KR100713333B1 - 다층 이방성 도전 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다층 이방성 도전 필름은, 제 1절연성 접착제로 이루어진 비도전성 접착층과, 비도전성 접착층의 일면에 적층되고, 제 1절연성 접착제에 비해 상대적으로 빠른 경화 속도를 가지는 제 2절연성 접착제를 기재로 하여 도전 입자가 분산된 도전성 접착층과, 도전성 접착층과 접촉되는 비도전성 접착층의 반대 면에 부착된 이형 필름을 포함한다.

본 발명에 따른 다층 이방성 도전 필름을 사용하면, 향상된 경화 속도를 가지므로 피접속 부재의 전극이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있으면서도, 도전 입자의 눌림 상태가 개선된다.

이방성 도전 필름, 다층 이방성 도전 필름, 경화, 수지

Description

다층 이방성 도전 필름{Multi-layered anisotropic conductive film}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 일반적인 이방성 도전 필름이 피접속 부재 사이에 개재된 모습을 도시한 단면도.

도 2는 일반적인 이방성 도전 필름을 이용하여 피접속 부재를 접속시키는 모습을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 이방성 도전 필름을 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다층 이방성 도전 필름을 이용하여 피접속 부재를 접속시키는 모습을 도시한 단면도.

도 5는 종래 기술에 따른 단층 이방성 도전 필름을 이용하여 피접속 부재를 접속시키는 모습을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100..비도전성 접착층 110..제 1절연성 접착제

200..도전성 접착층 210..제 2절연성 접착제

220..도전 입자 300..이형 필름

본 발명은 이방성 도전 필름(ACF;Anistropic Conductive Film)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 대향하는 전극을 가지는 피접속 부재를 접속하기 위해 경화 속도가 서로 다른 절연층을 구비한 다층 이방성 도전 필름에 관한 것이다.

일반적으로, 이방성 도전 필름은 피접속 부재의 재질이 특수하거나 신호배선의 피치가 세밀하여 부재와 부재를 솔더링(soldering)의 방식으로 부착할 수 없을 경우 사용하는 접속재료이다.

이러한 이방성 도전 필름은 대표적으로 LCD 모듈에서 LCD 패널, 인쇄회로기판(PCB), 드라이버 IC회로 등을 패키징하는 접속 재료로 사용된다.

일 예로, LCD 모듈에는 TFT(Thin Film Transistor) 패턴들을 구동시키기 위해서 다수개의 드라이버 IC가 실장된다. 드라이버 IC 를 실장하는 방식은 크게, 별도의 구조물 없이 LCD 패널의 게이트 영역과 데이터 영역에 실장하는 방식인 COG(Chip on glass) 마운팅 방식, 드라이버 IC를 탑재한 TCP(Tape carrier package)를 통해 LCD 패널의 게이트 영역과 데이터 영역에 간접적으로 드라이버 IC를 실장하는 방식인 TAB(Tape Automated Bonding) 마운팅 방식으로 나뉜다.

그런데, 드라이버 IC 소자 측의 전극과 LCD 패널 측의 전극은 미소한 피치 간격으로 형성되어 있기 때문에 어느 실장 방식을 채용한다 하더라도 납땜 등의 수단을 사용하는 것이 곤란하다. 이와 같은 이유로, 드라이버 IC 측의 전극과 패널 측의 전극을 전기적으로 접속하는 공정에서는 이방성 도전 필름이 주로 사용된다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 이방성 도전 필름(30)은 절연성 접착제(40)에 도전 입자(50)를 분산시킨 것으로서, 피접속 부재(10, 20) 사이에 개재되어 열압착된다. 그러면 도 2에 도시된 바와 같이, 도전 입자(50)가 대향하는 전극(11, 21) 사이에 개재되어 이 전극들(11, 21)이 전기적으로 상호 연결되며, 이웃하는 전극들 사이에는 절연성이 유지된다. 즉, 이방성 도전 필름(30)에 의해 x-y 평면상으로는 절연성이 유지되고 z축 방향으로는 도전성이 유지된다.

미세 피치로 형성된 전극을 구비한 피접속 부재를 접속시키는데 있어서, 접속 신뢰성을 개선시키기 위한 한 방편으로, 다층 구조의 이방성 도전 필름이 사용된다. 다층 구조의 이방성 도전 필름은 도전 입자가 함유된 도전성 접착층과 절연성 접착제 층으로 구성된다. 이때 도전 입자가 함유된 층이 절연성 접착제 층보다 고점도 이거나, 도전 입자가 함유된 층의 용융점을 낮추는 방법이 사용된다.

그러나 상기한 방법은, 경화 속도가 느려서 피접속 대상(예컨대, IC 칩)이 열에 의해 손상되거나 공정 시간이 지연되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 향상된 경화 속도를 가진 이방성 도전 필름이 있다. 이러한 이방성 도전 필름의 경우 공정 시간이 단축되는 장점이 있으나, 빠른 경화 속도로 인하여, 도전성 입자가 피접속 대상의 미세 전극에 의해 충분한 눌림을 가지기 전에 수지가 경화되어 접속 상태가 불량한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 미세 전극을 구비한 피접속 부재를 접속시키는데 있어서, 향상된 경화 속도를 가짐으로써 피접속 부재가 열에 의해 손상되는 것을 방지함과 동시에 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있는 다층 이방성 도전 필름을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다층 이방성 도전 필름은, 제 1절연성 접착제로 이루어진 비도전성 접착층과, 비도전성 접착층의 일면에 적층되고, 제 1절연성 접착제에 비해 상대적으로 빠른 경화 속도를 가지는 제 2절연성 접착제를 기재로 하여 도전 입자가 분산된 도전성 접착층과, 도전성 접착층과 접촉되는 비도전성 접착층의 반대 면에 부착된 이형 필름을 포함한다.

바람직하게, 상기 제 1절연성 접착제는 열경화성 수지(Thermosetting resin)이고, 상기 제 2절연성 접착제는 열가소성 수지(Thermoplastic resin)이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 이방성 도전 필름의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다층 이방성 도전 필름은, 비도전성 접착층(100), 도전성 접착층(200) 및 이형 필름(300)을 포함한다.

상기 비도전성 접착층(100)은 도전성이 없는 제 1절연성 접착제(110)로 이루어져 피접속 부재(미도시) 사이를 견고하게 접착 고정시킨다. 또한, 비도전성 접착층(100)은 다층 이방성 도전 필름의 x-y 평면상으로 절연성을 유지시키는 기능을 주로 담당한다.

비도전성 접착층(100)은, 제 1절연성 접착제(110)와 이를 경화시키는 경화제(미도시)를 포함한다. 여기서, 제 1절연성 접착제(110)는 열경화성 수지인 것이 바람직하다. 열경화성 수지는, 분자량 1000 이하인 수지상 물질에 열을 가하거나 경화제를 첨가하여 경화시킨 것이다.

예컨대, 열경화성 수지로는 고분자량 에폭시 수지 또는 액상 에폭시 수지를 채용할 수 있다. 에폭시 수지(Epoxy resin)는 내열성, 전기 절연성이 뛰어나고 이와 혼합되는 경화제에 따라 물성이 크게 달라진다. 구체적으로, 에폭시 수지는 접착성을 살려 전기 전자부품의 접착제로 많이 사용된다. 그러나 본 발명이 이러한 재질에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 목적 내에서 다양한 변형예가 채용될 수 있다. 예컨대, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라닌 수지(Melamin resin) 등이 사용될 수 있다.

상기 제 1절연성 접착제(110)로 이루어지는 비도전성 접착층(100)의 두께는 10 내지 30㎛ 가 바람직하다.

상기 도전성 접착층(200)은, 제 2절연성 접착제(210)와, 이를 경화시키는 경화제(미도시) 및 상기 제 2절연성 접착제(210)에 분산된 도전 입자(220)를 포함한다. 이때, 제 2절연성 접착제(200)는 상기 제 1절연성 접착제(100)에 비해 상대적으로 빠른 경화 속도를 가진다.

상기 제 2절연성 접착제(200)는, x-y 평면 상에서 인접하는 도전 입자(220)를 상호 이격시키는 작용을 한다. 따라서 미세한 배선을 갖는 기판에서 인접하는 도전 입자(220)가 상호 접촉하여 x-y평면 상의 도통이 일어나는 것을 방지한다. 여기서 제 2절연성 접착제(210)는 열가소성 수지 예컨대, 아크릴 수지인 것이 바람직하다. 그러나 본 발명이 이러한 재질에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 목적 내에서 다양한 변형예가 채용될 수 있다. 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 염화비닐 수지, 폴리스티렌 또는 이들이 혼합된 폴리머 수지 등이 사용될 수 있다.

열가소성 수지는, 가열하면 연화되어 가소성을 나타내므로 다양한 형상으로 성형이 가능하다. 따라서, 피접속 부재의 접촉 공정 시, 도전 입자가 전극 사이에 개재되어 눌리는데 바람직하다. 본 실시예에서는, 제 2절연성 접착제(210)로 아크릴 수지를 사용한다. 아크릴 수지는 열가소성 수지의 한 종류로서, 열경화성 수지인 에폭시 수지에 비해 경화 속도가 빠르다. 즉, 에폭시 수지로 이루어진 상기 비 도전성 접착층(100)보다 아크릴 수지로 이루어진 상기 도전성 접착층(200)이 빠르게 경화된다. 따라서, 피접속 부재 압착 공정 시 가해지는 열이, 경화 속도가 느린 비도전성 접착층(100)으로부터 경화 속도가 빠른 도전성 접착층(200)으로 전달되어 도전성 접착층(200) 내에 도전 입자(220)가 충분히 눌려진 후 비도전성 접착층(100)의 경화가 완료된다.

상기 도전 입자(220)는 제 2절연성 접착제(210) 즉, 아크릴 수지 내에 분산되어, 피접속 부재의 전극을 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 도전 입자(220)는 금, 은, 구리, 니켈 또는 이들의 화합물 중 선택된 어느 하나 이상의 금속으로 이루어진다. 미세 피치의 전극을 접촉시키기 위해 도전 입자(220)의 직경은 1 내지 15㎛가 바람직하다. 그러나 본 발명이 이러한 수치에 한정되는 것은 아니며 피접속 부재의 특성에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

상기 제 2절연성 접착제(210)로 이루어지는 도전성 접착층(200)의 두께는 5 내지 25㎛ 인 것이 바람직하다.

상기 이형 필름(300)은, 상기 도전성 접착층(200)과 접촉되는 상기 비도전성 접착층(100)의 반대 면에 부착된다. 이형 필름(300)은 이방성 도전 필름이 접속 부재로 사용되기 전 보관 상태를 안정적으로 유지하기 위한 필름이다. 일반적으로 이형 처리된 PET 필름을 사용한다.

한편, 본 발명의 보다 구체적인 실험예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실험예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있다.

[실시예]

도 4에 도시된 바와 같이, 에폭시 수지로 이루어진 비도전성 접착층(100)을 12㎛ 두께로 제조하였고, 아크릴 수지를 기재로 하여 도전 입자(220)가 분산된 도전성 접착층(200)을 13㎛ 두께로 제조하였다. 그리고 비도전성 접착층(100) 및 도전성 접착층(200)을 고무롤을 이용하여 압연하여 두 층이 적층된 다층 이방성 도전 필름(1)을 제조하였다. 그런 다음, 상기 다층 이방성 도전 필름(1)을 피접속 부재(400, 500) 사이에 개재하고, 180℃에서 3MPa의 압력을 가하여 7초간 압착하였다.

[비교예]

도 5에 도시된 바와 같이, 라디칼 경화 수지(610)를 기재로 하여 도전 입자(620)가 분산된 단층 이방성 도전 필름(2)을 25㎛ 두께로 제조하였다. 그리고 나서, 단층 이방성 도전 필름(2)을 피접속 부재(400, 500) 사이에 개재하고, 180℃에서 3MPa의 압력을 가하여 7초간 압착하였다.

상기 실험예에 따라 제조된 각각의 샘플에 대하여 도전성 입자의 눌림 상태와 접속 신뢰성을 측정하였다.

1. 도전성 입자의 눌림 상태

피접속 부재(400, 500) 사이에 다층 또는 단층 이방성 도전 필름(1, 2)을 개재하여 압착시킨 샘플을 300 내지 1000배 광학 현미경을 이용하여 각 범프에 잔류하는 도전 입자(220, 620)의 눌림 특성을 관찰하였다.

2. 접속 신뢰성

다층 또는 단층 이방성 도전 필름(1, 2)으로 접착된 피접속 부재(400, 500) 의 전극(410, 510) 간 접속 저항을 멀티미터(multimeter)를 이용하여 측정하였다. 이때, 접속 저항이 1Ω 이하이면, '접속 상태 양호', 그 이상이면 '접속 상태 불량'으로 판단하였다.

하기 표 1은 상기 실험예에 따라 관찰된 도전성 입자의 눌림 상태와 피접속 부재의 전극간 접속 저항에 대한 판정 결과이다.

	압착 시간	도전성 입자의 눌림 상태	접속 저항
실시예	7 sec	양호	접속 상태 양호
비교예	7 sec	불량	접속 상태 불량

표 1을 참조하면, 실시예의 경우, 경화 속도가 다른 두 종류의 수지로 이루어진 층를 이용함으로써 열 압착시, 경화 속도가 상대적으로 느린 수치 층부터 경화 속도가 상대적으로 빠른 수지층으로 열이 전달되고 경화 속도가 느린 수치 층의 경화가 완료되기 이전에 피접속 부재의 전극 사이에 개재된 도전 입자가 충분히 눌려졌다(도 4 의 c참조). 이에 따라 전극간 접속 저항도 작았다.

반면, 비교예의 경우, 경화 속도가 빠른 수지층만이 형성된 경우, 피접속 부재의 전극 사이에 개재된 도전 입자가 가압되기 전에 수지층의 경화가 이미 완료되어 전극과 도전 입자 사이에 간극이 생기고(도 5의 c참조) 이에 따라 접속 저항이 컸다.

따라서, 경화 속도가 빠른 수지층으로만 이루어진 이방성 도전 필름 보다 경화 속도가 서로 다른 수지층으로 이루어진 다층 이방성 도전 필름이 도전 입자의 눌림 상태를 개선시키는데 효과적임을 알 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면, 경화 속도가 다른 수지층을 이용하여 다층 이방성 도전 필름을 구비함으로써, 상대적으로 경화 속도가 느린 수지층의 경화가 완료되는 동안 피접속 부재의 전극 사이에 개재된 도전 입자를 효과적으로 충분히 누를수 있다.

또한, 상대적으로 경화 속도가 빠른 수지층이 포함되어 전극이 열에 의해 손상되는 것을 방지함과 동시에 공정시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 제 1절연성 접착제로 이루어진 비도전성 접착층;

   상기 비도전성 접착층의 일면에 적층되고, 상기 제 1절연성 접착제에 비해 상대적으로 빠른 경화 속도를 가지는 제 2절연성 접착제를 기재로 하여 도전 입자가 분산된 도전성 접착층; 및

   상기 도전성 접착층과 접촉되는 상기 비도전성 접착층의 반대 면에 부착된 이형 필름을 포함하는 다층 이방성 도전 필름.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1절연성 접착제는, 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 다층 이방성 도전 필름.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2절연성 접착제는, 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 다층 이방성 도전 필름.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도전성 입자는, 금, 은, 철, 구리, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 이방성 도전 필름.

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