KR100694529B1 - 전기전도성 입자 및 접착제 - Google Patents

전기전도성 입자 및 접착제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 피착체의 접속에 사용할 수 있는 전기전도성 입자(30)를 제공하는 것이며, 당해 전기전도성 입자(30)는 수지 입자(31), 수지 입자(31)의 주위에 배치된 제1 전기전도성 입자, 이의 주위에 배치되며 수지 입자(31)보다 유연한 제1 수지 피막(25) 및 그 주위에 배치된 제2 전기전도성 박막(36)을 갖고 있으며, 접속되는 피착체의 예를 들면, 전극(13)의 표면 부분이 경질인 경우에는 압압에 의해 제1 수지 피막(35)과 제2 전기전도성 박막(36)이 파괴되며, 제2 전기전도성 박막(36)이 전극(13)과 금속 배선(17)에 접촉된다. 전극(13)의 표면 부분이 유연한 경우에는 표면측의 제2 전기전도성 박막이 전극(13)에 접촉됨으로써 피착체의 표면 상태에 관계하지 않으며, 즉 다양한 피착체의 접속에 사용할 수 있도록 한다.
전기전도성 입자, 접착제, 볼록부, 제1 수지 피막, 경질 수지

Description

전기전도성 입자 및 접착제{Conductive particle and adhesive agent}
본 발명은 전기전도성 입자 및 접착제, 특히 전기전도성 입자를 함유하는 접착제에 관한 것이다.
피착체 상호의 접속, 예를 들면, 반도체 칩을 기판 위에 접속하거나 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package, 이하 TCP라고 약칭한다)와 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: 이하, LCD라고 약칭한다)를 접속함으로써 각종 전기장치를 제조하는 경우 등에 있어서 이의 접속을 전기전도성 입자가 함유된 접착제에 의해 실시하는 것이 종종 실시되고 있다.
도 9는 LCD(111)와, TCP(115)가 전기전도성 입자(130)를 함유하는 접착제(125)에 의해 접합됨으로써 구성된 전기장치(101)의 요부의 개략 단면도를 도시한 것이다.
TCP(115)는 베이스 필름(116)과, 이러한 베이스 필름(116)의 표면에 피착 형성된 금속 배선(117)으로 이루어진다.
LCD(111)는 유리 기판으로 이루어진 기판(112)과, 이러한 기판(112)의 표면에 TCP(115)의 금속 배선(117)과 마주 보도록 배치된 전극(113)을 갖고 있다.
전극(113)과 금속 배선(117) 사이에는 접착제(125) 중의 전기전도성 입자(130)를 끼우며 이들 전기전도성 입자(130)에 의해 서로 대응하는 전극(113)과 금속 배선(117)이 전기적으로 접속되어, 동시에 접착제(125)에 의해 LCD(111)와 TCP(115)의 기계적 접합이 이루어진다.
이와 같이 하여, LCD(111)와 TCP(115)가 전기적 및 기계적으로 접속된다.
그런데, LCD(111)의 전극(113)이 알루미늄이나 크롬과 같은 산화하기 쉬운 금속으로 이루어진 경우, 이들 금속의 자연산화에 의해 전극(113) 표면에는 산화 박막이 형성된다. 이 경우, 전극(113) 표면에 산화 피막이 형성된 경우, 전기전도성 입자(130)를 전극(113)과 금속 배선(117)에서 끼우는 것만으로는 전기적 도통(導通)의 신뢰성이 낮다. 그러나, 전기전도성 입자(130)로서 금속 입자 등의 경질 입자를 사용하면 이들 전기전도성 입자(130)가 가열 압압(押厭)의 공정에서 전극(113) 표면의 산화 피막을 돌파하여, 전기전도성 입자(130)와 전극(113)이 직접 접촉되므로 전기장치(101)의 도통부의 신뢰성이 높아진다.
그러나, 피착체인 LCD(111)의 전극(113)이 유연한 경우나 전극(113)의 패턴이 미세한 경우, 상기한 바와 같은 경질 전기전도성 입자(130)를 사용하면 가열 압압의 공정에서 기판(112)이나 금속 배선(117)이 변형, 파손되는 경우가 있다.
또한, 금속입자는 접착제의 결합제와 비교하여 선팽창 계수나 탄성률이 작으므로 가열 압압 종료후 결합제가 반발(변형 회복)할 때에 전기전도성 입자(130)와 금속 배선(117)의 접촉이 이탈되는 경우가 있다.
이러한 피착체를 서로 접속하기 위해서는 도 10에 개략 단면도를 도시한 바 와 같이 수지 입자(141)의 표면에 전기전도성 박막(142)이 피착된 구성에 의한 전기전도성 입자(140)가 사용되고 있다.
이러한 수지 입자(141)는 금속입자와 비교하여 유연한 접착제 중의 결합제와 거의 동등한 선팽창 계수를 갖고 있다.
따라서, 이러한 전기전도성 입자(140)를 사용하면 유연한 피착체가 파손되지 않을 뿐만 아니라 접착체 중의 결합제와 함께 수지 입자(141)도 변형 회복되므로 전기전도성 입자(140)와 금속 배선의 접촉이 유지된다.
그러나, 이러한 전기전도성 입자(140)는 금속입자로 이루어진 전기전도성 입자와 비교하여 유연하므로 피착체가 경질인 경우에는 수지 입자(141)가 압압에 의해 과잉으로 변형되며, 전기전도성 박막(142)에 균열이 생기며 접속부에서 도통 저항이 높아지는 경우가 있다.
또한, 예를 들면, 전극 표면에 자연산화 등에 의한 산화 피막이 생성되어 있는 경우에는 전기전도성 입자(140)가 이러한 산화 피막을 돌파할 수 없는 경우가 있으며 전기장치(101)의 도통 신뢰성이 낮아진다.
이와 같이 피착체의 종류에 따라 전기전도성 입자의 종류를 변경하는 것이 필요하며 동일 종류의 전기전도성 입자를 다양한 피착체의 접속에 사용하는 것은 곤란하다.
본 발명은 상기한 도통 저항이 높아지거나 도통 신뢰성의 저하의 문제를 해 결할 수 있도록 한 전기전도성 입자 및 접착제를 제공한다.
즉, 본 발명에 따른 전기전도성 입자는 수지 입자, 이러한 수지 입자 주위에 배치된 제1 전기전도성 박막, 이러한 제1 전기전도성 박막의 주위에 배치된 제1 수지 피막 및 이러한 제1 수지 피막의 주위에 배치된 제2 전기전도성 박막으로 이루어진 것이며, 이러한 수지 입자를 구성하는 수지가 제1 수지 피막을 구성하는 수지보다 경질인 수지에 의해 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 접착제는 본 발명에 따른 전기전도성 입자와 열경화성 수지를 갖는 결합제로 구성된다.
즉, 이러한 접착제에서 전기전도성 입자는 상기한 바와 같이 수지 입자, 이러한 수지 입자의 주위에 배치된 제1 전기전도성 박막, 이러한 제1 전기전도성 박막의 주위에 배치된 제1 수지 피막 및 이러한 제1 수지 피막의 주위에 배치된 제2 전기전도성 박막으로 이루어진 것이며 당해 수지 입자를 구성하는 수지가 제1 수지 피막을 구성하는 수지보다 경질인 수지에 의해 구성된다.
본 발명에 따른 전기전도성 입자에 따르면 이러한 전기전도성 입자가 피착체 사이에 개재되어 압압된 상태에서 피착체가 경질인 경우 또는 유연한 경우에도 확실하게 피착체 사이의 접합을 양호하게 실시할 수 있다.
즉, 피착체가 경질인 경우에는 압압에 의해 우선 제1 수지 피막이 변형되며, 이러한 수지 피막 위의 제2 전기전도성 박막이 파괴되지만 다시 압압되면 제1 수지 피막의 파괴에 의해 제1 전기전도성 박막이 노출되며, 이러한 제1 전기전도성 박막에 의해 피착체 사이의 전기적 접속이 이루어진다. 이 때, 수지 입자는 경질이므 로 제1 전기전도성 박막은 양호하게 피착체와 접촉할 수 있다.
또한, 피착체가 유연한 경우에는 제1 수지 피막의 변형이 거의 이루어지지 않는 점으로부터 제2 전기전도성 박막이 파괴되지 않고 이에 따라 피착체 사이의 전기적 접속이 이루어진다.
그리고, 이러한 본 발명에 따른 전기전도성 입자가 사용된 본 발명에 따른 접착제는 전기전도성 입자가 상기한 바와 같이 피착체 사이에 양쪽의 전기적 접속을 양호하게 실시할 수 있는 동시에 결합제와의 공동작용에 의해 보다 양호한 전기적 접속과 기계적 접합을 견고하게 실시할 수 있다.
도 1A 내지 도 1D는 본 발명에 따른 전기전도성 입자의 일례의 제조공정에서의 개략 단면도이다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 접착제를 사용하여 접착 필름을 제조하는 일례의 제조공정에서의 개략 단면도이다.
도 3A 내지 도 3D는 본 발명에 따른 접착제를 사용하여 LCD와 TCP를 접속하는 일례의 제조공정의 전반의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 접착제를 사용하여 LCD와 TCP를 접속하는 일례의 제조공정의 후반의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기전도성 입자가 전극과 금속 배선 사이에 끼워진 상태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 6A 내지 도 6C는 전극의 표면 부분이 경질인 경우에 전기전도성 입자의 변형의 양태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 7은 전극의 표면 부분이 유연한 경우에 본 발명에 따른 전기전도성 입자의 변형의 양태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전기전도성 입자의 다른 예의 개략 단면도이다.
도 9는 종래의 접착제를 사용하여 제작된 전기장치를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은 종래의 접착제에 사용되는 전기전도성 입자의 일례의 개략 단면도이다.
인용부호의 설명
인용부호 사항
1, 101······전기장치
11, 111······LCD(액정 표시장치)
12, 112.. ····기판
13, 13a,
13b, 113······전극
15, 115······TCP(테이프 캐리어 패키지)
16, 116······베이스 필름
17, 117······금속 배선
19a······산화 피막
19b······도금 피막
20······접착 필름
21······박리 필름
25, 125······접착제의 도포층
30, 40, 130, 140······전기전도성 입자
31······수지 입자
32······제1 전기전도성 박막
35······제1 수지 피막
36······제2 전기전도성 박막
37······볼록부
39······제2 수지 피막
142······전기전도성 박막
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명에 따른 전기전도성 입자는 상기한 바와 같이, 이의 기본적 구성은 수지 입자, 이러한 수지 입자의 주위에 배치된 제1 전기전도성 박막, 이러한 제1 전기전도성 박막의 주위에 배치된 제1 수지 피막 및 이러한 제1 수지 피막의 주위에 배치된 제2 전기전도성 박막으로 이루어진 것이며 당해 수지 입자를 구성하는 수지가 제1 수지 피막을 구성하는 수지보다 경질인 수지에 의해 구성된다.
제1 수지 피막의 막 두께가 수지 입자의 직경의 1/20배 내지 6배이며, 또한 0.1㎛ 이상의 전기전도성 입자로 하는 것이 바람직하다.
이것은 제1 수지 피막의 막 두께가 수지 입자의 직경의 1/20 미만에서는 피착체가 예를 들면, 전극의 표면에 경질 고저항의 산화막을 가지지 않는 피착체에 대한 접속에서 변형이 부족하며, 접속의 신뢰성을 저하시킬 염려가 생기며 또한, 수지 입자의 직경의 6배를 초과할 때에는 상기한 산화막 등을 가지는 경우에 제1 수지 피막을 돌파할 수 없으며 제1 전기전도성막과 피착체의 접촉 불량을 발생시킬 염려가 생기는 것에 기인한다.
또한, 제2 전기전도성 박막의 막 두께는 0.05 내지 0.3㎛로 하여 얻는다.
이것은 이의 막 두께가 0.05㎛ 미만에서는 제2 전기전도성 박막의 저항이 높아질 염려가 있으며 또한, 0.3㎛를 초과하면 응집이 생기기 쉬워지며, 제1 수지 피막에서 안정적인 동작을 억제시킬 염려가 생기는 것에 기인한다.
또한, 제2 전기전도성 박막의 주위에는 다시 제2 수지 피막이 형성된 구성으로 할 수 있다.
상기한 제1 전기전도성 박막 및 제2 전기전도성 박막은 니켈 또는 금의 어느 한쪽 또는 양쪽에 의해 구성할 수 있다.
또한, 이들 제1 전기전도성 박막 및 제2 전기전도성 박막은 니켈 피막과, 이의 표면에 형성된 금 피막에 의해 구성할 수 있다.
상기한 전기전도성 입자에서 제1 전기전도성 박막 및 제2 전기전도성 박막은 제1 전기전도성 박막의 중량과, 제2 전기전도성 박막의 중량의 합계가 전기전도성 입자 전체의 중량의 40% 이상이며, 또한 제1 전기전도성 박막의 막 두께가 수지 입자의 직경의 1/100 내지 1/2로 되며, 제2 전기전도성 박막의 막 두께가 0.05 내지 0.3㎛의 구성으로 할 수 있다.
이것은 제1 전기전도성 박막 및 제2 전기전도성 박막이 전기전도성 입자 전체의 중량의 40% 미만에서는 상기한 산화막이 생성된 전극에 대한 전기적 접속의 신뢰성이 충분할 수 없으며, 또한 제1 전기전도성 박막의 막 두께가 수지 입자의 직경의 1/100 미만에서는 제1 전기전도성 박막의 저항이 커지며, 그리고 1/2를 초과하면 이러한 제1 전기전도성 박막을 예를 들면, 도금 등에 의해 형성하는 경우에 응집을 발생시킬 염려가 생기는 것에 기인한다.
또한, 제1 전기전도성 박막의 제1 수지 피막이 형성된 측의 표면에는 볼록부가 형성된 구성으로 할 수 있다.
이러한 볼록부는 각 전기전도성 입자에 1개 이상으로 함으로써 목적하는 전기적 접속에 있어서 전기전도성 입자가 피착체의 예를 들면, 전극에 대하여 볼록부를 개재시켜 압압되는 점으로부터 확실하게 볼록부의 기능, 예를 들면, 전극 표면이 경질 산화물을 돌파하는 효과를 가지고, 전기적 접속을 실시하게 할 수 있다.
그리고, 이러한 볼록부는 평균 갯수를 5개 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 이러한 볼록부의 평균 높이는 0.05㎛ 이상의 전기전도성 입자로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 접착제는 열경화성 수지를 갖는 결합제와, 상기한 본 발명에 따른 전기전도성 입자가 분산된 구성으로 한다. 본 발명에 따른 전기전도성 입자의 수지 입자를 구성하는 수지의 10% 압축 변형시의 K 값은 제1 수지 피막을 구성하는 수지의 10% 압축 변형시의 K 값보다 크며 또한, 수지 입자를 구성하는 수지의 파괴 강도는 제1 수지 피막을 구성하는 수지의 파괴 강도보다 크다. 따라서, 수지 입자는 제1 수지 피막보다 경질이다.
또한, K 값이란 일본 특허공보 제(평)7-95165호에 기재되어 있는 바와 같이 측정 목적물질(수지 입자의 수지 또는 제1 수지 피막의 수지)의 10% 압축 변형시의 압축 탄성률이며, 다음 수학식 1로 나타낸다.
Figure 112006065841699-pct00022
위의 수학식 1에서,
F는 측정 목적물질의 10% 압축 변형시의 하중치(kgf)이며,
S는 측정 목적물질의 10% 압축 변형시의 압축 변형(mm2)이며,
R은 측정 목적물질의 반경(mm)이다.
또한, 본 발명에서 파괴 강도란 시마쓰세이사쿠쇼(주)사제의 미소 압축 시험기를 사용하며, 측정 시료에 설정 하중까지 부가를 주었을 때에 측정 시료가 파열(압열)할 때의 하중(단위, gf)이다.
그리고, 본 발명에 따른 전기전도성 입자를 피착체 사이, 예를 들면, 전극간 에 배치하며, 피착체를 압압한 경우, 전기전도성 입자중에서 유연한 제1 수지 피막이 압압에 의해 변형된다. 전극의 적어도 표면 부분이 경질인 경우에는 압압에 의해 제1 수지 피막의 변형이 크며, 제1 수지 피막과, 이의 표면에 형성된 제2 전기전도성 박막이 파괴되어, 제1 전기전도성 박막이 각 전극에 접촉된다.
이 때, 수지 입자는 경질이므로 압압에 의한 변형이 작으며 수지 입자표면의 제1 전기전도성 박막은 파괴되지 않는다.
또한, 전극 표면에 경질 산화 피막이 형성되어 있는 경우에는 압압에 의해 산화 피막이 제1 전기전도성 박막에 돌파되며, 전극과 제1 전기전도성 박막이 직접 접촉되므로 수득되는 전기장치의 도통 저항이 낮아진다.
한편, 적어도 표면 부분이 유연한 전극에서 전기전도성 입자를 끼운 경우, 경질 전극의 경우보다 작은 하중으로 압압을 실시하면 제1 수지 피막은 변형되지만, 이의 변형의 정도가 적으며 제1 전기전도성 박막은 파괴되지 않는다. 이 때, 전극에 걸린 하중은 유연한 제1 수지 피막에 의해 완화되므로 피착체나 전극이 변형, 파괴되지 않는다.
이와 같이 본 발명의 전기전도성 입자는 다양한 피착체(전극)의 접속에 사용할 수 있다.
수지 입자의 K 값이 100 내지 2000kgf/mm2이며, 또한 이의 파괴 강도가 0.5 내지 10gf이면, 전기전도성 수지 입자가 전극에 압압될 때에 수지 입자가 경질 산화 피막을 돌파할 수 있다.
또한, 제1 수지 피막의 K 값이 50 내지 500kgf/mm2이며, 또한 이의 파괴 강도가 0.1 내지 3gf이면, 제1 수지 피막은 경질 전극의 경우에 파괴되지만, 유연한 전극의 경우에 파괴되지 않는다.
또한, 수지 입자나 제1 수지 피막은 가열에 의해 중합 등의 화학반응이 일어나지 않는 수지로 구성되어 있는 것이며 전극 사이에 전기전도성 입자를 끼워 가열 압압을 실시하는 경우에 수지 입자나 제1 수지 피막의 파괴 강도나 K 값은 변화되지 않는다.
또한, 제2 전기전도성 박막의 표면에 절연성의 수지로 이루어진 제2 수지 피막을 형성하면, 전기전도성 입자가 인접되는 배선의 양쪽에 접촉하는 경우에도 당해 배선 사이가 단선되지 않으므로 수득되는 전기장치의 도통 신뢰성이 보다 높아진다.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시의 형태예로 한정되는 것이 아니다.
우선, 도 1의 각 공정에서의 개략 단면도를 참조하여, 본 발명에 따른 전기전도성 입자의 예를 이의 제조방법과 함께 설명한다.
도 1A에 도시한 바와 같이 수지 입자(31)를 제조한다.
도 1B에 도시한 바와 같이 수지 입자(31)의 표면에 도금법에 의해 제1 전기전도성 박막(32)을 피착한다. 이러한 제1 전기전도성 박막(32)의 표면에는 복수의 볼록부(37)가 점재 형성되어 있다.
도 1C에 도시한 바와 같이 제1 전기전도성 박막(32)의 표면에 제1 수지 피막(35)을 형성한다. 이러한 제1 수지 피막(35)은 수지 입자(31)를 구성하는 수지보다 유연한 수지에 의해 구성되며, 이의 막 두께는 0.5 내지 5㎛로 된다. 이러한 제1 수지 피막(35)의 막 두께는 볼록부(37)의 높이보다 크다고 하며, 제1 전기전도성 박막(32)의 표면과, 볼록부(37)는 모두 이러한 제1 수지 피막(35)에 의해 피복되어 있다.
도 1D에 도시한 바와 같이 제1 수지 피막(35)의 표면에 도금법에 의해 제2 전기전도성 박막(36)을 형성한다. 이와 같이 하여, 본 발명에 따른 전기전도성 입자(30)를 구성한다.
이러한 구성을 갖는 각 전기전도성 입자(30)를 열경화성 수지를 주성분으로 하는 결합제 중에 분산, 혼련하여 예를 들면, 페이스트상의 접착제를 제조한다.
도 2를 참조하여, 이러한 접착제에 의해 구성된 접착 필름을 제작하는 경우의 일례를 설명한다.
도 2A에 도시한 바와 같이 박리 필름(21)을 준비한다.
도 2B에 도시한 바와 같이 박리 필름(21)의 표면에 페이스트상의 접착제를 소정량 도포하며 건조하여, 접착제의 도포층(25)을 형성한다. 이와 같이 하여, 박리 필름(21)에 접착제의 도포층(25)이 형성된 접착 필름(20)을 구성한다.
다음에 도 3 및 도 4를 참조하여, 접착 필름(20)을 사용하여 LCD(11)와 TCP(15)를 접속하는 경우의 일례를 설명한다.
LCD(11)는 도 3A에 도시한 바와 같이 LCD가 구성된 기판(12)의 표면에 TCP의 금속 배선과 접속되어야 하는 전극(13)이 형성되어 이루어진다. 이들 전극(13)은 하기하는 TCP의 금속 배선에 대응하는 위치에 배치되어 있다.
도 3B에 도시한 바와 같이 이러한 LCD(11)에 상기한 접착 필름(20)을 기판(12)의 전극(13)이 배열 부분을 건너 접착 필름(20)의 도포층(25)을 누른다.
이러한 상태에서 도 3C에 도시한 바와 같이 접착 필름(20)의 박리 필름(21)을 박리한다. 이러한 박리는 박리 필름(21)과 접착제의 도포층(25)의 접착력이 접착제의 도포층(25)의 기판(12) 및 이 위의 전극(13)에 대한 접착력에 비하여, 충분하게 작은 점으로부터 접착제의 도포층(25)이 전극(13)에 밀착된 상태에서 도포층(25)을 기판(12) 위에 잔류시키며 박리할 수 있다.
그 후, 도 3D에 도시한 바와 같이 상기한 접착제의 도포층(25)을 개재시켜 LCD(11) 위에 TCP(15)를 적재한다.
이러한 TCP(15)는 베이스 필름(16) 위에 금속 배선(17)이 형성되어 이루어진다. 그리고, 이러한 TCP(15)를 이의 금속 배선(17)이 여기에 접속되어야 하며 LCD(11)의 대응하는 전극(13)과, 접착제의 도포층(25)을 개재시켜 마주 보도록 중첩한다.
이러한 상태에서 TCP(15)와, LCD(11)를 상호간에 압압한다. 이러한 압압을 실시하면서, 가열한다.
이와 같이 하면 도 4에 도시한 바와 같이 도포층(25)이 가열 연화되며, 금속 배선(17)이 이러한 연화 도포층(25)을 밀어 젖혀, 잔류되는 도포층(25) 중의 전기전도성 입자(30)가 금속 배선(17)과 전극(13)에 의해 이들과 접촉되어 끼워진다.
이와 같이 하여, 하기하는 바와 같이 전기전도성 입자(30)의 제1 전기전도성 박막(32) 또는 제2 전기전도성 박막(36)에 의해 TCP(15)의 금속 배선(17)과, LCD(11)의 전극(13)이 접속되어, 전기장치(1)가 구성된다. 그리고, 도포층(25) 중의 열경화성 수지가 가열에 의해 중합되고, 도포층(25)이 경화됨으로써 LCD(11)와 TCP(15)는 기계적으로 접속된다.
도 5는 도 4중에서 파선(50)으로 둘러싸여 도시된 전기전도성 입자(30)가 금속 배선(17)과 전극(13) 사이에 끼워진 부분의 확대 단면도이다.
이러한 상태에서는 전기전도성 입자(30)의 제2 전기전도성 박막(36)이 서로 마주 보는 전극(13)과 금속 배선(17)의 양쪽에 접촉되어 양자간의 전기적 접속이 이루어진 상태를 도시하고 있다.
그러나, 전기전도성 입자(30)에 의한 전극(13)과 금속 배선(17)의 접속 양태는 전극(13)의 표면 부분이 경질인 경우와, 유연한 경우로 상이하다.
우선, 도 6A 내지 도 6C를 참조하여, 전극(13)의 표면 부분이 경질인 경우에 관해서 설명한다.
즉, 도 6에서는 전극(13)이 경질 전극(13a)인 경우, 즉 예를 들면, 알루미늄으로 이루어지며 표면이 자연산화되어, 전극 본체(18a)의 표면에 산화 피막(19a)이 형성된 경우를 도시하고 있다.
이 경우, 산화 피막(19a)은 경질이므로 이러한 산화 피막(19a)과 금속 배선(17) 사이에 끼워진 전기전도성 입자(30)의 제1 수지 피막(35)은 상기한 압압에 의해 변형되며, 도 6A에 도시한 바와 같이 제1 수지 피막(35)의 표면의 제2 전기전도성 박막(36)이 파괴된다.
다시 압압을 계속하면 압압에 의해 제1 수지 피막(35)이 추가로 변형되며, 산화 피막(19a), 금속 배선(17)과 각각 접촉하는 부분의 막 두께가 얇아진다.
제1 수지 피막(35)의 얇게 된 부분이 제1 전기전도성 박막(32)에 의해, 그리고 이러한 예에서와 같이 볼록부(37)가 형성되는 경우에는 보다 양호하게 돌파되며, 도 6B에 도시한 바와 같이 제1 전기전도성 박막(32)이 금속 배선(17)과 산화 피막(19a)의 양쪽에 접촉하는 것으로 된다.
이 때, 수지 입자(31)는 경질이므로 압압에 의한 수지 입자(31)의 변형의 정도는 작으며 수지 입자(31)와 이의 표면의 제1 전기전도성 박막(32)은 파손되지 않으며 전극(13a)의 산화 피막(19a)이 제1 전기전도성 박막(32)의 예를 들면, 볼록부(37)에 의해 돌파되고 도 6C에 도시한 바와 같이 제1 전기전도성 박막(32)이 전극 본체(18a)와 직접 접촉된다. 이와 같이 하여, 금속 배선(17)과 전극 본체(18a)가 제1 전기전도성 박막(32)을 개재시켜 전기적으로 접속된다.
다음에 도 7을 참조하여 전극(13)의 표면 부분이 유연한 전극(13b)인 경우에 관해 설명한다. 이러한 전극(13b)은 예를 들면, 구리로 이루어진 전극 본체(18b)와, 전극 본체(18b) 표면에 형성된 금 도금 피막(19b)으로 구성된다.
이 경우, 압압에 의해 제1 수지 피막(35)은 변형되지만, 금 도금 피막(19b)은 산화 피막(19a)과 비교하여 유연하므로 변형의 정도가 작으며 제1 수지 피막(35) 표면의 제2 전기전도성 박막(36)도 파괴되지 않으며 전극(13b)과 금속 배선(17)은 제2 전기전도성 박막(36)에 의해 전기적으로 접속된다.
이 때, 압압에 의해 전극(13b)에 걸리는 하중은 제1 수지 피막(35)이 변형됨 으로써 완화되므로 전극(13b)이 변형, 파손되는 경우가 없다.
또한, 상기한 예에서는 전기전도성 입자(30)의 표면에 제2 전기전도성 박막(36)이 노출하여 형성되어 있는 경우에 관해서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이 도 1A 내지 도 1D의 공정에서 제작한 전기전도성 입자(30)의 표면에 다시 절연성의 수지로 이루어진 제2 수지 피막(39)을 피복한 전기전도성 입자(40)로 할 수 있다.
이러한 전기전도성 입자(40)는 절연성의 제2 수지 피막(39)으로 피복되어 있으므로 이러한 전기전도성 입자(40)가 인접하는 전극에 각각 접촉되는 경우에도 전극 사이가 단락되지 않는다. 그러나, 상기한 TCP(15)와, LCD(11)의 압압에 의한 압궤에 의해 금속 배선(17)과 여기에 마주 보는 전극(13) 사이에는 이러한 제2 수지 피막(39)이 후퇴하여 제2 전기전도성 박막(36)이 노출됨으로써 도 5에서와 동일하게 또는 도 6에 도시된 바와 동일한 동작에 의해 제1 전기전도성 박막(32)이 금속 배선(17)과 전극(13)에 접촉되어 양자간의 접속이 이루어진다.
또한, 상기한 예에서는 제1 전기전도성 박막(32)의 표면에 볼록부(37)가 1개 이상 형성되어 있는 경우에 이 경우, 산화 피막(19a)의 파괴를 효과적으로 실시할 수 있는 것이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 제1 전기전도성 박막(32)의 표면에 볼록부가 형성되지 않는 경우에도 도 6에서 설명한 동작에 준한 동작을 얻을 수 있다.
또한, 상기한 예에서는 박리 필름(21) 위에 전기전도성 입자가 함유된 접착 제의 도포층(25)을 형성하는 접착 필름(20)을 사용하여, 전기장치(1)를 제조한 경우이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 액상의 접착제를 피착체 표면에 도포하여 도포층을 형성하고, 이러한 도포층 표면에 다른 피착체를 접합할 수 있다.
또한, 제1 전기전도성 박막(32)의 표면의 볼록부(37)는 도금법, 고착법 등에 의해 구성할 수 있다.
예를 들면, 도금법으로서는 무전해 도금법에 의해 제1 전기전도성 박막(36)을 형성할 때에 온도나 액 농도 등의 제반 조건을 제어하는 것으로 제1 전기전도성 박막(32)을 형성하는 동시에 이의 표면에 볼록부(37)를 형성하는 방법이다.
또한, 고착법은 제1 전기전도성 박막(36)의 표면에 수지(예: 아크릴·스티렌 수지)를 부착시킨 다음, Ni(니켈) 입자와 같은 금속 미립자와 함께 하이브리다이제이션 장치로 교반하며, 제1 전기전도성 박막(36)의 표면에 수지를 개재시켜 금속 미립자를 부착시켜 볼록부(37)로 하는 것이다.
그러나, 볼록부(37)의 형성은 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니다.
다음에 본 발명에 따른 전기전도성 입자의 실시예를 비교예와 함께 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 상기한 전기전도성 입자(30)를 제조한 예이다.
이 경우, 우선, 디비닐벤젠의 중합체로 이루어지며 10% 압축변형시의 K 값이 600kgf/mm2이고 파괴 강도가 3.2gf인 수지를 사용하여 직경 2㎛의 수지 입자(31)를 제조하였다. 이어서, 수지 입자(31) 표면에 막 두께 0.15㎛의 니켈 피막을 도금법에 의해 형성한 다음, 이러한 니켈 피막 표면에 막 두께 0.02㎛의 금 피막을 도금법에 의해 형성하고, 니켈 피막과 금 박막으로 이루어진 제1 전기전도성 박막(32)을 형성하였다. 이러한 제1 전기전도성 박막(32)의 표면에는 볼록부는 형성되어 있지 않다.
이어서, 10% 압축 변형시의 K 값이 300kgf/mm2이고 파괴 강도가 1.3gf인 아크릴 수지로 이루어진 분체상의 수지 재료를 사용하여, 이러한 수지 재료와, 제1 전기전도성 박막(32)이 형성된 상태의 수지 입자(31)를 하이브리다이제이션 장치에 의해 혼합하며, 수지 입자(31)에 형성된 제1 전기전도성 박막(32)의 표면에 다시 수지 재료를 정전 부착시켰다. 다음에 이러한 수지 재료가 정전 부착된 상태의 수지 입자(31)를 교반하여, 수지 재료를 용융시켜 일체화시키고 제1 전기전도성 박막(32) 위에 막 두께 2㎛의 제1 수지 피막(35)을 형성하였다.
이어서 이러한 제1 수지 피막(35)의 표면에 제1 전기전도성 박막(32)과 동일한 조건으로 제2 전기전도성 박막(36)을 형성하여 전기전도성 입자(30)를 수득하였다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 상기한 전기전도성 입자(40)를 제조한 예이다.
이 경우, 우선, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(30)를 제조하였다. 그리고, 이러한 전기전도성 입자(30)의 제2 전기전도성 박막(36) 표면에 아크릴·스티렌 수지로 이루어진 막 두께 0.1㎛의 제2 수지 피막(39)을 형성하여 전기전도성 입자(40)를 수득하였다.
상기한 실시예 1 및 실시예 2의 전기전도성 입자(30 및 40)의 각각에 대해 제1 전기전도성 박막 및 제2 전기전도성 박막(32 및 36)의 중량의 합계를 각 전기전도성 입자(30 및 40)에서 전체의 중량으로 나눈 것에 각각 100을 곱하고 실시예 1 및 실시예 2의 전기전도성 입자(30 및 40)의 각 금속 함유율(금속화율)을 구한 바, 이들의 금속화율은 각각 50%이었다.
[실시예 3]
본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(30)를 제조하지만, 본 실시예 3에서는 당해 제1 전기전도성 박막(32)을 막 두께 0.01㎛의 니켈 피막과, 막 두께 0.01㎛의 금 피막에 의한 구성으로 하였다.
[실시예 4]
본 실시예에서는 실시예 3에 의해 수득한 전기전도성 입자(30)를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(40)를 제조하였다.
[실시예 5]
본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(30)를 제조하지만, 본 실시예 5에서는 수지 입자(31)의 직경을 0.5㎛로 하며, 제1 수지 피막(35)의 막 두께를 3㎛로 하였다.
[실시예 6]
본 실시예에서는 실시예 5에 의해 수득한 전기전도성 입자(30)를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(40)를 제조하였다.
[실시예 7]
본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(30)를 제조하지만, 본 실시예 7에서는 제1 전기전도성 박막(36)을 도금법에 의해 형성하고 전기전도성 입자(30) 1개당 12개의 볼록부(37)를 점재 형성하는 경우이었다.
[실시예 8]
본 실시예에서는 실시예 7에 의해 수득한 전기전도성 입자(30)를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(40)를 제조하였다.
[실시예 9]
본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(30)를 제조하지만, 본 실시예 9에서는 제1 수지 피막(35)의 두께를 0.1㎛로 하며, 제1 수지 피막(35)의 두께를 수지 입자(31)의 직경의 1/20로 하는 경우이었다.
[실시예 10]
본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(30)를 제조하지만, 본 실시예 10에서는 볼록부(37)를 2개로 하는 경우이었다.
[실시예 11]
본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자(30)를 제조하지만, 본 실시예 11에서는 볼록부(37)를 5개로 하는 경우이었다.
상기한 실시예 1 내지 11의 전기전도성 입자(30 및 40)에 대하여 다음의 「저항시험」을 실시하였다.
[저항시험]
열산화성 수지인 에폭시 수지를 함유하는 액상의 결합제[여기서는 소니케미컬(주)사제의 이방 전기전도성 접착제(상품명 「CP 8000」)에 사용되는 결합제를 사용한다]를 준비하여, 이러한 결합제 95용량부에 대해 실시예 1 내지 8의 각 전기전도성 입자를 각각 5용량부 분산시켜 8종류의 액상 접착제를 제조하였다. 다음에 이들 접착제를 박리 필름(21)의 표면에 도포하여, 건조하며 도 2B에서 설명한 접착 필름(20)을 8종류 제작하였다.
한편, 유리 기판(12) 위에 알루미늄 박막으로 이루어진 전극(13)이 형성된 LCD(11)와, 베이스 필름(16) 위에 폭 25㎛의 금속 배선(17)이 25㎛의 간격으로 배치(50㎛ 피치)된 TCP(15)를 준비하였다. 그리고 이들 LCD(11)와 TCP(15)를 상기한 8종류의 접착 필름을 사용하여, 각각 도 3A 내지 도 3D 및 도 4의 공정에서 8종류의 전기장치(1)를 제작하였다. 또한, 전극(13)의 표면에는 경질 산화 피막(19a)이 형성되었다.
이들 8종류의 전기장치(1)에 관해서, 4단자법에 의한 2개의 금속 배선(17)으로부터 정상 전류(I)를 도입하여, 다른 2개의 금속 배선(17) 사이의 전압 강하(V)를 측정하며, V= RI로부터 저항 R(단위: mΩ)을 구하였다. 수득된 측정치가 20mΩ 미만의 경우를 ◎, 20mΩ 이상 50mΩ 미만의 경우를 Ｏ, 50mΩ 이상 100mΩ 미만의 경우를 △, 100mΩ 이상의 경우를 ×로서 평가하였다. 상기 도통 저항시험의 평가결과를 각 전기전도성 입자(30 및 40)의 금속화율과 함께 하기 표 1의 「저항시험」의 「LCD」의 란에 기재하였다.
[ITO 유리에 대한 저항시험]
LCD(11)를 대신하여 표면에 ITO(인듐주석 산화물) 박막으로 이루어진 전극(ITO 전극)이 형성된 ITO 유리 기판을 사용하는 이외에는 「도통 저항시험」과 동일한 조건에서 저항 R의 값을 구하고, 수득된 측정치에 관해서 「도통 저항시험」과 동일한 조건에서 평가하였다. 또한, ITO 박막은 상기한 산화 피막(19a)보다 유연하므로 ITO 전극은 이의 표면 부분이 LCD(11)의 전극(13)과 비교하여 유연하게 되어 있다.
그 결과를 하기 표 1의 「저항시험」의 「ITO 기판」의 란에 기입하였다.
Figure 112006065841699-pct00023
* 표 1중에서 「볼록부」의 란은 제1 전기전도성 입자 표면에 형성된 볼록부의 갯수(전기전도성 입자 1개당)를 나타낸다. 상기 표중에서 「직경」의 단위와 「막 두께」의 단위는 ㎛이며, 「K 값」의 단위는 kgf/mm2이며, 「파괴 강도」의 값은 gf 이다.
표 1에서 비교예 1 내지 12는 다음의 것이다.
[비교예 1]
본 비교예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하지만, 본 비교예 1에서는 당해 제1 전기전도성 박막(32)을 막 두께 0.01㎛의 니켈 피막과, 막 두께 0.005㎛의 금 피막에 의한 구성으로 하였다.
[비교예 2]
본 비교예에서는 비교예 1에 의해 수득한 전기전도성 입자를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하였다.
[비교예 3]
본 비교예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하지만, 본 비교예 3에서는 수지 입자(31)를 제2 수지 피막(39)을 구성하는 아크릴 수지에 의해 구성하였다.
[비교예 4]
본 비교예에서는 비교예 3에 의해 수득한 전기전도성 입자를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하였다.
[비교예 5]
본 비교예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하지만, 본 비교예 5에서는 수지 입자(31)의 직경을 0.3㎛로 하였다.
[비교예 6]
본 비교예에서는 비교예 5에 의해 수득한 전기전도성 입자를 사용하여, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하였다.
[비교예 7]
본 비교예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하지만, 본 비교예 7에서는 수지 입자(31)의 직경을 5㎛로 하였다.
[비교예 8]
본 비교예에서는 비교예 7에 의해 수득한 전기전도성 입자를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하였다.
[비교예 9]
본 비교예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하지만, 본 실시예 9에서는 수지 입자(31)를 제1 수지 피막(35)에 사용하는 아크릴 수지에 의해 구성하였다.
[비교예 10]
본 비교예에서는 비교예 9에 의해 수득한 전기전도성 입자를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하였다.
[비교예 11]
본 비교예에서는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 전기전도성 입자를 제조하지만, 본 실시예 9에서는 수지 입자의 직경을 0.4㎛로 하며, 제1 수지 피막(35)의 두께를 3㎛로 하는 경우에 제1 수지 피막의 두께가 수지 입자의 6배를 초과하는 두께로 하였다.
[비교예 12]
본 비교예에서는 비교예 11에서 수득한 전기전도성 입자를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 따라 제2 수지 피막을 형성하였다.
상기한 각 비교예 1 내지 12의 전기전도성 입자를 사용하여, 상기한 실시예 1에 의한 전기전도성 입자를 사용하여 접착 필름을 제작한 것과 동일한 방법에 따라 접착 필름을 제작하여, 동일한 방법으로 전기장치를 제작하였다. 즉, 12종류의 접착 필름을 제작하여, 12종류의 전기장치를 제작하였다.
그리고, 이들 전기장치를 사용하여 상기한 것과 동일한 조건에서 「도통 저 항시험」을 각각 실시하였다.
이들 시험결과를 비교예 1 내지 12의 전기전도성 입자의 금속화율과 함께 상기 표 1에 기재하였다.
상기 표 1로부터 명백한 바와 같이 수지 입자의 K 값이 제1 수지 피막의 K 값보다 크며 또한, 수지 입자의 파괴 강도가 제1 수지 피막의 파괴 강도보다 큰 실시예 1 내지 8의 전기전도성 입자(30 및 40)는 비교예 1 내지 10과 비교하여, 피착체의 전극의 종류에 관계 없이 저항시험의 결과가 우수하다.
이러한 점으로부터 본 발명의 전기전도성 입자를 사용하면 피착체의 전극이 경질인 경우 또는 유연한 경우라도 도통 신뢰성이 높은 전기장치(1)가 수득되는 것이 확인된다.
수지 입자가 유연한 비교예 3, 4, 9 및 10이나 제1 수지 피막의 막 두께가 수지 입자의 직경보다 큰 비교예 5 및 6중에서 특히, 제2 수지 피막을 형성하는 비교예 4, 6 및 10을 사용하는 경우의 도통 저항치는 현저하게 높다. 이것은 열압착시에 제2 수지 피막이 파괴되지 않으며 전극과 금속 배선간의 도통이 충분하게 취해지지 않기 때문이라고 추측된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 전기전도성 입자는 수지 입자와, 수지 입자 표면에 형성된 제1 전기전도성 박막과, 제1 전기전도성 박막 표면에 형성된 제1 수지 피막과, 제1 수지 피막에 형성된 제2 전기전도성 박막을 갖는 구성으로 하며, 또한 당해 수지 입자는 제1 수지 피막보다 경질인 수지에 의해 구성된다.
이러한 구성으로 하는 점으로부터 전기전도성 입자와 접촉하는 표면 부분이 경질 피착체(전극)의 접속을 하는 경우에는 압압에 의해 제1 수지 피막과 함께 제2 전기전도성 박막이 파괴되지만 수지 입자와, 이의 표면의 제1 전기전도성 박막은 파괴되는 경우가 없으며 제1 전기전도성 박막에 의해 서로 전기적으로 접속되어야 하는 피착체 사이의 전기적 접속을 양호하게 실시할 수 있다.
또한, 전극의 경질 표면 부분이 산화 피막으로 이루어진 경우에는 산화 피막이 제1 전기전도성 박막에 의해 돌파되므로 전기장치의 도통 저항을 낮출 수 있다.
특히, 볼록부(37)를 5개 이상 설치할 때에는 제1 전기전도성 박막에 의해 돌파하는 효과를 보다 높일 수 있으며 전기장치의 도통 저항을 낮출 수 있다.
한편, 표면 부분이 유연한 전극을 약한 압력으로 접속하는 경우에는 제1 수지 피막은 압압에 의해 압축 변형되지만 파괴되지 않으며 피착체의 제1 수지 피막 표면의 제2 전기전도성 박막에 의해 전기로 접속이 얻어진다.
이와 같이 본 발명의 전기전도성 입자는 동일 구성으로 다양한 피착체의 전기적 접속 및 기계적 접합을 확실하게 실시할 수 있다.

Claims (11)

  1. 수지 입자, 이러한 수지 입자 주위에 배치된 제1 전기전도성 박막, 이러한 제1 전기전도성 박막의 주위에 배치된 제1 수지 피막 및 이러한 제1 수지 피막의 주위에 배치된 제2 전기전도성 박막을 포함하는 전기전도성 입자로서,
    당해 수지 입자를 구성하는 수지가 제1 수지 피막을 구성하는 수지보다 경질인 수지로 이루어짐을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  2. 제1항에 있어서, 제1 수지 피막의 막 두께가 수지 입자의 직경의 1/20배 내지 6배이며, 또한 0.1㎛ 이상임을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  3. 제1항에 있어서, 제2 전기전도성 박막의 막 두께가 0.05 내지 0.3㎛임을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  4. 제1항에 있어서, 제2 전기전도성 박막의 주위에 제2 수지 피막이 형성됨을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  5. 제1항에 있어서, 제1 전기전도성 박막 및 제2 전기전도성 박막이 니켈 및 금 중의 어느 하나 또는 이들 둘 다를 포함함을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  6. 제5항에 있어서, 제1 전기전도성 박막 및 제2 전기전도성 박막이 니켈 피막과, 니켈 피막 표면에 형성된 금 피막으로 이루어짐을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  7. 제1항에 있어서, 제1 전기전도성 박막의 중량과, 제2 전기전도성 박막의 중량의 합계가 전기전도성 입자 전체의 중량의 40% 이상이며, 또한 제1 전기전도성 박막의 막 두께가 수지 입자의 직경의 1/100 내지 1/2이고, 제2 전기전도성 박막의 막 두께가 0.05 내지 0.3㎛임을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  8. 제1항에 있어서, 제1 전기전도성 박막의 제1 수지 피막이 배치된 측의 표면에 적어도 한개 이상의 볼록부가 형성됨을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  9. 제8항에 있어서, 제1 전기전도성 박막 표면에 형성된 볼록부의 평균 갯수가 5개 이상임을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 제1 전기전도성 박막 표면에 형성된 볼록부의 평균 높이가 0.05㎛ 이상임을 특징으로 하는 전기전도성 입자.
  11. 열경화성 수지를 갖는 결합제와, 제1항에 따른 전기전도성 입자를 포함함을 특징으로 하는 접착제.
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