KR100594340B1 - 접속 재료 - Google Patents

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소니 케미카루 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 숄더 터치 현상 (shoulder touch effect) 을 일으키지 않으면서도 유연성 회로 기판을 베어 (bare) IC 칩에 접속시킬 수 있는 접속 재료에 관한 것이다. 본 접속 재료는 절연성 접착제를 함유하고, 그 안에 분산된 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재는 필름형 유연성 회로 기판 및 베어 IC 칩을 접속하는데 사용된다. 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재의 종횡비 (aspect ratio) 는 20 이상이다.

Description

접속 재료{CONNECTION MATERIAL}
도 1 은 본 발명에 따른 접속 재료를 사용하여 접속된 베어 IC 칩 및 유연성 회로 기판의 숄더 가장자리 부분의 부분 확대도이고;
도 2A 는 본 발명에 따라 사용된 인편성의 절연성 충전재의 투시도이고, 도 2B 는 본 발명에 따라 사용된 섬유성의 절연성 충전재의 투시도이고;
도 3 은 종래의 COF 접속의 설명도이고;
도 4 는 종래의 COF 접속의 결점의 설명도이고;
도 5 는 종래의 COF 접속의 결점의 설명도이다.
본 발명은, 실질적으로 숄더 터치 현상 (shoulder touch effect) 을 일으키지 않으면서, 유연성 회로 기판을 베어 (bare) IC 칩에 접속시키기 위한 접속 재료에 관한 것이다.
드라이버 IC 를 테이프형 기판에 탑재하는 테이프 캐리어 패키지 (TCP) 를 액정 표시 소자 모듈의 제조에 사용해 왔지만, 더욱 좁은 배선 피치로의 변형에 의해 부과되는 요구에 대응하고, 액정 표시 소자 모듈과의 조립시 가공 조작을 용이 하게 하기 위하여, TCP 용 테이프형 기판보다 더욱 얇은 필름형 유연성 회로 기판의 도체 패턴에 베어 IC 칩을 페이스-다운 (face-down) 식으로 직접 탑재하는 것을 포함하는 CHIP ON FILM (COF) 법을 사용하게 되었다.
상기 COF 접속에서는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 베어 IC 칩 4 의 범프 (bump) 5 가 절연성 필름 1 및 그 위에 형성된 도체 패턴 2 를 포함하는 필름형 유연성 회로 기판 3 의 도체 패턴 2 에 대응하여 위치하고, 열경화성 접착 필름에 이방성 전기전도성 접속용 전도성 입자를 분산시킨 이방성 전도성 필름 6 이 그의 사이에 위치되고 열압착된다.
베어 IC 칩 4 가 이방성 전기전도성 필름 6 을 사용하여 접속될 경우, 필름형 유연성 회로 기판 3 의 절연성 필름 1 은 접속 후 열수축을 일으키고, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 베어 IC 칩 4 의 외측에 외치한 유연성 회로 기판 3 은 베어 IC 칩 4 쪽으로 뒤틀린다. 베어 IC 칩 4 의 범프 높이가 약 20 ㎛ 이었으므로, 베어 IC 칩 3 는 유연성 회로 기판 3 의 도체 패턴 2 와 접속하지 않았다.
그러나, IC 칩의 배선 룰 (rule) 이 더욱 미세해질수록, 단자 수가 증가하였고, 단자 피치가 더욱 작아졌고, 베어 IC 칩의 범프 직경이 감소하였고, 범프 높이가 또한 종래 구조체의 것에 비해 약 절반으로 크게 감소하였다. 결과적으로, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 베어 IC 칩 4 는 유연성 회로 기판 3 의 도체 패턴 2 와 가끔씩 접촉하게 되었다. 부동화 필름 7 이 베어 IC 칩 4 의 하부 표면상에 형성되므로, 접촉에도 불구하고 단회로가 발생하지 않지만, 부동화 필름 7 이 웨이퍼로부터 베어 IC 칩 4 를 절단해내는데 제공되는 스크라이브 (scribe) 라인 부분 8 에 형성될 수 없고, 특히, 단회로가 가끔씩 베어 IC 칩의 숄더 가장자리 부분 9 에 발생하고 (숄더 터치 현상), 인접한 도체 패턴 2 간의 절연 저항이 상당히 감소한다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 유연성 회로 기판이 베어 IC 칩에 접속되었을 때 숄더 터치 현상을 일으키지 않는 접속 재료를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 인편 (鱗片) 성 또는 섬유성 절연성 충전재를 필름형 유연성 회로 기판과 베어 IC 칩을 접속시키기 위한 접속 재료에 혼합시킴으로써 본 발명의 목적이 달성될 수 있다는 것을 발견해냈다. 상기 발견으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 절연성 접착제 및 그에 분산된 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재를 함유하는, 유연성 기판을 베어 IC 칩에 접속시키기 위한 접속 재료를 제공하는 것이다.
본 발명은 이하에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.
본 발명에 따른 접속 재료는 유연성 회로 기판과 베어 IC 칩을 접속시키는데 사용되고, 절연성 접착제에 분산된 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재를 갖는다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재 10 이 베어 IC 칩 4 의 숄더 가장자리 부분 9 및 유연성 회로 기판 3 의 도체 패턴 2 의 사이에 위치한 경우에는, 압출됨 없이 상기 영역에서 용이하게 정지될 수 있다. 그러므로, 두 개의 전술한 성분간의 직접적인 접속 (숄터 터치 효과) 이 방지될 수 있다. 구형 절연 충전재는 두 개의 전술한 성분 사이에 위치할 경우 매우 높은 운동성을 나타내므로, 숄더 터치 현상이 방지될 수 없다.
본 발명에 따라 사용되는 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재 10 은 충전재가 그로부터 압출됨 없이 베어 IC 칩 4 의 숄더 가장자리 부분 9 및 유연성 회로 기판 3 의 도체 패턴 2 사이에 용이하게 위치할 수 있도록 20 이상, 더욱 더 바람직하게는 30 이상의 종횡비 (aspect ratio) 를 갖는다. 도 2A 에 나타낸 바와 같이, 인편성의 절연성 충전재의 경우에는, 종횡비가 Φ/t 비로서 정의되고, 여기서 t 는 두께를 의미하고, Φ 는 평면의 크기 (평면이 원에 접근할 경우에는 직경에 해당함) 를 나타낸다. 한편, 섬유성의 절연성 충전재의 경우에는, 도 2B 에 나타낸 바와 같이, L/h 로서 정의되고, 여기서 h 는 직경을 나타내고, L 는 길이를 나타낸다.
또한, 종횡비가 20 이상인 것을 전제로, 이방성 전기전도성 접속용 전도성 입자를 접속 재료에 혼합시킨 경우에는, 전기전도성 입자가 전기적 접속을 방해하는 바람직하지 못한 상황을 피하기 위하여, 인편성의 절연성 충전재의 두께 (t) 가 3 ㎛ 이하이고, 평면 크기 (Φ) 가 60 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 섬유성의 절연성 충전재의 직경 (h) 이 1 ㎛ 이하이고, 그의 길이 (L) 가 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 기재된 인편성의 절연성 충전재의 구체적인 예로는 운모, 탈크, 벤토나이트 등이 포함된다. 충전성 및 전기적 절연성의 견지에서, 그 중 운모가 바람직하다. 또한, 섬유성의 절연성 충전재의 구체적인 예로는 티탄산칼륨 위스커(whisker), 유리 섬유, 알루미늄 보레이트 위스커, 아라미드 섬유, 규소 카르바이드 위스커 등이 포함된다. 혼합물의 유효성 및 물성의 견지에서, 티탄산칼륨 위스커가 바람직한 충전재이다.
본 발명에 따른 접속 재료 중 절연 충전재의 혼합량이 너무 적은 경우, 숄더 터치 현상이 효과적으로 방지될 수 없고, 너무 많은 경우에는, 충전재가 전기적 접속을 방해한다. 따라서, 절연 충전재의 함량은 예를 들어 절연성 접착제 등과 같은 절연 충전재 이외의 성분 100 중량부 당, 바람직하게는 5 내지 95 중량부, 더욱 더 바람직하게는 20 내지 90 중량부이다.
유연성 회로 기판 및 베어 IC 칩을 접속하는데 통상적으로 사용된 절연성 접착제가 본 발명에 따른 접속 재료에서 사용되는 절연성 접착제로서 사용될 수 있다. 그러한 절연성 접착제는 다양한 열경화성 수지, 예를 들어 (메트)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 아크릴산 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 카르복실화 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 에폭실화 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌 블록 공중합체, 폴리부타디엔, 에틸렌-스티렌-부틸렌 블록 공중합체, 폴리(비닐 부티랄), 폴리(비닐 포르말), 페녹시 수지, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리(비닐 아세탈), 폴리비닐 에테르, 폴리술폰, NBR, SBR, 클로로프렌 고무, 시아네이트 에스테르 공중합체, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 페놀성 수지 등으로 구성될 수 있다. 광경화성 수지도 사용될 수 있다. 상기 화합물들은 단독으로 또는 그의 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 필요하다면, 경화제 또는 경화 촉매도 사용될 수 있다.
또한, 통상적인 첨가제, 예를 들어, 점착제, 산화방지제, 분산제 등이 필요한 경우 본 발명에 따른 접속 재료와 혼합될 수 있다. 점착제의 예로는 테르펜 수지, 테르펜 페놀성 수지, 로진, 자일렌 수지, 알킬페놀성 수지, 디시클로펜타디엔 수지, 크로만 수지, 방향족 탄화수소 수지 등이 포함된다. 산화방지제의 예로는 알킬페놀, 메르캅토 화합물, 포스파이트, 아민 등이 포함된다. 분산제의 예로는 비이온성, 양이온성, 음이온성 및 양쪽성 계면활성제가 포함된다.
이방성 전기전도성 접속용 전도성 입자가 이방성 접속 재료로서 사용되는 경우 본 발명에 따라 접속 재료에 도입된다. 이방성 전기전도성 접속에 통상적으로 사용된 이방성 전기전도성 접속용 전도성 입자가 전술한 입자로서 사용될 수 있다. 상기 입자의 예로는 금속 입자, 예를 들어 금, 니켈, 땜납 등의 입자가 포함되고, 입자는 수지 중합체의 핵을 도금된 금속의 표면이 절연층으로 더욱 피복된 입자 또는 금속으로 도금 및 피복함으로써 수득된다. 상기 전도성 입자의 직경은 적절하게 선택될 수 있다.
이방성 전기전도성 접속용 전도성 입자의 혼합량이 너무 적을 경우, 신뢰성있는 전도성을 보장하기 어렵고, 너무 많은 경우에는 입자가 서로 접촉하여 이방성 접속이 어려울 것이라고 예견할 수 있다. 이러한 이유로, 이방성 전기전도성 접 속용 전도성 입자의 양은 이방성 전기전도성 접속용 전도성 입자의 첨가에 앞서 접속 재료 100 중량부 당 1 내지 20 중량부, 바람직하게는 3 내지 12 중량부이다.
본 발명에 따른 접속 재료는 통상적인 방법에 의해 절연성 접착제에 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재를 분산시킴으로써 제조될 수 있다. 이방성 전기전도성 접속 재료는 이방성 전기전도성 접속용 전도성 입자를 더욱 분산시킴으로써 제조될 수 있다. 필요한 경우, 상기 접속 재료는 필름, 페이스트, 또는 점액의 형태로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 접속 재료 또는 이방성 전기전도성 접속 재료를 사용하여 유연성 회로 기판 및 베어 IC 칩을 접속하여 수득한 접속 구조체는 높은 신뢰도의 접속을 나타내고 숄더 터치 현상을 방지한다. 통상적인 것과 동일한 유연성 회로 기판 및 베어 IC 칩이 전술한 유연성 회로 기판 및 베어 IC 칩으로서 사용될 수 있지만, 특히 낮은 범프를 갖는 베어 IC 칩 또는 좁은 배선 피치를 갖는 유연성 회로 기판도 사용될 수 있다.
실시예
본 발명은 하기 실시예 및 비교예를 토대로 더욱 상세하게 설명될 것이다.
실시예 1-7 및 비교예 1-4
표 1 에 나타낸 성분을, 톨루엔 30 중량부 중 통상적인 방법으로 균일하게 혼합하여, 수득한 혼합물을 실리콘-처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 건조 두께 30 ㎛ 로 피복한 후 건조시킴으로써 이방성 전기전도성 접속 필름을 제조하였다.
제조된 이방성 전기전도성 접속 필름을 85 ㎛ 의 범프 피치 (칩 크기 6.3 ×6.3 mm, 도금된 범프 크기 45 ×45 ㎛, 범프 간격 40 ㎛, 범프 높이 10 ㎛) 를 갖는 IC 칩 및 25 ㎛ 의 두께를 갖는 폴리이미드 절연 필름 사이에 위치시키고 12 ㎛ 의 두께를 갖는 구리 패턴 단자 (Ni/Au 도금) 을 공급하였다. 이어서, 190 ℃ 의 온도에서 160 N 의 압력 하에 10 초간 압착시켜서 접속 구조체를 수득하였다. 구리 패턴 단자의 초기 접촉 저항 및 IC 칩과 구리 패턴 단자간의 절연 저항을 4-단자법으로 측정하였다. 수득한 결과를 표 2 에 나타내었다.
초기접촉 저항은 낮을수록 더욱 좋은 것이고, 실제 바람직한 값은 100 mΩ이하이다. 또한, 절연 저항은 높을수록 더욱 좋은 것이고, 실제 바람직한 값은 1 ×106 Ω이상이다.
Figure 112001031194744-pat00001
Figure 112001031194744-pat00002
표 2 에 나타낸 바와 같이, 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재를 함유하는 실시예 1 내지 7 의 접속 재료는 초기 접촉 저항 및 절연 저항 둘 모두에 관한 실용성에 대해 바람직하다.
반대로, 구형 절연 충전재를 함유하고, 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재를 함유하지 않는 비교예 1 내지 4 의 접속 재료들은 초기 접촉 저항의 견지에서는 만족스러웠지만, 그의 절연 저항이 1 ×106 Ω 미만이었고, 숄더 터치 현상이 완전히 방지될 수 없었음이 명백하다.
유연성 회로 기판 및 베어 IC 칩을 본 발명에 따른 접속 재료를 사용하여 접속시킬 경우, 숄더 터치 현상 없이 접속이 수행될 수 있다.
2000 년 11 월 30 일 출원된, 일본 특허 출원 제 2000-365170 호의 명세서, 청구항, 요약서 및 도면 전체가 본원에 참고문헌으로서 포함된다.

Claims (8)

  1. 절연성 접착제, 및 그에 분산된 인편성의 절연성 충전재를, 절연성 충전재 이외의 성분 100 중량부 당 5 내지 95 중량부 함유하고, 상기 인편성의 절연성 충전재의 두께 (t) 가 3㎛ 이하이고, 평면의 크기 (φ) 가 60㎛ 이하이며, 상기 (t) 와 (φ) 로 정의되는 종횡비가 20 이상인, 유연성 회로 기판을 베어 IC 칩에 접속시키기 위한 접속 재료.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 인편성의 절연성 충전재가 운모인 것을 특징으로 하는 접속 재료.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 절연 충전재가 절연 충전재 이외의 성분 100 중량부 당 20 내지 90 중량부의 양으로 접속 재료에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 접속 재료.
  6. 절연성 접착제, 및 그에 분산된 인편성 또는 섬유성의 절연성 충전재를 함유하는 접속 재료 100 중량부 당 이방성 전기전도성 접속용 전도성 입자 1 내지 20 중량부를 함유하는 이방성 전기전도성 접속 재료.
  7. 유연성 회로 기판이 제 1 항에 따른 접속 재료를 사용하여 베어 IC 칩에 접속되어 있는 접속 구조체.
  8. 유연성 회로 기판이 제 6 항에 따른 이방성 전기전도성 접속 재료를 사용하여 베어 IC 칩에 접속되어 있는 접속 구조체.
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