KR100260478B1 - 이방성 전기 전도성 접착 필름 및 이를 사용하는 결합 구조물 - Google Patents

이방성 전기 전도성 접착 필름 및 이를 사용하는 결합 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절연 필름(여기서, 절연 필름은 400℃에서의 용융점도가 1x108poise 이하인 열가소성 폴리이미드 수지를 포함한다)을 각각 전기 전도적으로 두께 방향으로 통과하는 미세한 통과 구멍을 갖고, 절연 필름의 전면 및 후면의 각각의 통과 구멍의 양쪽 말단 부분 중의 하나 이상의 말단 부분이 통과 구멍의 개방 부분의 면적보다 더 큰 기저 면적을 갖는 범프형 금속 돌출부로 차단되는 이방성 전기 전도성 접착 필름에 관한 것이다. 필름을 결합되는 재료들 사이에 삽입시켜 결합구조물을 제공한다.

Description

이방성 전기 전도성 접착 필름 및 이를 사용하는 결합 구조물
제1도는 본 발명의 이방성 전기 전도성 필름의 하나의 양태를 나타내는 확대 단면도이다(여기서, 절연 필름은 자체가 열 접착 특성을 갖는다).
제2도는 본 발명의 이방성 전기 전도성 필름의 또 다른 양태를 나타내는 확대 단면도이다(여기서, 절연 필름은 자체가 열 접착 특성을 갖는다).
제3도는 외부 회로 기판상에 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름을 사용하여 유연성 인쇄 기판을 부착하기 전의 결합 구조물을 나타내는 단면도이다.
제4도는 외부 회로 기판상에 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름을 사용하여 유연성 인쇄 기판을 부착한 후의 결합 구조물을 나타내는 단면도이다.
제5(a)도 및 제5(b)도는 각각 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름의 다른 양태를 나타내는 확대 단면도이다.
제6(a)도 및 제6(b)도는 각각 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름의 또다른 양태를 나타내는 확대 단면도이다.
제7도는 외부 회로 기판상에 제5(a)도에 도시한 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름을 사용하여 유연성 인쇄 기판을 부착하기 전의 결합 구조물을 나타내는 단면도이다.
제8도는 외부 회로 기판상에 제5(a)도에 도시한 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름을 사용하여 유연성 인쇄 기판을 부착한 후의 결합 구조물을 나타내는 단면도이다.
제9도는 통상적인 이방성 전기 전도성 접착 필름의 하나의 양태를 나타내는 확대 단면도이다.
제10도는 통상적인 이방성 전기 전도성 접착 필름의 또 다른 양태를 나타내는 확대 단면도이다.
본 발명은 이방성 전기 전도성 필름 및 이러한 필름을 사용하는 결합 구조물에 관한 것이다.
최근, 기능이 다양하고, 크기가 작으며 중량이 가벼운 전자 기기에 대하여, 배선 회로 패턴은 고도로 집적된 형태이고 핀이 다수이고 피치가 좁은 미세한 패턴이 반도체 분야에서 사용된다. 미세한 회로 패턴에 대한 이와 같은 요구조건을 충족시키기 위해, 이방성 전기 전도성 접착 필름을 기판상에 형성된 다수의 전기 전도성 패턴과 다른 전기 전도성 패턴(들) 또는 IC(집적 회로), LSI(대규모 집적)의 결합부에 삽입시키는 방법이 시도되어 왔다.
예를 들면, JP-A 제55-161306호(본원에서 사용되는 “JP-A”라는 용어는 “미심사 공개된 일본국 특허원”을 의미한다)에는 금속 도금을 절연 다공질 시트의 선택된 부분에 존재하는 세공에 적용시킴으로서 이방성으로 전기 전도성이된 시트가 기재되어 있다. 그러나, 시트를 IC 등에 결합할때 이러한 시트의 표면상에 금속 돌출부분이 존재하지 않기 때문에, IC 주위의 패드 부분을 결합시킬매 완전한 결합단계가 이루어지도록 돌출된 전극(범프)을 형성하는 것이 요구된다.
JP-A 제62-43008호, JP-A 제40218호 및 JP-A 제63-94504호에는 절연 필름에 두께 방향으로 존재하는 미세구멍에 금속성 재료를 충전시켜 이방성으로 전기 전도성이된 필름이 기재되어 있고 추가로 금속성 재료는 IC 등과의 결합이 용이하도록 범프 형태로 돌출된다. 또한, JP-A 제54-6320호에는 다수의 전기 전도체를 절연 필름에 두께 방향으로 배향시키고 이의 작업성을 개선시키기 위해 필름의 양쪽 표면에 접착층을 형성시켜 이방성으로 전기 전도성이된 필름이 기재되어 있다.
그러나, 이방성 전기 전도성 필름에 충전된 금속성 재료가 통상 첨부된 도면중 제9도에 도시한 바와 같은 구조를 갖기 때문에, 절연 필름에 충전된 금속성 재료의 접착 특성이 불량하여 본질적으로 미세 구멍은 전기적 결합에 대한 신뢰도가 결여되어 전도성이 부족한 전기적 전도성을 갖기 때문에 금속성 재료가 떨어질 가능성이 있다.
제10도에 도시한 바와 같은, 전기 전도성 분말(12)을 접착 특성이 존재하는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 함유하는 결합제(13)에 분산시켜 제조한 이방성 전기 전도성 필름은 공지되어 있다. 그러나, 결합되는 재료들이 접착 필름을 사용하여 서로 결합되는 경우, 결합제(13)에 분산된 전기 전도성 분말(12)이 불량한 이방성 전기 전도성 및 불량한 결합을 야기시켜 압착 또는 가열시 유동될 가능성이 있다. 또한, 접착 필름을 사용하여 액정 디스플레이를 유도하기 위한 반도체(예: IC, LSI 등)를 결합시키는 경우, 필름은 필름의 충분한 자체-지지 특성(형태-유지 특성)이 부족하기 때문에 결합된 부분에서 밀봉 재료로서 충분한 기능을 갖지 못함으로 필름을 실제로 사용하기에는 현재 적합하지 않다. 또한, 통상적인 접착 시트는 내열성이 불량하기 때문에 내열제로서 사용하기에는 곤란하다.
통상적인 이방성 전기 전도성 필름에 존재하는 상기 문제점을 극복하고 특정 이방성 전기 전도성을 갖고, 결합에 대한 신뢰도가 우수하며 우수한 접착 특성을 이용하여 결합 부분을 확실하게 밀봉할 수 있는 이방성 전기 전도성 필름을 제공하기 위해 많은 연구를 수행한 결과, 본 발명자들은 본 발명을 완성하는데 성공했다.
즉, 본 발명의 제1양태에 있어서, 절연 필름을 각각 전기 전도적으로 두께 방향으로 통과하는 미세한 통과 구멍을 갖고, 필름의 전면 및 후면의 각각의 통과 구멍의 양쪽 말단 부분중 하나 이상의 말단 부분은 통과 구멍의 개방 부분의 면적보다 더 큰 기저 면적을 갖는 범프형 금속성 돌출부로 차단되는 이방성 전기 전도성 접착 필름이 제공되며, 여기서, 절연 필름은 400℃에서 용융점도가 1×108poise 이하인 열가소성 폴리이미드 수지를 포함한다.
본 발명의 제2양태에 있어서는, 절연 필름을 각각 전기 전도적으로 두께 방향으로 통과하는 미세한 통과 구멍을 갖고, 필름의 전면 및 후면의 각각의 통과 구멍의 양쪽 말단 부분중 하나 이상의 말단 부분은 통과 구멍의 개방 부분의 면적 보다 더 큰 기저 면적을 갖는 범프형 돌출부로 차단되는 이방성 전기 전도성 접착 필름이 제공되며, 여기서, 400℃에서 용융점도가 1x108poise 이하인 열가소성 폴리이미드 수지층이 절연 필름의 하나 이상의 표면에 형성된다.
본 발명의 제3양태에 있어서는, 상기 각각의 이방성 전기 전도성 접착 필름이 결합되는 재료들 사이에 삽입되는 결합 구조물을 제공한다.
본 발명을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술한다.
절연 필름을 각각 전기 전도적으로 두께 방향으로 통과하는 미세한 통과 구멍을 갖고, 각각의 통과 구멍의 양쪽 말단 부분중 하나 이상의 말단 부분은 통과 구멍의 개방 부분의 면적 보다 더 큰 기저 면적을 갖는 범프형 금속 돌출부로 차단되는 구조를 갖는 이방성 전기 전도성 필름은 본 발명자들에 의해 미합중국 특허 제5,136,359호에 이미 기재되어 있고 본 발명은 이의 개선점에 관한 것이다.
제1도는 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름의 양태를 나타내는 확대 단면도이다(여기서, 절연 필름은 자체가 열 접착 특성을 갖고 있다).
제1도에 도시한 바와 같이, 미세한 통과 구멍(2)은 절연 필름(1)에 두께 방향으로 형성되고 절연 필름의 전면 및 후면에 도달하는 전기 전도성 통로는 통과 구멍(2)에 금속성 재료를 충전시켜 형성시킨다. 통과 구멍(2)의 말단 부분 양쪽에 통과 구멍(2)의 개방 부분의 면적보다 더 큰 기저 면적을 갖는 각각의 범프형 금속 돌출부(4, 4)를 형성시키고 금속 돌출부는 소위 리베트(rivet) 형태로 통과 구멍(2)을 차단한다.
제2도는 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름의 또다른 양태를 나타내는 확대 단면도이고, 여기서 절연 필름은 자체가 열 접착 특성을 갖고 있으며 절연 필름(1)에 형성된 통과 구멍(2)의 한쪽 말단 부분에만 통과 구멍(2)의 개방 부분의 면적 보다 기저 면적이 더 큰 범프형 금속 돌출부(4)를 형성시킨다.
형성된 미세 통과 구멍(2)의 직경은 바람직하게는 이방성 전기 전도성 필름을 사용하는 목적에 따라 선택할 수 있지만, 통상 15 내지 100μm, 바람직하게는 20 내지 50μm이고 미세한 통과 구멍의 피치는 15 내지 200μm, 바람직하게는 40 내지 100μm이다 .
상기한 바와 같이 제1도 및 제2도에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름에 있어서, 절연 필름(1)은 접착 특성을 갖는 특이 열가소성 폴리이미드 수지를 포함하고, 각각의 이들 접착 필름은 결합된 부분을 확실하게 밀봉시키기 위해 결합되는 물질에 열-압착 접착 방법으로 용융 접착시킬 수 있다.
가열에 의해 접착 특성을 나타내는 수지로서, 400℃에서 용융점도가 1x108poise 이하인 열가소성 폴리이미드 수지를 사용한다.
이방성 전기 전도성 접착 필름[여기서, 절연 필름(1)은 접착 특성을 갖는다]의 경우에는 열-압착 접착시 공급되는 열에 대한 내열성의 관점으로부터, 절연 필름이 자체-지지 특성, 전기 절연 특성 및 열-압착 접착에 의한 접착 특성을 갖는 것이 필요하다. 400℃에서 용융점도가 1x108poise, 바람직하게는 1x103내지 1x107poise인 열가소성 폴리이미드 수지를 사용하고, 열가소성 폴리이미드 수지가 상기 특성들을 만족하는 경우에는, 구조에 대해서는 특별한 제한이 없다.
열가소성 폴리이미드 수지가 400℃에서 용융점도가 1×108을 초과하는 높은 점도를 갖는 경우, 접착 필름은 용융 접착시 결합되는 물질에 충분하게 용융될 수 없으므로 정확한 결합 구조물을 수득할 수 없다.
또한, 내열성의 관점으로부터, 유리전이 온도가 473°K 이상인 열가소성 폴리이미드 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용할 수 있는 열가소성 폴리이미드 수지의 특정 예로는 울템 1000(Ultem 1000) (제너럴 일렉트릭 캄파니의 제품인 폴리에테르 이미드), LARC-TPI(미쓰이 토아쓰 케미칼즈, 인코포레이티드의 제품인 폴리이미드) 및 4,4′-옥시디프탈산 이무수물 및 3,3′-디아미노디페닐설폰으로부터 수득한 폴리이미드 수지가 있다. 이들 수지는 단독으로 사용하거나 이들의 혼합물로서 사용할 수 있다.
필요한 경우, 열가소성 폴리이미드 수지는 착색제, 접착 촉진제, 무기 충전제(실리카, 탄소 등)와 같은 첨가제를 수지의 특성(예, 접착 특성, 내열성 등)이 파괴되지 않는 범위내의 임의의 양으로 함유할 수 있다.
이러한 열가소성 수지를 사용하여 제조한 절연 필름(1)의 두께는 임의로 선택할 수 있지만, 필름 두께 및 형성된 통과 구멍의 직경의 정확도(분포도)를 기준으로 두께가 통상 5 내지 200μm, 바람직하게는 10 내지 100μm이다.
절연 필름(1)에 미세한 통과 구멍(2)을 형성하기 위해서는, 펀칭 등에 의한 기계적 가공 방법; 레이저, 플라스마 등에 의한 건식 에칭 방법; 화학적 용매등을 사용하는 화학적 습식 에칭 방법이 있다. 에칭 방법의 경우에는, 목적한 구멍 형태(예: 원형, 정사각형, 마름모형 등)를 갖는 마스크를 밀착시키고 마스크를 통해 절연 필름을 처리하는 직접적인 에칭 방법, 점으로 촛점을 맞춘 레이저 광을 적용시키거나 마스크를 통해 필름에 레이저 광의 촛점을 맞추는 건식 에칭 방법 및 감광성 내식막을 사용하여 미세한 구멍을 패턴화한 다음 습식 에칭을 적용시키는 직접적인 에칭 방법이 있다. 특히 , 미세한 패턴의 회로를 제조하기 위해서는, 건식 에칭 방법 및 습식 에칭 방법이 바람직하고, 특히, 높은 종횡비가 수득되기 때문에 자외선(예: 엑시머 레이저 광)을 사용하는 침식을 이용하는 건식 에칭 방법이 바람직하다.
예를 들면, 필름(1)에 레이저 광을 사용하여 미세한 통과 구멍(2)을 형성시키는 경우에는, 레이저 광을 적용시킨 부분의 필름 표면중의 미세한 통과 구멍의 직경이 제2도에 도시한 바와 같이 반대 부분의 표면에 형성된 통과 구멍의 직경보다 더 크게 된다.
제1도 및 제2도에 있어서, 형성되는 통과 구멍(2)의 각도(α)가 90°±20°로 되도록 선택되고 통과 구멍(2)의 평면 형태의 면적이(절연 필름의 두께)2보다 큰 경우에는, 도금 용액에 대한 미세한 구멍 부분의 습윤성이 개선되어 후속 단계에서 금속성 재료를 효과적으로 충전시키는 결과를 초래한다.
상기한 바와 같이 절연 필름(1)에 형성된 미세한 통과 구멍(2)에 전기 전도성 통로를 형성하기 위해 금속성 재료(3)를 충전시키고 추가로 범프형 금속성 돌출부(4)를 각각의 통과 구멍(2)의 양쪽 말단 부분에 형성시킨다.
이러한 금속성 재료로는 금, 은, 구리, 주석 , 납, 니켈, 코발트, 인디늄 등과 같은 다양한 종류의 금속 또는 상기한 금속을 포함하는 다양한 종류의 합금이 사용된다. 금속성 재료의 순도가 너무 큰 경우에는, 금속성 재료가 범프형으로 형성되기가 곤란하기 때문에, 이와 같은 금속성 재료를 제공하기 위해 공지된 소량의 유기 재료 또는 무기 재료를 함유하는 금속 또는 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
전기 전도성 통로를 형성하기 위해, 스페터링, 다양한 종류의 증착 및 다양한 종류의 도금을 사용할 수 있다. 특히, 도금 방법을 사용하는 경우에는, 범프-형 금속 돌출부(4)를 도금 시간을 연장시켜 성장시킬 수 있다.
상기한 각각의 통과 구멍(2)의 개방 부분에 형성된 범프-형 금속 돌출부(4)는 기저 면적이 통과 구멍(2)의 개방 부분의 평면 면적보다 더 큰데, 바람직하게는 평면 면적의 1.1배 이상이다. 본 발명에 있어서, 이렇게 큰 기저 면적의 범프형 금속 돌출부(4)를 형성시킴으로서, 통과 구멍(2)에 형성된 전기 전도성 통로는 떨어지지 않고 절연 필름(1)의 두께 방향으로의 전단 응력이 충분히 강하여져, 전기적 결합에 대한 신뢰도가 개선된다.
또한, 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름은 전기적으로 결합될 물질들 사이에 삽입시키고 열-압착등에 의해 부착시킴으로써 전기적으로 결합될 재료에 전기적으로 결합되며 제1도 또는 제2도에 도시한 이방성 전기 전도성 접착 필름을 사용하는 경우에는, 결합되는 접촉부인 금속 돌출부(4, 4)가 결합시 압착에 의해 적절히 변형될 필요가 있다. 따라서, 통과 구멍(2)에 충전시키고 또한 금속 돌출부(4)를 형성시키기 위한 금속성 재료로서 비교적 연질 금속(예: 금, 은, 구리 , 주석 , 납 등)을 사용하는 것이 바람직하다.
제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이 절연 필름으로서 특이 열가소성 폴리이미드 수지를 사용하여 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름을 제조하는 방법에는, 예를 들면, 아래 단계들을 포함하는 방법이 있다:
1) 절연 필름과 전기 전도성 층(들) (접착제를 통한 3개 층의 적층 필름 또는 직접 적층된 2개 층의 적층 필름)의 적층 필름중 절연 필름에만 미세한 통과 구멍을 형성시키거나, 미세한 통과 구멍이 형성된 절연 필름상에 전기 전도성 층(들)을 적층시킨 후(그러나, 이 경우에, 전기 전도성 층은 미세한 통과 구멍이 전기 전도성 층을 통과할 수 있거나 전기 전도성 층이 적층 후 제거되도록 적층한다), 표면을 전기적 절연시키기 위해 전기 전도성 층(들)의 표면(들)상에 내식막 층을 형성시키고, 통과 구멍 부분에 접촉되는 전기 전도성 층 부분에 리베트형 홈 부분을 형성하기 위해 통과 구멍 부분을 에칭시키는 단계,
2) 범프형 금속 돌출부를 형성하기 위해 전해질 도금 및 전기 도금과 같은 도금 방법에 의해 미세한 통과 구멍에 금속성 재료를 충전시키는 단계,
3) 화학적 에칭 용액을 사용하거나 전식에 의해 절연 필름상에 적층된 전기 전도성 층(들) 및 내식막 층(들)을 제거하는 단계.
특히, 상기 단계(2)에서 범프형 금속 돌출부의 형성을 단계(3) 후에 수행할 수도 있다.
본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름중 절연 필름의 한쪽면에 범프형 금속 돌출부를 형성하는 경우에는, 통과 구멍의 직경이 제2도에 도시한 직경 보다 작은 필름 표면상의 범프형 금속 돌출부를 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 제2도에 도시한 바와 같은 절연 필름(1)에 있어서, 단계(1) 중의 전기 전도성 층은 범프형 금속 돌출부(4)를 형성하는 면상에 형성된다(제2도에서 보다 낮은 부분).
범프형 금속 돌출부를 형성하기 위해, 금속 결정의 상태가 미세한 결정 상태인 것이 바람직하다. 특히, 전해 도금이 높은 전류 밀도에서 수행되면, 니이들형 결정이 형성되어, 종종 범프형 금속 돌출부가 형성되지 않는 경우도 있다. 또한, 금속 결정의 부착 속도를 조절하거나 도금 용액의 종류 및/또는 도금 욕의 온도를 조절함으로써, 평평하고 균일한 금속 돌출부를 수득한다.
범프-형 금속 돌출부가 절연 필름에서 떨어지지 않도록 기저 면적이 통과 구멍의 개방 부분의 면적보다 더 큰 범프형 금속 돌출부를 형성하기 위해, 도금시, 도금된 층이 통과 구멍의 개방 부분의 표면, 즉, 절연 필름의 표면보다 크게 성장해야 하고, 또한 통과 구멍으로부터 표면 방향으로 리베트 형태로 성장하는 것이 필요하다. 제1도 및 제2도에 나타낸 이방성 전기 전도성 접착 필름에 있어서, 범프형 금속 돌출부가 결합되는 재료와 결합시 적절히 변형되어야 하기 때문에, 금속 돌출부의 높이를 통상 2 내지 50μm, 바람직하게는 5 내지 20μm로 조절한다.
또한, 통과 구멍의 저부에서 전기 전도성 층을 제거하여 리베트형 범프를 형성하는 경우에(통과 구멍의 양쪽면에 범프를 형성하는 경우에), 층의 에칭은 잔류 면적이 통과 구멍의 직경 보다 1.1배 이상이 되도록 수행하는 것이 바람직하다.
전기 전도성 층중 잔류 면적의 직경이 1.1배 이상인 경우에는, 종종 리베트형 범프의 효과, 즉, 필름으로부터 충전된 금속이 분리되는 것을 방지하는 목적한 효과가 달성되지 않는 경우도 있다.
제3도 및 제4도는 제1도에 나타낸 본 발명의 이방성 전기 전도성 필름을 사용하는 인쇄 회로 기판(9)상의 전극(8)에 유연성 인쇄 회로(FPC)(10)중의 리드 부분(11)을 결합시키기 전과 후의 결합 구조물을 나타내는 단면도이다. 열가소성 폴리이미드 수지로서, 예를 들면, 폴리에테르 이미드(상표 Ultem 1000, 제너럴 일렉트릭 캄파니의 제품)를 사용하는 경우에, 이들을 320℃ 및 10kg/cm2의 조건하에서 약 10분 동안 열 압착에 의해 접착시킴으로써, 제4도에 나타낸 바와 같은 결합 구조물을 수득한다.
또한, 본 발명에서, 이방성 전기 전도성 접착 필름과 결합되는 재료들과의 결합은 절연 필름(1)을 형성하는 열가소성 폴리이미드 수지의 열 접착 특성에 의해 완전해질 수 있지만, 필요한 경우, 열 접착 수지를 주입하거나 열 접착 수지를 결합되는 재료와 이방성 전기 전도성 필름 사이에 삽입시킴으로써, 결합을 더욱 완전하게 할 수 있다.
결합되는 재료들의 예로는 유연성 인쇄 기판, 외부 회로 기판, 반도체 소자, 다층 회로 기판, 다중-팁 모듈, 전자 부품 및 리드 프레임이 있다.
또한, 본 발명은 400℃에서 용융점도가 1×108이하인 열가소성 폴리이미드수지가 상기한 양태의 이방성 전기 전도성 필름 이외에 JP-A 제3-266305호에 기재된 이방성 전기 전도성 필름의 표면중 한쪽면 이상에 형성되는 이방성 전기 전도성 접착 필름을 제공하기도 한다.
제5도 및 제6도는 상기한 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름의 다른 양태를 나타내는 확대 단면도이다.
제5도 및 제6도에 나타낸 이방성 전기 전도성 접착 필름에 있어서, 절연 필름(1)은 자체가 접착 특성을 갖지 않지만 열가소성 폴리이미드 수지 층(5)이 절연 필름(1)의 양쪽 표면(전후 표면)상에 형성되고, 열가소성 폴리이미드 수지 층을 결합되는 물질에 가열시켜 접착시키면 결합된 부분이 밀봉되는 효과를 수득한다. 특히, 본 발명에서, 열가소성 폴리이미드 층(5)은 절연 필름(1)의 표면에만 형성될 수 있다(나타내지 않음).
또한, 제5(a)도는 열가소성 폴리이미드 층(5, 5)이 범프형 금속 돌출부(4, 4)를 완전히 피복하도록 형성되는 경우를 나타내고 제5(b)도는 열가소성 폴리이미드 수지 층(5, 5)을 먼저 절연 필름(1)의 양쪽 표면에 형성하고, 미세한 통과 구멍(2)을 절연 필름(1)과 열가소성 폴리이미드 수지 층(5, 5)을 통과하도록 형성하며 금속성 재료(3)를 금속 돌출부(4, 4)가 전후 표면상에 노출되도록 통과 구멍(2)에 충전시켜 전기 전도성 통로를 형성하는 경우를 나타낸다.
제6(a)도 및 제6(b)도는 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름의 다른 양태를 나타내는 확대 단면도이고, 여기서 절연 필름(1)에 형성된 통과 구멍(2)의 개방 부분의 면적 보다 더 큰 기저 면적을 갖는 범프형 금속 돌출부(4)가 통과 구멍(2)의 한쪽 말단 부분에만 형성되고 열가소성 폴리이미드 수지 층(5)이 제5도에 나타낸 양태로서 절연 필름(1)의 양쪽 표면에 형성된다. 제6(a)도 및 제6(b)도는 각각 제5(a)도 및 제5(b)도에 나타낸 형성된 상태에 상응하는 열가소성 폴리이미드 수지 층(5, 5)의 형성된 상태(금속 돌출부의 비노출된 상태 및 노출된 상태)를 나타낸다.
제6도에서 미세한 통과 구멍의 직경은 상기한 바와 같은 사용 목적에 따라 선택할 수 있다.
필름이 자체-지지 특성 및 전기 절연 특성을 갖는 경우 제5도 및 제6도에 나타내는 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름중의 절연 필름(1)에 대해서는 특별한 제한이 없고, 열경화성 수지 및 열가소성 수지(예 : 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, ABS 수지, 폴리카보네이트 수지, 실리콘계 수지 등)는 목적에 따라 선택적으로 사용할 수 있다. 이들 수지중 내열성 수지(예: 폴리이미드, 폴리에테르 설폰, 폴리페닐렌 설폰 등)는 내열성이 우수한 수지로서 사용할 수 있고, 특히 폴리이미드 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
절연 필름의 두께는 임의로 선택할 수도 있지만 통상 필름 두께 및 통과 구멍의 직경의 정확도(분포도)를 기준으로 5 내지 200μm, 바람직하게는 10 내지 100μm이다.
상기한 절연 필름의 하나 이상의 표면에 형성된 열가소성 폴리이미드 수지층(5)은 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름을 결합되는 재료(들) 및 수지-밀봉 결합된 부분에 일시에 접착시키기 위한 것이고, 상기한 열가소성 폴리이미드 수지와 동일한 수지를 사용한다.
결합되는 재료(들)로서 반도체 소자(들)를 사용하는 경우에, 열가소성 폴리이미드-수지층(5)과 반도체 소자의 접착을 향상시키기 위해, 실란 커플링제 또는 실란 화합물을 열가소성 폴리이미드 수지층(5)에 혼입시키거나 층(5)의 표면상에 피복하는 것이 바람직하다.
열가소성 폴리이미드 수지층(5)의 두께에 대한 특별한 제한은 없지만, 두께는 두께의 정확도(분포도) 및 결합에 대한 신뢰도를 기준으로 통상 3 내지 500μm, 바람직하게는 5 내지 100μm이다.
상기한 제5도 및 제6도에 나타낸 이방성 전기 전도성 접착 필름을 제조하는 방법으로는, 예를 들면, 아래 단계를 포함하는 방법이 있다:
1) 접착제를 사용하거나 사용하지 않고 열가소성 폴리이미드 수지층을 적층한 절연 필름 표면의 반대 표면에 전기 전도성 층을 적층시키고 절연 필름 및 열가소성 폴리이미드 수지층에 미세한 통과 구멍을 형성하거나, 적층 필름에 미세한 통과 구멍을 형성한 절연 필름과 열가소성 폴리이미드 수지층의 적층 필름에 전기 전도성 층을 적층시킨 후(그러나, 이 경우에, 전기 전도성 층은 미세한 통과 구멍을 통과하도록 적층되고 적층 후 제거된다), 이의 표면을 절연시키기 위해 전기 전도성 층의 표면에 내식막 층을 형성하고, 통과 구멍 부분을 에칭시켜 통과 구멍 부분과 접촉되는 전기 전도성 층 부분에 리베트형 홈을 형성하는 단계,
2) 전해 도금 방법 및 전기 도금 방법과 같은 도금 방법에 의해 미세한 통과 구멍에 금속성 재료를 충전시켜 범프형 금속 돌출부를 형성하는 단계,
3) 화학적 에칭 용액을 사용하거나 전식에 의해 절연 필름상에 적층된 전기 전도성 층을 제거하는 단계.
특히, 단계(1)중의 열가소성 폴리이미드 수지층은 절연 필름상에 먼저 적층시키지 않고 단계(3)을 수행한 후 절연 필름 상에 적층시킬 수 있다.
단계(2)에서 범프형 금속 돌출부의 형성은 단계(3)을 수행한 후에 수행할 수 있고, 단계(3)을 수행한 후에 열가소성 폴리이미드 수지 층의 표면(노출된 부분)을 오염으로부터 보호하기 위해, 열가소성 폴리이미드 층을 저장하는 동안에 분리기를 사용하여 피복하는 것이 바람직하다.
특히, 형성 방법 및 범프형 금속 돌출부의 형태는 상기 제1도 및 제2도의 경우 동일하다. 또한, 제5도 및 제6도의 경우에, 금속 돌출부(4)가 결합되는 재료와 결합시에 변형될 필요가 없으므로, 금속 돌출부의 높이는 통상 5μm 이상, 바람직하게는 5 내지 100μm이다.
제7도 및 제8도는 상기 제3도 및 제4도와 동일하게 제5(a)도에 나타낸 이방성 전기 전도성 필름을 사용하는 인쇄 회로 기판(7)중의 전극(8)상에 유연성 인쇄기판(FPC)의 리드 부분(11)을 결합시키기 전후의 결합 구조를 나타내는 단면도이다. 예를 들면, 폴리에테르 이미드(상표 Ultem 1000, 제너럴 일렉트릭 캄파니의 제품)를 열가소성 폴리이미드 수지로서 사용하는 경우, 320℃ 및 10kg/cm2의 조건하에 약 10분 동안 열 압착에 의해 이방성 전기 전도성 접착 필름을 사용하여 가열하에 부착함으로써, 제8도에 나타낸 바와 같은 결합 구조물을 수득한다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명된다.
[실시예 1]
폴리에테르 이미드 20중량%의 디옥산 용액(상표 Ultem 1000, 제너럴 일렉트릭 캄파니의 제품, 400℃에서 용융점도: 8x103poise, 유리전이 온도: 478°K)을 구리 호일에 건조 두께 1mil로 피복한 다음 건조시켜 구리 호일과 폴리에테르 이미드 필름의 이중 층 필름을 수득한다.
마스크를 통과하는 진동 파장이 248nm인 KrF 엑시머 레이저 광을 필름의 표면에 조사함으로써 건식 에칭을 형성된 폴리에테르 이미드 필름에 적용시켜 폴리이미드 필름 층에 200μm 피치 및 5개의 구멍/mm로 직경이 60μm인 미세한 통과 구멍을 갖는 8cm2의 부분을 형성시킨다.
내식막을 구리 호일의 표면에 피복시킨 다음 경화시켜 구리 호일 표면을 절연시키고, 적층 필름을 화학적 에칭 용액에 50℃에서 2분 동안 함침시킨다.
적층 필름을 물로 세척한 후, 구리 호일 부분을 전극에 결합하고, 적층 필름을 60℃에서 시안화금 도금욕에 함침시키며, 음극으로서 구리 호일을 사용하여 이중 층 필름의 통과 구멍 부분에서 금 도금을 성장시키고, 금 결정이 폴리이미드 필름의 표면으로부터 약간 돌출(5μm 높이로 돌출)되는 경우, 도금 처리를 정지시킨다.
피복된 내식막 층을 박리시킨 다음 이중 충 필름의 구리 호일을 염화제2철 수용액에 용해시켜 제거하여 본 발명의 이방성 전기 전도성 접착 필름을 수득한다.
[실시예 2]
3, 3′, 4, 4′-비페닐테트라카복실산 이무수물 및 p-페닐렌 디아민으로부터 합성한 폴리이미드 전구체의 수용액을 구리 호일에 건조 두께 1mil로 피복한 다음 경화시켜 구리 호일과 폴리이미드 필름의 이중 층 필름을 수득한다.
마스크를 통과하는 진동 파장이 248nm인 KrF 엑시머 레이저 광을 사용하여 폴리이미드 필름의 표면에 조사함으로써 건식 에칭을 폴리이미드 필름에 적용시켜 200μm 피치 및 5개의 구멍/mm로 직경이 60μm인 미세한 통과 구멍을 갖는 8cm2의 부분을 형성시킨다. 내식막을 구리 호일의 표면에 피복한 다음 경화시켜 표면을 절연시키고, 적층 필름을 화학적 에칭 용액에 50℃에서 2분 동안 함침시킨다.
적층 필름을 물로 세척한 후, 구리 호일 부분을 전극과 결합시키고, 적층 필름을 시안화금 도금 욕에 60℃에서 함침시키며, 음극으로서 구리 호일을 사용하여 금 도금을 이중 층 필름의 통과 구멍 부분에서 성장시킨다. 금 결정이 폴리이미드 필름의 표면으로부터 약간 돌출(5μm 높이로 돌출)되는 경우, 도금 처리를 정지시킨다. 피복된 내식막 층을 박리시킨 다음 이중 충의 구리 호일을 염화제2철 수용액에 용해시켜 제거한다.
최종적으로, LARC-TPI(상표 폴리이미드, 미쓰이 토아쓰 케미칼즈, 인코포레이티드의 제품)로 이루어진 열가소성 폴리이미드 수지 층(400℃에서 용융점도: 8.3×105poise, 유리 전이온도: 451°K)을 절연 필름의 한쪽면 또는 양쪽면에 형성시켜 이방성 전기 전도성 필름을 제공한다.
본 발명은 이의 특정 양태를 참조로 하여 상세히 기술하였지만, 각종 변형 및 수정이 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않는 범주내에서 가능하다는 것이 당해 분야의 전문가들에게는 명백할 것이다.

Claims (16)

  1. 절연 필름을 각각 전기 전도적으로 두께 방향으로 통과하는 미세한 통과 구멍을 갖고, 절연 필름의 전면 및 후면의 각각의 통과 구멍의 양쪽 말단 부분 중의 하나 이상의 말단 부분이 통과 구멍의 개방 부분의 면적보다 더 큰 기저 면적을 갖는 범프형 금속 돌출부로 차단되며, 절연 필름이 400℃에서의 용융점도가 1x108poise 이하인 열가소성 폴리이미드 수지를 포함하는 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  2. 제1항에 있어서, 미세한 통과 구멍이 레이저 광을 조사함으로써 형성되는 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  3. 제1항에 있어서, 범프형 금속 돌출부의 기저 면적이 통과 구멍의 평면 면적보다 1.1배 이상 더 큰 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  4. 제1항에 있어서, 통과 구멍의 평면 면적이 (절연 필름의 두께)2보다 더 큰 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  5. 제1항에 있어서, 열가소성 폴리이미드 수지의 용융점도가 1x103내지 1x107poise인 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  6. 제1항에 있어서, 열가소성 폴리이미드 수지의 유리전이온도가 475°K 이상인 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  7. 제1항의 이방성 전기 전도성 접착 필름(여기서, 이방성 전기 전도성 접착 필름은 결합되는 재료들 사이에 삽입된다) 및 결합되는 재료를 포함하는 결합 구조물.
  8. 제7항에 있어서, 결합되는 재료가 유연성 인쇄 기판, 외부 회로 기판, 반도체 소자, 다층 회로 기판, 다중-팁 모듈, 전자 부품 및 리드 프레임으로부터 선택된 결합 구조물.
  9. 절연 필름을 각각 전기 전도적으로 두께 방향으로 통과하는 미세한 통과 구멍을 갖고, 절연 필름의 전면 및 후면의 각각의 통과 구멍의 양쪽 말단 부분 중의 하나 이상의 말단 부분이 통과 구멍의 개방 부분의 면적보다 더 큰 기저 면적을 갖는 범프형 금속 돌출부로 차단되며, 400℃에서의 용융점도가 1x108poise 이하인 열가소성 폴리이미드 수지 층이 절연 필름의 하나 이상의 표면에 형성되어 있는 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  10. 제9항에 있어서, 미세한 통과 구멍이 레이저 광을 조사함으로써 형성되는 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  11. 제9항에 있어서, 범프형 금속 돌출부의 기저 면적이 통과 구멍의 평면 면적보다 1.1배 이상 더 큰 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  12. 제9항에 있어서, 통과 구멍의 평면 면적이 (절연 필름의 두께)2보다 더 큰 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  13. 제9항에 있어서, 열가소성 폴리이미드 수지의 용융점도가 1x103내지 1x107poise인 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  14. 제9항에 있어서, 열가소성 폴리이미드 수지의 유리전이온도가 475°K 이상인 이방성 전기 전도성 접착 필름.
  15. 제9항의 이방성 전기 전도성 접착 필름(여기서, 이방성 전기 전도성 접착 필름은 결합되는 재료들 사이에 삽입된다) 및 결합되는 재료를 포함하는 결합 구조물.
  16. 제15항에 있어서, 결합되는 재료가 유연성 인쇄 기판, 외부 회로 기판, 반도체 소자, 다층 회로 기판, 다중-팁 모듈, 전자 부품 및 리드 프레임으로부터 선택되는 결합 구조물.
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