실시예 1]

실시예 1과 비교시 2종류의 도전입자 혼합물을 구성하는 니켈 도전입자를 70 체적%로 하고 니켈이 코팅된 주석-아연 합금의 도전입자를 30 체적%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 이방 도전성 필름을 제조하고 이를 사용하여 플렉시블 회로기판(FPC)와 투명도전회로글라스기판(ITO 회로)을 열압착에 의해 접속시켰다.

[비교실시예 2]

실시예 1과 비교시 2종류의 도전입자 혼합물을 구성하는 니켈 도전입자를 60 체적%로 하고 니켈이 코팅된 주석-아연 합금의 도전입자를 40 체적%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 이방 도전성 필름을 제조하고 이를 사용하여 플렉시블 회로기판(FPC)와 투명도전회로글라스기판(ITO 회로)을 열압착에 의해 접속시켰다.

[비교실시예 3]

실시예 1과 같은 접착제 조성물에 평균 입자경이 8㎛이고, 최대 입자경이 10㎛이고, 최소 입자경이 4㎛인 니켈 도전입자를 접착제 성분에 대해 4중량% 혼합, 분산시킨 후 이들을 이형 필름상에 코팅 및 건조하여 두께가 30㎛인 이방 도전성 필름을 제조하였다. 이들 필름을 사용하여 실시예 1과 같이 플렉시블 회로기판과 투명도전회로글라스기판을 열압착에 의해 접속시켰다.

[비교실시예 4]

실시예 1과 같은 접착제 조성물에 평균 입자경이 12㎛이고, 최대 입자경이 20㎛이고, 최소 입자경이 5㎛인 멜라민 수지 고분자 입자에 니켈 금속 입자를 무전해 맥기법으로 0.5㎛ 두께로 코팅한 도전입자를 접착제 성분에 대해 4 중량%로 혼합, 분산시킨 후 이들을 이형 필름상에 코팅 및 건조하여 두께가 30㎛인 이방 도전성 필름을 제조하였다. 이들 필름을 사용하여 실시예 1과 같이 플렉시블 회로기판과 투명도전회로글라스기판을 열압착에 의해 접속시켰다.

실시예 1~5 및 비교실시예 1~4에서 제조된 제품들의 접속저항치, 접속두께 및 접착두께를 아래 방법으로 측정한 결과는 표 1과 같다.

·접속저항(Ω)

접속초기와 고온 및 고습도 방치후로 각각 4단자법(Four Probe Method)을 이용하여 측정하였다.

·접착력(Kg/cm)

인스트롱을 이용한 180°박리시험으로 측정하였다.

Claims

절연성 접착제(①) 중에 입경이 크고 저경도 저융점의 합금(③)에 고경도 고융점의 금속(④)을 피복한 입도 편차 ±0.1㎛ 이하의 도전입자 50~90체적%와 상기 금속을 피복한 도전입자보다 반경이 20~50% 적고 입도 편차가 ±01.㎛ 이하인 고경도 고융점의 도전입자 (②) 10~50 체적%로 구성된 2종류의 도전입자 혼합물이 접착제 성분에 대하여 3~10 중량% 분산된 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항에 있어서, 입경이 크고 저경도 저융점인 합금(③)에는 비스무스-주석-납 합금, 비스무스-주석-아연 합금, 주석-납 합금, 주석-아연 합금, 주석-안티몬 합금, 주석-은 합금, 은-아연 합금 또는 구리-아연 합금인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항에 있어서, 합금에 피복하는 고경도 고융점의 금속(④)이 금, 은, 철, 구리, 니켈, 카드늄, 비스무스, 인듐, 알루미늄, 팔라듐, 플라티늄, 또는 크로뮴인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항에 있어서, 저경도 저융점인 합금에 피복되는 고경도 고융점의 금속(④) 두께가 0.1~1.5㎛인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항에 있어서, 입경이 작고 고경도 고융점인 도전입자(②)가 금, 은, 철, 구리, 니켈, 카드늄, 비스무스, 인듐, 알루미늄, 팔라듐, 플라티늄, 또는 크로뮴인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.