KR100282749B1 - 이방 전기전도성 조성물 - Google Patents

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야마모토 카즈모토
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Abstract

본 발명은 산소 함량이 10 내지 10,000 ppm인 구리 합금 분말 1 중량% 및 0.5 내지 250 중량%의 유기 결합제를 함유하고, 상기 구리 합금 분말의 입자 표면에 구리 화합물이 존재하는 이방 전기전도성 조성물에 관한 것이다.

Description

이방 전기전도성 조성물{Anisotropic Conductive Composition}
이방 전기전도성 필름은 주로 액정 구동용 IC의 전기적 접속(이하, 전기적 접속을 간단히 접속이라고도 한다) 등에 사용되어 왔다.
종래부터, 많은 이방 전기전도성 필름이 개시되고 있다. 예를 들어 일본 특허 공개 제95-197001호 및 일본 특허 공개 제92-242001호는 수지 볼상에 금속 도금을 행한 전기전도 입자를 사용한 이방 전기전도성 필름을 개시하고 있다. 또, 예를 들어 일본 특허 공개 제86-55809호, 일본 특허 공개 제93-40402호, 일본 특허 공개 제95-73740호 및 일본 특허 공개 제95-65028호는 니켈분, 땜납분, 금 도금 니켈분 등의 금속분을 이용한 이방 전기전도성 필름을 개시하고 있다.
이방 전기전도성 필름은 유기 결합제 중에 분산된 전기전도 입자로 이루어지는 필름이다. 이방 전기전도성 필름은 접속하고자 하는 기판상의 전극 또는 단자 위에 미리 접착해 두고, 그 위에 피접속 기판 및 피접속 LSI를 배치하고 가압 및 가열하여 유기 결합제를 건조 또는 경화시킨다. 이 때, 전극간에 끼워져 있는 전기전도 입자가 변형됨으로써, 얻어진 필름이 전극간 두께 방향으로만 높은 전기전도성을 가지게 되고 이에 따라 인접하는 전극 끼리는 절연성이 유지된다. 따라서, 이방 전기전도성 필름은 액정, 플라즈마 디스플레이, EL 소자 등의 패널 구동용 IC의 TAB 접속 및 LSI의 베어 칩 접속, 유연성 기판의 패널 접속 등에 사용되어 왔다.
이방 전기전도성 필름에 사용되는 전기전도 입자로서 금속분, 금속 도금 수지분 등을 들 수 있다. 금속분으로서는 땜납분, 니켈분, 금 도금 니켈분, 구리 분말, 은 분말 등을 들 수 있다. 니켈분은 본래 고유 저항이 높은 데다가 내환경성이 낮고, 이것을 이용하면 접속 저항이 상승된다는 문제를 안고 있었다. 또, 니켈분은 단단하기 때문에 이것을 이용하면 접속시에 꽤 높은 전압이 필요해지고 기판으로의 손상이 커진다. 예를 들어, 유리 기판 접속에 니켈분을 사용했을 경우에는 기판이 파손된다는 문제가 있었다.
땜납분은 금속분 중에서도 고유 저항이 높기 때문에 파인 피치 접속에 사용할 수 없고, 또 융점이 낮기 때문에 가열 접속시에 땜납이 반용융 상태가 되는 일이 종종 일어난다는 문제를 갖고 있다.
금 도금 니켈분은 금 도금이 가압시에 벗겨져 떨어진다는 문제, 니켈을 사용하고 있기 때문에 높은 가압이 필요해지고, 예를 들어 구리와 같이 유연한 전극을 사용하였을 때, 니켈분 뿐만 아니라 전극도 변형시켜 버린다는 문제를 종종 안고 있었다.
구리 분말은 산화 열화를 일으키기 쉬운데다가 전극간에 끼워지는 전기전도 입자의 갯수가 애당초 적기 때문에 신뢰성 부족의 문제를 갖고 있었다.
은 분말은 이동에 의해 고습도하에서 인접 전극간의 절연 저항의 열화를 일으키기 쉽고, 파인 피치 접속으로의 응용이 불가능하다는 문제가 있다.
한편, 금속 도금 수지 입자는 그 자체의 전기전도성이 낮기 때문에 다량의 첨가가 필요해지는 경우가 있다. 금속 도금 수지 입자의 경우에는 가압에 의해 전기전도 입자가 변형할 때 수지 입자 자체에 균열이 발생하기 쉽고, 그 때문에 도금 박리가 생겨 접속 불량이 일어나기 쉽다. 특히 열 사이클에서는 수지 입자와 도금 금속층과의 사이의 열 팽창율 차에 의해 양자의 계면에 공간이 생겨 박리가 일어나기 쉬워진다. 또, 일본 특허 공개 제95-118618호는 금속 도금 수지 입자의 표면을 유기 폴리머로 더욱 절연 코팅한 전기전도 입자를 사용하여 접속시에 가압 또는 가열을 행하면, 전극간에 끼워진 전기전도 입자 표면의 절연 코팅층이 파괴되어 전극간의 통전이 확보되고, 한편 접속에 기여하지 않는 전기전도 입자는 절연 코팅층을 유지하고 있으며 인접 전극간의 절연성이 확보된다는 것을 개시하고 있다. 이 경우, 가열 압착시 반드시 접속에 기여하는 전기전도 입자의 절연 코팅층만이 파괴되는 것이 아니며, 접속에 기여하지 않는 전기전도 입자의 절연 코팅층도 열 전기전도 및 가열시의 유동 현상에 의해 손상을 받아 절연성을 완전히는 확보할 수 없다는 문제가 있다.
근래, 생산성을 높이기 위해서 필름 제작시의 가압 시간을 몇초의 짧은 시간으로 행하려는 요구가 있지만, 상기와 같은 분말 또는 입자를 사용한 이방 전기전도성 조성물은 열 전기전도가 나쁘기 때문에 몇초간 정도의 가압으로는 조성물의 열 경화가 부족하고 접속 불량의 발생이 현저하였다. 또, 파인 피치 접속에 있어서는 파인 피치 중의 전기전도 입자의 분산이 불충분하고, 종종 접속 불량의 문제가 발생하였다.
이방 전기전도성 조성물 또는 필름을 제조하기 위해서는, 전기전도 입자를 충분히 분산시킬 필요가 있다. 전기전도 입자가 조금이라도 응집되어 있거나 유기 결합제의 편석 등이 필름 중에 발생하면 전극간에 끼워져 있는 접속에 기여하는 전기전도 입자의 수가 감소하여 접속 불량이 발생하기 쉽다. 따라서, 전기전도 입자의 분산성은 이방 전기전도성 조성물 또는 필름 제작에 있어서 중요한 인자이다. 금속 도금 수지분 등의 공지된 전기전도 입자에서는 높은 분산을 얻기 위해 교반을 행하면 도금층이 기계적인 요인으로 벗겨져 버리는 일이 종종 있었다.
니켈분은 표면에 니켈 산화물층을 형성하고 있기 때문에 유기 결합제 중에서의 분산성도 비교적 높다. 그러나, 표면의 니켈 산화물은 절연체이고 단단하기 때문에 변형에 의해 간단히 파괴되기 어렵고, 그 결과 전극과 니켈분과의 사이에 니켈 산화물층이 남아 버려 접속시의 전기전도성이 부족한 경우가 있다.
금속 도금, 예를 들어 금 도금을 행한 니켈분은 높은 분산성을 얻기 위해 교반을 행하면 금 도금층이 벗겨져 버려 충분한 전기전도 특성을 발휘할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명자들에 의해 이미 개시되어 있는 은 구리 합금분은 그 자체로 확실히 충분한 전기전도성을 부여하기는 하지만, 파인 피치 접속에 사용하면 분산성의 부족에 의해 전극 단자 사이에서의 전기전도성에 불균일이 발생한다는 문제가 있다.
또, 이방 전기전도성 필름을 가압 및 가열에 의해 접속할 때, 동시에 이방 전기전도성 필름의 유기 결합제를 경화시킬 필요가 있는데, 가열 시간은 10 내지 20초 정도의 짧은 시간이 요구되고 있다. 전기전도 입자가 분산되어 있는 유기 결합제를 이러한 단시간에 경화시키기 위해서는, 전기전도 입자의 열 전기전도성을 높여야만 하는데, 공지된 전기전도 입자로는 열 전기전도성이 부족하고 충분한 경화성을 얻을 수 없었다.
전기전도 입자의 입경 분포에 대해서는 일본 특허 공보 제94-97573호에 최대 직경에 대한 최소 직경비가 0.5 내지 1인 입경 분포의 전기전도 입자를 사용하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 파인 피치 접속에서는 이방 전기전도성 필름의 막 두께가 10 미크론 정도 요구되는 경우가 많고, 그 경우 샤프한 입경 분포를 갖는 전기전도 입자만으로는 필름 형성시의 도공 공정에서 전기전도 입자, 유기 결합제 및 필요에 따라 용제로 이루어지는 페이스트의 틱소트로피 (thixotropy)가 부족하기 쉽고, 균일한 도막을 얻기 어렵다.
유기 결합제로서는 종래부터 열 가소성 수지 및 열 경화성 수지가 사용되고 있다. 열 경화성 수지로서 에폭시 수지를 사용하는 경우에는 잠재성 경화제를 사용하는 것이 알려져 있는데, 이방 전기전도성 필름의 보존 안정성을 위해서는 분산되어 있는 경화제의 안정성이 중요하다고 하는 것은 말할 필요도 없다. 종래의 전기전도성 입자는 분산성이 불충분하기 때문에 파인 피치 접속에 사용하기 위해서는 기계적인 분산 처리에 과도의 강도와 시간을 요하고 있었다. 따라서, 마이크로 캡슐형 경화제의 보호막이 파괴되고 경화제 자신의 안정성이 부족하다는 문제가 있었다. 이방 전기전도성 필름의 작성에는 분산성이 우수하고, 도공 프로세스에서 경화제의 보호막에 손상을 주지않는 전기전도 입자를 사용하는 것이 필요하다. 예를 들어 부정형 니켈분 등은 분산성이 낮고 또 단단하기 때문에 압착에 가압이 필요할 뿐만 아니라 이방 전기전도성 필름의 작성시, 분산되어 있는 마이크로 캡슐형 경화제의 보호막을 파괴해 버린다는 문제가 있다. 따라서, 이방 전기전도성 필름의 보존 안정성을 나쁘게 하거나 접속시의 통전에 불균일이 발생하기 쉽다.
＜발명의 개시＞
본 발명은 산소 함량이 10 내지 10,000 ppm인 구리 합금 분말 1 중량부 및 0.5 내지 250 중량부의 유기 결합제를 포함하는 이방 전기전도성 조성물로서, 상기 구리 합금 분말의 입자 표면에 구리 화합물이 존재하는 이방 전기전도성 조성물에 관한 것이다.
＜발명의 실시하기 위한 최선의 형태＞
본 발명에서 말하는 이방 전기전도성 조성물은 페이스트 상태의 것과 필름 상태의 것 중 어느 것이나 포함한다. 페이스트 상태란 액체의 상태를 말하고 필요에 따라서 용제 등을 포함하고 있어도 좋다. 필름 상태란 베이스 필름 등의 기재상에 도포 건조에 의해 형성되어 있는 외관상의 필름 상태를 말한다.
구리 합금 분말로서는 Ag, Ni, Sn, Pb, Pt, Pd, Au, Si, Zn, P, Ti, C, Co 및 Fe로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종류와 Cu와의 합금을 들 수 있다. 특히, Cu-Ag 또는 Cu-Au를 주성분으로 하는 구리 합금 분말이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 구리 합금 분말의 조성은 화학식 MxCu1-x(식중, M은 Ag 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소이고, 0.001≤x≤0.6, x는 원자비이다)로 표시된다. 구리 합금 분말은 구리와의 고용체를 포함하거나, 구리와의 금속간 화합물을 포함할 수 있다.
구리 합금 분말이란 바람직하게는 고유 저항이 1.5 x 10-6내지 8 x 10-5Ω·㎝이다.
본 발명의 조성물은 이러한 구리 합금 분말을 사용하고 있기 때문에, 전기적 접속에 사용했을 경우, 접속 저항을 충분히 낮출 수 있다.
또, 본 발명에서 사용하는 구리 합금 분말은 구리 화합물을 구리 합금 입자의 표면에 포함하고 있기 때문에 유기 결합제와의 습윤성이 좋고, 얻어진 이방 전기전도성 조성물은 파인 피치 접속에 충분히 대응할 수 있다. 즉, 결합제와 구리 합금 분말 표면의 구리 화합물의 습윤성이 높기 때문에 합금 분말의 응집이 일어나기 어렵고 합금 분말이 유기 결합제 중에서 충분히 분산할 수 있다. 따라서, 파인 피치 전극 사이에 끼워지는 전기전도 입자의 갯수에 불균일이 적어지고 또 인접 전극간에서의 응집 금속분에 의한 절연 파괴를 방지할 수 있다.
또, 구리 화합물은 비교적 유연하기 때문에 압접시에 구리 합금 분말이 변형됨과 동시에 전극에 의해 구리 합금 분말 표면의 구리 화합물이 간단히 파괴된다. 이에 따라, 금속면끼리 접속된 것을 얻을 수 있다. 이 때, 인접 전극간 방향의 구리 합금 분말끼리의 접촉에 의한 단락은 입자의 고분산성 때문에 방지되고, 인접 전극간의 절연성이 유지된다. 또, 가령 접속에 기여하지 않는 구리 합금 분말끼리 접촉이 있어도 분말 표면에 구리 화합물이 존재하기 때문에, 이 점으로부터도 절연성을 확보할 수 있다는 잇점이 있다. 구리 합금 분말이 구리-은 합금 또는 구리-금 합금의 분말인 것이 바람직하다. 분말 표면에 존재하는 구리 화합물이 분말의 분산성과 인접 입자 사이의 절연성에 기여하고, 압접에 의해 분말 입자가 변형되면 표면의 구리 화합물이 파괴되고, 구리 또는 고전기전도성의 은 금속면이 표면에 드러나 이들 금속면이 전기전도성 확보에 작용한다.
구리 합금이 구리-은 합금 또는 구리-금 합금일 경우, 구리 합금 분말 표면의 은 또는 금의 농도가 합금 전체의 평균 농도보다 높은 것이 바람직하다. 파인 피치에서의 분산성 및 인접 입자와의 절연성을 해치지 않고 우수한 전기전도성을 확보할 수 있는 잇점을 갖기 때문이다.
구리 합금 분말의 표면에 흡착하는 물, 산소, 이산화탄소 등의 산소 함유 화합물은 분말의 분산시에 유기 결합제, 용제 등에 용해하는 식으로 표면에서 이탈하기 때문에, 금속 분말과 유기 결합제와의 습윤성 향상에는 기여하지 않는다. 즉, 금속 분말 표면에 구리 화합물이 존재함으로써 본 발명의 분산성을 달성할 수 있는 것이다.
구리 합금 분말의 입자 표면에 존재하는 구리 화합물로서는 구리 수산화물, 구리 산화물, 구리 수산화산화물 등이 바람직하다.
이 경우에는 구리 합금 분말에 포함되는 산소의 함량이 10 ppm 미만이면 입자의 충분한 분산 효과를 얻지 못하고, 10,000 ppm를 넘으면 구리 화합물이 간단히 파괴되지 않으며 구리 합금 분말과 접속 전극 사이에 남아 버려 접속 저항이 나빠진다. 구리 합금 분말의 산소 함량은 바람직하게는 10 내지 10,000 ppm, 더욱 바람직하게는 30 내지 5,000 ppm이다.
산소 함량의 측정은 산소/질소 분석계 (EMGA650: 호리바 세이사꾸쇼제)로 2,000℃까지 승온시켜 행할 수 있다.
구리 합금 분말은 상술한 바와 같이 Cu-Ag계 또는 Cu-Au계 합금인 것이 바람직하지만, 이들 합금에 Pt, Pd 등의 그 외의 성분을 포함할 수도 있다. 특히, Cu-Ag계의 구리 합금 분말이 바람직하고 화학식 AgxCu1-x(여기서, 0.001≤x≤0.6, x는 원자비)로 표시되는 조성의 구리 합금 분말이 더욱 바람직하다.
x가 0.001 미만이면 접속 후의 내산화성이 부족하고, 저항이 상승하기 쉽다. x가 0.6를 넘으면 고습도하에서 은의 이행에 의해 파인 피치 접속시에 인접 전극 사이에서의 절연성이 파괴되기 쉽다. 바람직하게는 0.01≤x≤0.5이고, 더욱 바람직하게는 0.01≤x≤0.4이다. 상기 조성의 구리 합금 분말 표면의 은 농도가 구리 합금 분말 전체의 평균 은 농도보다 높은 것이 바람직하다. 즉, 표면 은 농도가 평균 은 농도보다 높음으로써 분산성을 해치지 않고 압접 접속시의 내환경성이 우수하다. 또, 입자 표면의 은 농도를 높임으로써 표면이 유연해지고 접속시에 압력을 주었을 때 표면이 변형되기 쉽기 때문에, 입자간의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있고, 전기적 접속이 양호해진다.
입자 표면의 은 농도는 구리 합금 분말 전체의 평균 은 농도의 1.5배 이상인 것이 바람직하다. 입자 표면의 은 농도란 X선 광 전자 분광 분석계(XPS)로 측정한, Cu2p, Ag3d및 Au4f유래의 피크 각각의 총면적 값에서 장치내 보정 계수를 사용하여 산출한 값(Ag+Au)/(Ag+Au+Cu)이다. 구리 합금 전체의 평균 은 농도 또는 금 농도는 구리 합금 분말을 진한 질산 또는 왕수에 완전히 용해하고 고주파 유도 결합형 플라즈마 분석계(ICP)를 사용하여 측정하였다.
또, 본 발명에서 사용하는 구리 합금 분말의 평균 입자경은 2 내지 15 미크론이다. 평균 입경이 2 미크론 미만이면 전극면의 거칠기와 동일하게 되기 때문에 전기전도성이 불량해지고, 또 미분말의 표면 활성이 높아지기 때문에 내환경성이 나빠진다. 평균 입자경이 15 미크론을 넘으면, 파인 피치 접속에서 인접 전극 사이에서의 단락이 일어나거나 전극간에 끼워지는 전기전도 입자의 양이 극단적으로 적어지기 때문에 통전이 불안정해진다. 바람직하게는 평균 입자경이 2 내지 10 미크론이다.
또, 본 발명에서 사용하는 구리 합금 분말은 그 30 체적% 이상이 평균 입자경±2 미크론 입자경 범위에 있는 것이 바람직하다. 전극 사이에서 유효하게 통전에 관여하는 전기전도 분말이 다수 존재하기 때문이다. 이러한 입도 분포를 갖는 구리 합금 분말을 사용함으로써 제작된 이방 전기전도성 조성물에 적당한 틱소트로피를 부여할 수 있고, 도포함으로써 충분히 균일한 박막으로 하는 것이 용이하다는 잇점이 있다. 또, 구리 합금 분말이 입도 분포를 가짐과 동시에 미세분을 미량 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우, 미세분끼리 응집하지 않고 큰 입자에 소량의 미세분이 부착되기 때문에 예를 들어, 알루미늄 전극이 산화 피막을 갖고 있는 경우에는 그 미세분이 피막을 깨고 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 잇점이 있다. 특히, 이 경우 최소 입자경과 최대 입자경의 비가 0.001 이상, 0.5 미만인 것이 얇은 필름을 도공하는데 바람직하고, 0.001 이상, 0.45 이하인 것이 더욱 바람직하며, 0.001 이상, 0.3 이하인 것이 가장 바람직하다.
얇은 필름을 도공할 수 있음으로 인해서 파인 피치 접속시 유기 결합제의 인접 전극 사이로의 유입이 적어지고, 전극간의 양호한 접속성과 절연성을 확보할 수 있다. 또, 본 발명에서 사용하는 구리 합금 분말은 전기전도성이 양호하기 때문에 박막 중의 입자수가 적어도, 양호한 접속 저항을 얻을 수 있다는 잇점을 갖는다.
본 발명에서 평균 입자경은 레이저 회절형 측정 장치 RODOS SR형(SYMPATEC HEROS ＆ RODOS)를 사용하여 체적 적산 평균 입자경으로서 측정하였다. 평균 입자경±2 미크론의 범위의 입자경을 갖는 구리 합금 분말의 양은 체적 적산 입도 분포계로부터 구하였다. 또, 최대 입자경이란 체적 적산 입자경 분포의 적산치 98%에 상당하는 입자경이고, 최소 입자경이란 체적 적산 입자경 분포의 적산치 5%에 상당하는 입자경이다.
상술한 바와 같이, 구리 합금 분말의 입자 표면에는 구리 화합물이 존재하지만, 구리 화합물로서는 구리 산화물, 구리 수산화물 및 구리 수산화산화물이 바람직하다. 특히, 구리 화합물은 1가의 구리를 포함하는 것이 바람직하다. 유기 결합제와의 습윤성이 향상되고 가압시에 2가의 구리 화합물보다도 용이하게 파괴되어, 금속면을 노출시킬 수 있기 때문이다. 단, 2가의 구리 화합물의 비율이 너무 많으면 접속시에 전극 계면에 구리 화합물이 나타나 전기전도성을 손상시키는 경우가 있다. 0가, 2가의 구리 존재는 XPS에 의한 Cu2p의 결합 에너지에 상당하는 피크의 시프트로부터 동정하고, 1가의 구리의 존재는 오저 (Auger) 스펙트럼에 의해 확인하였다. 구리 화합물 중 0가의 구리+1가의 구리의 비율이 2가의 구리 비율보다 많은 것이 바람직하다. (0가의 구리+1가의 구리)/2가 구리의 비는 1 이상, 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 10 이상이다. (0가의 구리+1가의 구리)와 2가의 구리의 비율은 XPS에 의한 Cu2p의 피크 면적치로부터 산출하였다.
본 발명에서 사용하는 구리 합금 분말은 도금법, 공침법, 메카니컬 알로이닝법, 아터마이즈법 등의 방법으로 제작된 금속 분말인 것이 바람직하다. 특히, 가스아터마이즈법으로 제작된 금속 분말이 바람직하고 불활성 가스를 사용하는 아터마이즈법으로 제작된 금속 분말이 가장 바람직하다.
불활성 가스를 사용하는 아터마이즈법에 의해 제작되는 구리 합금 분말의 산소 함량은 합금 분말 제작시의 융액의 산소 함량에 의해 조절하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 본 발명의 바람직한 조성의 태양으로서 은 또는 금과 은과의 일정 조성의 금속 분말을 흑연 도가니 안에 넣고, 불활성 가스 중에서 1,700℃까지 가열한다. 이 때, 900℃까지는 감압하면서 승온시킨다. 또한, 불활성 가스를 봉입하여 상압에서 1,700℃까지 가열한다. 1,700℃에서 약 5분간 온도를 일정하게 유지한 후, 0.2% 이하의 산소 함량의 헬륨, 아르곤, 질소, 수소 또는 이들의 혼합 가스로 아터마이즈한다. 융액 중의 산소 함량을 500 ppm 이하까지 저감하는 것이 필요하다. 이 금속 융액의 산소 함량의 측정은 융액을 아터마이즈하지 않고 불활성 분위기 상태에서 실온까지 냉각하여 얻어지는 응고물을 EMGA에 의해 측정하여 얻어진 산소 농도이다. 충분히 냉각되기 전에 미세 분말을 꺼내면 사이클론 중에서 퇴적되어 있는 미세 분말이 축열되어 있기 때문에, 마찰 등에 의해 표면의 산화가 진행되어 버리는 경우가 있다. 따라서, 불활성 분위기 중에서의 5시간 내지 24시간 정도의 방치가 필요하다.
이렇게 해서 얻어진 구리 합금 분말은 공기 중의 수분에 가능한 한 접촉시키지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 흡착수가 분말에 존재하면 흡착수가 에폭시 수지 등의 유기 결합제의 경화를 촉진시키고 조성물의 보존 안정성을 악화시켜 버리는 경우가 있다. 또, 산화를 과도하게 진행시키기도 한다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물은 구리 합금 분말 외에 구리 합금 분말 1 중량부에 대해서 0.5 내지 250 중량부의 유기 결합제를 함유한다.
유기 결합제는 열 경화성 수지, 열 가소성 수지, 광 경화성 수지, 전자선 경화형 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다. 이들 수지의 예로서, 에폭시 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페녹시 수지, 폴리비닐부티랄 수지, SBR, SBS, NBR, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에테르테레프탈레이트 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르옥시드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리이소부틸렌 수지, 알킬페놀 수지, 스티렌부타디엔 수지, 카르복실 변성 니트릴 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에테르케톤 수지 등 또는 그들의 변성 수지를 들 수 있다.
유기 결합제는, 기판과의 접착성을 특히 필요로 하는 경우에는 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하는 경우에는 구리 합금 분말과의 습윤성을 향상시킬 수 있고, 특히 파인 피치에서의 분산성을 향상시킬 수 있다. 에폭시 수지를 사용하는 경우에는 복구성을 가지게 하기 위해 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 고무, SBR, NBR, 실리콘 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 우레탄 수지, 폴리아세탈 수지, 멜라민 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, SBS, 시아노아크릴레이트, 카르복실기, 히드록실기, 비닐기, 아미노기 등의 관능기를 함유하는 고무 및 엘라스토머류를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
에폭시 수지 이외에 혼합시킬 수 있는 유기 결합제의 양은 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 1 내지 250 중량부가 바람직하다.
에폭시 수지로는 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 페놀노볼락형, 크레졸노볼락형, 알킬 다가 페놀형, 페닐글리시딜에테르형, 다관능 폴리에테르형, 브롬화 페놀노볼락형, 변성 비스페놀 S형, 디글리시딜아닐린형, 디글리시딜오르토톨루이딘형, 우레탄 변성, 고무 변성, 실리콘 변성, 쇄상 변성 타입 등의 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물에서 유기 결합제의 양이 구리 합금 분말 1 중량부에 대해서 0.5 중량부 미만이면 도공성이 나쁘고, 인접 전극 사이에서의 단락이 일어나기 쉽다. 유기 결합제의 양이 250 중량부를 넘으면 구리 합금 분말의 양이 지나치게 적어져 충분한 통전을 얻을 수 없다. 유기 결합제의 양은 바람직하게는 0.5 내지 180 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 40 중량부이다.
유기 결합제로서 에폭시 수지를 사용하는 경우에는 경화제로서 잠재성 경화제를 사용하는 것이 바람직하다. 잠재성 경화제로는 붕소 화합물, 히드라지드, 3급 아민, 이미다졸, 디시안디아미드, 무기산, 카르복실산 무수물, 티올, 이소시아네이트, 붕소 착염 등 및 그들의 유도체가 바람직하다.
잠재성 경화제 중에서도 마이크로 캡슐형의 경화제가 바람직하다. 마이크로 캡슐형 경화제는 상기 경화제 표면을 열 가소성 수지 등으로 코팅한 것으로, 접속 작업시의 온도 및 압력으로 마이크로 캡슐이 파괴되고, 경화제가 유기 결합제 중에 급속하게 확산되어 경화를 촉진한다. 마이크로 캡슐형 잠재성 경화제 중에서도 마이크로 캡슐형 이미다졸 유도체 에폭시 화합물이 보다 바람직하다.
마이크로 캡슐형 이미다졸 유도체 에폭시 화합물로서는, 이미다졸 유도체와 에폭시 화합물과의 반응 생성물을 분쇄 등에 의해 미세 분말로 한 것을 다시 이소시아네이트 화합물 등과 반응시켜 캡슐화함으로써 상온에서의 안정성을 높인 경화제로, 60 내지 80℃의 온도에서 용융하고 압착 온도 부근에서 현저히 에폭시 경화를 촉진한다. 이미다졸 유도체로서는 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-벤질-2-에틸이미다졸, 1-벤질-2-에틸-5-메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸 등을 들 수 있다.
또, 이들의 경화제를 사용하는 경우, 에폭시 화합물로서는 비스페놀A, 비스페놀F, 페놀노볼락, 브롬화 비스페놀A 등의 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 다이머산 디글리시딜에스테르, 프탈산 디글리시딜에스테르 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 수지를 사용하는 경우, 마이크로 캡슐형 경화제는 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 5 내지 250 중량부의 양으로 사용할 수 있다. 마이크로 캡슐형 경화제의 양이 5 중량부 미만이면 경화 부족이 되기 쉽고, 250 중량부를 넘으면 보존 안정성이 부족하다. 베어 칩의 접속 등에 있어서는 원-칩 (one-chip)의 접속에 걸리는 시간을 단축하자는 요구가 높아지고 있다. 단시간에 경화를 진행시키기 위해서는 경화 속도와 유기 결합제의 제거 속도와의 관계가 중요하고, 그 때문에 적량의 경화제를 사용하는 것이 필요하다. 경화제의 양은 바람직하게는 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 바람직하게는 20 내지 200 중량부, 더욱 바람직하게는 42 내지 180 중량부, 가장 바람직하게는 43 내지 160 중량부이다.
마이크로 캡슐형 경화제의 입경은 평균 입자경으로 1 내지 10 미크론인 것이 바람직하다. 평균 입자경이 10 미크론을 넘으면, 이방 전기전도성 필름에서 도막의 두께가 불균일해져 접속 불량이 발생한다. 또, 평균 입자경이 1 미크론 미만이면 마이크로 캡슐형의 경화제 표면적이 너무 커져 보존 안정성이 나빠진다. 마이크로 캡슐형 경화제의 입자경이 본 발명에서 사용하는 구리 합금 분말의 입자경과 같은 정도이면 압력을 주어 구리 합금 분말이 변형되기 시작함과 동시에 마이크로 캡슐의 파괴가 일어나고, 압접하면서 유기 결합제의 경화를 진행시킬 수 있다. 마이크로 캡슐형 경화제가 너무 크면 마이크로 캡슐이 먼저 파괴되어 유기 결합제의 경화가 진행되고, 압접시에 먼저 유기 결합제가 너무 단단해져 구리 합금 분말의 변형이 진행되기 어려워진다. 마이크로 캡슐형 경화제가 구리 합금 분말에 대해서 너무 작으면 먼저 구리 합금 분말이 변형되고, 압접이 종료되었을 때부터 마이크로 캡슐이 파괴되어 유기 결합제의 경화가 촉진되게 되므로 경화 부족이 되기 쉽다.
또한, 본 발명에 관한 구리 합금 분말을 사용하면, 구리 합금 분말의 열 전기전도성이 좋기 때문에 압접으로 마이크로 캡슐형 경화제가 파괴될 때, 동시에 금속 분말 근접 유기 결합제 및 경화제로 열이 전달되기 쉽고, 경화가 촉진되며 금속 분말의 안정된 접속을 확보할 수 있다. 특히, 최근의 고생산성을 중시한 단시간 접속이라는, 전열에 있어서는 심한 조건하에서 특히 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물을 도포하는 경우에는, 필요에 따라서 적당한 용제를 사용할 수 있다. 마이크로 캡슐형 경화제에 손상을 주지 않는, 즉 캡슐의 보호막을 용해시키지 않는 용제가 바람직하다. 예를 들어, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 메틸이소부틸케톤, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 방향족계 탄화수소, 에테르, 케톤, 에스테르 등이 바람직하다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물에는 전기전도 입자의 분산성과 접속 후의 내습도성을 향상시키기 위해서 실란 커플링제, 티탄 커플링제, 알루미늄 커플링제 등을 배합할 수 있다. 특히, 실란 커플링제 및 티탄 커플링제가 바람직하다.
실란 커플링제로서는 분자 중에 2개 이상의 다른 반응기를 갖는 유기 실리콘 단량체를 들 수 있다. 이들 반응기의 한쪽은 유리, 금속, 실리콘 등의 무기 물질과 화학 결합하는 반응기(예를 들어, 메톡시기, 에톡시기, 실란올기, 할로겐기, 알콕시드기, 아실옥시기 등)이고, 다른쪽은 합성 수지를 구성하는 유기 재료와 화학 결합하는 반응기(예를 들어, 비닐기, 에폭시기, 메타아크릴기, 아미노기, 메르캅토기, 디아미노기, 지방족 에폭시기 등)이다.
실란 커플링제의 바람직한 예로는 비닐트리클로로실란, 비닐트리에톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필메틸디클로로실란, γ-클로로프로필디메톡시실란, γ-클로로프로필메틸디에톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 알콕시실란, 클로로실란 등이 있다.
티탄 커플링제로는 유기 티탄 화합물, 예를 들어 R1-Ti-(R2)3(식 중, R1은 탄소수 1 내지 4, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, R2는 탄소수 2 내지 20, 바람직하게는 탄소수 2 내지 18의 카르복실산 에스테르이다)이 있다.
티탄 커플링제의 바람직한 예로는 이소프로필트리이소스테아릴 티타네이트, 이소프로필트리옥타노일 티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 이소프로필(N-아미노에틸아미노에틸)티타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스페이트)티타네이트, 테트라(2,2-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스(디트리데실)포스페이트 티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세테이트 티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌 티타네이트, 이소프로필디메타크릴이소스테아로일 티타네이트, 이소프로필이소스테아로일디아크릴 티타네이트, 이소프로필트리(디옥틸포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리쿠밀페닐티타네이트, 테트라이소프로필비스(디옥틸포스페이트)티타네이트 등이 있다.
즉, 상기의 커플링제는 예를 들어 구리 합금 분말 표면에 배위하고, 장쇄의 고급 지방산기와 같은 소수성 유기쇄를 유기 결합제측으로 연장시킴으로써 구리 합금 분말의 흡수를 방지한다는 효과를 갖는다. 커플링제는 전기전도 입자 100 중량부에 대해서 2 중량부까지 첨가할 수 있다. 또, 구리 합금 분말을 미리 커플링제로 처리해 둘 수도 있다. 미리 커플링제로 처리하는 경우에는 적당한 용제를 사용한 커플링제 용액 중에 구리 합금 분말을 침지시키고, 몇 시간에서 몇일 간 방치한 후, 실온 내지 50℃의 온도로 공기 중 또는 불활성 분위기 중에서 건조한다. 구리 합금 분말의 표면에 흡착된 커플링제의 양은 구리 합금 분말을 진한 질산 용액에 용해하고 고주파 유도 결합형 플라즈마 분석계(ICP)로 측정한다. 구리 합금 분말 표면에 흡착된 실란 커플링제 또는 티탄 커플링제의 실리콘 또는 티탄의 양은 0.1 내지 500 ppm 정도가 바람직하다. 이 양이 500 ppm를 넘으면, 접속시에 전극 사이에 존재하는 커플링제의 통전이 불량해진다. 바람직하게는 이 양은 0.1 내지 200 ppm이다.
이방 전기전도성 조성물은 이하와 같이 해서 제조된다. 우선, 구리 합금 분말 및 유기 결합제, 필요에 따라서 용제 및(또는) 커플링제를 혼합한다. 혼합에는 유성형 다축 압출기 (planetary extruder), 3중 롤 (triple roll), 니더 (kneader), 탈포기, 날개 달린 교반기, 볼 밀 등의 공지된 혼합기를 사용할 수 있다. 혼합은 구리 합금 분말이 충분히 분산될 때까지 행한다.
또한, 필요에 따라서 소정량의 경화제를 혼합한다. 마이크로 캡슐형 경화제를 사용하는 경우에는 후공정에서 소정량 혼합할 수도 있다.
이렇게 해서 얻어진 이방 전기전도성 조성물의 점도는 1,000 cps에서 20만 cps 정도의 범위이고, 용도에 따라서 조제하는 것이 바람직하다.
얻어진 이방 전기전도성 조성물은 그대로 접속 기판상의 전극 및 단자상에 디스펜서 및 스크린 인쇄 등의 수단에 의해 도포하여 사용할 수 있다.
또, 필름상의 이방 전기전도성 필름을 제작하는 경우에는 이방 전기전도성 조성물을 블레이드, 다이코터 등의 공지된 도포 수단에 의해 절연성 필름 등의 베이스 필름에 도포한다. 도공된 필름이 용제를 포함하고 있는 경우에는 충분히 건조하는 것이 바람직하다. 건조 온도로서는 실온에서부터 80℃정도까지가 바람직하다.
이방 전기전도성 필름의 두께는 5 내지 500 미크론 정도이고, 폭은 특히 제한은 없다. 이방 전기전도성 필름을 접속에 사용하는 경우에는 이것을 슬릿팅하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 폭 0.2 내지 200 mm정도의 이방 전기전도성 필름을 릴(reel)에 감아 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 길이가 긴 필름은 몇 m에서 1,000 m정도의 길이로까지 와인딩할 수 있다. 릴은 가이드가 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 이방 전기전도성 필름은 바람직하게는 필름의 적어도 한쪽 면에 절연성 필름(본 명세서에서는 베이스 필름이라고 한다)을 갖고 있는 것이 보존 안정성 및 접속시의 작업성 향상의 점에서 바람직하다. 베이스 필름은 이방 전기전도성 조성물의 도포을 위한 바탕층이 되는 것으로, 릴 등에 감아 사용할 수 있는 기계적 강도를 갖는 필름이 바람직하다.
베이스 필름의 재질로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 테프론, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 또는 알루미나, 질화 알루미나 등의 무기 필름 등을 들 수 있다. 이방 전기전도성 필름은 점착성을 갖기 때문에 베이스 필름에 다시 산화 티탄 처리 및 실리콘 수지 처리, 알키드 수지 처리 등을 행하는 것이 바람직하다. 베이스 필름의 두께는 1 내지 300 미크론 정도가 바람직하다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물을 베이스 필름에 도포하여 얻어진 필름에, 다시 필요에 따라서 베이스 필름과는 반대측에서 이방 전기전도성 조성물층을 끼워넣기 위한 커버 필름을 적층할 수 있다.
커버 필름의 재질로서는 베이스 필름의 재질과 마찬가지로 PET, 테프론, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 또는 상술한 무기 필름, 이들에 실리콘 수지 처리, 알키드 수지 처리 또는 산화 티탄 처리를 행한 것을 들 수 있는데, 베이스 필름의 재질보다도 점착성이 낮아지도록 선택하는 것이 바람직하다. 베이스 필름과 커버 필름를 갖는 이방 전기전도성 필름을 접속에 사용하는 경우에는 우선, 커버 필름을 벗겨 접속 기판 및 칩상에 접합하고 이어서, 베이스 필름을 벗겨 다른 기판 및 칩과 접속시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 이방 전기전도성 조성물 또는 이방 전기전도성 필름의 사용 방법예를 설명하겠다.
이방 전기전도성 조성물을 그대로 사용하는 경우에는, 디스펜서 및 스크린 인쇄 등의 수단에 의해 도포한다. 이 경우, 경화시에 용제가 휘발되면 보이드가 발생하기 때문에 이방 전기전도성 조성물은 용제를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어 이방 전기전도성 조성물을 전극상에 도포하고 이 조성물을 끼워넣도록 해서 피접속 기판 또는 LSI 칩을 적층하고, 이 위에서 성형 용구로 가열 및 가압하고 유기 결합제를 경화시킨다. 이 때, 전극 사이에 위치하는 구리 합금 분말만이 변형을 받고, 이에 따라 전극간 방향(필름의 두께 방향)에만 통전을 얻을 수 있다. 인접 전극사이에서는 절연성이 유지된다.
커버 필름을 갖는 이방 전기전도성 필름을 사용하는 경우에는 우선 커버 필름을 벗기고, 접속 기판상의 전극에 이방 전기전도성 조성물의 점착성을 이용하여 이방 전기전도성 필름을 접착시킨다. 필름이 벗겨지지 않을 정도로 적당히 가압, 가열하여 가압착을 행한다. 이어서, 베이스 필름을 벗기고 이방 전기전도성 조성물만이 접속 기판에 접착되어 있는 상태로 한다. 피접속 기판 또는 LSI 칩의 전극을 그 위에 배치하여 접속 기판상의 전극과 마주보도록 하고 이방 전기전도성 조성물을 끼워넣어 성형 용구로 누른다. 이 때, 가압 및 가열을 행하여 유기 결합제를 경화시키고 구리 합금 분말의 변형에 의해 대향하는 전극 사이의 통전을 얻는다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물 또는 이방 전기전도성 필름은 접속시 압력이 낮아도 전기전도 입자를 변형시키는 것이 비교적 용이하고, 이에 따라 전극간의 고전기전도성을 발휘할 수 있다. 본 발명의 이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름은 2 kgf/㎠에서 수백 kgf/㎠ 정도의 압력으로 접속이 가능하다는 잇점이 있다. 바람직한 압력은 5 kgf/㎠에서 700 kgf/㎠이다.
또, 접속시의 압착 온도에 있어서, 종래의 재료는 170 내지 230℃의 고온에서 접속되어 있지만, 본 발명의 이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름은 공지된 압착 온도에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기에 기재된 바와 같이 변형성 및 열 전기전도성이 우수하기 때문에 100 내지 160℃라고 하는, 보다 낮은 온도 범위에서 접속이 가능하고, 또한 파인 피치에서의 얼라인먼트가 벗어나는 문제를 현저히 개선할 수 있다는 잇점을 갖는다.
가열 시간은 종래 재료의 경우 15 내지 20초를 필요로 했지만, 본 발명의 이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름은 5초 정도의 단시간에도 충분한 접속이 가능하고 생산성이 우수하다는 잇점을 갖는다. 이것은 본 발명에서 사용하는 구리 합금 분말의 높은 열 전기전도성 때문에 유기 결합제로의 열 전기전도가 양호해지고, 유기 결합제의 경화가 안정 내지 균일하게 행해지기 때문이다.
이렇게 해서 접속 기판과 피접속 기판 또는 피접속 칩과의 양호한 전기적 접속을 본 발명의 이방 전기전도성 조성물 또는 이방 전기전도성 필름을 사용하여 달성할 수 있다.
접속 기판으로서는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 일렉트로 루미네센스 디스플레이 등의 패널, 프린트 기판, 빌드 업(build up) 기판(절연층, 도체 회로층을 교대로 적층하여 형성되어 있는 다층 기판으로, 감광성 수지제의 것 등을 들 수 있다), 저온 소성 기판 등의 전기적 배선이 되어 있는 기판 등을 사용할 수 있다. 또, 피접속 기판 또는 피접속 칩으로서는 유연성 또는 경성 프린트 기판, 콘덴서, 저항기, LSI 칩, 코일 및 LSI 칩이 이미 접속되어 있는 유연성 기판(TCP: 테이프 캐리어 패키지), QFP, DIP, SOP 등의 LSI 패키지 등을 들 수 있다.
접속 기판 또는 피접속 기판의 재질은 특히 제한은 없으며 재질의 예로는, 폴리이미드, 유리 에폭시, 종이 페놀, 폴리에스테르, 유리, 실리콘, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌에테르, 열경화성 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌술피드, 유리 폴리이미드, 알루미나, 질화 알루미나, 테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐렌테레프탈레이트, BT 수지, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 감광성 에폭시아크릴레이트 및 그의 유도체 등이 있다. 이들의 재질로 이루어지는 단층, 적층 기판, 저온 소성용 기판 등을 사용할 수 있다.
접속 기판 또는 피접속 기판상에 형성되어 있는 접속용 전극의 도체는 특별한 제한이 없으며 그 예로는 ITO(인듐 주석 산화물), IO(인듐 산화물), 구리, 은, 구리-은 합금, 은-팔라듐, 금, 백금, 니켈, 알루미늄, 은-백금, 주석-납 땜납, 주석-은 땜납, 주석, 크롬 및 이들의 도체에 금 도금, 주석 도금, 니켈 도금, 주석-납 도금, 크롬 도금 등의 도금을 행한 도체 등의 공지된 도체가 있다. 도체의 형성은 공지된 방법에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도체는 도금, 증착, 리플로어, 도체 페이스트, 와이어본딩, 포토리소그래피로 제작된다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름은 복구가 가능하다. 복구하는 경우에는 불량 접속 기판(예를 들어 TAB 등) 및 칩을 기계적으로 벗기고 기판상에 잔존하는 이방 전기전도성 조성물 또는 이방 전기전도성 필름의 일부를 용제를 사용하여 반복하여 벗겨낸다. 접속 단자상의 이방 전기전도성 조성물 또는 이방 전기전도성 필름이 어느 정도 제거될 때까지 반복하여 작업을 행한다. 세척된 접속 단자상에 새로운 이방 전기전도성 조성물 또는 이방 전기전도성 필름을 인쇄 또는 접착시키고, 새로운 접속 기판 또는 칩을 배치하여 다시 접속한다. 본 발명의 이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름은 구리 합금 분말을 함유하고, 또 이 구리 합금 분말이 입도 분포를 갖고 있기 때문에 복구를 위해 불량품을 벗겨냈을 때, 피접속 기판상에 남는 구리와 같은 전극의 잔존물 및 전극 자체를 용제를 포함하는 면봉 등으로 문지르고 깨끗이 연마할 수 있다고 하는 효과를 갖고 있다. 새로운 접속을 행하기 위한 세척된 단자 전극이 공급된다.
본 발명은, 또 이방 전기전도성 필름이 도체 회로를 갖는 절연 기판상에 설치된 접속용 단자상에 접착되어 있는 접속용 기판을 제공한다.
즉, 본 발명의 접속용 기판이란, 경화전의 이방 전기전도성 필름이 기판상의 접속 단자 위에 점착력에 의해 미리 접착된 상태의 것을 말한다. 이방 전기전도성 필름이 미리 접착된 상태이기 때문에 일반적으로 사용되고 있는 접속 방법인 이방 전기전도성 필름을 릴에서 소정량 꺼내 피접속 기판의 접속 단자상에 가접착하는 작업에 걸리는 시간이 필요없고, 간단히 접속용 기판과 피접속 기판을 얼라인먼트하고 가열 가압만으로 접속할 수 있으며 공정상의 간략화가 가능하다. 또, 이방 전기전도성 필름을 피접속 기판상의 단차와 같은 접착이 어려운 부분에 접착하는 작업이 필요하지 않고, 가접착 작업에서 생기는 접속상의 문제점을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 이방 전기전도성 필름은 전기전도성 금속 분말로서의 구리 합금 분말의 전기전도성이 우수하기 때문에 이방 전기전도성 필름 중의 입자수를 극단적으로 증가시킬 필요가 없어 투광성이 우수하다. 따라서, 접속 기판상의 접속 단자상에 접착된 상태에서도 밑의 접속 단자를 확인할 수 있다. 따라서, 이방 전기전도성 필름을 접착한 접속 기판을 피접속 기판상에 정밀하게 배치할 수 있다. 예를 들어, 미리 접속 기판상의 접속 단자상에 이방 전기전도성 필름을 접착해 두면 프로세스를 간략화할 수 있고 접착 오차의 문제, 복잡한 단차 기판 등으로의 접착의 번잡함 등이 해소된다.
접속용 기판으로서는, 유연성 기판 또는 경성 기판 어느 것이나 사용할 수 있다. 유연성 기판을 사용하는 경우에는 투광성의 효과를 보다 유효하게 이용할 수 있다. 특히, 투광성이 있는 유연성 기판이 바람직하다. 유연성 기판으로서는 폴리에스테르 기판, 폴리이미드 기판, 폴리아미드 기판, 알루미나 기판, 질화 알루미나 기판 등을 들 수 있는데, 특별히 제한되지는 않는다. 또, 접속 기판상의 회로는 구리 호일의 에칭, 및 도체 페이스트 (예를 들어 구리, 은, 금, 은 팔라듐, 카본, 백금 등의 페이스트)를 사용한 인쇄, 소결, 도금, 전착 등으로 제작된다. 본 발명의 이방 전기전도성 필름이 접착되어 있는 접속용 기판은 릴에 접속용 기판을 복수개 감은 상태로 공급할 수도 있고, 하나 하나의 접속 기판을 이방 전기전도성 필름이 부착된 상태에서 공급할 수도 있다.
본 발명의 이방 전기전도성 필름이 부착되어 있는 접속용 기판은 이방 전기전도성 필름의 기판과는 반대측이 커버 필름으로 보호되어 있는 상태이어도 좋다. 이 경우에는 커버 필름을 벗기고 나서 접속용 기판을 피접속 기판에 배치하고 가압, 가열하여 접속이 행하여진다.
이하, 본 발명의 이방 전기전도성 조성물 혹은 이방 전기전도성 필름, 또는 이방 전기전도성 필름이 접착되어 있는 접속용 기판의 실시예를 기재하겠다.
본 발명은 이방 전기전도성 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 일렉트로 루미네센스(EL) 디스플레이 등의 패널, 휴대 전화, 송수신기, PCMCIA, 포토다이오드 등의 패키징, MCM, 유리 기판, 실리콘 기판, 프린트 기판 등으로의 LSI의 패키징 등에 이용할 수 있다.
표 1에서는 본 발명에서 사용하는 구리 합금 분말 등의 전기전도 분말의 제작예를 나타내었다.
우선, 소정량의 구리와 제2성분를 흑연 도가니(제2성분이 은, 금, 팔라듐 등의 귀금속인 경우)에 넣고, 고주파 유도 가열을 사용하여 불활성 가스 분위기 중(헬륨, 질소 등)에서 가열 용해한다. 금속 성분이 니켈을 함유하는 경우에는 질화 붕소의 도가니를 사용하였다.
900℃까지 감압하면서 도가니를 승온시키고 이어서, 산소 함량 0.1% 이하의 불활성 가스를 봉입하고 1기압, 1,700℃에서 금속 성분을 가열 용해하였다. 1,700℃에서 융액을 대류시키면서 약 3분 이상 동안 온도를 유지하였다. 온도를 2,000℃ 이상으로는 올리지 않는 것이 바람직하다. 융액의 산소 함량을 500 ppm 이하, 바람직하게는 100 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 50 ppm 이하로까지 환원시킨다. 융액의 산소 함량은 융액을 마토마이즈하지 않고 실온까지 불활성 분위기 중에서 그대로 냉각하여 얻어지는 응고물은 EMGA를 사용하여 측정하였다.
융액 중의 산소를 고온에서 충분히 제거한 후, 0.2% 이하의 산소 함량의 헬륨, 아르곤, 질소, 수소 또는 이들의 혼합 가스로 아터마이즈하였다.
불활성 가스에서의 아터마이즈에 의해 응고된 미분말은 불활성 분위기 중, 실온에서 충분히 냉각하는 것이 바람직하다. 바로 꺼내면, 사이클론 중에서 퇴적된 미분말이 축열되어 있고 마찰 등에 의해 표면의 산화가 진행되어 버리는 경우가 있다. 그러한 경우에는 불활성 기류 중에 금속 분말로부터 탈리, 환원되어 발생된 산소 함유물(수분, 산소 등)이 존재하고, 아터마이즈 후의 실온에서 유지되어 있는 사이에 금속 분말 표면에만 유연한 적량의 구리 화합물이 형성된다. 이 때에는 1시간 이상의 불활성 분위기 중에서의 보존이 필요하다.
이렇게 해서 얻어진 구리 합금 분말은 과도의 산화 및 과도의 수분 흡착을 방지하기 위해 공기 중의 수분에 가능한 한 접촉시키지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 얻어진 구리 합금 분말은 25℃ 이하의 온도, 40% 이하의 습도에서 보존한다. 예를 들어, 흡착수가 잔존해 있으면 그 흡착수가 유기 결합제로서 사용하는 에폭시 수지를 경화 촉진시켜 보존 안정성을 나쁘게 하는 경우가 있고 또, 산화를 과도하게 진행시키기도 한다.
미분말 제작 후, 기류 분급기에서 바람직하게는 30℃ 이하의 온도의 질소 가스 등의 불활성 분위기 중에서 소정 크기의 분말을 꺼냈다. 얻어진 금속 분말은 거의 구형에 가까운 형태를 갖고 있었다. 만약, 과다 산소를 포함하는 불활성 가스 등으로 아터마이즈하면 형상이 불균일해지기 쉽고, 압접시에 접속 불량을 일으키는 원인이 되기도 한다.
구리 합금 입자의 평균 조성, 금속 표면 조성, 평균 입자경, 입자경 분포, 산소 함량, 최대 입자경, 최소 입자경, Si 또는 Ti 량, 구리 값을 상기의 방법으로 측정하였다. 표 1에서, 함유 Si, Ti는 분말을 이소프로필트리스테아릴티타네이트의 툴루엔 용액 중에 함침시켜 하룻밤 방치한 후, 50℃에서 10분간 공기 중에서 건조한 후, ICP로 측정하였다.
또한, 표 1의 금속 분말에 사용한 유기 결합제를 표 2에 나타내었다.
또, 에폭시 수지와 동시에 사용한 마이크로 캡슐형 경화제 및 경화제를 표 3에 나타냈다.
표 1, 표 2, 표 3 및 표 4에 각각 나타낸 금속 분말, 유기 결합제, 마이크로 캡슐형 경화제 및 커플링제를 혼합하여 이루어지는 이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름을 각각 표 5 및 표 6에 나타냈다. 이방 전기전도성 필름의 크기는 폭 100 mm, 길이 50 m, 두께 10 내지 40 미크론이고 1 mm, 1.5 mm 및 2 mm폭으로 각각 슬릿팅하였다.
이방 전기전도성 필름의 도공은 70℃에서 행하고 건조는 같은 온도에서 10분간 행하였다.
이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름의 보존 안정성은 25℃에서 방치하였을 때의 점착성(태크성)에 의해 평가하였다. 1주 후의 점착성이 초기 값의 0.4 이하로 저하된 것은 불량하다고 하고, 0.4 내지 0.6에 있는 경우에는 보통, 0.6을 넘는 경우에는 양호하다고 하였다.
도공성은 10 내지 40 미크론 두께에서 0.5 m/분의 도공 속도로 50 m 도공하였을 때, 막 두께 불균일이 2 미크론 이내이고, 늘어짐이 생기지 않는 경우를 양호하다고 하였다. 늘어짐과 막 두께 불균일이 2 미크론을 넘는 경우를 불량하다고 하였다.
분산성은 현미경으로 관찰하였을 때 1 m 길이의 도막내에 응집물이 4개 이상 있는 경우를 불량, 3개 이내를 양호하다고 하였다.
표 5 및 표 6에 각각 나타낸 이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름을 사용하여 접속 기판과 피접속 기판 또는 피접속 칩을 접속한 접속체의 특성을 표 7에 나타냈다.
이방 전기전도성 조성물은 스크린 인쇄에 의해 접속 기판 도체상에 2 mm폭으로 약 20 미크론의 두께로 인쇄하였다. 이방 전기전도성 필름은 도막을 폭 2 mm로 슬릿팅하고 플라스틱 릴상에 감아, 릴에서 접착에 필요한 길이를 꺼내 커버 필름을 제외한 후, 접속 기판상의 도체를 덮도록 가접착하고, 다시 CCD 카메라를 사용하여 피접속 기판 또는 피접속 칩(LIS 등)을 전극끼리 마주보도록 배치하고 성형 용구로 가압, 가열하여 접착하였다.
접속은 160℃에서 20초 또는 170℃에서 10초간 행하고, 기판과 기판의 접속은 40 kg/㎠의 압력하에서 행하며 칩과 기판의 접속은 40 g/범프의 압력하에서 행하였다.
표 7에 나타낸 접속 기판, 피접속 기판 또는 피접속 칩, 전극 및 칩에서 접속 저항, 내환경 시험, 절연성 시험, 기판 밀착성 및 복구성을 검토하였다. 접속 저항값은 4단자법으로 측정하고, 접속부까지의 회로의 저항치를 이론적으로 뺀 값으로서 구하였다.
내환경성 시험은 -55 내지 125℃에서 1,000 사이클 시험을 행하고, 변화율이 20%를 넘는 경우를 불량하다고 하고, 20% 미만을 양호하다고 하였다.
절연성은 인접 전극간에 100 V의 전압을 가하였을 때, 절연 저항이 1012옴 이상을 양호하다고 하고, 그 이하를 불량하다고 하였다.
절연성은 박리 강도 시험을 사용하여 측정된, 50 mm/분의 속도로 기판에 수직으로 벗겼을 때의 최고 강도로 표시되고, 500 gf/cm 이상의 강도를 양호, 그 미만을 불량이라고 하였다.
복구성은 기계적으로 잡아 뗀 후, 아세톤을 적신 면봉으로 100회 문질렀을 때 전극 상부가 세척되는 경우를 양호하다고 하고, 100회를 넘는 경우를 불량하다고 하였다.
최대 허용 전류는 전압-전류 특성에서 1.5 A까지의 직선성을 얻을 수 있는 경우를 양호하다고 하고, 직선성을 얻지 못하는 경우를 불량하다고 하였다.
또한, 이방 전기전도성 필름을 접착하여 이루어지는 접속용 기판의 실시예를 표 8에 나타냈다. 접착은 베이스 필름을 남긴 채 접착기에서 접속 단자상에 10 mm의 길이로 행하였다. 접착은 5 kgf/cm2의 압력하, 60℃에서 5초간 행하였다.
표 8에서 제작한 접속용 기판의 투광성 감소율을 780 nm 파장에서의 접착 전후의 투광성 변화에 의해 나타내고, 그 결과를 표 9에 나타냈다. 감소율 10% 미만을 양호하다고 하고, 그 이상을 불량하다고 하였다. 또, 피접속 기판과의 접속시 얼라이먼트의 어긋남이 30% 이상을 불량, 그 이하를 양호하다고 하였다. 또, 접속시의 단자 사이에 존재하는 보이드에 관해서는 현미경에서의 관찰로 20% 이하를 양호하다고 하고, 그 이상을 불량하다고 하였다.
＜비교예＞
표 11, 표 12, 표 13 및 표 14에 비교예를 나타냈다. 평가 방법은 실시예과 동일하다.
본 발명의 이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, EL 디스플레이 등의 패널, 포토다이오드 등의 패키징, 프린트 기판 등에 LSI의 패키징 등에 있어서의 전기적 접속에 이용할 수 있다.
본원은 1996년 2월 8일에 출원된 일본 특허 출원 제96-22767호 및 1996년 6월 20일에 출원된 일본 특허 출원 제96-159770호에 근거한 우선권을 주장하고 있고, 이들 일본 특허 출원의 전 내용을 참조하여 본 명세서 중에 기재하였다.
유기 결합제
에폭시 수지
(1) 비스페놀 A형 액상 에폭시
(2) 비스페놀 F형 액상 에폭시
(3) 우레탄 변성 액상 에폭시
(4) 페닐 글리시딜 에테르형 액상 에폭시
(5) 다관능 폴리페놀형 액상 에폭시
(6) 알킬 다가 페놀형 액상 에폭시
(7) 지환식 환상 에폭시
(8) 크레졸-노보래크형 에폭시 수지
기타
(9) 페녹시 수지
(10) 폴리우레탄 수지
(11) 실리콘 수지
(12) SBR 수지
(13) SBS 수지
(14) NBR 수지
(15) 폴리비닐부티랄 수지
(16) 폴리에스테르 수지
(17) 아크릴 수지
(18) 레졸형 페놀 수지
(19) 멜라민 수지
(20) PPS (폴리페닐렌 술파이드) 수지
(21) PES (폴리에테르 술폰) 수지
(22) 폴리페닐렌 에테르 수지
(23) PPO (폴리프로필렌 옥시드) 수지
마이크로캡슐형 경화제 평균 입경 (μ)
(31) 2-에틸-4-메틸이미다졸/비스 A형 에폭시 화합물 5
(32) 2-메틸이미다졸/비스 F형 에폭시 화합물 2
(33) 이미다졸/비스페놀 F형 에폭시 화합물 4
(34) 2-메틸이미다졸/비스 A형 에폭시 화합물 6
(35) 2-에틸-4-메틸이미다졸/비스 F형 에폭시 화합물 1
(36) 2-페닐이미다졸/비스페놀 A형 에폭시 화합물 (경화제) 8
(37) 디시안디아미드
(38) 카르복시산 무수물
커플링제
(40) 이소프로필트리스테아릴 티타네이트
(41) 비닐트리에톡시실란
이방 전기전도성 조성물
실시예 전기전도 분말 (중량부) 유기 결합제 (종류)/중량부 경화제 (종류)/중량부 첨가제 (종류)/중량부 보존성
1 A1 (4) (5) (13)3 3 1 (31) (37) 2 1 양호
2 B1 (1) (9) 3 3 (31)1.5 양호
3 B1 (1) (9)0.5 0.5 (35)0.3 양호
4 C1 (5) (9)0.7 1 (31)0.7 (40)0.002 양호
5 C1 (1) (9) (10)0.2 0.2 0.1 (35)0.15 보통
6 D1 (7) (12) (14) 6 4 3 (31) (32) 3 1 양호
7 D1 (1) (6) (16) 4 1 0.5 (31) (33) 1 1 (40)0.001 양호
8 E1 (3) (11) (15) 5 1 1 (31) (38) 3 0.2 양호
9 E1 (3) (10) (17) 6 6 3 (31) (34) 3 1 (41)0.002 양호
10 F1 (1) (12) (20) 8 2 0.5 (31) (36) 4 1 양호
11 G1 (9) (10) 4 2 양호
12 G1 (3) (14) (19) 1 1 0.3 (32) (38)0.5 0.2 양호
13 H1 (7) (13) (22) 7 1 0.5 (31) (36) 3 1 양호
14 B1 (1) (9)2.5 2.8 (31)1.1 양호
15 I1 (1) (9) (23)0.4 0.1 0.05 (32)0.2 양호
16 C1 (1) (9)11 11 (31)4.5 보통
17 J1 (2) (3) (18) 4 1 0.6 (32) (37) 2 1 양호
18 F1 (2) (9) (10)120 1 0.5 (33)20 (41)0.01 양호
이방 전기전도성 필름
실시예 이방 전기전도성 조성물 코팅 필름 두께 (미크론) 베이스 필름 커버 필름 도공성 분산성 보존안정성
19 실시예 1 12 알키드 수지로 처리된 PET 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
20 실시예 2 10 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
21 실시예 3 20 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
22 실시예 4 20 실리콘 수지로 처리된 PET 폴리에스테르 양호 양호 양호
23 실시예 6 40 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
24 실시예 8 10 산화티탄-함유 PET 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
25 실시예 10 18 실리콘 수지로 처리된 PET 테플론 양호 양호 양호
26 실시예 16 20 실리콘 수지로 처리된 PET 실리콘 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
27 실시예 14 12 Si-PET 양호 양호 양호
28 실시예 18 40 산화티탄-함유 PET 실리콘-변성 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름의 특성
실시예 접속 기판 피접속 기판 또는 피접속 칩 피치 (미크론)
재질 전극 재질 전극
1 유리 ITO LSI 칩 금 범프 70
2 유리 에폭시 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 70
3 유리 Al LSI 칩 금 범프 50
4 폴리이미드 금 도금된 구리 LSI 칩 Ni 범프 100
5 종이 페놀 땜납 폴리이미드 금 도금된 구리 100
6 유리 에폭시 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 120
7 폴리이미드 금 도금된 구리 LSI 칩 금 범프 70
8 유리 Cr-ITO LSI 칩 금 범프 50
9 유리 에폭시 주석 도금된 구리 QFP Cu Ni 300
10 폴리페닐렌 에테르 주석 도금된 구리 폴리이미드 금-니켈 도금된 구리 80
11 유리 에폭시 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 60
12 폴리우레탄 금 도금된 구리 PPS 금 도금된 구리 80
13 에폭시 금 도금된 구리 폴리이미드 주석 도금된 구리 120
14 질화알루미늄 Ag-Pt 질화알루미늄 Ag 80
15 폴리아세탈 구리 폴리이미드 주석 도금된 구리 100
16 유리 에폭시 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 50
17 유리 폴리이미드 금 도금된 구리 LSI 칩 구리 범프 120
18 유리 에폭시 주석 도금된 구리 LSI 칩 땜납 범프 100
19 유리 ITO LSI 칩 금 범프 100
20 빌트-업 주석 도금된 구리 LSI 칩 금 범프 80
21 유리 Al LSI 칩 금 범프 60
22 빌트-업 땜납 LSI 칩 금 범프 110
23 열경화성 PPE 금 도금된 구리 LSI 칩 금 범프 80
24 저온 소성 기판 Ag LSI 칩 땜납 범프 100
25 실리콘 Al 폴리이미드 주석 도금된 구리 100
26 PPS 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 50
27 유리 에폭시 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 100
28 폴리에스테르 금 도금된 구리 폴리에스테르 Cu 70
실시예 접속 저항치 (mΩ) 내환경성 절연성 밀착성 복구성 최대허용 전류
1 40 양호 양호 양호 양호 양호
2 60 양호 양호 양호 양호 양호
3 150 양호 양호 양호 양호 양호
4 60 양호 양호 양호 양호 양호
5 40 양호 양호 양호 양호 양호
6 25 양호 양호 양호 양호 양호
7 70 양호 양호 양호 양호 양호
8 150 양호 양호 양호 양호 양호
9 5 양호 양호 양호 양호 양호
10 55 양호 양호 양호 양호 양호
11 75 양호 양호 양호 양호 양호
12 55 양호 양호 양호 양호 양호
13 20 양호 양호 양호 양호 양호
14 60 양호 양호 양호 양호 양호
15 35 양호 양호 양호 양호 양호
16 200 양호 양호 양호 양호 양호
17 15 양호 양호 양호 양호 양호
18 60 양호 양호 양호 양호 양호
19 58 양호 양호 양호 양호 양호
20 90 양호 양호 양호 양호 양호
21 70 양호 양호 양호 양호 양호
22 50 양호 양호 양호 양호 양호
23 80 양호 양호 양호 양호 양호
24 95 양호 양호 양호 양호 양호
25 105 양호 양호 양호 양호 양호
26 220 양호 양호 양호 양호 양호
27 30 양호 양호 양호 양호 양호
28 190 양호 양호 양호 양호 양호
이방 전기전도성 필름을 접착하여 이루어진 접속용 기판
실시예 이방 전기전도성 필름 접착되는 접속용 기판
필름 폭 재질 도체 회로 피치 (미크론)
29 실시예 20 1 mm 폴리이미드 필름 금 도금된 구리 300
30 실시예 21 2 mm 폴리에스테르 필름 주석 도금된 구리 70
31 실시예 20 1.5 mm 폴리이미드 필름 금 도금된 구리 50
접속용 기판 평가예
접속용 기판 투광성 감소율 (%) 피접속 기판 접속 조건 (가압착 없슴) 접속 특성
재질 도체 회로 피치 (미크론) 온도 (℃) 압력 (kg/cm2) 시간 (s) 접속 상태 보이드율 (%)
실시예 29 ＜10 유리 Al 250 160 40 15 양호 ＜20
실시예 30 ＜10 유리 ITO 70 150 30 10 양호 ＜20
실시예 31 ＜10 유리 Ag 200 170 30 15 양호 ＜20
이방 전기전도성 조성물
실시예 전기전도 분말 (중량부) 유기 결합제 (종류)/중량부 경화제 (종류)/중량부 첨가제 (종류)/중량부 보존성
1 K1 (1) (10)3 3 (31)1 양호
2 L1 (1) (9)4 1 (31)4.5 양호
3 N1 (1) (9)8 8 (32)4 양호
4 M1 (1) (10) (12)7 1 1 (31)3 (40)0.002 양호
5 O1 (1) (9) (10)3 2 1 (35)1.5 불량
6 A1 (1) (12)0.2 0.1 (31)0.1 양호
7 B1 (1) (10) (14)200 60 3 (31)40 양호
8 P1 (1) (12)5 1 (31)2 불량
9 Q1 (1) (12)5 1 (31)2 양호
10 R1 (1) (12)5 1 (31)2 양호
이방 전기전도성 필름
실시예 이방 전기전도성 조성물 코팅 필름 두께 (미크론) 베이스 필름 커버 필름 도공성 분산성 보존 안정성
11 비교실시예 1 12 알키드 수지로 처리된 PET 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
12 비교실시예 2 20 실리콘 수지로 처리된 PET 실리콘 수지로 처리된 PET 불량 불량 양호
13 비교실시예 3 30 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
14 비교실시예 4 20 실리콘 수지로 처리된 PET 폴리에스테르 양호 양호 양호
15 비교실시예 5 40 알키드 수지로 처리된 PET 양호 양호 양호
16 비교실시예 6 10 산화티탄 함유 PET 알키드 수지로 처리된 PET 불량 불량 양호
17 비교실시예 7 18 실리콘 수지로 처리된 PET 테플론 양호 양호 양호
18 비교실시예 8 13 알키드 수지로 처리된 PET 불량 불량 불량
19 비교실시예 9 10 실리콘 수지로 처리된 PET 불량 불량 양호
20 비교실시예 10 10 알키드 수지로 처리된 PET 불량 불량 양호
이방 전기전도성 조성물 및 이방 전기전도성 필름의 특성
실시예 접속 기판 피접속 기판 또는 피접속 칩 피치 (미크론)
재질 전극 재질 전극
1 유리 ITO LSI 칩 금 범프 70
2* 유리 에폭시 금 도금된 구리 폴리이미드 주석 도금된 구리 100
3* 유리 Al LSI 칩 금 범프 50
4 폴리이미드 금 도금된 구리 LSI 칩 Ni 범프 100
5 유리 에폭시 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 100
6 유리 에폭시 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 120
7 폴리이미드 금 도금된 구리 LSI 칩 금 범프 70
8 유리 Cr-ITO LSI 칩 금 범프 50
9 유리 에폭시 주석 도금된 구리 QFP Cu Ni 300
10 폴리페닐렌 에테르 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 80
11 유리 에폭시 주석 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 60
12* 유리 에폭시 금 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 100
13* 유리 에폭시 금 도금된 구리 폴리이미드 주석 도금된 구리 100
14 유리 ITO 폴리이미드 주석 도금된 구리 100
15 유리 에폭시 금 도금된 구리 폴리이미드 주석 도금된 구리 100
16 유리 에폭시 금 도금된 구리 폴리이미드 금 도금된 구리 80
17 유리 폴리이미드 금 도금된 구리 LSI 칩 구리 범프 130
18 유리 에폭시 주석 도금된 구리 LSI 칩 금 범프 130
19 유리 ITO LSI 칩 금 범프 60
20 빌트-업 주석 도금된 구리 LSI 칩 금 범프 80
실시예 접속 저항치 (mΩ) 내환경성 절연성 밀착성 복구성 최대허용 전류
1 60 양호 불량 양호 양호 양호
2* 3800 불량 불량 양호 양호 불량
3* 2100 불량 양호 양호 양호 불량
4 2500 보통 보통 양호 양호 불량
5 4000 불량 양호 양호 양호 불량
6 1000 불량 불량 불량 불량 불량
7 1200 양호 양호 양호 양호 불량
8 2400 불량 양호 양호 양호 불량
9 10 양호 불량 양호 양호 양호
10 35 양호 불량 양호 양호 양호
11 50 양호 불량 양호 양호 양호
12* 3800 불량 불량 양호 양호 불량
13* 2100 불량 양호 양호 양호 불량
14 2300 보통 보통 양호 양호 불량
15 4000 불량 양호 양호 양호 불량
16 1000 불량 불량 불량 불량 불량
17 800 양호 양호 양호 양호 불량
18 1100 불량 양호 양호 양호 불량
19 700 양호 불량 양호 양호 양호
20 1200 양호 불량 양호 양호 양호
이방 전기전도성 필름을 접착하여 이루어진 접속용 기판
비교실시예 이방 전기전도성 필름 접착되는 접속용 기판
필름 폭 재질 도체 회로 피치 (미크론)
21 비교실시예 2 1 mm 폴리이미드 필름 금 도금된 구리 300
접속용 기판 평가예
접속용 기판 투광성 감소율 (%) 피접속기판 접속 조건 (가압착 없슴) 접속 특성
재질 도체회로 피치 (미크론) 온도 (℃) 압력 (kg/cm2) 시간 (초) 접속 상태 보이드율 (%)
비교실시예 21 40 유리 Al 250 160 40 15 불량 50

Claims (26)

  1. 산소 함량이 10 내지 10,000 ppm인 구리 화합물이 입자 표면에 존재하는 구리 합금 분말 1 중량부 및 0.5 내지 250 중량부의 유기 결합제를 함유하는 이방 전기전도성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구리 합금 분말의 조성이 화학식 MxCu1-x(식 중, M은 Ag 및 Au로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 0.001≤x≤0.6, x는 원자비임)로 표시되는 이방 전기전도성 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구리 합금 분말의 입자 표면의 M의 농도가 구리 합금 분말 전체의 평균 M의 농도보다 높고, 상기 구리 합금 분말의 평균 입자경이 2 내지 15 미크론이며, 평균 입자경±2 미크론 범위의 입자경을 갖는 분말의 비율이 30 내지 100 체적%인 이방 전기전도성 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리 화합물이 1가 또는 2가의 구리 산화물, 구리 수산화물 및 구리 수산화산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나를 포함하고 있는 이방 전기전도성 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 구리 화합물에서 0가의 구리+1가의 구리 비율이 2가의 구리 비율보다 큰 이방 전기전도성 조성물.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리 합금 분말의 최소 입자경과 최대 입자경 비가 0.001 이상 내지 0.5 미만인 이방 전기전도성 조성물.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리 합금 분말의 표면이 티탄 커플링제, 실란 커플링제 및 알루미나 커플링제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 커플링제로 처리되고, 이 분말 표면이 Ti 및 Si로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 0.1 내지 500 ppm으로 함유하는 이방 전기전도성 조성물.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하고 에폭시 수지 100 중량부 당 경화제로서 마이크로 캡슐형 경화제를 5 내지 250 중량부 포함하는 이방 전기전도성 조성물.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하고, 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 고무, SBR, NBR, 실리콘 수지, SBS, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 이들 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 1 내지 250 중량부로 포함하는 이방 전기전도성 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 상기 마이크로 캡슐형 경화제의 평균 입자경이 1 내지 10 미크론인 이방 전기전도성 조성물.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 이방 전기전도성 조성물의 필름으로 이루어지는 이방 전기전도성 필름.
  12. 도체 회로를 갖는 절연 기판상의 접속 단자 및 그 위에 접착되어 있는 제11항에 따른 이방 전기전도성 필름으로 이루어지는 접속용 기판.
  13. 제5항에 있어서, 상기 구리 합금 분말의 최소 입자경과 최대 입자경 비가 0.001 이상 내지 0.5 미만인 이방 전기전도성 조성물.
  14. 제5항에 있어서, 상기 구리 합금 분말의 표면이 티탄 커플링제, 실란 커플링제 및 알루미나 커플링제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 커플링제로 처리되고, 이 분말 표면이 Ti 및 Si로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 0.1 내지 500 ppm으로 함유하는 이방 전기전도성 조성물.
  15. 제6항에 있어서, 상기 구리 합금 분말의 표면이 티탄 커플링제, 실란 커플링제 및 알루미나 커플링제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 커플링제로 처리되고, 이 분말 표면이 Ti 및 Si로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 0.1 내지 500 ppm으로 함유하는 이방 전기전도성 조성물.
  16. 제4항에 있어서, 상기 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하고 에폭시 수지 100 중량부 당 경화제로서 마이크로 캡슐형 경화제를 5 내지 250 중량부 포함하는 이방 전기전도성 조성물.
  17. 제5항에 있어서, 상기 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하고 에폭시 수지 100 중량부 당 경화제로서 마이크로 캡슐형 경화제를 5 내지 250 중량부 포함하는 이방 전기전도성 조성물.
  18. 제7항에 있어서, 상기 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하고 에폭시 수지 100 중량부 당 경화제로서 마이크로 캡슐형 경화제를 5 내지 250 중량부 포함하는 이방 전기전도성 조성물.
  19. 제4항에 있어서, 상기 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하고, 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 고무, SBR, NBR, 실리콘 수지, SBS, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 이들 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 1 내지 250 중량부로 포함하는 이방 전기전도성 조성물.
  20. 제6항에 있어서, 상기 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하고, 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 고무, SBR, NBR, 실리콘 수지, SBS, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 이들 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 1 내지 250 중량부로 포함하는 이방 전기전도성 조성물.
  21. 제7항에 있어서, 상기 유기 결합제가 에폭시 수지를 포함하고, 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 고무, SBR, NBR, 실리콘 수지, SBS, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 이들 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 1 내지 250 중량부로 포함하는 이방 전기전도성 조성물.
  22. 제5항에 따른 이방 전기전도성 조성물의 필름으로 이루어지는 이방 전기전도성 필름.
  23. 제6항에 따른 이방 전기전도성 조성물의 필름으로 이루어지는 이방 전기전도성 필름.
  24. 제7항에 따른 이방 전기전도성 조성물의 필름으로 이루어지는 이방 전기전도성 필름.
  25. 제8항에 따른 이방 전기전도성 조성물의 필름으로 이루어지는 이방 전기전도성 필름.
  26. 제9항에 따른 이방 전기전도성 조성물의 필름으로 이루어지는 이방 전기전도성 필름.
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