KR100251675B1 - 서로 마주보는 전극들을 상호접속하기 위한 접속시트, 및이 접속시트를 사용하는 전극접속구조 및 접속방법 - Google Patents

Abstract

전극이 서로 마주보도록 전극들을 함께 접속시트로 견고히 접착시키기 위한 접속 시트는 전기절연 특성을 가지는 제 1 접착제를 함유하는 제 1 접착층과, 상기 제 1 접착층의 적어도 한쪽면에 위치하며 절연특성을 가지는 제 2 접착제와 전도성 재료를 함유하는 제 2 접착층을 포함하며, 전극접속시 용융상태의 제 2 접착제의 점도가 제 1 접착제의 점도와 같거나 그 보다 낮은 점도를 가진다. 이러한 구조에서, 전극이 접속되면 제 2 접착층에 함유된 전도성 재료는 비교적 높은 용융점도를 가진 제 1 접착층속에 매몰되거나 접촉상태로 접속되는 전주에 전도성 물질의 일부가 접촉상태로 트래핑(trapping)된다. 따라서, 전극사이에 전도성 물질을 견고히 유지할 수 있다. 더욱이, 인접한 돌출전극 사이의 영역에는 기공이 전혀 없기 때문에 접속 신뢰성과 우수한 내습성을 확보할 수 있다.

Description

서로 마주보는 전극들을 상호접속하기 위한 접속시트, 및 이 접속시트를 사용하는 전극접속구조 및 접속방법{CONNECTION SHEET FOR INTERCONNECTING ELECTRODES FACING EACH OTHER, AND ELECTRODE CONNECTION STRUCTURE AND METHOD USING THE CONNECTION SHEET}

본 발명은 반도체 칩등의 전자부품을 회로판에 견고히 고정시켜 두 부품의 전극 사이의 전기적 접속을 달성하는 접속시트와, 이 접속시트를 사용하는 전극접속구조 및 접속방법에 관한 것이다.

크기가 작아지고 얇아지는 전자부품의 최근 경향에 따라 그러한 부품에 사용된 전기회로는 밀도가 증가되고 그리고 접속간격이 감소되게 된다. 미세전극에 전자부품을 접속시키는 것은 땜납, 고무접속기를 사용하는 통상적인 기술로 달성되기 어렵기 때문에 최근에는 훌륭한 분해능(resolution)을 제공할 수 있는 비등방성 전도성 접착제 및 막 (film) 같은 재료 (접속시트) 가 광범위하게 사용된다.

접속시트는 전도입자(conducting particle)와 같은 사전설정된 함유량의 전도성 재료를 가지는 접착제를 포함한다. 전자부품과 전극 또는 전기회로 사이에 개재된 접속시트의 경우 가압 또는 가열과 가압 모두가 접속시트에 가해짐으로 해서 두 부품들은 서로 견고히 접착되어 두 부품의 대응한 전극들이 서로에 대해 전기적으로 접속될 수 있을 뿐만 아니라 인접한 전극들 사이에는 절연이 이루어질 수 있다.

접속시트로 높은 분해능을 달성하기 위한 기본생각은 전극부근의 전도입자의 입경(粒徑)을 인접전극 사이의 절연영역의 길이보다 작게 하면 전극간의 절연성을 확보할수 있다는데 있다. 또한 접속시트의 전도입자의 함유량을, 입자들이 서로 접촉하지 않게 되고 또한 전극들이 접속될 때 접속되는 전극상에 입자들이 결코 존재하지 않게 되는 밀도를 가지도록 선택함으로써 접속부분에서 전도성을 가지게 된다.

그러나 만일 전도입자의 입경이 너무 작으면 입자의 표면적의 과도한 증가로 인해 전도입자들은 응집이 되어 하나로 합체되므로 인접전극 사이에서 필요한 절연성을 유지할수 없도록 한다. 다른 한편으로, 전도입자의 함유량이 감소되면 접속되는 전극상의 전도입자의 숫자도 역시 감소하므로, 결과적으로 대응한 전극 사이의 전도는 접촉점 숫자의 부족으로 인해 달성될 수 없게 된다. 따라서 종래의 기술에서는 장기간 접속 신뢰도를 유지하면서 접속시트로써 높은 분해능을 달성하기가 매우 어렵다. 상세하게는, 최근에 높은 분해능에 대한 요구, 즉 전극면적의 감소 및 인접전극 사이의 간격감소에 대한 요구가 증가하고 있다. 그러나 접속단계에서 접속시트에 가압 또는 가열과 가압 모두가 가해지면 전극상의 전도입자들은 접착제와 함께 인접전극 사이의 영역으로 유동되므로 접속시트의 사용시에 높은 분해능을 달성하는 것을 방해한다. 만일 이 유출을 억제하기 위해 접착제의 점도를 증가시키면 전도입자들은 각 전극에 만족스럽게 접촉되지 않게 되어 서로 마주보는 전극 사이의 전기적 접속을 달성할수 없게 된다. 다른 한편으로 접착제의 점도를 감소시키면 전도입자들이 더 잘 유동될 수 있을 뿐만아니라 기포가 인접전극 사이의 영역내에 내포될 수 있기 때문에 접속 신뢰도, 특히 내습성을 감소시킨다.

이상의 결점을 고려하여, 예컨대 일본 특허공개공보 제 61-195179 호 및 4-366630 호는 절연접착층 (제 1 접착층) 및 전도입자로 충전(充塡)되고 제 1 접착층으로 부터 격리된 층 (제 2 접착층) 을 포함하는 다층 접속시트를 개시하고 있는데, 이 다층 접속시트에 있어서 제 2 접착층의 점도는 제 2 접착층이 접속시점에서 제 1 접착층보다 비교적 높은 점도 또는 응집력을 나타내어 전도입자의 유동을 감소시킴으로써 전극상에 전도입자를 포착(trapping)하도록 제 2 접착층의 점도를 선택하고 있다.

그러나 상기한 개시된 기술에 의하면, 전도입자로 충전된 층이 접속시점에서 절연접착층 보다 높은 점도를 가진다. 따라서 전도입자들이 전극들과 충분치 않게 접촉하게 되어 접속저항을 증가시키고 접속 신뢰도를 감소시킨다. 접속 저항을 감소시키기 위해서 접속입자들을 입자로 충전된 층의 표면 앞쪽에 노출시켜 입자들이 전극들과 쉽사리 접촉하게 되는 구조가 사용될 수 있다. 그러나 이 경우, 전도입자들의 입경(粒徑)을 크게해야 하는데, 이렇게 되면 분해능을 달성하기가 어렵게 된다.

또한 미세전극 또는 회로에 접속을 할수 있고 우수한 접속 신뢰도를 제공하는 접속시트가 제안된 바 있는데, 여기서는 전도입자들은 전극들이 접속되는 영역에 집중된다.

이 접속시트가 반도체 칩상의 전극등의 점같은 미세전극에 접속된다 하더라도 입자집중 영역이 점같은 대응하는 전극과 정확히 정렬되어야만 하기 때문에 작업효율을 감소시킨다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명되었고 그리고 발명의 목적은 전도입자들이 접속시 서로 마주보는 전극들 사이에 신뢰성있게 포착될 수 있고 또한, 장기간의 접속 신뢰도가 우수하고 전극접속 작업동안 작업효율이 우수한 접속 시트를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 접속시트를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 다른 접속시트를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 3A 내지 도 3G 는 본 발명에 사용된 다양한 전도성 접착층의 단면을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 접착층의 접속온도와 용융점도 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 5A 와 도 5B는 본 발명에 따른 접속단계를 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 접속시트를 사용하는 전극접속구조의 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 접속시트를 사용하는 전극접속구조의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 접속시트를 사용하는 전극접속구조의 또 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 9는 본 발명에 따른 접속시트를 사용하는 전극접속구조의 또 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 10은 기재상의 전극의 L/D 를 나타내는 반도체 칩의 전극면의 평면도.

본 발명의 제 1 특징에 따라서, 전극들을 전기적으로 서로 접속시키기 위해 전극들을 함께 결합시키는, 서로 마주보는 전극 사이에 개재되는 접속시트에 있어서 접속시트는 전기절연 특성을 가진 제 1 접착제로 만들어진 제 1 접착층과, 전기절연 특성을 가진 제 2 접착제와 전기 전도성인 재료를 함유하는 제 2 접착층으로서, 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태일 때 제 1 접착제와 동일하거나 또는 제 1 접착제보다 낮은 점도를 가진, 제 2 접착제를 함유한, 상기 제 1 접착층 위에 위치하는 제 2 접착층을 포함하는 접속시트가 제공된다.

본 발명의 제 1 특징에 따라, 용융상태의 제 2 접착제의 점도가 제 1 접착제의 점도와 동일하거나 또는 그보다 낮기 때문에 전극들이 접속될때 제 2 접착층내에 포함된 전도성 재료들이 비교적 높은 용융점도를 가진 제 1 접착층내에 묻히거나 또는 포착된다. 따라서, 전도성 재료들은 서로 마주보는 전극들 사이에서 신뢰성 있게 유지될 수 있다. 제 1 접착층이 연화하여 유동함에 따라 전도성 재료들은 돌출전극들과 접촉하게 됨으로써 전기적 전도가 허용된다. 제 1 접착제는 제 2 접착제와 동일하거나 또는 더 높은 점도를 가져 전도성 재료를 유지할 수 있고, 이에 의해 인접돌기 전극들 사이의 영역내에 기공이 포함되지 않는다.

만일 전도입자를 함유하는 제 2 접착제의 점도가 제 1 접착제의 점도보다 높다면 (제 2 접착제의 점도가 제 1 접착제보다 낮은 만큼의 차이는 음의 값을 가진다.) 제 2 접착제의 점도가 너무 높아 전도입자들이 제 1 접착제에 묻히거나 포착될 수 없다. 따라서, 전도입자들은 전극과 불충분하게 접촉하게 되어 서로 마주보는 전극 사이의 전기적 전도를 이룰 수 없게 한다.

바람직하게는, 제 1 및 제 2 접착제들이 용융상태에 있을때 제 2 접착제의 점도는 제 1 접착제의 점도보다 약 1000 포아즈 (poises) 이하로 낮다.

만일 제 2 접착제의 점도가 제 1 접착제의 점도보다 1000 포아즈 이상 낮다면 제 2 접착제의 점도는 너무 낮아 전도입자의 유출이 발생한다. 또한 기공들이 인접전극 사이의 영역내에 내포될 수 있어서 접속 신뢰도, 특히 내습성을 저하시킨다.

제 2 접착층은 바람직하게는 500 포아즈 또는 그 보다 적은 용융점도를 가진다.

본 발명자의 실험결과에 의하면, 제 2 접착층 그 자체의 용융점도는, 제 1 접착층에 대해 점도차를 고려하여 500 포아즈 또는 그 보다 적을때 만족스러운 접속이 달성될 수 있었다.

제 2 및 제 1 접착제는 바람직하게 동일한 재료를 포함하는데, 이는 제 1 접착층과 제 2 접착층 사이의 계면에서 접착성이 증가하기 때문에 접착강도를 증가시킬수 있기 때문이다.

바람직하게는 제 2 접착제와 제 1 접착제는 상이한 접착특성을 가진다.

그 이유는 접속시트가 낮은 접착강도를 가지는 계면에서의 기판표면으로부터 우선적으로 분리될 수 있어서 수리작업을 용이하게 하기 때문이다.

제 2 접착층 및/또는 제 1 접착층은 바람직하게 절연입자를 포함한다.

절연입자들이 포함되는 경우, 전극들이 접속될때 전도입자 사이 또는 전도입자와 전극 사이의 절연이 신뢰성있게 이루어질 수 있다.

바람직하게는 전도성 재료는 절연재료로 코팅된 표면을 가지는 전도입자를 포함한다.

전도입자들이 절연재료로 코팅되면, 전극접촉 부분에 위치한 전도입자들만으로 된 절연코팅이 용융되는 반면 다른 부분은 절연코팅으로 인해 절연성능이 개선된다.

제 1 접착층은, 바람직하게 제 2 접착층과 마주보는 제 1 접착층의 표면을 피복하며 제 1 접착층으로 부터 박리할 수 있는 격리시트를 포함한다.

이 경우, 격리시트는 전극들이 실제로 제 1 접착층으로 부터 접속될때, 즉 접속시트가 실제로 사용될때 벗겨져 사용전에 먼지가 접속시트에 부착되는 것을 방지한다.

본 발명의 제 2 특징에 따라서, 전기적으로 서로 접속시키기 위해 서로 마주보는 전극들을 함께 결합시키는 접속 구조물에 있어서, 전기적 절연특성을 가진 제 1 접착제로 된 제 1 접착층과, 전기적 절연특성을 가진 제 2 접착제와 전도성 재료를 함유하는 제 2 접착층으로서 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태일 때 제 1 접착제와 동일하거나 또는 낮은 점도를 가진 제 2 접착제를 함유한, 상기 제 1 접착층위에 위치하는 제 2 접착층, 및 상기 제 1 접착층 또는 제 2 접착층과의 접촉을 위해 배치되고, 전기 전도성 재료와 접촉하게 되는 전극을 표면을 가지는 전극을 구비하며, 전극표면의 장측 (L) 대 단측 (D) 의 비(L/D)가 20 이하인 기판을 포함하는 접속구조가 제공된다.

본 발명의 제 2 특징에 따라, 반도체 칩과 같은 기판위에 형성된 전극들을 접속하기 위한 접속 구조에 있어서, 기판위의 각 전극의 접속면의 장측 대 단측의 비(L/D)가 20 이하인데, 이 경우에 있어서 보다 많은 전도성 재료가 미세 돌출전극상에 확실히 포착될 수 있어서 접속 신뢰도를 개선하고 값비싼 전도성 재료를 효율적으로 사용할수 있게 된다.

용융상태에서 제 2 접착제의 점도를 제 1 접착제의 점도와 같게 하거나 또는 그보다 낮게 함으로써 본 발명의 제 1 특징과 관련해 기술된 바와 같이 전극들이 접속될때 제 2 접착층내에 포함된 전도성 재료들이 비교적 높은 용융점도를 가지는 제 1 접착층내에 파묻히거나 또는 전도성 재료의 일부는 접촉하여 연결되는 전극상에 포착된다. 따라서 전도성 재료는 서로 마주보는 전극들 사이에서 확실하게 유지될 수 있다.

바람직하게는 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태일때 제 2 접착제의 점도가 본 발명의 제 1 특징에서와 같이 제 1 접착제의 점도보다 1000 포아즈 이하 적다.

본 발명의 제 3 특징에 따라, 서로 마주보는 전극들을 전기적으로 서로 접속시키기 위해 전극들을 함께 결합시키는 접속 구조에 있어서, 전기적 절연특성을 가진 제 1 접착제로 된 제 1 접착층과, 상기 제 1 접착층 위에 위치하며 전기절연 특성을 가진 제 2 접착제와 전기 전도성 재료를 함유하는 제 2 접착층과, 서로 마주보며 제 1 접착층과 제 2 접착층 사이에 개재되는 한쌍의 전극열로서, 전극열의 쌍중 적어도 하나는 기판으로 부터 돌출하는 돌출전극을 포함하고, 돌출전극 각각은 기판 부근의 기부 및 대응한 전극과 마주보는 상면을 가지며, 상기 제 1 접착층은 최소한 각 돌출전극의 기부(base)를 감싸는 한쌍의 전극열을 포함하는 접속 구조가 제공된다.

본 발명의 제 3 특징에 따라, 절연 접착층으로서의 제 1 접착층이 기판으로부터 돌출하는 전극 가까이에 배치됨으로써 인접전극들 사이의 절연성뿐만 아니라 분해능을 향상시킨다.

바람직하게는, 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태일 때 제 2 접착제의 점도는 제 1 접착제의 점도보다 1000 포아즈 이하 낮다.

절연 접착층으로서의 제 1 접착층이 높은 용융점도를 가지는 경우, 접속압력이 인접전극들 사이의 영역에 가해지더라도 전도성 재료가 이 영역으로 유입하지 않게 되므로 인접전극들 사이의 절연성과 분해능을 향상시킨다.

바람직하게는, 제 2 접착층의 전도성 재료는 각 돌출전극의 상부표면에서부터 기판부근의 기부쪽으로 거리에 따라 점차 감소하는 밀도를 가진다.

전극의 접속면 또는 상부면에서 전도성 재료의 밀도가 높으면 높을수록 보다 신뢰성 있는 전기적 접속이 이루어진다. 반대로 전극의 기부측에 대해 전도성 재료의 밀도가 낮으면 낮을수록 인접전극들이 보다 신뢰성 있게 서로에 대해 절연된다.

본 발명의 제 4 특징에 따라, 전기적으로 서로 접속시키기 위해 서로 마주보는 전극들을 함께 결합시키는 전극 접속방법에 있어서, 전기절연 특성과 열경화성을 가진 제 1 접착제로 된 제 1 접착층과 제 1 접착층위에 위치하며 전기 전도성 재료와 전기절연 특성 및 열경화성을 가진 제 2 접착제를 함유하는 제 2 접착층을 포함하는 접속시트를, 전극열의 쌍이 서로 마주보도록 하여 한쌍의 전극열 사이에 개재시키는 단계와, 가압하에서 제 1 및 제 2 접착층을 가열하는 가열-가압단계에서 제 2 접착제에 가해진 열 및/또는 압력이 제 1 접착제에 가해진 열 및/또는 압력보다 낮게 하여 가열-가압하는 단계를 포함하는 전극 접속방법이 제공된다.

본 발명의 제 4 특징에 따라, 전도입자를 함유하는 제 2 접착제에 가해진 열 또는/및 압력이 저하되므로 접속시에 열경화성을 가진 제 2 접착제의 점도를 열경화성을 가진 제 1 접착제의 점도와 동일하게 할 수 있거나 또는 그보다 낮게 할 수 있다.

따라서 본 발명의 제 1 특징에 관해 상기 기술된 바와 같이 접속시 용융상태인 제 2 접착제의 점도를 제 1 접착층의 점도보다 적게할 수 있으므로, 전극접속시 제 2 접착층의 전도성 재료는 비교적 높은 용융점도를 가진 제 1 접착층내에 파묻히거나 또는, 전도성 재료의 일부는 접촉하여 접속되는 전극에 포착된다. 따라서 전도성 재료를 서로 마주보는 전극 사이에 확실하게 유지할 수 있다. 더욱이 제 1 접착층의 점도가 제 2 접착제의 점도에 비해 높기 때문에 전도성 재료(3)를 포착할 수 있을 뿐만 아니라 인접한 돌출전극 사이의 영역에 기공이 포함되지 않는다.

바람직하게는, 가열-가압단계에서 제 1 및 제 2 접착층들을 가압하에서 가열하므로 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태일 때 제 2 접착제는 제 1 접착제보다 점도가 1000 포아즈 이하로 된다.

또한, 가열-가압단계에서 접속시트는 제 1 접착층에 가까이 배열된 열원에 의해 가압하에서 바람직하게 가열된다.

열원이 제 1 접착층에 가까이 배열되고 열경화성 수지가 각 접착층에 대해 사용되는 경우, 열원으로 부터 멀리 떨어진 제 2 접착제의 점도는 제 1 접착제의 점도보다 낮아진다.

본 발명의 제 5 특징에 따라, 서로 마주보는 전극들을 전기적으로 서로 접속시키도록 전극들을 함께 결합시키는 접속방법에 있어서, 전기절연 특성과 열경화성을 가진 제 1 접착제로 된 제 1 접착층과, 제 1 접착층위에 위치하며 전기전도성 재료와 전기절연 특성 및 열경화성을 가진 제 2 접착제를 함유한 제 2 접착층을 포함하는 접속시트를 전극열의 쌍이 서로 마주보도록 하여 한쌍의 전극열 사이에 개재시키는 단계와, 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태일 동안 전도성 재료가 서로 마주보는 각 전극쌍과 접촉하도록 가압하에 제 2 및 제 1 접착층을 가열하는 제 1 가열-가압 적용 단계와, 각 전극쌍의 전기 전도도를 검사하는 전류공급 검사단계, 및 상기 전류공급 검사단계 후 가압하에서 제 2 및 제 1 접착층을 다시 가열하여 접착제를 경화시키는 제 2 가열-가압 적용단계를 포함하는 전극 접속방법이 제공된다.

본 발명의 제 5 특징에 따라 가열-가압단계는 두단계 이상으로 나누어지므로 전류공급 검사단계 및/또는 접속된 전극에 대한 보수단계를 필요에 따라 이들 단계 사이에서 수행할 수 있어서 작업효율과 제품품질을 개선할 수 있다.

바람직하게는, 제 1 접착제 및/또는 제 2 접착제의 응집력이 전극의 접속을 유지할 수 있을 정도로 증가시키면서 전류공급 검사단계를 실시한다.

이 경우, 접속 구조물이 현상태로 유지되면 전류공급검사는 쉽사리 신뢰성있게 수행될 수 있다.

가열하여 접착제의 경화반응을 부분적으로 촉진하거나, 또는 접속부분의 온도를 접속온도보다 낮게 하여 탄성계수를 증가시킴으로써 응집력을 증가시킬수 있다.

전류공급 검사단계는, 전극쌍들을 가압하에 유지하면서 실시하며 전극의 접속을 유지하여 전기적 접속을 하도록 함으로써 실시하는 것이 바람직하다.

역시 이 경우 전류공급검사가 쉽게 신뢰성있게 수행될 수 있다.

바람직하게는 제 1 가열-가압단계에서 제 2 및 제 1 접착층을 가압하에서 가열함으로써 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태일때 제 2 접착제가 제 1 접착제와 동일하거나 그 보다 낮은 점도를 가지게 한다.

본 발명의 제 1 특징과 관련해 상기 기술된 바와 같이 용융상태의 제 2 접착제의 점도를 제 1 접착제의 점도와 동일하게 또는 그 보다 낮게 함으로써 전극접속시에 제 2 접착층내의 전도성 재료를 비교적 높은 용융점도를 가진 제 1 접착층내에 파묻히게 하거나 또는 전도성 재료의 일부를 접촉하여 접속되는 전극에 포착시킨다. 따라서 전도성 재료는 접속되는 되는 전극에서 쉽사리 유지될 수 있다.

본 발명을 첨부도면을 참조하면서 보다 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 한 실시예에 의한 접속시트 (10) 의 단면 개략도이다. 본 발명의 접속시트 (10) 는 제 1 접착층 (2) 과 제 2 접착층(1) 을 포함하는 다층시트이다.

제 2 접착층 (1) 은 전기 전도성 재료 (3) 와 제 2 접착제 (4) 로 만들어지고, 또한 압력적용 방향으로 (두께방향) 전기적 전도성, 즉 비등방성 전도성을 가진다.

제 1 접착층 (2) 은 제 2 접착층의 한쪽에 형성되며 전기 절연성을 가진다.

제 2 도에 도시한 바와 같이, 절연성을 가지는 제 1 접착층 (2) 이 제 2 접착층 (1) 의 양쪽에 형성될 수 있다. 또한, 제 1 도와 제 2 도에 도시되지 않았지만 접착특성등의 특성을 강화시키기 위한 다층구조의 접속 시트를 얻기 위하여 더 많은 제 1 접착층 (2)을 사용할 수 있다.

박리할 수 있는 격리판 (5) 을 제 1 도에 도시된 바와 같이 필요에 따라 제 1 및 제 2 접착층 (2 및 1) 으로 만들어진 접속시트의 표면에 부착시켜 불필요한 점착성을 제거하고 접속시트에 먼지 등이 부착되는 것을 방지한다. 도시되지 않았지만, 격리판 (5) 을 제 1 접착층 (2) 대신에 제 2 접착층 (1) 의 한쪽면에 부착할 수 있거나 또는 양쪽에 부착할 수 있다.

도 1에 도시된 접속시트 (10) 의 경우, 격리판 (5) 은 절연성을 가진 제 1 접착층 (2) 과 접촉해 있다. 따라서, 예컨대 접속시트가 평면전극을 가진 기판에 일시적으로 부착될때 시트는 약간 평탄치 않은 평면전극쪽에 면하는 제 2 접착층 (1) 에 부착될 수 있으므로 접속을 용이하게 하고 또한 작업효율을 개선하게 된다. 바람직하게는 격리판 (5) 은 연속적인 테이프 형태인데, 이 경우, 접속단계를 지속적으로 자동적으로 실시할 수 있다.

도 3은 가압방향으로 전기적 전도성을 가지는 제 2 접착층 (1) 의 다양한 단면의 개략도이다. 제 2 접착층 (1) 은 상기한 바와 같이 전기 전도성 재료 (3) 를 포함하는 제 2 접착제 (4) 로 만들어진다. 전도성 재료 (3) 로서는, 전도입자를 사용할 수 있고, 또한 이들 입자의 크기와 형상은 도 3A 내지 도 3G 에 도시된 바와 같이 다양한 방법으로 변경할 수 있다.

이들중 바람직한 입경은 전도성 재료 (3) 가 제 2 접착제 (4) 의 두께 방향에 수직인 단일층을 형성하도록 되는 것이다. 즉 바람직한 입경은 도 3C 내지 도 3E 에 도시한 바와 같이 제 2 접착제 (4) 의 두께와 거의 같다. 이 경우 전도성 재료 (3) 는 이 재료가 접속단계동안 자유롭게 유동되지 않기 때문에 전극상에 쉽사리 포착될 수 있다. 전도성 재료 (3) 의 입경이 제 2 접착제 (4) 의 두께와 거의 동일한 경우 전기 전도는 접착층을 전극에 간단히 접촉시킴으로써 쉽게 이루어질 수 있다.

바람직하게는 제 2 접착제 (4) 에 대한 전도성 재료 (3) 의 비율은 0.1 내지 20 체적 %, 바람직하게는 1 내지 15 체적 % 로 하면 비등방성 전도성을 쉽사리 달성할수 있다. 또한 분해능을 달성하도록 두께방향으로의 전기적 전도성을 쉽게 얻기 위해서는 제 2 접착층 (1) 은 막형성 방법에 의해 가능한 가장 작은 두께를 가지는 것이 바람직하다. 제 2 접착층 (1) 의 바람직한 두께는 20 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하이다.

전도성 재료 (3) 는 도 3A 내지 도 3E 에 도시된 바와 같이 제 1 접착층 (1) 에 대해 다양한 방법으로 위치된 다양한 크기의 구상입자를 포함하는데 이는 그러한 전도입자들이 쉽사리 생산될 수 있고, 그리고 또한 구입이 용이하기 때문이다. 대안으로 전도성 재료 (3) 는 도 3F 에 도시된 바와 같이 제 2 접착제 (4) 를 관통하는 개구의 내측 원주표면위에 도금된 전도체일 수 있거나 또는 도 3G 에 도시된 바와 같이 두께방향으로 제 2 접착제 (4) 를 관통하는 와이어등의 전도성 섬유일 수 있다.

전도성 재료 (3) 로서 사용되는 입자들은 Au, Ag, Pt, Ni, Cu, W, Sb, Sn 땜납 등의 금속입자, 탄소입자 등을 포함한다. 또한 이러한 전도입자 또는 유리, 세라믹 재료 또는 플라스틱 재료등의 비전도성 재료로 된 고분자 입자들이 코어로 사용될 수 있는데, 이들 코어는 상기한 재료중 하나를 사용하여 전기 전도층으로 코팅된다.

또한 전도성 재료 (3)로서는, 절연층으로 코팅된 상기 전도성 코어를 가지는 절연코팅된 입자들을 사용할 수 있거나, 또는 유리, 세라믹 재료 또는 플라스틱 재료로 된 절연입자를 전도입자 (전도성 재료) (3) 와 함께 제 2 접착제 (4)에서 혼합해도 좋다. 이 경우 제 2 접착층은 분해능을 향상시키는 역할을 한다.

전도성 재료 (3) 와 관련해서 하나 또는 그 이상의 전도입자, 바람직하게는 가능한 많은 입자들이 미세전극과 접촉되어야만 하는 것이 필요하다. 이러한 관점에서 전도입자의 입경은 15 ㎛ 또는 그 보다 작은 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 7 내지 1 ㎛ 범위내이다. 만일 입경이 1 ㎛ 보다 작다면 전극과의 접속을 이루기가 어렵다.

전도성 재료 (3) 로서의 전도입자들은 바람직하게 입경이 균일해야만 한다. 균일한 입경은 접속시 서로 마주보는 전극들 사이로 부터 전도입자들이 유출되는 것을 감소시키는 역할을 한다.

전도성 재료 (3) 로서, 땜납등의 열용융성 금속의 입자 또는 전도성층으로 코팅된 플라스틱 재료로 된 고분자 코어를 가지는 입자들을 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 이는 가열 또는 가압시에 이들 재료들이 변형하여 접속단계 동안 이 변형으로 인해 전극과의 접촉면적을 증가함으로써 신뢰도를 개선하기 때문이다.

특히 고분자 코어를 사용하는 경우, 이들 입자들은 용융점에 도달하면 땜납과는 달리 과도한 유동성을 보이므로 연화된 상태를 광범위한 접속온도에 걸쳐 유리하게 조절할 수 있고, 또한 전극의 두께 또는 평탄의 불균일성을 쉽사리 극복할 수 있다.

다른 바람직한 전도성 재료는 Ni, W 등의 경질의 금속 및 그들의 표면에 많은 돌기를 가지는 입자를 포함한다. 그 이유는 접속시트가 전극에 접착될때 전도입자가 전극 또는 배선패턴 (전극) 내로 박히므로 산화막 또는 오염층이 존재한다 하더라 도 낮은 접속저항을 나타내게되어 신뢰성을 개선하기 때문이다.

제 2 접착제 (4) 및 제 1 접착층 (2) 의 접착제 (제 1 접착제) 는 여러 가지 열가소성 재료 및 열 또는 빛에 노출되어 경화되는 재료로 만들어질 수 있다. 사용된 재료들은 바람직하게 높은 접착성을 가져야 한다. 상기 언급된 것들 중에서 경화성 재료가 바람직한데, 그 이유는 접속단계후 이들이 우수한 내열성 및 내습성을 가지기 때문이다. 잠재적인 경화제를 함유하는 에폭시 접착제가 특히 바람직한데, 그 이유는 그들의 경화시간이 짧아 접속작업의 효율을 개선하고, 또한 그들의 분자구조 때문에 우수한 접착력을 가지기 때문이다. 잠재적인 경화제는 열 및/또는 압력으로 인해 반응이 개시되는 비교적 명확한 활성화 온도를 가지므로 가열 및/또는 가압력 적용단계에 사용하는 본 발명에서 바람직하게 사용된다.

본 발명에 사용된 경화제는 바람직하게는 40 내지 200℃ 의 활성화 온도를 가진다. 만일 활성화 온도가 40℃ 보다 낮다면 활성화 온도와 실온 사이의 온도 차이가 너무 적어 저온유지가 필요하고, 반대로 활성화 온도가 200℃ 를 넘어가면 다른 접속소자들이 열의 영향을 받는다. 이러한 이유로 바람직한 활성화 온도 범위는 50 내지 150℃ 이다. 본 발명에서 언급된 활성화 온도는 에폭시 수지와 경화제의 시료 혼합물의 최고온도를 가리키는데, 이 온도는 혼합물을 실온에서부터 10℃/분의 속도로 점차로 가열하면서 DSC [시차(示差)주사 칼로리메터]를 사용하여 측정한다. 활성화 온도는 낮은 활성화 온도를 가진 경화제가 반응성은 우수하지만 보존성이 불량하다는 점을 고려해서 결정된다.

일반적으로 구입할 수 있는 에폭시 접착제는 주성분으로서 고분자계 에폭시 수지; 고상 에폭시 수지와 액상 에폭시 수지; 또는 우레탄, 폴리에스테르, 아크릴 고무, NBR (니트릴-부타디엔 고무), 실리콘, 나일론 등을 사용하여 개질된 에폭시 수지등의 수지 및 이들 수지에 경화제, 촉매, 결합제, 충전제 등을 혼합한 것들이 있다.

본 발명에 의한 제 1 접착층 (2) 의 제 1 접착제와 제 2 접착제는 바람직하게는 그들의 각 접착 조성물에 1 % 또는 그 이상의 공통재료, 더 바람직하게는 5 % 또는 그 이상의 공통재료를 포함한다. 그 이유는 제 1 및 제 2 접착층 (2, 1) 사이의 계면에서의 접착강도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 공통재료로서 주성분, 경화제 등을 높은 효율성을 위해 사용할 수 있다.

본 발명의 특징은 접속단계동안 제 2 접착제 (4) 가 용융상태일때 그의 점도가 제 1 접착층 (2) 의 접착제의 점도보다 낮다는 것에 있다. 이 특징을 도 4와 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4는 가열단계동안 제 2 접착제 (4) 와 제 1 접착층 (2) 의 점도와 온도 사이의 관계를 계략적으로 도시한 그래프이다. 본 발명에 의하여 전극접속온도 (도면에서 점선으로 표시한 온도) 에서 제 2 접착제 (4) (그래프에서 A 로 표시) 는 제 1 접착층 (2) (그래프에서 B 로 표시) 의 제 1 접착제보다 낮거나 또는 이것과 동일한 점도를 가지며, 이 시점에서 A 가 B 보다 작은 점도 차이는 1000 포아즈 이하, 바람직하게는 1 내지 200 포아즈이다. 만일 점도차이가 1000 포아즈보다 이상이면 전도성 재료 (3) 와 전극들이 서로 불충분하게 접촉하게 된다. 또한 제 2 접착제 (4) 자체의 점도가 너무 낮아지면 전도입자가 유출하며 인접전극 사이의 영역에 기공이 쉽사리 포함되므로 접속 신뢰도를 낮추고, 특히 내습성을 낮춘다.

만일 제 2 접착제 (4) 의 점도가 제 1 접착층 (2) 의 점도보다 높다면 (상기한 점도차이는 음의 값을 가짐), 제 1 접착층 (2) 에 대한 제 2 접착제 (4) 의 상대점도가 너무 높아 전도입자와 전극들이 서로 불충분하게 접촉하게 되어 서로 마주보는 전극들을 접속할 수 없다.

즉, 전극접속과 유동성 사이의 균형의 관점에서 보면, 도 5를 참조하여 아래에서 설명하는 전도입자들을 전극상에 포착시켜 입자와 전극의 유효한 접촉을 보장하는 바람직한 점도차의 범위가 있다. 접속을 할 때 제 2 접착층 (1) 내의 제 2 접착제 (4) 의 점도는 500 포아즈 이하인 것이 바람직한 반면 제 1 접착층 (2) 의 점도는 1000 포아즈 이하인 것이 바람직하다.

바람직하게는 접속을 위한 온도는 실제적인 견지에서 보면 약 50℃ 내지 300℃ 이다. 만일 접속온도가 50℃ 이하이면 접착제의 반응속도가 느려 대량 생산의 효율을 저하시킨다. 만일 접속온도가 300℃ 이상이면 기판등의 주변요소들이 열에 의해 손상을 입기 쉽게 된다. 사용된 경화제의 활성화 온도 및 상기한 점을 고려하여 접속온도를 결정한다. 보다 바람직한 접속온도의 범위는 약 70 내지 250℃ 이다.

도 5는 본 발명에 의한 접속시트 (10) 를 사용하는 접속공정을 나타낸다.

도 5의 실시예는 접속 구조를 도시한 것으로서 반도체 기판 (11) 의 돌기 전극 (12) 과 기판 (11a) 의 평판전극 (13) 이 서로 접속된다.

도 5A 에 도시된 접촉공정에서 전극 (12) 을 절연성을 가진 제 1 접착층 (2) 의 표면내로 가압함으로써 전도성 재료 (3) 가 그 속에 파묻히거나 또는 그 일부가 용융상태에서 비교적 높은 점도를 가진 제 1 접착층 (2) 에 의해 포착되어 전도성 재료 (3) 의 위치가 고정된다.

이어서 도 5B 에 도시된 유동공정에서 전도성 재료 (3) 는 제 1 절연 접착층 (2) 이 연화됨에 따라 돌출전극 (12) 과 접촉하게 됨으로써 전도성 재료 (3) 가 접촉하게 되는 기판 (11a) 의 평판전극 (13) 과 돌출전극 (12) 사이에 전기적 전도가 확립된다. 이 상태에서 제 1 접착층 (2) 은 전도성 재료 (3)를 유지하여 인접한 돌출전극 사이의 영역에 기공이 함유되지 않으면서 인접한 돌출전극 (12, 12) 들을 서로 연결시키는 역할을 한다.

바람직하게는, 이 경우에 있어서 제 1 접착층 (2) 의 연화를 촉진시키기 위해 제 1 접착층 (2) 이 돌출전극 (2) 을 향하도록 접속시트(10)를 배치한다. 또한, 접촉시트(10)를 바람직하게는 제 1 접착층쪽 위에 배치된 열원에 의해 가압하에서 가열하여 제 2 접착제 (4) 의 점도를 제 1 접착층 (2) 의 점도보다 낮게 한다.

가열-가압단계를 두단계 이상으로 구분하여 전류공급 검사단계 및/또는 수리단계를 분할된 가열-가압단계 사이에서 필요에 따라 실시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 가열-가압단계를 두단계 이상의 단계로 나눔으로써 열경화성 접착제의 경화반응을 수반하는 유동공정에서 점도를 제어할 수 있게 되어 기공이 없는 만족스러운 접속을 이룰 수 있다. 더욱이 경화성 접착제의 문제점인 수선가능성을 접착제에 부여할 수 있다.

전류공급 검사단계는, 접속된 전극 (12) 이 제위치에 지지될 수 있을 정도로 접속시트 (10) 의 접착력을 증가시키면서 또는 전극접속 부분에 압력을 가하면서 실시할 수 있다. 가열하여 접착제의 경화반응을 부분적으로 촉진거나 또는 접속부분의 온도를 접속온도보다 낮게 하여 접속시트의 접착력을 증가시킴으로써 탄성율을 증가시킬수 있다. 전류공급 검사는 각 전극 (12 및 13) 으로 부터 리이드 와이어를 연장시킨 다음 접속저항 또는 전도성능 테스트를 함으로써 실시할 수 있다.

전류공급 검사단계에서 전도성 재료 (3) 와 전극 (12, 13) 사이의 접촉상태의 육안검사를 별도로 또는 동시에 실시할 수 있다.

수리 가능성은 용제 등으로 여분의 접착제를 제거하여 접착제를 깨끗하게 함으로써 전극을 다시 전속할수 있게 하는 성질을 말한다. 일반적으로 경화성 접착제가 경화되면 망상 구조가 생겨 가열에 의해서도 접착제를 용융되지 않게 하고 용제에 대해서도 불용성으로 함으로써 세척을 수행하기가 매우 어렵다는 통상적인 공지의 문제를 발생한다. 따라서 가열-가압 단계의 제 1 단계에서는 접속시트를, 전도성 재료 (3) 가 돌출전극 (12) 과 접촉하여 전기적 접속이 돌출전극 (12) 과 평판전극 (13) 사이에 확립될 수 있는 상태로 하면서 전류공급 검사를 양전극에 대해 실시한다. 이 시점에서 만일 결함이 있는 전극접속이 발견된다면 접속부분을 즉시 수리한 후 재접속을 한다. 제 1 단계가 완료되면 접착제 (2, 4) 는 미경화 상태 또는 불충분한 경화 상태로 된다. 따라서 전극을 쉽게 박리할 수 있어서 접착제를 용제내에 쉽게 침지하여 수리작업을 편리하게 할수 있다.

용융점도를 측정하는 방법은 제 2 접착제 (4) 와 제 1 접착층 (제 1 접착제)(2) 의 점도가 서로 비교할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 그러나 동일한 측정방법을 사용해야만 하고 고온에서 측정을 할 수 있는 보편적인 회전 점도계를 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 반응이 진행되어 측정시에 점도가 변하는 열경화성 조성물을 사용할 경우, 경화제가 없는 모델 조성물을 사용하여 측정된 값을 사용할 수 있다.

접속시 제 2 접착제 (4) 와 제 1 접착층 (2) 사이의 용융점도의 차이를 구하기 위해 일반적으로 사용되는 방법은 재료의 분자량 또는 분자의 얽힘으로 인해 나타나는 고유 점도를 적절히 조합하고, 증점제로서 충전재를 적절히 선택하며, 경화 제계 사이의 반응속도 차이를 조절하는 것을 포함한다.

본 발명에 의한 접속시트를 만들기 위하여는 제 2 접착층 (1) 과 제 1 접착층(2)을 함께 적층하거나 번갈아 연속적으로 코팅하여 라미네이트(적층물)를 얻는다.

본 발명에 의한 접속시트 (10) 를 사용하는 기타의 전극접속 구조 및 그 제조방법을 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 6은 칩 기판 (11) 상에 형성된 돌출전극 (12) 을 본 발명에 의한 접속시트 (10) 를 통해 대응한 평판전극 (13) 에 접속시킨 구조를 나타낸 것이다. 구체적으로는 이 접속 구조에서 서로 마주보는 전극열의 쌍중에서 적어도 하나를 돌출시키고, 전도성 재료 (3) 를 서로 마주보는 돌출전극 (12) 과 대응한 평판전극 (13) 사이에 개재시키며, 그리고 제 2 접착층 (1) 내의 전도성 재료 (3) 의 밀도를, 돌출전극 (12) 및 대응한 평판전극 (13) 사이의 영역내의 밀도가 돌출전극 (12)의 주위 영역(15)내의 밀도보다 높도록 분포시킨다. 또한, 절연층으로서의 제 1 접착층 (2) 이 칩 기판 (11) 의 레벨로 부터 각 돌출전극 (12) 의 기부의 외측주변 부분을 둘러싸도록 한다. 이렇게 함으로써 인접 돌기 전극 (12, 12) 사이의 절연성을 향상시키게 된다.

또한 전도입자의 밀도는 돌출전극 (12) 과 평판전극 (13) 사이에서 확실한 접속을 이루기 위해 각 돌출전극 (12) 및 대응한 평판전극 (13) 사이의 접속부분에서 증가하도록 하는 것이 바람직하다.

평판전극 (13) 은 칩 기판 (11a) 의 표면과 같은 높이이거나 또는 칩 기판에 대해 몇 마이크로미터 이하의 매우 작은 차이를 가진다. 이러한 전극들은 전형적으로 부가공정 또는 박막제조공정에 의해 형성된다.

도 7은 칩 기판 (11) 상에 형성된 돌출전극 (12) 이 다른 칩 기판 (13) 상에 형성된 대응한 돌출전극 (12a) 에 접속되는 경우를 도시한 것이다. 이 접속 구조에 사용된 접속시트 (10) 는 도 2에 도시된 접속시트 (10) 와 같이 제 2 접착층 (1) 및 제 2 접착층 (1) 의 양쪽에 붙은 두개의 제 1 접착층 (2, 2a) 을 포함한다. 제 1 접착층 (2, 2a) 들은 각 돌출전극 (12, 12a) 의 기부의 주변부를 감싸고 전극 (12 및 12a) 이 돌출하는 각 칩 기판 (11 및 11a) 의 표면과 접촉한다. 도 7에 도시된 실시예는 인접전극 사이에서 신뢰성 있는 절연성을 보장한다.

도 8에 도시된 실시예에서는 칩 기판 (11) 에는 凹 형상의 전극 (16) 이 형성되는 반면, 다른 칩 기판 (11a) 에는 돌출전극 (12) 이 형성되는 접속 구조를 사용하고 있다. 이 구조에서 凹 형상의 전극 (16)을 도 6에 도시된 상기 평판전극 (13) 으로 대체할 수 있다.

凹 형상의 전극(16)의 예는 돌출전극이 반도체 칩등에 형성되기전에 나타나는 Al (알루미늄) 패드인데, Al 패드의 불필요한 부분은 절연층 (18) 으로 커버된다. 절연층 (18) 은 실리카, 실리콘 나이트라이드, 폴리이미드 등으로 된 것인데, 통상적으로 수 마이크로미터의 두께를 가진다. 상기 실시예와 관련하여 언급된 장점외에도 도 8에 도시된 이 접속 구조는 유리하게 코스트 절감을 할수 있는데 그 이유는 칩 위에 돌출전극을 형성시킬 필요가 없기 때문이다.

도 6 내지 도 8에 도시된 실시예에서 제 2 접착층 (1) 과 제 1 접착층 (2) 은 그들 사이에 명확한 경계를 가지지만 그들의 계면에서 서로 혼합될 수 있다.

또한 도 9 에 도시된 바와 같이 제 1 접착층 (2) 내에 함유된 전도성 재료 (3) 는 각 돌출전극 (12) 의 상부 (17) 에서 기판 (11) 근처 기부 (19) 쪽으로 거리에 따라 점차로 감소되는 밀도를 가질 수 있다. 이 경우, 전극접속 표면인 상부면 (17) 근처의 전도성 재료의 밀도가 높아지면 높아질수록 보다 확실한 전기적 접속이 달성될 수 있다. 또한 기부 (19) 근처의 전도성 재료의 밀도가 낮으면 낮을수록 인접전극 (12, 12) 사이에 절연성이 높아진다.

도 6 내지 도 8에 도시된 실시예에서 칩 기판 (11) 은 실리콘, 비소화 갈륨, 갈륨 포스파이드, 석영, 사파이어, 가넷, 페라이트 등으로 된 반도체를 포함한다.

기판 (11a) 으로서는 폴리이미드, 폴리에스테르 등의 플라스틱 필름, 유리섬유-에폭시 복합재, 실리콘계 반도체, 유리, 세라믹 재료 등과 같은 무기재료를 사용할 수 있다.

접속되는 돌출전극 (12, 12a) 은 돌기외에도 다양한 회로와 단자를 포함한다. 또한, 도 6 내지 도 8에 도시된 실시예에 나온 다양한 전극들을 소망에 따라 적절히 조합해도 좋다.

칩 기판 (11) 상의 돌출전극 (12, 12a) 의 전극표면에 대하여 설명한다.

칩 기판 (11) 상의 돌출전극 (12, 12a) 에 있어서 반도체 칩상의 각 전극의 접속 표면의 단측에 대한 장측의 길이비 (L/D) 는 바람직하게 20 이하이어야만 한다. 그 이유는 아래에서 설명되는 실험결과에 의해 비 L/D 가 상기 범위내에 이었을 때 본 발명에 의한 접속시트 (10) 를 사용한 접속후에 있어서 전도입자들이 전극상에 만족스럽게 포착될 수 있었음이 판명되었기 때문이다.

도 10에서 분명히 나온 바와 같이 L/D의 비는 반도체 칩상의 전극의 접속면의 단측에 대한 장측의 비(L/D)를 나타내고 있다.

반도체 칩 등의 전극의 접속면의 단측에 대한 장측의 비(L/D)가 적으면 미세한 돌출전극(12) 위에 전도입자(3)들을 많이 포착할 수 있기 때문에 접속 신뢰성을 높일 수 있고, 또한 값비싼 전도성 재료의 효율적인 사용으로 인해 자원을 절감할 수 있다.

그 이유는 접속단계가 명확하게 되지 않으면 전극 접속면의 단측에 대한 장측의 비(L/D) 및 다층 접속시트의 구조가 전도입자(3)의 포착성과 밀접한 관계가 있으며, 이 포착성은 접착제 유동성과 열전달성에 의해 영향을 받기 때문이다.

또한 이 경우에 있어서, 접속단계동안 제 2 접착제 (4) 의 용융점도는 제 1 절연접착층 (2) 의 점도보다 1000 포아즈 이하로서 비교적으로 낮다.

본 발명에 의하여, 전도성 재료 (3) 는 돌출전극 (12) 상에 확실하게 포착될 수 있어서 전기 전도를 허용하므로 연속시험의 신뢰성을 향상시킨다. 접착제가 경화되지 않았거나 또는 충분히 경화되지 않는 상태에서 연속시험을 할수 있으므로 수리작업이 용이해진다.

상기한 다양한 실시예에서 접속시트는 제 1 접착층 (2) 이 돌출전극 (12) 쪽을 향하도록 위치되므로 인접한 돌출전극 (12, 12) 사이의 절연성과 분해능을 개선할 수 있다. 이외에도 제 1 접착층 (2) 이 높은 용융점도를 가지는 경우, 전도성 재료 (3) 는 인접전극 사이의 영역내로 잘 유동되지 않는데, 그 이유는 접속시에 제 2 접착층(1)에 압력이 가해지지 않기 때문이다. 또한 제 2 접착층 (1) 의 전도성 재료 (3) 는 표면을 따라 제 2 접착제에 균일하게 분포되므로 전극에 전도입자들을 정확히 위치시킬 필요가 없어 작업효율을 개선한다.

또한, 제 1 접착층 (2) 과 제 2 접착층 (1) 을, 이 목적, 예컨대 사용된 전극 기판의 재료에 부합하는 소요의 접착력을 얻기 위해 적절히 조합할 수 있어서, 사용가능한 재료를 다양하게 널리 선택할 수 있고, 또한 접속부분내에서의 기공감소 때문에 접속 신뢰성이 향상된다. 접착층 중 하나는 용제에 대한 가용성 또는 팽윤성을 가져도 좋고, 또는 두 접착층은 상이한 내열성을 가져도 좋은데, 이 경우에 있어서, 접속시트를 한쪽 기판표면으로 부터 우선적으로 박리하여 재접속을 할 수 있는 보수성이 부여된다. 또한 접착층은 사용된 전극기판의 재료에 부합되도록 적절히 조합될 수 있어서 각 전극과 전도입자 사이의 접촉을 용이하게 하고 제조공정을 단순화 시킨다. 또한, 접속부분으로 부터 밀려난 접착층의 일부는 밀봉재료로서 작용하므로 보강효과와 방습효과를 발휘한다.

실시예

이하, 본 발명에 의한 여러가지 실시예에 대해 상세히 설명하지만 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

(1) 제 2 접착층 (1) 의 제조

페녹시 수지 (phenoxy resin) (중합 에폭시 수지) (Union Carbide 사제의 PKHA) 와, 마이크로 캡슐 잠재 경화제를 함유하는 액상 에폭시 수지(Asahi Chemical Industry 사제의 NOVACURE HX-3921, 에폭시 당량 : 185, 활성화 온도 : 118℃)을 30/70 의 비율로 혼합하여 에틸 아세테이트를 30 % 함유하는 용액을 제조하였다. Ni/Au 를 사용하여 4±0.2 ㎛ 의 입경을 가진 폴리스티렌 입자 (Hitachi Chemical 사제의 GELPACK) 를 두께 0.2/0.02 ㎛ 로 코팅한 다음 전도입자를 혼합하여 분산시켜 제조한 전도입자 8 vol.% 를 상기 용액에 가하였다. 이 분산물을 롤 코터 (roll coater) 로 격리판 (실리콘 처리된 두께 40 ㎛ 의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름) 에 도포한후 110℃ 에서 20 분간 건조하여 5 ㎛ 의 두께를 가진 제 2 접착층을 제조하였다. 경화제가 제거된 모델 조성물을 사용하여 제 2 접착층의 점도를 디지탈식 점도계 HV-8 (Rhesca 사제) 로 측정한 결과, 점도는 150℃ 에서 80 포아즈였다.

(2) 제 1 접착층 (2) 의 제조 및 접속시트 (10) 의 구성

상기 제 2 접착층 (1) 을 제조하는데 사용된 페녹시 수지 (중합 에폭시 수지) 및 마이크로 캡슐 잠재 경화제를 함유한 액상 에폭시 수지 (에폭시 당량 : 185) 를40/60 의 비율로 혼합하여 제 2 접착층 (1) 과 동일한 방법으로 전도입자 (3) 가 첨가되지 않은 15 ㎛ 두께의 시트를 제조하였다.

이어서 상기 방법으로 제조된 제 2 접착층 (1) 과 제 1 접착층 (2) 을 고무 룰러 사이에서 로울링하여 그들의 접착면에서 함께 적층 (lamination) 한 결과, 도 1에 도시된 바와 같이 두층을 포함하고 20 ㎛ 의 두께를 가지는 다층 접속 시트 (10) 를 제조하였다. 상기 (1) 에 나온 방법에 따라 제 1 접착층 (2) 의 점도를 측정한 결과, 그 점도는 150℃ 에서 280 포아즈였다.

따라서 전도성 재료를 함유한 제 2 접착층 (1) 과 절연특성을 가진 제 1 접착층(2) 사이의 150℃ 에서의 점도차이는 200 포아즈였다.

(3) 전극접속

이 접속시트를 사용하여 평가용 IC 칩 (0.5 ㎛ 의 높이를 가지고 또한 기판의 각각의 두 장측 가까이에 형성된 높이 20 ㎛ 및 직경 50 ㎛ 의 300 개의 골드전극[소위 돌출전극 (bump)] 을 가진 2 × 12 mm 실리콘 기판) 과, 0.2 ㎛ 두께의 인듐 산화막[ITO (인듐-주석 산화물); 표면저항: 20 Ω]의 박막회로가 표면에 형성된 1.1 mm 두께의 유리 기판위의 평면전극을 접속시킨다. 상세하게는, 유리 기판상의 ITO 전극은 그 크기를 IC 칩의 돌출전극 (12) 의 크기와 대응하도록 형성하고, 측정용 도선을 기판의 외부까지 연장시켰다. 접속시트 (10) 를 IC 칩의 크기보다 약간 크게 2.5 × 14 mm 의 크기로 절단하여 제 2 접착층 (1) 이 평면전극(13) 쪽을 향하도록 기판에 일시적으로 접착하였다 (도 5A 참조).

접속시트 (10) 가 기판에 일시적으로 접착되고 나면 기판 (11a) 의 평활성과 접속시트 (10) 의 점착성으로 인하여 쉽게 접착할 수 있었고 또한 그 다음의 격리판의 박리를 쉽사리 할 수 있었다.

이어서 평면전극 (13) 에 대해 IC 칩의 돌출전극 (bump) (12) 의 위치를 정확히 잡은 상태에서 전체 구조물을 30 kgf/mm²의 가압하에 150℃ 에서 15 초동안 가열함으로써 접속된 본체를 제조하였다 (도 5B 참조). 이때, 구조물을 절연 접착층이 접속장치의 열원에 가까이 위치하고 제 2 접착층 (1) 이 평면전극쪽을 향하도록 설치하였다.

(4) 평가

상기 방법으로 제조된 접속본체의 절단면을 연마하여 현미경으로 관찰한 결과, 도 6에 도시된 바와 같은 접속구조를 가지고 있었다. 특히 인접전극 (12, 12) 사이의 영역은 기공이 없었고 이 영역의 입자들은 구형임을 알 수 있었다. 그러나 각 돌출전극 (12) 의 상면 (17) 및 이에 대응하는 평면전극 (13) 사이에 존재하는 입자들은 압축에 의해 변형되었고, 또한 돌출전극 (12) 의 상면 (17) 과 평면전극 (13) 사이에서 접촉된 상태로 유지되었다.

서로 마주보는 돌출전극 (12) 과 평면전극 (13) 에 대해 접속저항을 평가하였고, 또한 인접한 돌출전극 (12, 12) 사이의 절연저항값도 평가하였다. 접속 저항은 1 Ω 이하인 반면 절연저항은 10¹⁰Ω 이상이었고, 이들 값은 85℃, 85 % RH 에서 1000 시간 고온습도 테스트후에도 거의 동일하게 유지되어, 장시간의 신뢰성이 양호함이 판명되었다.

이 실시예에서 전극 (직경 : 50 ㎛ = 1962.5 ㎛²) 과의 접속에 기여한 유효입자의 평균수는 20 개 (최대 : 23 개 입자, 최소 : 18 개 입자) 이었다.

이점에 있어서, 접속표면을 현미경을 사용해 유리면으로 부터 관찰 (배율 100 배) 하였을때 전극과의 접촉으로 인해 광택을 나타낸 입자들만을 접속에 기여하는 유효입자로서 계수하였다. 직경이 50 ㎛ 였기 때문에 비 (L/D) 는 1.0 이었다.

실시예 1 에 의해, 각 돌출전극 (12) 상의 입자들은 압축에 의해 변형되어 대응하는 상부 및 하부 전극쌍사이에서 접촉하여 유지되었다.

인접한 돌출전극 (12, 12) 사이의 영역에는 기공이 전혀 없었으므로 또한 장기간 신뢰성이 양호하였다. 전도입자 (3) 들이 변형되는 정도는 서로 마주보는 돌출전극 (12) 과 평면전극 (13) 쌍 사이의 거리의 변화에 따라 변하고, 몇몇 입자들은 돌출전극내로 고착되었다. 따라서 모든 전극에 대해 만족스러운 접속을 달성할 수 있었다.

아래에 나오는 표 1 에는 제 2 접착층 (1) 의 점도 (결합제 점도) 의 측정값, 제 1 접착제에 대한 용융상태에서의 점도차이 (제 2 접착제의 점도가 제 1 접착제의 점도보다 낮은 차이), 및 전극과의 전기적 접속에 기여한 전극에서의 유효 입자의 평균수가 나와 있다.

비교예 1

비교예 1 에서, 제 1 절연 접착층이 없고 전도성 재료를 함유한 제 2 접착층만을 가진 종래 공지된 단층 접속시트를 제조하였다. 상세하게는 실시예 1 에서 사용된 페녹시 수지 (중합 에폭시 수지) (Union Carbide 사제 PKHA) 와 마이크로캡슐 잠재 경화제를 함유한 액상 에폭시 수지 (Asahi Chemical Industry 사제의 NOVACURE HX-3921 ; 에폭시 당량 : 185 ; 활성화 온도 : 118℃) 를 30/70 의 비율로 혼합하여 30 % 의 에틸 아세테이트를 함유한 용액을 제조하였다. 4 ± 0.2 ㎛ 의 입경을 가진 폴리스티렌 입자 (Hitachi Chmical 사제의 GELPACK) 에 Ni/Au 를 0.2/0.02 ㎛ 두께로 코팅한 다음 전도입자를 혼합하여 분산시켜 제조한 전도입자 8 vol% 을 상기 용액에 첨가하였다. 이 분산액을 롤코터에 의해 격리판 (실리콘 처리된 두께 40 ㎛ 의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름) 에 도포한 후 110℃ 에서 20 분간 건조함으로써 20 ㎛ 의 두께를 가진 제 2 접착층 (1) 을 제조하였다.

즉, 비교예 1 의 접속시트는 20 ㎛ 두께의 제 2 접착층만을 가진 것이다. 이어서, 실시예 1 에서 사용된 것과 같은 조건하에서, 평가용 IC 칩과 박막 평면 전극사이에 접속시트를 삽입하여 이들을 서로 접촉함으로써, 접속 본체를 제조하였다.

위에 나온 바와 동일한 평가방법을 사용하여 비교예 1 에 따라 만들어진 접속 본체의 절단면을 현미경으로 관찰하고 접속저항과 절연저항을 측정하였다.

그 결과, 평면전극에 접속된 돌출전극의 상면 (직경 50 ㎛) 의 입자수는 최대 13 개, 최소 0 개임이 판명되었다. 즉, 두 전극사이의 전기적 접속을 위한 중간에 존재하는 유효입자를 이들 사이에 전혀 가지지 않는 몇몇 평면전극-돌출전극쌍이 있었으므로, 실시예 1 과 비교할때 유효입자의 최대수와 최소수 사이에는 큰 차이가 있었다.

더욱이, 접속본체의 절연저항의 측정도중 단락회로가 발생하였다. 이는 접속단계도중 전극의 상면으로 부터 전도입자가 유출된데서 기인하는 것으로서 인접 전극사이에 절연특성을 유지할 수 없었다.

실시예 2

실시예 1 에서와 같은 방법으로 접속시트를 제조하였다. 이 실시예에서는 실시예 1 에서 채용된 것과 동일한 공정을 따라 또 다른 제 1 접착층을 제 2 접착층의 다른쪽에 형성하였다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같은 3 층을 가진 다층시트 (10) 를 제조하였다.

또한, 실시예 1 에 사용된 유리위에 평면전극을 형성하는 대신에 폴리이미드 (polyimide) 막상에 18 ㎛ 높이의 구리회로를 가진 이중층 FPC (유연성 인쇄회로) 기판을 사용하였다. 실시예 1 에 채용된 것과 같은 동일한 방법에 따라 각 전극을 접속하여 도 7에 도시된 바와 같은 구조를 가진 접속본체를 제조하였다.

실시예 2 에 따라 제조된 접속본체에 대해 실시예 1 에서의 특성과 동일한 특성에 대해 평가를 한 결과, 실시예 1 에 의해 제조된 것과 실질적으로 동일하였다. 즉, 접속저항은 1 Ω 이하이었고, 절연저항은 10¹⁰Ω 이상 이었으며, 이들 값은 85℃ 및 85 % RH 에서 1000 시간 고온습도 테스트후에도 거의 동일하게 유지되었으므로, 장시간의 신뢰성이 양호함이 판명되었다.

이 실시예에서, 접속에 기여한 전극 (직경 50 ㎛ = 1962.5 ㎛²) 상의 유효 입자의 평균수는 16 개 (최대 : 21 개 입자, 최소 : 10 개 입자) 이었다.

전극 직경이 50 ㎛ 이었기 때문에 비 (L/D) 는 1.0 이었다.

실시예 2 와 관련된 평가의 결과도 표 1 에 나와 있다.

실시예 2 에서, 돌출전극들이 서로 접속되기 때문에 입자들이 유동할 수 있는 구조임에도 불구하고 각 전극상에 10 개 이상의 유효입자들을 포착할 수 있었다.

실시예 3 내지 5

실시예 3 내지 5 에서, 페녹시 수지와 액상 에폭시 수지 사이의 혼합비를 제 1 및 제 2 접착층 (2, 1) 에 대해 변동시켜 제 1 및 제 2 접착층사이의 150℃ 에서의 점도 차이를 변경한 것 외에는 실시예 1 에 채용된 것과 같은 방법에 따라 접속시트를 제조하였다. 즉, 실시예 3 에서 제 2 접착층의 점도는 200 포아즈이었고 그 점도 차이는 0 이었다.

실시예 4 에서 제 2 접착층의 점도는 200 포아즈이었고 그 점도 차이는 1 이었다.

표 1 에 있는 바와 같이, 유효입자의 평균수는 실시예 3 에서는 13 개 (11 개 내지 15 개) 이었고, 실시예 4 에서는 19 개 (17 개 내지 22 개) 이었다.

따라서, 이들 실시예에 의해 많은 유효입자들을 실시예 1 처럼 비교적 작은 변화로 전극상에 포착할 수 있었으므로, 표 1 로 부터 알 수 있는 바와 같이 만족스러운 접속특성을 얻을 수 있었다.

비교예 2 및 3

비교예 2 와 3 에서는 페녹시 수지와 액상 에폭시 수지 사이의 혼합비를 제 1 및 제 2 접착층 (2 및 1) 에 대해 변동시켜 제 1 및 제 2 접착층 사이의 150℃ 에서의 점도차이를 변경시킨 것 외에는 실시예 1과 같이 이중층 구조를 가지는 접속시트를 제조하였다. 즉, 비교예 2 에서 제 2 접착층의 점도는 80 포아즈이었고 그 점도차이는 10,000 포아즈이었다.

비교예 3 에서, 제 2 접착층의 점도는 200 포아즈이었고 그 점도차이는 -120 이었다. 점도차이 -120 은 비교예 3 에서 전도성 재료를 함유한 제 2 접착층 (1) 에서의 제 2 접착제의 점도가 제 1 절연 접착층 (2) 의 점도보다 120 포아즈 높다는 것을 나타낸다.

또한, 비교예 2 와 3 에서 비 (L/D) 는 전극 직경이 50 ㎛ 이었기 때문에, 1.0 이었다.

표 1 에 있는 바와 같이 유효입자의 평균수는 0 개 (비교예 2) 이거나 또는 매우 적었다 (비교예 3).

비교예 2 에서, 점도차이가 너무 크기 때문에 전도입자들은 제 1 접착층에 노출될 수 없었고, 전극에 유효입자들이 전혀 존재하지 않았으므로 접속이 이루어지지 않았다.

비교예 3 에 의한 접속시트는 공지된 이중층 구조를 가지지만 실시예 1 에 대해서는 거의가 정반대의 점도분포를 나타내었다. 이러한 이유로 해서 유효입자의 평균수가 적었고 전극쌍 사이에 유효입자를 전혀 가지지 않은 몇몇 전극쌍이 있었다.

또한 실시예 1 과 비교하여 유효입자의 최대수 및 최소수 사이에 큰 차이가 있었기때문이다.

	제 1 접착제의점도(포아즈)	점도차이(포아즈)	전극상의 유효입자의평균수(입자/1962.5㎛2)
실시예 3	200	0	13 (11 내지 15)
실시예 4	200	1	19 (17 내지 22)
실시예 1	80	200	20 (18 내지 23)
실시예 2	80	200	16 (10 내지 21)
실시예 5	80	1000	16 (16 내지 22)
비교예 2	80	10000	없음
비교예 3	200	-120	6 (0 내지 14)

실시예 6 내지 9

실시예 6 내지 9에서, 접속되는 전극들이 상이한 형상을 가진 것 외에는 실시예 1 과 같은 방법으로 제조한 접속시트를 사용하였다. 즉, IC 칩의 접속면상의 각 돌출전극의 형상을 변경함으로써, 장측대 단측비 (L/D) 를 1 내지 20 의 범위내에서 변경하였다.

실시예 6 에서, 돌출전극의 장측 (L) 과 단측 (D) 은 각각 50 ㎛ 이어서 그 비(L/D) 는 1.41 이었다.

실시예 7 에서, 돌출전극의 장측 (L) 과 단측 (D) 은 각각 20 ㎛ 및 100 ㎛ 이어서 그 비 (L/D) 는 5.0 이었다.

실시예 8 에서, 돌출전극의 장측 (L) 과 단측 (D) 은 각각 20 ㎛ 및 200 ㎛ 이어서 그 비 (L/D) 는 10.0 이었다.

실시예 9 에서, 돌출전극의 장측 (L) 과 단측 (D) 은 각각 10 ㎛ 및 200 ㎛ 이어서 그 비 (L/D) 는 20.0 이었다.

각 돌출전극을 그 장측이 도 10에 도시된 바와 같이 IC 칩의 중앙선 (N) 에 대해 수직으로 향하도록 형성하였다. 측정결과는 아래 표 2 에 나와 있다.

표 2 로 부터 알 수 있는 바와 같이, 비 (L/D) 가 1 내지 20 의 범위에서 변경되는 이들 실시예에서 많는 유효입자들을 비교적 적은 변화로 전극상에 포착할 수 있어서 실시예 1 과 같이 만족스러운 접속특성을 얻을 수 있었다.

비교예 4 및 5

비교예 4 및 5 에서 실시예 2 에 사용된 것과 같은 FPC 판을 서로 접촉하여 병렬전극 접속 (전극폭 D = 50 ㎛ ; 접속폭 L = 1500 ㎛ ; L/D = 30) 으로 하였다.

비교예 4 에서, 전극상의 유효입자의 수를 실시예 1에서 구해진 유효수의 1/2 이하인 1962.5 ㎛²당 9 개 (0 개 내지 16 개)로 한 외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조한 접속시트를 접속을 위해 사용하였다.

비교예 5 에서는 비교예 3 과 같은 방법으로 제조한 접속시트 (제 2 접착층의 점도 : 200 포아즈, 점도차이 : -120) 를 사용하여 접속을 하였다. 유효입자의 평균수는 18 개 (14개 내지 24 개) 이었는데, 이것은 비교예 3 에서 구해진 평균수보다 크다.

위에 나온 실험의 결과로 부터 접속시트에 대한 최적구조는 회로기판상의 전극과 같이 접속시트를 큰 (L/D) 비를 가진 병렬전극의 접속에 적용하는가 또는 반도체 칩상의 전극과 같이 적은 L/D 비를 가진 점 (dot) 형상의 전극의 접속에 적용하는가에 따라 달라진다. 그 이유는 불명하나 접속단계도중의 열전달 특성과 접착제의 유동이 L/D 의 영양하에서 달라지기 때문이라고 생각할 수 있다.

	돌출의 형상(㎛)	장측대단측의 비(L/D)	전극상의 유효입자의수(입자/1962.5㎛2)
실시예 6	50 × 50	1.0	24 (22 내지 27)
실시예 7	20 × 100	5.0	162 (141 내지 182)
실시예 8	20 × 200	10.0	245 (228 내지 253)
실시예 9	10 × 200	20.0	121 (112 내지 138)
비교예 4	50 × 1500	30.0	9 (0 내지 16)
비교예 5	50 × 1500	30.0	18 (14 내지 24)

실시예 10

IC 칩상의 전극에는 돌출부를 전혀 형성하지 않은 외에는 실시예 1 에 사용된 것과 동일한 방법에 따라 접속시트를 제조하였다. 즉, 사용된 칩은 도 8에 도시된 것과 같은 구조를 가지는 반도체 칩인데, 패드를 Al 배선의 소요의 부분에 형성하였고, 패드를 제외한 칩표면을 1 ㎛ 두께의 절연층 (이 실시예에서는 SiO₂층)으로 코팅함으로써 凹 형의 전극을 형성하였다. 접속시트를 그 제 2 접착층이 칩쪽을 향하도록 하여 반도체 칩에 일시적으로 접착하였다.

실시예 10 에서 접속저항은 1 Ω 이하이었고, 절연저항은 10¹⁰Ω 이상이었으며, 이들 값은 85℃ 및 85 % RH 에서의 1000 시간 고온습도 테스트후에 거의 유지되어 이는 실시예 1 과 같은 만족스러운 접속특성을 나타내었다.

전극과의 접속에 기여한 유효입자의 평균수는 25 개 (최대 : 29 개 입자, 최소 22 개 입자/1962.5 ㎛²) 이었다. 더욱이, 실시예 10 은 경제적인 관점에서 매우 우수한데 그 이유는 칩상에 돌출전극을 형성할 필요가 없기 때문이다.

실시예 11

전도입자의 입경을 7 ㎛ 로 하고, 제 2 접착층 (1) 의 두께도 7 ㎛ 로 한 외에는 실시예 2 의 구조와 동일한 구조를 가지는 접속시트를 사용하였다. 접속시트의 한쪽의 제 1 접착층 (2) 의 두께는 25 ㎛ 이었다. 접속시트는 다른 쪽의 나머지 제 1 접착층의 두께는 50 ㎛ 이었다.

접속된 전극들은 QFP 형 IC 의 도선 (leads) (두께 : 100 ㎛, 피치 : 300 ㎛ ; 전극폭 350 ㎛ ; 접속폭 ; 3000 ㎛ ; L/D = 8.6) 이었고, 유리 에폭시 기판상에 형성된 35 ㎛ 두께의 구리단자에 연결하였다.

실시예 11 에 따라 만들어진 접속구조는 도 7에 도시된 것과 비슷하지만, 그 한쪽에는 즉, IC 도선쪽에는 기판이 전혀없다.

이 실시예는 실시예 1 에 의해 달성된 것과 비슷한 유리한 효과가 있어 큰 높이를 가지는 전극사이의 접속에도 불구하고 전극변위를 야기함이 없이 만족스러운 접속특성을 나타내었다. 비록 전도성 시트의 전도성 재료가 설명되지 않았지만 입자들은 압축에 의해 변형되어 상부 및 하부 전극사이에서 접촉된 상태로 유지되었다. 또한, 인접 전극사이의 영역에 기공이 없었으므로 장시간의 신뢰성이 양호하였다. 이 실시예에서 기판이 존재하지 않는 영역에 접착층을 도선과 수평되게 되도록 형성함으로써 도선을 제위치에 고정시킬 수 있었다. 따라서, 10 개 이상의 유효입자들을 각 전극상에 포착할 수 있었다.

실시예 12 및 13

전극들을 가압하의 가열을 두단계로 실시한 외에는 실시예 12 및 13 에서는 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조한 접속시트를 사용하였다.

즉, 실시예 12 에서는 다섯개의 IC 를 장착할 수 있는 유리 기판을 실시예 1 에 사용된 기판대신에 사용하였고, 그리고 가열-가압 적용단계를 두단계로 수행하였다. 먼저, 기판을 20 kgf/㎟ 하에서 150℃ 에서 가열하고, 가압하에서 2 초 경과했을 때 이 구조물을 가합하에 유지하면서 각 접속점에서의 접속저항을 멀티미터로 측정하였다.

실시예 13 은 실시예 12 와 동일한 구조를 가지지만 20 kgf/㎟ 하에서 150℃ 에서의 가열-가압적용 단계의 개시후 3 초의 경과했을 때 구조물을 접속장치로 부터 제거하였다. 접착제의 응집력이 가열과 가압으로 인해 증가되었기 때문에 개별적인 IC 칩들을 유리 기판상에 견고하게 고정시킬 수 있었고, 따라서 구조물에 압력을 가하지 않고 각 접속점에서의 접속저항을 실시예 12 에서와 같이 멀티미터로 측정되었다.

두 실시예에서 하나의 IC 칩이 결점이 있었다. 따라서, 결함이 있는 칩을 제거하고 새칩을 제자리에 고정시킨후, 상기 접속단계를 실시하였다. 이 경우 두 실시예에서 결함이 관찰되지 않았다. 이들 예에 의하여, 결함이 있는 칩을 제거하여 새로운 칩을 접속하는 수리단계에서 접착제는 불충분하게 경화된 상태이었으므로 칩을 매우 쉽게 제거할 수 있었고, 그 다음의 아세톤을 사용한 세척을 용이하게 할 수 있었으므로 수리작업이 용이하였다.

전류공급 검사단계 및 수리단계를 상기와 같이 실시한 후 두 샘플을 20 kgf/㎟ 하에서 15 초동안 150℃ 에서의 제 2 단계 가열-가압 적용 단계로 처리한 결과, 이들은 만족스러운 접속특성을 보였다. 유효입자의 수는 모든 돌출전극상에서 19 개 이상이었다. 실시예 12 및 13 에서, 돌출전극상의 유효입자의 평균수는 실시예 1 과 비교할 때 증가하였고, 또한 전극으로 부터 입자의 유출이 감소하였다. 더욱이, 가열-가압 적용단계를 두단계로 실시하였기 때문에 입자 보유력을 개선할 수 있었다.

실시예 14

실시예 14 는 제 1 및 제 2 접착제에 상이한 재료를 사용했다는 점에서 실시예 1 과는 달랐다.

즉, 실시예 1 의 접속시트와는 달리, 평탄하지 않는 표면을 가진 카르보(carbonyl) 니켈 입자 (평균 입경 3 ㎛) 를 전도입자로하여 4 vol % 첨가하였고, 제 2 접착층의 두께는 5 ㎛ 이었다. 또한, 제 1 접착층에 있어서, 마이크로 캡슐 잠재 경화제를 함유하는 액상 에폭시 수지 (에폭시 당량 : 185) 를 위에 나온 방법과 동일한 방법에 따라 카르복실 개질 (modified) SEBS (스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체) 와 20/80 의 비로 혼합하여 15㎛ 의 두께를 가지는 시트를 얻기 위해 제조한 다음, 제조된 시트와 제 2 접착층을 함께 적층 (lamination) 하였다. 상기 방법으로 측정된 제 1 접착층의 점도는 150℃ 에서 100 포아즈였고, 제 1 및 제 2 접착층 사이의 점도 차이는 20 포아즈였다.

실시예 14 를 실시예 1 에서와 마찬가지 방법과 같은 방법으로 평가하였다. 그 결과, 전도입자들은 전극속에 약간 박혔고, 100 개 이상의 유효입자들을 전극상에 포착할 수 있었다. 더욱이 실시예 14 는 만족스러운 접속저항, 절연저항 및 장기간의 신뢰성을 나타내었다.

실시예 14 에서 상이한 중합체 재료들을 제 1 및 제 2 접착층의 제 1 및 제 2 접착제로 사용하였다. 따라서 접착후 칩을 제 1 접착층의 표면으로부터 깨끗이 박리할 수 있었다. 이는 수리작업이 용이하다는 것을 의미한다.

제 2 및 제 1 접착층들을 TMA 법 (열기계 특성 분석법) 에 의해 인장시험을 하였는데, Tg (유리 전이점) 는 각각 125℃ 와 100℃ 이었다. 이는 칩 제거작업을 고온에서 할 경우 수리작업의 효과적인 특성이 되는데, 그 이유는 두 접착층 사이의 내열성 차이를 이용하여 제거를 용이하게 할 수 있고 또한, 응집력의 차이를 제공하기 쉽기 때문이다.

실시예 15 내지 17

실시예 15 내지 17 에서는, 접속시트를 실시예 1 의 방법과 같은 방법으로 제조하였지만 절연입자들도 첨가하였다.

실시예 15 에서는, 실시예 1 에서 전도입자의 코어로 사용된 폴리스티렌 입자 1 vol.% 를 절연입자로 하여 제 2 접착층에 혼합, 분산함으로써 실시예 1 과 비슷한 접속시트를 제조하였다.

실시예 16 에서는 실시예 1 에서 전도입자의 코어로 사용된 폴리스티렌 입자 1 vol.% 을 절연입자로 하여 제 1 접착층에 혼합, 분산함으로써 실시예 1 과 비슷한 접속시트를 제조하였다.

실시예 17 에서는, 실시예 1 에서 전도입자의 코어로 사용된 폴리스티렌 입자 1 vol.% 을 절연입자로 하여 제 1 및 제 2 접착층 각각에 혼합, 분산함으로써 실시예 1 과 비슷한 접속시트를 제조하였다.

실시예 15 내지 17 을 실시예 1 과 마찬가지 방법으로 평가한 결과, 이들은 접속저항 (1 Ω 이하), 절연저항 (10¹⁰Ω 이상) 및 장기간의 신뢰성이 모두 우수함이 판평되었다. 절연입자를 소량만 첨가하였기 때문에 각 실시예에서는 절연 입자가 유동성에 미치는 영향은 전혀 관찰되지 않았다.

특히, 실시예 15 에서는 전도입자중에 분산된 절연입자들은 제 2 접착층 단독의 비등방성 전도성의 분해능을 증가시키는데 효과적이었다. 실시예 16 은 제 1 접착층의 절연특성을 효과적으로 유지할 수 있었고, 실시예 17 은 실시예 15 및 16 의 장점을 가졌다. 실시예 15 와 17 에서, 절연성 입자들은 전도입자들처럼 변형되어 서로 마주보는 접속된 전극사이에 유지되어 있었다.

실시예 18

이 실시예에서는, 실시예 1 에 사용된 것과 동일한 전도입자를 절연재료로써 코팅하여 실시예 1 의 접속시트와 유사한 접속시트를 제조하였다.

즉, 4 ㎛ 의 평균 입경을 가진 전도입자의 표면을 127℃ 의 유리 전이점과 약 0.2 ㎛ 의 두께를 가진 나일론 수지막으로 코팅하고, 첨가된 전도입자의 양도 15 vol.% 까지 증가하였다.

이 실시예를 실시예 1 의 방법과 같은 방법으로 평가한 결과, 만족스러운 접속 특성 (접속저항 : 1 Ω 이하, 절연저항 ; 10¹⁰Ω 이상) 을 나타내었다.

이 실시예에서는, 전극상의 입자의 평균수가 현저히 증가하였다. 전극들이 서로 마주보는 접속부분에서, 전극사이에 지지된 전도입자의 절연코팅을 접속시 가열과 가압에 의해 용융시켜 전기적 접속을 하고, 또한 제 1 절연 접착제의 연화로 인해 전도성을 얻을 수 있었다.

한편, 인접 전극사이의 영역에 있는 전도입자의 표면은 불충분한 가열 및 가압으로 인해 절연막으로 코팅된 채로 남아 있었는데, 이로인해 만족스러운 절연성을 얻을 수 있었다. 유효입자의 수는 모든 돌출전극에 대해 30 개 이상이었다.

실시예 18 에 의한 접속시트 구조에 의해, 제 1 접착제의 전도성 재료의 농도를 증가시킬 수 있었다.

본 발명은 상기 실시형태와 실시예에 제한되는 것이 아니고 그리고 다양한 수정이 본 발명의 정신과 범위를 이탈함이 없이 만들어질 수 있다.

예컨대, 제 1 절연 접착층과, 전도성 재료를 함유하는 제 2 접착층을 하나씩 서로 적층하는 대신에 다른층, 예컨대 점도, 접착성 등에 있어서 상이한 물리적 특성을 가지는 제 3 절연 접착층을 제 1 및 제 2 접착층사이에 개재시킬 수 있다. 이 경우에도 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 더욱이 제 1 및 제 2 접착층 각각의 점도가 균일한 필요가 없고 두께방향으로 변경할 수 있다. 그러나, 이 경우에 있어서, 제 2 접착층의 점도는 제 1 및 제 2 접착층이 용융상태일때 제 1 접착제의 점도와 같거나 그 보다 낮아야만 한다.

Claims (5)

1. 전극들을 서로 전기적으로 접속시키기 위해 서로 마주보는 전극들을 함께 결합시키는 접속방법에 있어서,

   (가) 전기절연 특성과 열경화성을 가진 제 1 접착제로된 제 1 접착층과, 제 1 접착층위에 위치하며 전기전도성 재료와 전기절연 특성 및 열경화성을 가진 제 2 접착제로서 제 1 및 제 2 접착제의 용융상태에 있어서 제 1 접착제의 점도와 같거나 그보다도 낮은 점도를 가진 제 2 접착제를 함유한 제 2 접착층을 포함하는 접속시트를 전극열의 쌍이 서로 마주보도록 하여 한쌍의 전극열 사이에 개재시키는 단계와,

   (나) 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태에 있는 동안 전도성 재료가 서로 마주보는 각 전극쌍과 접촉하도록 가압하에 제 2 및 제 1 접착층을 가열하는 제 1 가열-가압 적용단계와,

   (다) 각 전극쌍의 전기 전도도를 검사하는 전류공급 검사단계, 및

   (라) 상기 전류공급 검사단계 후 가압하에 제 2 및 제 1 접착층을 다시 가열하여 접착제를 경화시키는 제 2 가열-가압 적용단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전류공급 검사단계는 전류공급 검사의 결과에 따 전극접속이 결함있는 것으로 판명될 때 전극접속을 수리하는 단계를 포함하는 접속방법.
3. 청구항 1에 있어서, 전극접속을 유지할 수 있는 정도까지 제 1 접착제 및/또는 제 2 접착제의 결합력을 증가시키면서 전류공급 검사단계를 실시하는 접속방법.
4. 청구항 1에 있어서, 각 전극쌍을 가압하에 유지하여 전극접속이 되도록 전극접속을 유지하면서 전류공급 검사단계를 실시하는 접속방법.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 가열-가압 적용단계에서 제 1 및 제 2 접착제가 용융상태에 있을때 제 2 접착제의 점도가 제 1 접착제의 점도와 같거나 그 보다 낮은 점도를 가지도록 제 2 및 제 1 접착층을 가압하에서 가열하는 접속방법.