KR100365090B1 - 유기 황화합물 커플링제를 포함하는 이방 도전성 필름 - Google Patents

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Abstract

미세한 회로기판의 전기적 접속, 특히 액정 디스플레이 (LCD)와 플렉시블 회로기판(FPC)의 접속, 반도체 IC와 IC 탑재용 회로기판의 마이크로 접합 및 탭(TAB)등에 이용되는 이방 도전성 필름에 관한 것으로서, 수분에 민감하지 않은 화학식 CnH2n+1-SH(n= 2-20)인 유기 황화합물계의 커플링제를 사용하여 수분 흡수에 의한 접착제 강도의 약화를 방지하는 한편 접착제 뿐만 아니라 금속 입자와 친화성이 우수하여 다수의 미세 회로간의 접속 시 일정한 접속 두께를 유지할 수 있으며 내후성 및 접속 신뢰성 또한 우수한 이방 도전성 필름에 관한 것이다.

Description

유기 황화합물 커플링제를 포함하는 이방 도전성 필름
[산업상 이용 분야]
본 발명은 이방 도전성 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세한 회로 기판의 전기적 접속, 특히 액정 디스플레이 (LCD)와 플렉시블 회로기판(FPC)의 접속, 반도체 IC와 IC 탑재용 회로기판의 마이크로 접합 및 탭(TAB) 등에 사용되는 커플링제를 포함하는 이방 도전성 필름에 관한 것이다.
[종래기술]
종래 액정 디스플레이에 액정 표시기판과 그 구동용 집적 회로간을 간단하게 접속하기 위하여 이방 도전성 필름을 사용하여 왔다. 즉 도 2에서 나타낸 이방 도전성 필름에 있어서, 필름상의 절연성 접착제 수지인 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 (4)에 직경 약 5-10 ㎛의 도전성 입자(5)를 분산시킨 필름을 액정 디스플레이의 유리기판(6) 및 구동회로(7)의 전극(8 및 9) 사이에 끼운다. 이 상태에서 이방 도전성 필름을 일정 온도에서 가열한 후 액정 디스플레이의 유리기판(6) 및 구동회로(7)에 가압하여 절연성 접착제 수지(4)에서 액정 디스플레이의 유리기판(6) 및 구동회로(7)간의 공간에 충진되고, 도전성 입자(5)에서 액정 표시기판의 전극(8)과 탭 전극(9)간의 전기적 도전 통로가 제공되는 것이다.
도 1은 상기 이방 도전성 필름의 단면을 보다 상세하게 나타낸 것이다.
그런데 상기 종류의 액정 디스플레이에 있어서 전자 기기의 경량화, 소형화, 박형화의 추세에 따라서 미세 회로가 요구되어지므로 전기 회로간의 피치(Pitch)수가 증대되어 회로핀(Pin)의 수가 증가하면서 회로핀간의 간격 또한 좁아진다. 이와 같이 회로핀간의 간격이 좁아지면, 도전성 입자가 균일하게 분산되지 않을 경우 전기적 단락이 발생하게 되는 문제점들이 발생한다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 접착제 내에 커플링제로서 실리콘계 또는 티타늄제 등의 무기 금속계의 커플링제를 사용하여 도전성 입자의 균일한 분산을 도모하였다. 그러나 이러한 종래의 방법은 상기 커플링제가 수분에 매우 민감한 성질을 가지는 바 수분 흡수에 의한 접착제 강도의 약화, 접속 신뢰성의 약화 및 내후성의 저하와 같은 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 수분에 민감하지 않은 커플링제를 사용함으로써 수분 흡수에 의한 접착제 강도의 약화를 방지하는 한편 접착제 뿐만 아니라 금속 입자와 친화성이 우수하여 다수의 미세회로간의 접속시 일정한 접속 두께를 유지할수 있으며 내후성 및 접속 신뢰성 또한 우수한 이방 도전성 핀름을 제공하는 것이다.
도 1은 이방 도전성 필름 단면도
도 2는 이방 도전성 필름의 액정 디스플레이 접속 사용 상태 단면도
1:접착제필름 2:고분자 입자 3:금속 도금층
4:접착제 수지 5:도전성 입자 6:액정 디스플레이의 유리기판
7:구동회로 8:액정 표시기판의 전극 9:탭 전극
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이형필름과 상기 이형필름상에 형성된 도전층으로서 상기 도전층은 절연성 접착제 수지, 도전성 입자, 커플링제를 포함하는 도전층 조성물을 코팅하여 형성하되 상기 커플링제는 화학식이 CnH2n+1-SH으로 나타나고 상기 식에서 n은 2∼20인 정수인 유기 황화합물계인 이방 도전성 필름을 제공한다.
상기한 본 발명에 있어서 상기한 유기 황화합물 커플링제를 접착제 수지 100중량부 대비 1∼20 중량부 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 절연성 접착제 수지는 스티렌-부타디엔 수지, 스티렌 수지, 변성 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 아미드계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르 이미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 한편 도전성 입자는 코어와 금속 도금층으로 구성하되, 코어는 폴리스티렌, 폴리메타아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐아세테이트의 단독중합체나 공중합체, 또는 이들을 경화도 20∼100%로 경화시킨 것으로 이루어진 군에서선택되는 것을 사용하고 금속 도금층은 금, 은, 철, 구리, 니켈, 카드뮴, 비스무스, 인듐, 알루미늄, 팔라듐, 플라티늄, 크로뮴으로 이루어진 군에서 선택되는 고경도, 고융점 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 것으로 도금 처리하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 이방 도전성 필름은 경화된 고분자 입자(2)로 이루어지는 코어에 도전성이 우수하며 융점이 높고 경도가 고분자 입자보다 훨씬 높은 금속(3)을 도금 처리하는 금속 도금층으로 구성된 도전성 입자를 유기 황화합물 커플링제를 사용하여 균일하게 분산시킨 후 접착제 필름(1)에 일정량을 분산시켜 구성된 조액을 이형필름 위에 코팅, 건조하여 두께를 10∼100㎛이하의 필름상으로 성형시킨 것이다.
상기한 본 발명에 있어서 상기 커플링제는 화학식 CnH2n+1-SH(n= 2∼20)인 유기 황화합물을 사용하는데, n이 2미만인 화합물을 사용할 경우에는 화합물의 휘발성이 강하여 커플링제로서의 효과를 지속적으로 나타내기 어렵고 n이 20을 초과하는 화합물을 사용할 경우에는 해당 화합물 자체의 제조가 곤란할 뿐 아니라 이를 커플링제로 사용할 경우에 이방 도전성 필름의 물성을 저하시킬 우려가 있다.
상기한 유기 황화합물 커플링제를 접착제 수지 100중량부 대비 1∼20중량부 포함하는 젓이 바람직한데, 1중량부 미만으로 사용하게 되면 커플링제로서의 효과가 극히 미미하게 되고 20중량부를 초과하여 사용하게 되면 이방 도전성 필름의물성 저하를 가져올 우려가 있다.
상기한 도전성 입자(2)는 각각의 입자경에서 ±0.1㎛이내의 입도 편차를 지니는 균일한 입도 분포를 가지는 고분자 입자 코어와 금속 도금층으로 구성되고 상기 도전성 입자를 절연성 접착제 수지 성분 100중량부 대비 3∼10중량부 분산시켜 사용한다. 상기 도전성 입자의 코어는 폴리스티렌, 폴리메타아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐아세테이트 등의 단독 중합체나 공중합체로 이루어진군에서 선택되는 것을 사용하며 더욱 바람직하게는 이를 경화도 20∼100% 로 경화시켜 사용하는 것이 좋다. 상기 금속 도금층은 금, 은, 철, 구리, 니켈, 카드늄, 비스무스, 인듐, 알루미늄, 팔라듐, 플라티늄, 크로뮴 등 고경도, 고융점의 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용한다.
한편 절연성 접착제 수지인 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 100체적부에 대해 도전성 입자 전체의 배합량은 5∼10체적부가 적당하다. 5체적부 미만에서는 안정한 도전 통로를 얻기가 어렵고, 10체적부를 초과하게 되면 접속회로간의 절연신뢰성을 얻기가 힘들게 된다.
도전성 입자의 금속 도금층은 이방 도전성 필름에 의하여 회로간을 접속하는데 열압착 조건 120∼250℃, 3.0∼5.0 kg/의 압력에서 4%이내의 변형율을 보이는 재료로서, 특히 상기한 금, 은, 철, 구리, 니켈, 카드늄, 비스무스, 인듐, 알루미늄, 팔라듐, 플라티늄, 크로뮴 등이 포함되며 이들을 조합해서 사용해도 좋다.
본 발명에서 이용되는 접착제 필름(1)은 절연성을 보이는 열가소성, 열경화성 및 광경화성 수지등으로서 그 예로 스티렌-부타티엔 수지, 스티렌 수지, 에틸렌-비닐 수지, 아크릴로니트릴부타디엔 고무, 실리콘 수지, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 아미드계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용하며, 필요에 따라서는 2종 이상의 수지를 겸용하여 사용하여도 좋다. 또한 필요에 따라서는 로진, 터빈 수지, 구마로인딘 수지등으로 대표되는 점착 부여제, 노화 방지계, 커플링제 등을 겸용할 수도 있다.
[실시예]
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
비스페놀-A에폭시 수지(YD-128, 국도화학) 45중량부, 페녹시 수지(YP50, 국도화학) 45중량부, 화학식 C2H5-SH인 유기 황화합물 커플링제 1중량부를 톨루엔/메틸에틸케톤(3/1=V/V)에 환류 용해시켜 접착제를 조액하였다. 이 용액을 실온까지 냉각시킨 후 용액에 경화제(2MZ, 국도화학) 4중량부, 코어는 폴리스티렌 수지이고 금속 도금층은 0.5㎛의 니켈 도금층인 도전성 입자를 수지 고형분에 대하여 4중량부 혼합하여 분산시겼다. 이와 같은 조액으로 이방 도전성 필름을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 화학식 C4H9-SH인 유기 황화합물 커플링제를 3중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 화학식 C6H13-SH인 유기 황화합물 커플링제를 5중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 화학식 C8H17-SH인 유기 황화합물 커플링제를 7중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 화학식 C10H21-SH인 유기 황화합물 커플링제를 9중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 화학식 C13H27-SH인 유기 황화합물 커플링제를 11중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 화학식 C17H35-SH인 유기 황화합물 커플링제를 15중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
실시예 8
상기 실시예 1에서 화학식 C20H41-SH인 유기 황화합물 커플링제를 20중량부사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 커플링제로서 실란계 커플링제 1중량부를 사용한 것을 제비하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 커플링제로서 티탄계 커플링제 1중량부를 사용한 것을 제외파고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 이방 도전성 필름의 물성을 비교해 보기 위하여, 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 이방 도전성 필름을 이용하여 라인폭 0.1mm, 피치0.2mm, 후막35㎛, 단자수 160개의 동회로가 있는 플렉시블 회로기판(FPC)과 투명도전회로 유리기판(ITO회로)을 열압착에 의해 접속시켰다. 접속 저항치값은 접속 초기와 고온, 고습도 방치후로 각각 4단자법(Four Probe Method)을 이용하여 측정하였으며, 접착력은 박리시험을 통하여 그 값을 얻었다.
이하 실시예 및 비교예의 결과를 표 1에 정리하여 나타내었다.
표 1에서 접착력의 경우 그 수치가 커질수록 우수한 접착력을 가짐을 나타 내고 접속 두께의 경우 그 최대값와 최소값의 차이가 작을수록 접속 두께 제어의 효과가 우수함을 나타내며 접속 저항의 경우 초기와 신뢰성 평가후 공히 그 값이 작을수록 접속 단자간의 접속 저항치의 신뢰성이 우수함을 나타낸다.
표 1에서 나타낱 바와 같이 실시예 1∼6의 경우 접착력, 접속 두께의 제어, 접속 단자간의 접속 저항치의 신뢰성 모두 우수한 효과를 나타내었으며 실시예 7∼ 8의 경우 접착력은 다소 떨어지나 접속 두께의 제어와 접속 단자간의 접속 저항치의 신뢰성이 우수한 효과를 나타내었다. 비교예 1,2의 경우에는 실시예 1∼8에 비하여 접속 두께의 편차가 심하여 접속 두께의 제어 효과가 떨어지고 고온, 고습도시험후의 접속 저항치가 상승하여 접속 저항치의 신뢰성이 저하되었다.
상기한 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 도전성 입자의 균일한 분산을 위하여 수분에 민감하지 않으면서 유기물 및 무기 금속과 친화성이 뛰어난 유기 황화합물을 커플링제로서 사용하여 이방 도전성 필름을 제조하면 도전성 입자의 분산 속도가 증가될 뿐 아니라 분산도 역시 우수하며 수분 흡수에 의한 접착제 강도의 약화를 방지하는 한편 다수의 미세 회로간의 접속 시 일정한 접속 두께를 유지할 수 있으며 각 접속 회로간의 접속 저항치의 편차가 극히 작아 내후성 및 접속 신뢰성을 개선시키는 효파를 볼수 있다.

Claims (4)

  1. 이형필름과 ;
    상기 이형필름 상에 형성된 도전층으로서 상기 도전층은 절연성 접착제 수지, 도전성 입자, 커플링제를 포함하는 도전층 조성물을 코팅하여 형성하되, 상기 커플링제는 화학식이 CnH2n+1-SH(n= 2∼20, 정수)의 유기 황화합물인 도전층을 ;
    포함하는 이방 도전성 필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 커플링제의 함량은 절연성 접착제 수지 100중량부대비 1∼20 중량부인 이방 도전성 필름.
  3. 청구항 1에 있어서. 상기 절연성 접착제 수지는 스티렌-부타디엔 수지, 스티렌 수지, 변성 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 아미드계 수지, 아크릴레이트계 수지, 폴리이미드 수지, 플리에테르 이미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 이방 도전성 필름.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 입자는 폴리스티렌, 폴리메타아크릴레이트, 플리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐아세테이트의 단독중합체나 공중합체, 또는 이들을 경화도 20∼100%로 경화시킨 것으로 이루어진 군에서 선택되는 것으로 구성된코어와 금, 은, 철, 구리, 니켈, 카드뮴, 비스무스, 인듐, 알루미늄, 팔라듐, 플라티늄, 크로뮴으로 이루어진 군에서 선택되는 것으로 도금 처리된 금속 도금층으로 이루어지는 이방 도전성 필름.
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