KR100478060B1

KR100478060B1 - 이방 도전성 필름 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100478060B1
Application number: KR10-1999-7001044A
Authority: KR
Inventors: 홋타유지; 모치즈키아마네
Original assignee: 니토 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2005-03-23
Also published as: US6245175B1; EP0918371A4; CN1111926C; DE69738298T2; DE69738298D1; KR20000029876A; EP0918371B1; JP3179503B2; EP0918371A1; CN1233350A; WO1998007216A1

Abstract

본 발명의 목적은, 전기적 접속을 협폭으로 설정하고, 지금까지 달성되지 못해왔던 필름 표면 방향으로의 강도를 유지하고, 목적 재료에 대한 접착력을 강화시킬 수 있는 이방 도전성 필름과, 양호한 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. 절연 재료로 제조된 적어도 하나의 피복층은 얇은 금속 선재에 형성되며, 그 선재는 코어 부재로 권선되고, 또 그 선재를 가열 및/또는 가압하여 상호간의 피복층을 용접 및/또는 가압 용접함으로써 권선 블록이 생성되며, 그 권선 블록은 소정의 두께로 절단된다. 이러한 방법에서, 도전로(2)(=얇은 금속 선재)가 상호간에 절연되고 필름 기판(1)을 두께 방향으로 천공하는 이방 도전성 필름을 얻을 수 있다. 피복층이 2개의 층으로 구성되는 경우, 2개중 외부층은 필름 기판(1)에 해당하고 내부층은 피복층(3)에 해당한다. 권선 블록을 슬라이싱한 후에 코어 부재는 제거하지 않고도 제조물의 일 구성부로서 사용될 수 있다.

Description

이방 도전성 필름 및 그 제조 방법{ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 이방 도전성 필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하자면 반도체 소자와 기판간의 접속에 바람직하게 사용되는 이방 도전성(異方導電性) 필름에 관한 것이다.

최근의 전자 장치가 다기능화되고, 소형 경량화되는 추세에 따라, 반도체 분야에 있어서는 배선 회로의 패턴이 고집적화되고, 다수 개의 핀과 협폭(narrow pitch)의 미세 패턴이 사용되고 있다. 이러한 미세 패턴의 회로에 있어서, 기판 상에 형성된 다수의 도체 패턴을 그것과 접속되는 도체 패턴이나 IC 또는 LSI와 접속시키는 데 이방 도전성 필름이 사용되고 있다. 이방 도전성 필름은 일정 방향으로만 전기적 도전성을 나타내고 다른 방향으로는 전기적으로 절연되는 필름이다.

이방 도전성 필름은 접착성 필름에 도전성 미세 입자를 분산시키거나 또는 접착성 필름에 관통 홀을 형성하고 도금에 의해 금속으로 그 홀을 채우는 방식으로 제조될 수 있다.

이방 도전성 필름은 전자의 방법에 의해 저비용으로 제조될 수 있지만, 접착성 필름에 도전성 미세 입자를 분산시키기 때문에, 협폭의 전기적 접속에 있어서는 신뢰성이 부족하다는 단점을 가진다.

한편, 후자의 방법은 고정밀도로 관통 홀을 형성함으로써 협폭의 전기적 접속에 있어서는 신뢰성이 높지만, 관통 홀을 형성하여 금속으로 채우는 단계가 매우 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 이방 도전성 필름의 일실시예를 나타내는 개략도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 이방 도전성 필름의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 도전로의 단부를 나타내는 단면도이다.

도 4는 도전로가 필름 표면과 이루는 각도를 나타내는 단면도이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 이방 도전성 필름의 또다른 양호한 실시예를 나타내는 개략도이다.

도 6은 본 발명의 이방 도전성 필름의 영역 B의 형태에 관한 일례를 나타내는 도면이다.

도 7은 영역 A와 영역 B 사이의 위치적인 관계에 관한 일례를 나타내는 도면이다.

도 8은 영역 A와 영역 B 사이의 위치적인 관계에 관한 일실시예를 나타내는 도면이다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 이방 도전성 필름의 양호한 제조 방법을 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명의 이방 도전성 필름의 양호한 제조 방법을 나타내는 도면이다.

도 11a 및 도 11b은 본 발명에 의해 얻어진 이방 도전성 필름과 종래 기술에 의해 얻어진 이방 도전성 필름을 사용하여 반도체 소자가 회로 보드에 접속되는 실시예를 도시하는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 필름 기판

2 : 도전로

3, 11, 12 : 피복층

4 : 도전로의 단부

10 : 선재

13 : 절연 도선

그러므로, 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하고, 협폭의 전기적 접속을 가능하게 하고, 종래에 불가능했던 필름 표면 방향으로의 강도 유지를 가능하게 하고, 목적물에의 접착성 향상을 가능하게 하는 이방 도전성 필름과, 그 양호한 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

이러한 목적은, 금속 세선(thin wire)에 절연 재료로 피복층을 형성하고, 상기 피복층이 형성된 금속 세선을 코어 부재에 권선(捲線)하여 롤형 제조물을 제공하고, 상기 피복층이 형성된 금속 세선을 가열 및/또는 가압하여 그 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시킨 후, 상기 롤형 제조물을 폭 방향으로 절단함으로써 달성된다.

본 발명의 이방 도전성 필름은 이하와 같은 특성을 나타낸다.

(1) 제1 절연 재료로 제조된 필름 기판과 도전성 재료로 제조된 다수의 도전로를 갖는 영역 A와, 상기 영역 A의 평면으로부터 연장하는 방향으로 상기 영역 A에 인접해 있고 절연 재료로 제조되며 그 두께가 상기 영역 A와 동일하고 그 형태와 크기가 0.2 mm ×1 mm의 직사각형을 포함하는 형태 및 크기이며 도전로가 없는 영역 B를 포함하며, 각각의 상기 도전로는 서로 절연되어 있고 상기 필름 기판을 그 두께 방향으로 관통하고 있고 그의 양 단부가 상기 필름 기판의 양쪽 표면으로 노출되어 있으며, 상기 노출된 양 단부를 제외한 상기 도전로의 표면은 제2 재료로 피복되어 있고, 상기 제1 절연 재료와 상기 제2 재료 중 적어도 하나는 접착성 재료인 것인 이방 도전성 필름으로서, 상기 이방 도전성 필름은,(a) 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 제조물을 제공하는 단계와;(b) 상기 롤형 제조물을 가열 및/또는 가압하여 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시키는 단계와;(c) 상기 권선된 절연 도선과 각을 이루어 교차하는 평면을 따라 소정의 필름 두께로 상기 롤형 제조물을 절단하는 단계에 의해 제조되며,상기 절연 도선과 함께 절단된 상기 코어 부재는 제조물의 일부로서 사용되고, 이 코어 부재는 상기 영역 B에 해당하는 것을 특징으로 한다.

(2) 상기 (1)의 이방 도전성 필름에 있어서, 상기 도전성 재료는 금속성 재료인 것을 특징으로 한다.

(3) 상기 (2)의 이방 도전성 필름은,

(a) 금속 세선 상에 제2 재료로 제조된 피복층을 형성하는 단계와;

(b) 그 위에 제1 절연 재료로 제조된 피복층을 형성하여 절연 도체 선재를 생성하는 단계로서, 상기 제1 절연 재료와 제2 재료 중 적어도 하나는 접착성 재료인 것인 단계와;

(c) 상기 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 제조물을 제공하는 단계와;

(d) 상기 롤형 제조물을 가열 및/또는 가압하여 상기 제1 절연 재료로 제조된 상기 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시키는 단계와;

(e) 상기 권선된 절연 도선과 각을 이루어 교차하는 평면을 따라 소정의 두께로 상기 롤형 제조물을 절단하는 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

(4) 상기 (1)의 이방 도전성 필름은 상기 영역 A의 탄성 계수가 1~20000 MPa인 것을 특징으로 한다.

(5) 상기 (1) 내지 (3)중 어느 하나의 이방 도전성 필름은 상기 영역 A의 선팽창 계수가 2~100 ppm인 것을 특징으로 한다.

(6) 상기 (1) 내지 (3)중 어느 하나의 이방 도전성 필름에 있어서, 상기 접착성 재료는 열가소성 접착 재료 또는 열경화성 접착 재료인 것을 특징으로 한다.

(7) 상기 (1) 내지 (3)중 어느 하나의 이방 도전성 필름에 있어서, 상기 도전로들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 단부가 필름 기판의 평면으로부터 돌출되거나 또는 리세스(recess)된 것을 특징으로 한다.

(8) 상기 (1) 내지 (3)중 어느 하나의 이방 도전성 필름에 있어서, 상기 도전로는 상기 필름의 평면에 수직인 선과 각을 이루는 것을 특징으로 한다.

삭제

(10) 상기 (1)의 이방 도전성 필름에 있어서, 상기 영역 B가 영역 A의 외주면을 둘러싸거나, 또는 영역 B가 영역 A에 의해 둘러싸이거나, 또는 영역 B가 영역 A를 2개로 분할한 것을 특징으로 한다.

(11) 상기 (10)의 이방 도전성 필름에 있어서, 상기 영역 B의 외주면이 영역 A에 의해 둘러싸이고, 상기 영역 B의 형태가 원, 타원형, 정다각형, 정사방형 또는 사다리꼴인 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 제조 방법은 이하의 특징을 제공한다.

(A1) 이방 도전성 필름을 제조하는 방법에 있어서,

(a) 도전성 재료로 제조된 선과 절연 재료로 제조된 적어도 2개의 피복층을 구비한 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 제조물을 제공하는 단계와;

(b) 상기 (a) 단계 중에 또는 (a) 단계 이후에 상기 롤형 제조물을 가열 및/또는 가압하여 상기 권선된 절연 도선의 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시켜 권선 블록을 일체형으로 형성하는 단계와;

(c) 상기 권선된 절연 도선과 각을 이루어 교차하는 평면을 따라 소정의 필름 두께로 상기 (b) 단계에서 얻어진 권선 블록을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(A2) 이방 도전성 필름을 제조하는 방법에 있어서,(a) 도전성 재료로 제조된 선과 절연 재료로 제조된 적어도 하나의 피복층을 구비한 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 제조물을 제공하는 단계와;(b) 상기 (a) 단계 중에 또는 상기 (a) 단계 이후에 상기 롤형 제조물을 가열 및/또는 가압하여 상기 권선된 절연 도선의 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시켜 권선 블록을 일체형으로 형성하는 단계와;(c) 상기 권선된 절연 도선과 각을 이루어 교차하는 평면을 따라 상기 권선의 코어 부재와 함께 소정의 필름 두께로 상기 (b) 단계에서 얻어진 상기 권선 블록을 절단하는 단계를 포함하며,상기 (c) 단계에서 상기 선재와 함께 절단된 상기 코어 부재는 제조물로서 사용되는 것을 특징으로 한다.

(A3) 상기 (A1) 또는 (A2)의 이방 도전성 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 (b) 단계에서 얻어진 권선 블록은 절연 재료로 추가로 몰딩된 이후에 상기 (c) 단계가 실행되는 것을 특징으로 한다.

(A4) 상기 (A1) 또는 (A2)의 이방 도전성 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 필름은 제1 절연 재료로 제조된 필름 기판 및 도전성 제료로 제조된 다수의 도전로를 갖는 영역 A를 구비하며, 상기 각각의 도전로는 서로 절연되어 있고 상기 필름 기판을 그 두께 방향으로 관통하고 있고 그의 양 단부가 상기 필름 기판의 양 표면으로 노출되어 있으며, 노출된 양 단부를 제외한 상기 도전로의 표면은 제2 재료로 피복되어 있고,상기 이방 도전성 필름의 영역 A에 대하여, 적어도 하나의 도전로의 적어도 한쪽 단부를 필름 기판의 표면으로부터 돌출되거나 또는 리세스되게 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다. (A5) 상기 (A1) 또는 (A2)의 이방 도전성 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 권선된 절연 도선과 교차하는 평면은 상기 권선된 도선과 90°이외의 각을 형성하는 것을 특징으로 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 이방 도전성 필름의 일실시예를 나타내는 개략도이다. 도 1a는 필름 표면을 도시하고 있다. 도 1b는 도 1a에 도시된 이방 도전성 필름의 X-X 선을 따라 절단한 단면을 부분 확대한 도면이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예에서, 도전성 재료로 제조된 다수의 도전로(2)는 제1 절연 재료로 제조된 필름 기판(1)에 배열되어 있는데, 그 도전로(2)는 상호간 절연되어 있고 두께 방향으로 필름 기판(1)을 관통하고 있다. 각 도전로(2)의 양 단부(4)는 필름 기판의 양 표면으로 노출되어 있다. 노출된 양 단부를 제외한 도전로의 표면, 즉 도전로(2)의 몸체의 측면에는 제2 재료로 제조된 피복층(3)이 형성되어 있다. 제1 절연 재료와 제2 재료 중 적어도 하나는 접착성 재료이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 이방 도전성 필름의 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 도 2a는 도 1a와 같은 필름 표면을 도시한다. 도 2b는 도 2a에 도시된 이방 도전성 필름의 Y-Y 선을 따라 절단된 단면의 부분 확대 도면이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예에서, 도전성 재료로 제조된 다수의 도전로(2)는 제1 절연 재료로 제조된 필름 기판(1)에 배열되어 있는데, 그 도전로는 상호 절연되어 있고 두께 방향으로 필름 기판(1)을 관통하고 있다. 각 도전로의 양 단부(4)는 필름 기판의 양 표면으로 노출되어 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예는 이러한 점에서 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 동일하지만, 각 도전로의 몸체 측면이 제2 재료로 피복되지 않으며 이방 도전성 필름의 선팽창 계수가 2~100 ppm이라는 것에 특징이 있다.

도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b의 실시예에서 제1 절연 재료로는 이방 도전성 필름의 필름 기판으로 사용되는 공지된 재료들이 있지만, 본 발명의 이방 도전성 필름이 인쇄 회로 기판과 반도체 소자의 접착에 사용되기 때문에 접착 특성을 가진 재료가 바람직하다. 접착 특성을 가진 재료는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지인 공지의 접착 재료일 수 있다. "접착 재료"는 현재의 상태로도 접착 특성을 가진 재료 또는 현재의 상태로는 접착 특성을 나타내지 않지만 가열 및/또는 가압시에 접착성을 가질 수 있는 재료를 의미한다. 이것의 예로는 가열 및/또는 가압에 의해 용접 및/또는 압착되는 열가소성 수지와, 가열시 경화되는 열경화성 수지가 있다. 이것의 구체적인 예로는 열가소성 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드 수지, 실리콘 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, 폴리카보디이미드 수지, 플루오르화 탄소 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 등이 있으며, 이것들은 사용 용도에 따라 선택될 수 있다. 이러한 수지들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 회로 보드와 반도체 소자를 본 발명의 이방 도전성 필름을 사용하여 접착하는 경우, 열가소성 수지 접착제가 제1 절연 재료로 사용되는 경우에는 수정 작업(rework)이 가능하고, 열경화성 수지 접착제가 제1 절연 재료로 사용되는 경우에는 고온에서의 접착 신뢰성이 증가한다는 이점이 있다. 본 발명의 이방 도전성 필름의 사용 용도에 따라 열가소성 수지나 열경화성 수지를 적절히 선택할 수 있다.

이러한 수지는 사용 용도에 따라 다양한 충전제, 가소제, 고무 재료 등을 포함할 수 있다. 충전제의 예로는 SiO₂, Al₂O₃가 있고, 가소제의 예로는 TCP(tricresyl phosphate) 및 DOP(dioctyl phthalate)가 있으며, 고무 재료의 예로는 NBS(acrylonitrile-butadiene rubber), SBS(polystyrene-polybutylene-polystyrene) 등이 있다.

필름 기판에 형성된 도전로는 도전성 재료로 제조된다. 이 도전성 재료로는 공지의 재료, 예컨대 구리, 금, 알루미늄, 니켈 등의 금속 재료 및 이들 재료와 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 플루오르화 탄소 수지 등의 유기 재료와의 혼합물이 있다. 이 도전성 재료는 본 발명의 필름의 사용 용도에 따라 적절하게 선택된다. 금속 재료, 특히 금, 구리 등의 양도체가 바람직하다.

본 발명의 필름의 이방 도전성을 위해서, 도전로는 도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 도전로가 상호간 절연되고 두께 방향으로 필름 기판(1)을 관통하도록 필름 기판(1)에 배치될 필요가 있다. 각 도전로(2)는 양 단부(4)가 필름 기판(1)의 양 표면으로 노출될 필요가 있다. "상호간 절연된 상태"란 각 도전로가 다른 도전로와 접촉되지 않고 필름 기판에 독립적으로 존재하는 상태를 의미한다.

필름 기판 내의 도전로의 크기 및 갯수는 본 발명의 이방 도전성 필름의 사용 용도에 따라 적절하게 결정된다. 예를 들어, 도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 도전로가 원주형인 경우에는, 직경이 약 10~100 ㎛이고 피치가 약 10~100 ㎛인 것이 바람직하다. 각 도전로가 매우 작거나 또는 그 수가 매우 적은 경우에는 도전성이 감소하고, 반면에 각 도전로가 매우 크거나 또는 그 수가 너무 많은 경우에는 본 발명의 필름의 강도는 감소되고 접속 피치를 미세하게 제조할 수 없다.

도전로(2)의 축에 수직인 단면은 전술한 조건이 충족되는 한, 어떠한 형태도 가능하다. 도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 원주형 또는 다각 원주형일 수 있다.

도 1a 및 도 1b의 실시예에서, 노출된 양 단부(4)를 제외한 도전로(2)의 표면은 제2 재료로 제조된 피복층(3)으로 피복된다. 이 경우에, 제2 재료는 그것이 전자 재료(elcrtronic material)로 알려진 유기 재료인 한, 특별한 제한이 없고, 또한 절연성 또는 비(非)절연성일 수 있다. 절연성인 경우, 전술된 제1 절연 재료가 사용될 수 있으며, 제1 절연 재료에 관하여 전술된 바와 같이 충전제, 가소제, 다양한 고무 재료 등을 포함한다. 제2 재료는 제1 절연 재료와는 상이해야 한다. 절연 재료의 일례로는 폴리이미드 수지, 폴리아미디미드 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 등이 있다.

본 발명의 이방 도전성 필름은 회로 보드와 반도체 소자의 접착에 사용된다. 그러므로, 제1 절연 재료와 제2 재료 중 적어도 하나는 접착성 재료이어야 한다. 접착성 향상의 관점에서, 양 재료가 모두 접착성 재료인 것이 좋다. 제2 재료로는 필름 기판에 사용되는 다양한 충전제, 가소제, 고무 재료 등을 들수 있다.

도 1a 및 도 1b의 실시예에서, 도전로(2)는 피복층(3)으로 피복되는데, 그 결과 필름 기판(1)과 도전로간의 접착성, 이방 도전성 필름의 강도, 내열성(耐熱性), 유전 특성 등이 향상된다. 이러한 효과는 제1 절연 재료 및 제2 재료를 적절하게 선택함으로써 이루어진다.

예를 들면, 필름 기판(1)과 도전로(2)간의 더 나은 접착을 위해서는, 폴리에테르이미드 수지가 제1 절연 재료로서 사용되는 것이 바람직하고 폴리아미드 수지가 제2 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.

이방 도전성 필름의 강도를 더 높히기 위해서는, 폴리이미드 수지가 제1 절연 재료로서 사용되는 것이 바람직하고 에폭시 수지가 제2 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.

이방 도전성 필름의 내열성을 더 높히기 위해서는, 폴리이미드 수지 또는 폴리카보디이미드 수지가 제1 절연 재료로서 사용되는 것이 바람직하고 폴리에스테르 수지 또는 폴리우레탄 수지가 제2 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.

이방 도전성 필름의 유전 특성을 더 높히기 위해서는, 플루오르화 탄소 수지가 제1 절연 재료로서 사용되는 것이 바람직하고 폴리카보디이미드 수지가 제2 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.

반도체 소자 등과의 접속에 의해 야기되는 압력과, 접속 후 온도의 변화로 인한 수축/팽창에 의해 야기되는 응력 등을 경감시키기 위해서는, 도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b의 실시예에서의 통상적인 이방 도전성 필름의 탄성 계수는 바람직하게는 1~20000 MPa이고, 더욱 바람직하게는 10~2000 MPa이다. 이것을 위해, 제1 절연 재료의 탄성 계수는 1~20000 MPa이고, 더욱 바람직하게는 10~2000 MPa이어야 한다. 도 1a 및 도 1b의 실시예에서 처럼 도전로(2)가 피복층(3)으로 피복되는 경우, 제2 재료는 응력 경감을 고려했을 때 바람직하게는 1~30000 MPa, 더욱 바람직하게는 1000~20000 MPa의 탄성 계수를 가진다.

탄성 계수는 점탄성(viscoelasticity) 측정 장치를 이용하여 125℃에서 탄성 계수를 측정함으로써 결정된다.

도 1a 및 도 1b의 실시예에서, 제1 절연 재료의 탄성 계수와 제2 재료의 탄성 계수는 바람직하게는 10배 이상 차이가 난다. 10배 이상 차이가 나는 탄성 계수가 본 발명의 필름의 응력 경감에 기여하여, 필름 신뢰성을 증가시키게 된다. 상기 재료들 중 어느 하나의 탄성 계수가 다른 것 보다 클 수 있지만, 응력 경감을 고려할 때 제1 절연 재료의 탄성 계수를 제2 재료의 탄성 계수의 10배 이상으로 하는 것이 바람직하다.

구체적으로 말하면, 전술된 재료의 탄성 계수에 있어서 열가소성 폴리이미드 수지는 대략 1000~5000 MPa, 에폭시 수지는 3000~20000 MPa, 폴리에테르이미드 수지는 1000~4500 MPa, 폴리아미드 수지는 100~10000 MPa, 실리콘 수지는 10~1000 MPa, 페녹시 수지는 100~4000 MPa, 아크릴 수지는 100~10000 MPa, 폴리카보디이미드 수지는 200~4000 MPa, 플루오르화 탄소 수지는 0.5~1000 MPa, 폴리에스테르 수지는 100~10000 MPa, 폴리우레탄 수지는 10~3000 MPa의 탄성 계수를 가진다.

제1 절연 재료 및 제2 재료를 이용하는 이방 도전성 필름의 탄성 계수는 전술한 재료를 선택하여 충전제, 고무 재료 등을 부가함으로써 전술한 범위 내에 있도록 할 수 있다. 충전제 및 고무 재료로는 전술한 재료가 사용될 수 있다. 사용될 재료가 열경화성 수지인 경우, 경화(硬化) 조건은 적절하게 선택될 수 있다.

본 발명의 이방 도전성 필름은, 바람직하게는 2~100 ppm, 더욱 바람직하게는 16~50 ppm의 선팽창 계수를 가진다. 선팽창 계수가 2 ppm 이하인 경우, 필름은 딱딱하고 부서지기 쉬운 반면에, 100 ppm을 초과하는 경우에는 필름은 크기 안정성( size stability)이 나쁘다.

선팽창 계수는 TMA 측정 장치를 사용하여 25℃~125℃에서의 평균 선팽창 계수로서 결정될 수 있다.

본 발명의 이방 도전성 필름은 두께가, 바람직하게는 25~200 ㎛, 더욱 바람직하게는 50~100 ㎛이다. 이방 도전성 필름은 두께가 25 ㎛ 미만인 경우, 접착 특성이 나빠지는 경향이 있는 반면, 200 ㎛를 초과하는 경우, 이방 도전성 필름은 접속 저항이 더 높아져 전기 안정도 면에서 바람직하지 못하다.

본 발명의 이방 도전성 필름에서, 적어도 하나의 도전로의 적어도 하나의 단부는 필름 기판의 표면으로부터 돌출되거나 리세스될 수 있다. 단부가 이러한 형태의 접촉점을 가짐으로써 이방 도전성 필름은 반도체 소자의 장착, 가요성 보드의 접속 및 다양한 커넥터의 용도에 적합하게 된다.

도전로의 단부는 도 1b에 도시된 바와 같이 필름 표면과 동일 평면상에 존재하거나, 또는 도 3b, 도 3c에 도시된 바와 같이 도전로의 단부(4)의 일부 또는 전체가 필름 표면으로부터 돌출되거나 또는 리세스될 수 있다. 각 도전로는 한쪽 단부 또는 양쪽 단부가 돌출되거나 또는 리세스될 수 있다. 또한, 도전로의 한쪽 단부의 표면 전체 또는 소정 부분은 돌출되고, 다른쪽 단부의 표면 전체 또는 소정 부분은 리세스될 수 있다. 도전로의 단부가 필름 표면으로부터 돌출되는 경우 그 돌출부의 형태는 도 3c에 도시된 바와 같이 그 직경이 도전로와 같은 원주형이거나, 범프 접촉점의 형태로 잘 알려진 반구형 등일 수 있다.

도전로는 도 2a 및 도 2b의 실시예에서와 같이 필름 기판만을 선택적으로 제거하거나, 또는 도 1a 및 도 1b의 실시예에서와 같이 필름 기판과 피복층을 함께 선택적으로 제거함으로써 필름 기판으로부터 돌출될 수 있다. 구체적으로 말하면, 유기 용매를 사용하는 습식 에칭과 플라즈마 에칭, 아르곤 이온 레이저, KrF 엑시머 레이저 등과 같은 건식 에칭이 단독으로 또는 조합하여 적용된다. 전술한 유기 용매는 필름 기판 및 피복층의 재료에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 유기 용매의 일례로는 디메틸아세트아미도, 디옥산, 테트라히드로푸란, 염화 메틸렌 등이 있다.

도전로는 얻어진 이방 도전성 필름의 도전로를 선택적으로 제거함으로써 필름 기판의 표면으로부터 리세스될 수 있다. 구체적으로 말하면, 산 또는 염기를 사용한 화학적 에칭이 적용된다. 이와는 달리, 도전성 재료로 홀을 채워 도전로를 형성할 때 도전성 재료의 양을 줄여 채우는 방법도 있다.

본 발명의 이방 도전성 필름은 도 4에 도시된 바와 같이 도전로(2)가 필름 기판(1)의 평면에 수직인 선과 각도 α를 이룰 수 있다. 이 실시예에 의하면, 외부의 접촉 물체로부터 시트의 두께 방향으로 도전로에 접촉 하중이 가해지는 경우에도, 그 힘이 시트에 분산되어 쿠션 효과를 나타냄으로써, 불완전한 접속을 방지하고 접촉 신뢰성을 향상시키게 된다. 쿠션 효과를 충분히 발휘하기 위해서, 필름 기판의 평면에 수직인 선과 이루는 각도(도 4에서 α로 도시됨)를 약 10°~45°로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 이방 도전성 필름의 다른 양호한 실시예는 이하에서 설명된다.

도 5a는 필름 표면을 보여주며, 도 5b는 Z-Z 선을 따라 절단된 도 5a의 부분 단면도이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예는 도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예에 부가된 새로운 부분을 포함한다. 구체적으로 말하면, 도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같은 이방 도전성 필름은, 그 내부에 다수의 도전로를 포함하는 영역 A(도 5a 및 도 5b에서 'A'로 표시된 부분) 및 그 영역 A의 평면으로부터 연장하는 방향으로 영역 A에 인접하는 영역 B(도 5a 및 도 5b에서 'B'로 표시된 부분)을 포함하며, 상기 영역 B는 절연 재료로 선택적으로 제조되고 영역 A와 두께가 동일하며 그 형태가 0.2 mm ×1 mm의 직사각형을 포함하고 도전로가 없다.

영역 B는, 예를 들어 반도체 소자를 접촉 대상으로 하는 경우 그 소자와의 접촉에 관련없는 부분에 대응하도록 형성된다. 구체적인 실시예로서, 10mm×10mm의 정사각형 IC 베어 칩(bare chip)이 접촉 대상인 경우, 그 외부와의 접속을 위한 도체 부분(전극 패드)은 정사각형을 이루는 외주면에 배치되고, 상기 IC의 중앙 영역은 접촉점이 없는 회로 부분이다. 따라서, 이방 도전성 필름이 이러한 접촉 대상에 사용되는 경우, 이방 도전성이 있는 부분(영역 A)은 도체 부분이 있는 부분에 형성되어야 한다. 영역 B는 바람직하게는, 예를 들면 접착 특성, 가요성(추종성, 크기 왜곡의 흡수성, 대응 회로(mating circuit)의 보호 ) 등 대응(mate) 부분에의 장착을 고려하여 형성되는 다른 부분에 대응하도록 형성된다.

상기 이방 도전성 필름을 반도체 소자와 회로 보드간의 접속에 사용하는 경우, 영역 A와 영역 B를 결합 구성함으로써 상기 2개의 요소가 흔들림없이 안정되게 접착될 수 있다. 따라서, 결코 분리되지 때문에 전기적 접속 상태를 유지하는 높은 안정성을 제공할 수 있다.

이하, 영역 A 및 영역 B의 각각의 형태, 재료, 위치적 관계를 제조 방법과 함께 설명한다.

본 발명의 이방 도전성 필름의 양호한 제조 방법은 도 1a 및 도 1b에 도시된 이방 도전성 필름의 제조를 참조하여 설명된다.

(가) 도 9a의 절연 선재의 단면도에 도시된 바와 같이, 도전성 재료로 제조된 선재(10) 상에 절연 재료로 제조된 2개의 피복층(11, 12)(피복층(11)은 제2 재료로 제조되고 피복층(12)은 제1 재료로 제조됨)을 겹쳐 배치함으로써 절연 도선(13)을 형성한다. 이 실시예에서, 피복층은 2개의 층을 포함하지만 필요에 따라 임의의 수의 층을 포함할 수 있다. 이 경우에, 가장 바깥층은 제1 재료로 제조된 피복층이고, 나머지 층은 제2 재료로 제조된 피복층이다. 즉, 제2 재료로 제조된 피복층은 다수의 층을 가진다. 제2 재료로 제조된 다수의 피복층이 점착성(粘着性)을 가져야 하는 경우, 다수의 층 중 적어도 하나의 층은 점착성을 가져야하고, 어떤 층에 점착성을 부여할 것인가 하는 것은 자유이다.

이 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 권선을 형성한다. 도 9a는 하나의 절연 구리선(13)이 치밀한 권선 상태로 권선되어 있는 단면도이다. 도 9a에서, 선재(10) 및 피복층(12)의 영역은 용이한 식별을 위해 음영선으로 도시되어 있다. 도면에서 'E'는 도선간에 생성된 공간이다.

(나) 상기 (가) 단계에서 전술한 바와 같이 권선하여 형성 중인 권선이나 상기 (가) 단계의 권선 완료 이후 완성된 권선을 가열 및/가압하여 층들 내부에서 또는 그 사이에서 서로 이웃하는 절연 도선의 피복층(12)을 용접 및/또는 압착시켜 일체화시킴으로써, 권선 블록을 형성한다. 도 9b는 서로 일체화된 절연 도선을 나타내는 개략도이며, 절연 도선간의 경계를 파선으로 표시하였다. 이 도면에서는 선재(10)만 음영선으로 표시하였다. 사실상, 도 9b에 도시된 바와 같이 밀착된 육각형은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 정사각형 매트릭스 권선 또는 불균일 권선에 의해서 형성되지 않거나, 또는 도 9a에 도시된 바와 같이 도선간의 갭 E가 잔존할 수 있다.

(다) 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 (나) 단계에서 얻어진 권선 블록(14)은 본 발명의 이방 도전성 필름을 제공하도록 박(薄)형 시트로 슬라이싱(slicing)된다. 이 도면에서, 도면 부호 '15'는 다각형 코어 부재이고 '16'은 절단용 절단기(cutter)이다. 슬라이싱하기 이전에 코어 부재를 추출할 것인지, 또는 코어 부재를 함께 슬라이싱할 것인지, 또는 코어 부재를 함께 슬라이싱 한 후에 코어 부재를 분리할 것인지, 또는 그것과 함께 몰딩을 함께 할 것인지는, 목적 제조물의 형태에 따라 자유롭게 결정될 수 있다. 슬라이싱할 때, 코일 블록은 코일과 교차하는 평면을 따라 목적 필름의 두께 방향으로 슬라이싱된다.

도 10에서 절단하는 데 사용되는 절단기는 설명의 편의를 위해 쿨링 나이프(cooling knife)처럼 도시된다. 본 발명은 이러한 실시예뿐만 아니라 모든 절단 도구 및 절단 수단을 포함한다. 하나의 권선 블록으로부터 하나의 이방 도전성 필름을 얻고자 하는 경우, 양 측면에서부터 절단 또는 연마할 수 있다. 필름 표면은 필요에 따라서 다듬질된다.

종래의 이방 도전성 필름 제조 동안에 재료의 특성을 단계적으로 변화시키는 경우, 이런 목적으로 사용되는 방법, 예를 들어 다수의 필름 기판을 적층하는 방법, 도전로를 형성할 때 금속을 침전시켜 관통 홀을 채우는 방법 등으로부터 명백히 알 수 있듯이, 재료의 변화 방향은 주로 필름 두께 방향이며 이와 다른 방향으로 변화시키기가 어렵다. 그러나, 적어한 전술된 (가) 내지 (다) 단계를 포함하는 본 발명의 제조 방법은, 재료의 특성이 도전로에 관하여 동심원으로, 즉 필름의 평면으로부터 연장하는 방향으로 여러 단계로 변화하는 이방 도전성 필름을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법은, 도전성 미세 입자가 접착성 필름에 분산되는 종래의 방법과 비교했을 때 협폭의 전기 접속에 관하여 신뢰성이 높은 필름을 제조할 수 있다. 접착 필름을 천공하고 도금에 의해 홀을 금속으로 채우는 종래 방법과 비교할 때, 본 발명의 방법은 천공 단계 및 구멍을 금속으로 메우는 단계가 없기 때문에 저가로 제조할 수 있게 된다.

본 발명의 제조 방법을 적용하는 경우, 도전성 재료로 제조된 도선은 금속 세선이 바람직하고, 더 바람직하게는 구리선 등과 같이 권선이 가능한 강도를 갖는 공지된 도선이 좋다. 금속 세선의 두께는 도전로의 두께가 되며, 그 두께는 이방 도전성 필름의 용도에 따라 적절하게 결정된다. 바람직하게는, 그 세선의 직경은 약 10~200 ㎛이고, 더 바람직하게는 20~100 ㎛이다.

피복층은 종래의 공지된 방법, 예를 들면 용매 피복(습식 피복), 용접 피복(건식 피복) 등으로 나선(裸線)의 표면에 형성된다. 피복층의 총 두께는 목적 이방 도전성 필름의 필름 표면의 도전로간의 피치, 즉 단위 면적당 도전로 갯수에 따라 적절하게 결정된다. 두께는 10~100 ㎛인 것이 바람직하고, 20~50 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 단계에 도시된 바와 같이, 피복층의 최외층(도 9a에서 피복층(12))은 필름 기판의 그라운드(베이스 재료)에 해당한다. 도 1a 및 도 1b의 실시예에서, 예를 들면 최외층은 제1 절연 재료에 해당한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예를 제조하는 경우, 피복층은 단지 하나의 층만으로 구성된다. 피복층에 포함되는 층의 갯수는, 필름의 평면의 연장 방향에서의 재료의 특성 변화가 요구되는 경우 특성을 변화시킬 때 포함되는 단계의 수에 따라 자유롭게 결정될 수 있다.

권선할 때, 코어 부개가 회전되는 스핀들 방법, 도선이 선회되는 플라이어 방법 등과 같은, 전자기 코일(예를 들어, 계전기, 변압기 등)을 제조하는 데 사용되는 공지된 기술 방법이 사용된다. 단일 절연 도선을 코어 부재에 권선하는 통상적인 방법과 다수의 절연 도선을 코어 부재에 권선하는 방법으로 도선을 권선할 수 있다. 권선 방법의 일례로는, 넓은 피드 피치로 고속 회전에 의한 난(turbulent)권선 방법과, 도선의 외경과 거의 같은 피드 피치로 비교적 저속 회전에 의해 밀착되게 도선을 권선하고 하층 도선 위에 축적함으로써 밀착된 권선 블럭 패턴을 형성하는 밀착 권선 방법이 있다. 권선 형태는 도선 크기, 비용, 용도 등에 따라 자유롭게 결정될 수 있다. 밀착 권선 방법에 의해 얻어진 이방 도전성 필름은 도전로가 규칙적이고 균일하게 정렬된다는 점에서 고품질이다.

권선 폭(하나의 층마다의 권선 회수에 관련되는 전자기 코일의 통(bobbin)의 전체 길이), 두께(층의 갯수와 관련됨) 등과 같은 권선의 사양은, 대상 이방 도전성 필름의 크기에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 외부 직경이 φ40㎛인 가장 미세한 선재가 사용되는 경우, 예를 들면 권선 폭은 50~200㎜이고 두께가 약 10~30㎜이다.

권선에 인가되는 가열 및/또는 가압은, 어떤 레벨의 장력이 권선하는 동안에 인가되기 때문에 가열 만을 하는 공정 단계, 또는 가열 및 가압을 동시에 하는 공정 단계를 포함한다.

가열 온도는 가장 바깥층의 피복 부재의 재료에 따라 적절하게 결정된다. 통상적으로 가열 온도는 대략 재료의 연화(軟化)점에서 300℃까지이며, 구체적으로는 약 50~300℃이다. 열경화성 수지가 가장 외부층의 피복 부재의 재료로 사용되는 경우, 경화 온도 보다 낮은 온도 가열에 사용된다. 가압은 1~100kg/㎠으로 행해지는 것이 바람직하고, 약 2~20kg/㎠으로 행해지는 것이 더욱 바람직하다.

권선이 가열 및/또는 가압되는 경우, 그 가열 및/또는 가압 공정은 도선간의 갭에서 공기를 재거하도록 저하된 압력하에서 처리된다. 도선을 권선하여 권선 블록을 제공하는 경우, 기포를 순차적으로 밀어냄으로써 기포가 도선간의 갭에 들어가지 못하게 한다.

권선 블록이 박형 시트로 슬라이싱되는 경우 그 두께는 최종 필름의 두께에 해당한다. 그러므로, 슬라이싱 두께를 변화시킴으로써 필름의 두께를 자유롭게 설정할 수 있다. 이러한 제조 방법은 지금까지 제조하는데 어려웠던 50 ㎛ 이상의 두께를 가진 이방 도전성 필름의 제조를 용이하게 한다.

권선 블록을 절단하는 방향을 설정함으로써, 즉 권선된 도선과 슬라이스의 단면에 의해 형성되는 각도를 설정함으로써 도전로와 필름 기판의 평면에 의해 형성되는 각도를 자유롭게 설정할 수 있다. 도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b의 실시예에서, 권선된 도선과 슬라이스 단면에 의해 형성되는 각도는 약 90°이다. 상기 각도를 90°가 아닌 다른 각도로 변화시킴으로써 이방 도전성 필름이 얻어지며, 도전로는 도 4에 도시된 바와 같은 필름 기판 표면에 수직인 선과 이루는 임의의 각도를 이룬다.

본 발명의 제조 방법에 관한 양호한 실시예중 하나는, 권선 블록을 절단하는 경우 코일 부분의 코어 부재도 코일 부분과 함께 절단되고, 제거하지 않고도 절단된 코어 부재도 제조물로서 사용되는 방법이다. 이러한 방법에 의하면, 도 5a 및 도 5b의 실시예의 이방 도전성 필름을 용이하게 얻을 수 있다. 즉, 권선 블록을 절단함으로써 얻어지는 단면중, 코일 단면은 영역 A가 되고 코어 부재의 단면은 영역 B가 된다.

영역 B의 형태, 즉 코어 부재의 단면 형태는 특정 형태로 한정되지 않고 원, 타원형, 정다각형, 직사각형, 정사방형, 사다리꼴 등일 수 있다. 코일은 바람직하게는 라운드형 봉(rod) 및 정사각형 봉과 같은 코어 부재를 가진다. 따라서, 영역 B의 형태는 전체 권선 블록이 코어 부재의 중심축(회전축)을 따라 절단되는 경우 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 통상적으로 정사각형이며, 영역 B는 영역 A를 둘로 나눈다.

코어 부재의 형태는 봉 뿐만 아니라 구(sphere)일 수 있으며, 이 경우에 권선할 수 있도록 양 단부에 브림(brim)을 형성한다. 그러므로, 권선 블록을 코어 부재와 함께 절단함으로써 얻어진 이방 도전성 필름의 영역 B는 도 6에 도시된 바와 같이 원이 된다.

영역 A가 영역 B의 외주면을 둘러싸는 도 7에 도시된 실시예는, 제1 코어 부재 둘레에 권선하여 얻어진 제1 권선 블록 둘레를 제2 코어 부재로 하여 권선하고, 제2 코어 부재의 중심축을 제1 코어 부재의 중심축의 중간점에 수직인 축으로 함으로써 얻어진다. 이러한 방법으로, 제1 권선 블록을 포함하는 권선 블록을 얻을 수 있다. 제1 및 제2 코어 부재의 양 중심축을 포함하는 평면을 따라 상기 블록을 절단함으로써 도 7의 실시예를 얻을 수 있다.

또한, 코어 부재로 또는 코어 부재없이, 수지로 전체 권선 블럭을 몰딩 또는 테이핑(taping)함으로써 영역 B가 영역 A의 외주면을 둘러싸도록 그 블럭을 절단하는 것이 가능하다.

코어 부재의 재료, 즉 영역 B의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 구리, 금, 알루미늄, 니켈 등과 같은 양호한 열도전성을 가지는 금속 재료, 플라스틱 재료, 접착 특성을 가지는 열경화성 및 열가소성 수지는 본 발명에서 제1 절연 재료의 일례가 된다. 접착성 재료가 영역 B에 사용되는 경우, 예를 들면 얻어진 이방 도전성 필름은 반도체 소자를 회로 기판에 접착시키는 데 있어서 우수한 접착 특성을 가지며, 영역 B에 금속 재료가 사용되는 경우 필름은 우수한 열 방출능(heat releasability)을 가진다.

실시예

이하, 이방 도전성 필름의 제조 방법의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

이 실시예에서는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예의 이방 도전성 필름이 제공되며, 금속 세선에 형성되는 피복층의 수는 1개이다. 우선, 폴리에테르이미드 수지(일본 폴리이미드사(Polyimide)에 의해 제조되고 탄성 계수가 1000 MPa인 Ultem-100)를 사용하여, 25 ㎛ 두께의 피복층을 외경이 φ35 ㎛인 구리선에 형성하여 절연 도선을 제공한다(전체 외경 φ85 ㎛). 권선 장치를 사용하여, 절연 도선을 정사각 원주형 플라스틱 코어 부재[전체 길이(권선 폭) 300mm, 단면 형태 30mm×30mm 정사각형] 둘레에 규칙적으로 권선하고, 절연 도선을 밀착되게 권선하여 일정한 권선[1개 층당의 평균 권선수 3500회, 권선되는 층의 수 150층(=층의 두께 약 12mm)]을 제공한다.

약 300℃에서 가열하는 동안에, 얻어진 롤형 권선을 60kg/㎠로 가압하여 폴리에테르이미드 수지를 용접시킨 후, 그 코일을 실온에서 냉각하여, 권선된 도선이 일체화된 권선 블록을 제공한다.

이 권선 블록을 권선된 도선에 수직인 단면(플라스틱 코어 부재의 중심축을 포함하는 평면에 평행한 부분의 평면)을 따라 슬라이싱하여 시트(필름 표면 300mm×약 12mm, 두께 10mm)를 제공하는데, 이 시트는 이방 도전성 필름이 완성되기 이전의 것에 해당한다. 또한, 얻어진 시트를 슬라이싱하고 외부 직경을 표준화하여 본 발명의 이방 도전성 필름(필름 표면 300mm×12mm, 두께 0.1mm)을 제공한다.

이 이방 도전성 필름을 일반적으로 TMA(열화학 분석)에 의해 이방 도전성 필름의 탄성 계수 및 선팽창 계수를 측정하였다. 그 결과, 탄성 계수는 1100 MPa이고 선팽창 계수는 60 ppm이었다.

실시예 2

피복 부재의 재료로서 사용되는 폴리에테르이미드 수지가 폴리카보디이미드 수지(니신보 인더스트리스 인코포레이티드(NISSHINBO INDUSTRIES, INC.,)에 의해 제조되고 탄성 계수가 1700 MPa인 카보디라이트)로 변화되고 롤형 권선의 가열 온도가 100℃로 변화되는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 방법으로, 본 발명의 이방 도전성 필름을 얻었다. 얻어진 이방 도전성 필름의 탄성 계수는 1800 MPa이고 선팽창 계수는 50 ppm이었다.

실시예 3

피복 부재의 재료로서 사용되는 폴리에테르이미드 수지가 플루오르화 탄소 수지(탄성 계수가 2 MPa인 에틸렌 테트라플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체)로 바뀌고 롤형 권선 가열 온도가 100℃로 바뀌는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 방법으로, 본 발명의 이방 도전성 필름을 얻었다. 얻어진 이방 도전성 필름의 탄성 계수는 2.1 MPa이고 선팽창 계수는 90 ppm이었다.

실시예 4

이 실시예에서는, 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예의 이방성 필름이 제공되며, 피복층의 층의 수는 2개이다. 에폭시 수지(유카 셀 에폭시 가부시키가이샤(Yuka Shell Epoxy Kabushiki Kaisha)에 의해 제조되고 탄성 계수가 3000 MPa인 Epikote YL980)를 사용하여 5 ㎛ 두께의 피복층을 구리선(외부 직경 φ35㎛)의 표면에 형성하고, 그 위에 페녹시 수지(니뽄 유니카 컴패니 리미티드(Nippon Unicar Co MPany Limited)사에 의해 제조되고 탄성 계수가 500 MPa인 PKHM)를 사용하여 25 ㎛ 두께의 피복층을 형성하였다. 이러한 절연 도선을 사용하면 동일 권선 사양을 갖춘 권선이 제공된다. 롤형 권선의 가열 온도가 150℃으로 바뀌는 것을 제외한 차후 단계에 관하여는 실시예 1에서와 같은 방법으로 하여, 본 발명의 이방 도전성 필름을 얻었다. 얻어진 이방 도전성 필름의 탄성 계수는 30 MPa이고 선팽창 계수는 80 ppm이었다.

실시예 5

이 실시예에서는, 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예의 이방 도전성 필름은 실시예 4에서 사용되는 것과는 다른 수지를 사용하여 제공되며, 피복층의 층의 갯수는 2개이다. 실리콘 수지(토레이 다우 코닝사(Toray Dow Corning)에 의해 제조되고 탄성 계수가 10 MPa인 JCR6115)를 사용하여 5 ㎛ 두께의 피복층을 구리 선재(외부 직경 φ35 ㎛)의 표면에 형성하였다. 에폭시 수지(YL980)는 외피층을 형성하는데 사용된다. 상기 에폭시 수지(100 중량%)에 충전제로서 실리카(60중량%)를 부가함으로써 탄성 계수를 20000 MPa로 조절할 수 있다. 이 에폭시 수지를 사용하면, 25 ㎛ 두께의 피복층이 전술된 피복층의 제1 층에 형성된다. 절연 도선을 사용하여, 실시예 1에서와 같은 권선 명세 사항을 갖춘 권선이 제공된다. 롤형 권선을 가열하는 온도가 100℃으로 변화되는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 방법으로, 본 발명의 이방 도전성 필름을 얻었다. 그 얻어진 이방 도전성 필름의 탄성 계수는 16000 MPa이고 선팽창 계수는 30 ppm이었다.

실시예 1 내지 실시예 5에서 얻어지는 이방 도전성 필름은 이하의 특징을 가진다.

실시예 1의 이방 도전성 필름은 250℃에서 가열함으로써 회로 보드와 반도체 소자를 순간 부착시킬 수 있는 열가소성 접착제를 포함한다. 열가소성 수지를 사용함으로써 수정 작업이 용이해진다.

실시예 2의 이방 도전성 필름은 열가소성 접착제를 포함하며, 이 접착제를 이용하여 회로 보드와 반도체 소자를 150℃에서 가열하여 일시적으로 접착시키고 3시간 동안 200℃에서 가열하여 접착시킨다.

실시예 3의 이방 도전성 필름은 낮은 탄성 계수를 가지는 열경화성 접착제인 플루오르화 탄소 수지 접착제를 포함한다. 이것은 회로 보드와 반도체 소자의 선팽창 계수에서의 차에 의해 야기되는 응력을 효과적으로 경감시킨다. 결국, 이것은 열 사이클 테스트에서 높은 접착 신뢰성을 나타낸다.

실시예 4의 이방 도전성 필름은 에폭시 수지의 피복층이 형성된 도전로를 포함하며, 이 피복층은 구리선과 필름 사이에 접착력을 강화시킨다.

실시예 5의 이방 도전성 필름은 필름 재료와 피복층 재료 사이에서 현저하게 상이한 탄성 계수를 나타낸다. 결국, 필름의 응력이 경감되고 필름은 열 순환 테스트에서 높은 신뢰성을 나타낸다.

실시예 6

이 실시예에서는, 권선 블록은 코어 부재와 함께 절단되고 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 제조물의 영역 B로서 절단된 코어 부재를 포함하는 이방 도전성 필름을 얻는다. 코어 부재의 재료 및 형태에 있어서 전체 길이(권선 폭)가 300mm이고, 단면 형태가 8mm×30mm 이라는 것을 제외하고는 동일한 방법으로, 폴리이미드 물품(토레이 뒤퐁(Toray Du Pont)사에 의해 제조된 Vespel)과 약 2mm 두께의 권선 층(24개 층)을 가진 권선 블록을 얻을 수 있으며, 여기서 권선된 도선은 일체화된다.

중앙에 코어 부재를 갖는 권선 블록을 단면으로서 외부 크기가 300mm×8mm인 코어 부재를 가지며 도선에 수직인 평면을 따라 슬라이싱함으로써 시트를 제조한다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예의 이방 도전성 필름을 얻을 수 있으며, 도선의 단면을 포함하는 영역은 영역 A이고 코어 부재의 단면은 영역 B이고, 2개의 영역 A 사이에 영역 B가 있다. 이방 도전성 필름의 크기는 직사각형 형태의 300mm×약2mm인 영역 A와, 직사각형 형태의 300mm×8mm인 영역 B로 되며 전체 크기는 300mm×12mm이고 두께는 0.1mm 이다. 얻어진 이방 도전성 필름의 탄성 계수는 3000 MPa이고 선팽창 계수는 25 ppm이었다.

실시예 7

코어 부재가 구리인 것을 제외하고는 실시예 6에서와 같은 동일 방법으로, 이방 도전성 필름을 얻었다. 그 얻어진 이방 도전성 필름은 전체적으로 탄성 계수가 10Gpa이고 선팽창 계수가 17 ppm이었다.

비교 실시예 1

이 비교 실시예에서는, 이방 도전성 필름은, 필름에 다수의 관통 홀을 형성하고 금속을 침전시켜 도금에 의해 관통 홀을 채움으로써 도전로를 생성하는 단계를 포함하는 종래의 공지된 방법에 의해 얻어진다. 공지된 주조 방법에 의해 얻어지는 폴리이미드 필름을 KrF 엑시머 레이저 광선에 노출하여 필름 표면의 전체에 40 ㎛의 관통 홀을 형성함으로써 가장 밀착된 배열(최소 단위로서 정점에 관통 홀을 가지는 등변 삼각형을 포함하는 망 배열)을 얻었다. 이 필름의 한 표면에 구리 박막(foil)이 적층되고 레지스트층이 그 위에 형성된다. 그것을 물로 세척한 후에, 음극으로서 관통 홀에 노출된 구리 박막과 함께 60℃에서 금 시안화물 도금 전조에 담겨지고, 그것에 의해 구리가 관통되고 그 관통 홀을 채움으로써 도전로(2A)를 제공한다. 결국, 도 2a 및 도 2b의 실시예와 유사한 뚜렷한 구조를 가진, 도 11b에 도시된 이방 도전성 필름을 얻을 수 있다.

그 얻어진 이방 도전성 필름의 탄성 계수가 전체적으로 3000 MPa이고 선팽창 계수가 21 ppm이었다.

도 11a에 도시된 바와 같이, 실시예 6 및 실시예 7에서 얻어진 이방 도전성 필름(20)을 사용하여 반도체 소자(21)와 회로 보드(22)를 접속시켜, 반도체 소자를 마련하였다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 비교 실시예 1에서 얻어진 이방 도전성 필름(20A)을 사용하여 반도체 소자(21)와 회로 보드(22)를 접속시켜, 반도체 소자를 마련하였다.

분리 현상의 발생을 관찰하기 위해서 이러한 반도체 소자(각 시료의 수 10)에 TCT 테스트를 행했는데, 여기서 1 사이클은 -50 ℃/5분 ~ 150℃/5분 이다. 결국, 반도체 소자와 필름간의 경계면에서의 분리 현상은 약 400 사이클 동안 비교 실시예의 4개 내지 10개 시료에서 관찰되었다. 그것으로부터 본 발명의 이방 도전성 필름이 우세한 접착 특성을 가진다는 것이 명백해진다.

전술된 바로부터 명백해지듯이, 본 발명은 고 신뢰성을 가지는 이방 도전성 필름을 제공할 수 있으며, 그 필름은 협폭의 전기적 접속을 유지할 수 있고 저가로 제조될 수 있다. 또한, 지금까지는 제조가 어려웠던 50 ㎛ 이상 두께의 이방 도전성 필름의 제조를 가능하게 한다.

도전로가 피복층으로 피복되는 실시예에서는, 필름 기판과 도전로간의 접착, 얻어진 이방 도전성 필름의 강도, 내열성 및 절연 특성이 향상될 수 있다. 영역 A 및 영역 B를 포함하는 실시예에서는, 필름이 반도체 소자와 회로 보드의 접속에 사용되는 경우 2개의 부재는 흔들리지 않고 안정된 방법으로 접착될 수 있다. 그러므로, 예를 들면 열 사이클 동안 반복적인 환경 변화에서도 분리 현상이 결코 발생하지 않기 때문에, 전기적 접속을 유지하는 고신뢰성을 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 제조 방법에 의하면 이러한 이방 도전성 필름을 쉽게 제공할 수 있게 된다.

본 출원은 일본에서 출원된 제209542호(1996) 및 제117244호(1997)에 기초한 것으로, 그 내용이 참조로 본 명세서에 기재되어 있다.

Claims

제1 절연 재료로 제조된 필름 기판과 도전성 재료로 제조된 다수의 도전로를 갖는 영역 A와, 상기 영역 A의 평면으로부터 연장하는 방향으로 상기 영역 A에 인접되어 있고 절연 재료로 제조되며 그 두께가 상기 영역 A와 동일하고 그 형태와 크기가 0.2 mm ×1 mm의 직사각형을 포함하는 형태 및 크기이고 도전로가 없는 영역 B를 포함하며, 각각의 상기 도전로는 서로 절연되어 있고 상기 필름 기판을 그 두께 방향으로 관통하고 있고 그의 양 단부가 상기 필름 기판의 양쪽 표면으로 노출되어 있으며, 상기 노출된 양 단부를 제외한 상기 도전로의 표면은 제2 재료로 피복되어 있고, 상기 제1 절연 재료와 상기 제2 재료 중 적어도 하나는 접착성 재료인 것인 이방 도전성 필름으로서, 상기 이방 도전성 필름은,

(a) 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 제조물을 제공하는 단계와;

(b) 상기 롤형 제조물을 가열 및/또는 가압하여 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시키는 단계와;

(c) 상기 권선된 절연 도선을 각을 이루어 교차하는 평면을 따라 소정의 필름 두께로 상기 롤형 제조물을 절단하는 단계에 의해 제조되며,

상기 절연 도선과 함께 절단된 상기 코어 부재는 제조물의 일부로서 사용되고, 이 코어 부재가 상기 영역 B에 해당하는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항에 있어서, 상기 도전성 재료는 금속성 재료인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제2항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름은,

(a) 금속 세선 상에 상기 제2 재료로 제조된 피복층을 형성하는 단계와;

(b) 상기 제2 재료의 피복층 상에 상기 제1 절연 재료 - 상기 제1 절연 재료와 제2 재료 중 적어도 하나는 접착성 재료임 - 로 제조된 피복층을 형성하여 절연 도선을 제공하는 단계와;

(c) 상기 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 제조물을 제공하는 단계와;

(d) 상기 롤형 제조물을 가열 및/또는 가압하여 상기 제1 절연 재료로 제조된 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시키는 단계와;

(e) 상기 권선된 절연 도선과 각을 이루어 교차하는 평면을 따라 소정의 필름 두께로 상기 롤형 제조물을 절단하는 단계에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 영역 A의 탄성 계수가 1~20000 MPa인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 영역 A의 선팽창 계수가 2~100 ppm인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착성 재료는 열가소성 접착 재료 또는 열경화성 접착 재료인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전로들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 단부가 상기 필름 기판의 평면으로부터 돌출되거나 또는 리세스된 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전로는 상기 필름 기판의 평면에 수직인 선과 각을 이루는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
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제1항에 있어서, 상기 영역 B는 상기 영역 A의 외주면을 둘러싸거나, 또는 상기 영역 B의 외주면이 상기 영역 A에 의해 둘러싸이거나, 또는 상기 영역 B가 상기 영역 A를 2개로 분할한 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제10항에 있어서, 상기 영역 B의 외주면이 상기 영역 A에 의해 둘러싸여 있고, 상기 영역 B의 형태가 원, 타원형, 정다각형, 직사각형, 정사방형 또는 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
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이방 도전성 필름을 제조하는 방법에 있어서,

(a) 도전성 재료로 제조된 선과 절연 재료로 제조된 적어도 2개의 피복층을 구비한 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 제조물을 제공하는 단계와;

(b) 상기 (a) 단계 중에 또는 상기 (a) 단계 이후에 상기 롤형 제조물을 가열 및/또는 가압하여 상기 권선된 절연 도선의 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시켜 권선 블록을 일체형으로 형성하는 단계와;

(c) 상기 권선된 절연 도선과 각을 이루어 교차하는 평면을 따라 소정의 필름 두께로 상기 (b) 단계에서 얻어진 상기 권선 블록을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름의 제조 방법.
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제24항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 얻어진 상기 권선 블록은 절연 재료로 추가로 몰딩된 이후에 상기 (c) 단계가 실행되는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름의 제조 방법.
이방 도전성 필름을 제조하는 방법에 있어서,

(a) 도전성 재료로 제조된 선과 절연 재료로 제조된 적어도 하나의 피복층을 구비한 절연 도선을 코어 부재에 권선하여 롤형 제조물을 제공하는 단계와;

(b) 상기 (a) 단계 중에 또는 상기 (a) 단계 이후에 상기 롤형 제조물을 가열 및/또는 가압하여 상기 권선된 절연 도선의 피복층을 서로 용접 및/또는 압착시켜 권선 블록을 일체형으로 형성하는 단계와;

(c) 상기 권선된 절연 도선과 각을 이루어 교차하는 평면을 따라 상기 권선의 코어 부재와 함께 소정의 필름 두께로 상기 (b) 단계에서 얻어진 상기 권선 블록을 절단하는 단계를 포함하며,

상기 (c) 단계에서 상기 선재와 함께 절단된 상기 코어 부재는 제조물로서 사용되는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름의 제조 방법.
제28항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 얻어진 상기 권선 블록은 절연 재료로 추가로 몰딩된 이후에 상기 (c) 단계가 실행되는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름의 제조 방법.
제24항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름은 제1 절연 재료로 제조된 필름 기판과 도전성 재료로 제조된 다수의 도전로를 갖는 영역 A를 포함하며, 상기 각각의 도전로는 서로 절연되어 있고 상기 필름 기판을 그 두께 방향으로 관통하고 있고 그의 양 단부가 상기 필름 기판의 양쪽 표면으로 노출되어 있으며, 상기 노출된 양 단부를 제외한 상기 도전로의 표면은 제2 재료로 피복되어 있고,

상기 이방 도전성 필름의 상기 영역 A에 대하여 적어도 하나의 도전로의 적어도 한쪽 단부를 상기 필름 기판의 표면으로부터 돌출되거나 또는 리세스되게 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름의 제조 방법.
제24항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 권선된 절연 도선과 교차하는 평면은 상기 권선된 절연 도선과 90°이외의 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름의 제조 방법.
제28항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름은 제1 절연 재료로 제조된 필름 기판과 도전성 재료로 제조된 다수의 도전로를 갖는 영역 A를 포함하며, 상기 각각의 도전로는 서로 절연되어 있고 상기 필름 기판을 그 두께 방향으로 관통하고 있고 그의 양 단부가 상기 필름 기판의 양쪽 표면으로 노출되어 있으며, 상기 노출된 양 단부를 제외한 상기 도전로의 표면은 제2 재료로 피복되어 있고,

상기 이방 도전성 필름의 상기 영역 A에 대하여 적어도 하나의 도전로의 적어도 한쪽 단부를 상기 필름 기판의 표면으로부터 돌출되거거나 또는 리세스되게 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름의 제조 방법.
제28항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 권선된 도선과 교차하는 평면은 상기 권선된 절연 도선과 90°이외의 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름의 제조 방법.