KR100925361B1

KR100925361B1 - 저온 경화형 이방성 도전 접속재료

Info

Publication number: KR100925361B1
Application number: KR1020000061626A
Authority: KR
Inventors: 이시마쓰도모유키
Original assignee: 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2009-11-09
Also published as: EP1094474A3; US6527984B1; DE60021979T2; EP1094474B1; KR20010051145A; DE60021979D1; EP1094474A2

Abstract

본 발명은 대향하는 전극을 가지는 피접속부재를 접속하기 위한 저온 경화형 이방성 도전 접속재료에 관한 것으로, 상기 접착제는 가교형인 라디칼 중합성 수지 성분, 중합개시제, 및 라디칼 중합성 수지 성분에 대한 상용성 세그먼트 및 비상용성 세그먼트를 가지는 A-B형 블록 공중합체를 함유한다.

이방성 도전 접속재료, 라디칼 중합성 수지, 중합개시제, A-B 형 블록 공중합체, 상용성 세그먼트, 비상용성 세그먼트

Description

저온 경화형 이방성 도전 접속재료 {LOW TEMPERATURE-CURABLE CONNECTING MATERIAL FOR ANISOTROPICALLY ELECTROCONDUCTIVE CONNECTION}

본 발명은 서로 대향하는 전극을 가지는 피접속부재를 접속하기 위한 저온 경화형 이방성 도전 접속재료, 특히 라디칼 중합성 수지를 포함하는 저온 경화형 이방성 도전 접속재료에 관한 것이다.

서로 대향하는 전극을 가지는 피접속부재 사이를 접속하기 위한 접속재료로서, 종래에 사용된 땜납에 대신하는 것으로 이방성 도전막(ACF), 이방성 도전 페이스트(ACP) 등의 이방성 도전 접속재료가 사용되도록 되어 있다. 이러한 이방성 도전 접속재료는 열경화성 수지를 주체로 하는 접착제 중에 도전성 입자를 분산시킨 접속재료로서, 피접속부재 사이에 개재시켜 열압착함으로써, 대향하는 전극간에는 도전성 입자가 전극과 접촉하여 전기적 접속을 이루고, 전극이 존재하지 않는 부분에서는 도전성 입자가 분산된 상태로 수지가 경화하여 절연과 기계적 고착을 이루도록 되어 있다. 또, 전극의 접속면이 작은 경우에는 도전성 입자를 포함하지 않는 접착제만으로 이루어지는 접속재료가 사용되는 경우가 있고, 이 경우에도 동일하게 접속이 이루어진다.

이와 같은 이방성 도전 접속재료는 대향하는 전극 사이는 전기적으로 접속하고, 인접한 전극 사이에는 절연되는 이방도전성을 이용하여 피접속부재간의 접속이 행해진다. 예를 들면, 인쇄기판에 반도체소자 또는 패키지를 실장하는 경우, 또는 인쇄기판에 다른 인쇄기판, 예를 들면 플렉시블 인쇄기판을 접속하는 경우 등에 사용되고 있고, 통상의 액정표시장치에 있어서도 채용되고 있다.

종래의 이방성 도전 접속재료로 미세한 회로 등의 접속을 행하기 위해서는 150∼200℃에서 20초 전후의 시간을 들여 열경화성 수지의 경화반응을 진행시킴으로써 충분한 접속신뢰성이나 접착강도를 얻고 있었다. 그러나, 최근의 전자기기의 정밀화, 박형화에 따라 미세한 회로끼리의 접속의 필요성이 증대되고, 이것을 실현하기 위해서는 미세한 회로에 인접하는 전극간의 높은 절연성과, 가열접착시의 열에 의한 손상을 저감시킬 수 있는 이방성 도전 접속재료의 개발이 강하게 요구되고 있다. 또, 최근에는 대형 접속기판 상에 미세한 회로 등의 접속을 행하는 것이 증가하고, 이 경우에 150℃ 이상의 고온 가열을 추가하여 접속을 행하면 열에 의한 변형이나 왜곡이 크게 발생되고, 치수안정성에 차질이 생기는 것이 문제시되고 있어, 저온 접속형 이방성 도전 접속재료가 요구되고 있다.

이와 같은 저온 접속을 가능하게 하는 접속재료로서 라디칼 중합성 수지를 사용하는 접속재료가 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특허공개공보 제98-147762호). 이 접속재료로서 가교성인 라디칼 중합성 수지 성분, 유기 과산화물, 및 열가소성 엘라스토머를 배합한 접착제 성분 중에 도전입자를 분산시킨 이방성 도전막이 사용되고, 저온에서의 가열 또는 광경화에 의해 라디칼 중합이 일어나고, 가교 에 의해 경화함으로써 접속을 이루는 것이다.

그러나, 이와 같은 라디칼 중합성 수지를 사용하면, 종래에 사용되고 있던 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 사용하는 경우에 비해 중합에 의한 수축이 크므로 경화 후에 접속부분에 내부응력이 축적되어 박리되기 쉬워지고, 접착강도를 크게 할 수 없다. 이 때문에 도통신뢰성을 높일 수 없고, 특히 사용을 계속함으로써 이들 특성이 저하되기 쉬워진다. 이와 같은 접속시, 피접속재료의 전극을 기판에 고착하는 접착제도 연화되므로, 접속재료가 수축하면 전극도 그에 따라 이동하기 쉽다. 이 때문에 전극 간격이 접은 경우에는 접속재료의 수축에 의해 전극 간격이 축소되고, 도전성 입자의 연계(連繫)에 의해 인접한 전극간에 단락이 생기기 쉬워진다. 이러한 점을 개선하기 위해 열가소성 엘라스토머가 배합되나, 라디칼 중합성 수지와 열가소성 엘라스토머가 상분리(相分離)를 일으키고 마찬가지로 접착강도가 저하하는 문제점이 있다.

본 발명의 과제는 저온에서의 경화가 가능하고, 또한 경화에 의한 수축을 작게 하여 내부응력의 축적을 방지하고, 이에 따라 접착강도를 크게하여 도통신뢰성을 높이는 동시에 절연성을 높일 수 있고, 장기간에 걸쳐 이러한 특성을 유지하는 것이 가능한 저온 경화형 이방성 도전 접속재료를 제공하는 것이다.

본 발명은 다음과 같은 저온 경화형 이방성 도전 접속재료이다.

(1) 대향하는 전극을 가지는 피접속부재를 접속하기 위한 접착제를 포함하는 이방성 도전 접속재료에 있어서, 상기 접착제는 가교형인 라디칼 중합성 수지 성분,

중합개시제, 및 라디칼 중합성 수지 성분에 대한 상용성 세그먼트 및 비상용성 세그먼트를 가지는 A-B형 블록 공중합체를 함유하는 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.

(2) 라디칼 중합성 수지 성분이 중합성 커플링제를 포함하는 상기 (1) 기재의 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.

(3) 블록 공중합체가 폴리스티렌-폴리비닐아세테이트 블록 공중합체 또는 폴리스티렌-폴리(메타)아크릴레이트 블록 공중합체인 상기 (1) 또는 (2) 기재의 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.

(4) 접착제가 라디칼 중합성 수지 성분을 10∼90 중량%, 중합개시제를 1∼10 중량%, 블록 공중합체를 9∼80 중량% 함유하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.

(5) 접착제가 열가소성 수지를 0∼50 중량% 함유하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.

(6) 접속재료가 도전성 입자를 접착제에 대해 0∼50 용량% 함유하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.

본 발명에 있어서 접속의 대상이 되는 피접속부재는 대향하는 전극을 가지는 부재로서, 반도체, 회로기판 등이 예시된다. 반도체로서는 IC 칩과 같은 반도체소자가 적합하나, 패키지일 수도 있다. 기판으로는 유리/에폭시기판, 유리기판, 수 지기판, 플렉시블기판 등이 예시된다. 이들 피접속부재의 접속으로는 반도체소자와 회로기판의 접속 외에, 이와 같은 반도체소자를 실장한 회로기판과 플렉시블 회로기판의 접속과 같이 기판끼리의 접속도 있다.

본 발명의 접속재료는 이와 같은 피접속부재간을 접착제의 경화에 의해 기계적으로 고착함으로써 대향하는 전극과 전극을 전기적으로 접속하고, 인접하는 전극간의 절연을 유지하는 이방성 도전 접속재료로서, 접착제에 가교형인 라디칼 중합성 수지 성분을 사용한다. 라디칼 중합성 수지 성분은 라디칼 중합성 불포화결합을 1개 이상 가지는 중합성 수지 성분이다. 이와 같은 중합성 수지 성분은 가교구조를 취하도록 중합성 불포화결합을 2개 이상 가지는 것을 포함하는 것이 바람직하나, 에스테르결합, 우레탄결합 등에 의해 가교를 이루는 관능형을 가지는 것일 수도 있다. 이와 같은 라디칼 중합성 수지는 라디칼 중합개시제, 광중합개시제 등의 중합개시제와 배합함으로써 중합을 행하고, 경화시킬 수 있다.

라디칼 중합성 수지 성분으로는, 분자 내에 1개 이상의 불포화기를 가진 수지이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 비닐에스테르 수지, 디아릴프탈레이트 수지, 아크릴레이트 수지, 말레이미드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등의 라디칼 중합성 예비중합체(prepolymer), 라디칼 중합성 모노머, 라디칼 중합성 커플링제 등이 예시된다. 그 중에도 특히 에폭시 수지와 아크릴산 또는 메타아크릴산과의 반응, 또는 글리시딜메타아크릴레이트와 다가(多價) 페놀류의 반응에 의해 얻어지는 비닐에스테르 수지를 사용함으로써 경화성과 보존성, 경화물의 내열성, 내습성, 내약품성을 겸비한 이방성 도전막을 얻을 수 있다. 이것들은 1종 단독으로, 또는 분자량이 다른 것 등을 여러 종류 병용하여 사용할 수도 있다. 또, 이 보존안정성을 높이기 위해 미리 퀴논류나 페놀류의 중합금지제도 첨가할 수 있다.

중합성 모노머로서는 분자 내에 1개 이상의 불포화결합을 가지는 모노머 분자로서, 예를 들면 스티렌, 메틸스티렌, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, n-부틸메타아크릴레이트, 이소부틸메타아크릴레이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 이소데실메타아크릴레이트, n-라우릴메타아크릴레이트, 트리데실메타아크릴레이트, n-스테아릴메타아크릴레이트, 사이클로헥실메타아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴메타아크릴레이트, 이소보르닐메타아크릴레이트, 벤질메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시프로필메타아크릴레이트, 2-하이드록시부틸메타아크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타아크릴레이트, t-부틸메타아크릴레이트, 이소스테아릴메타아크릴레이트, 베헤닐메타아크릴레이트, n-부톡시메틸메타아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타아크릴레이트, 글리세롤모노메타아크릴레이트, 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타아크릴레이트, 3-클로로-2-하이드록시프로필메타아크릴레이트, 1,3-부탄디올디메타아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타아크릴레이트, 1,10-데칸디올디메타아크릴레이트, 디브로모네오펜틸글리콜디메타아크릴레이트, 트리클로로에틸메타아크릴레이트, 2,2,3,3-데트라클로로프로필메타아크릴레이트, 2,2,3,4,4-테트라플루오로프로필부틸메타아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸에틸메타아크릴레이트, 3-클로로- 2-하이드록시프로필메타아크릴레이트, 스테아릴메타아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 카르보닐디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 비스페놀A 디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 비스페놀F 디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 파라쿠밀페놀아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 이소시아누르산 에틸렌옥사이드 변성 디아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시프로필아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 1,6-헥사디올디아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 노닐페녹시에틸아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 노닐페놀아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 노닐페놀아크릴레이트, 2-하이드록시부틸아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸에틸아크릴레이트, 디메틸롤트리사이클로데탄디아크릴레이트, 2-아크릴로일옥시에틸애시드 포스페이트, 모노(2-아크릴로일옥시에틸)애시드 포스페이트, 모노(2-메타아크릴로일옥시에틸)애시드 포스페이트, 2-메타아크릴로일옥시에틸-2-하이드록시프로필프탈레이트, β-메타아크릴로일옥시에틸하이드로젠프탈레이트, β-메타아크릴로일에틸옥시하이드로젠숙시네이트, β-아크릴로일옥시에틸하이드로젠숙시네이트, 2-하이드록시-1,3-디메탄프록시프로판, 디메탈아크릴아미드, 아크릴로일몰폴린, N-비닐-2-피롤리돈, 에틸렌글리콜변성 이소시아누르산 트리아크릴레이트, 2-아크릴로일옥시에틸 숙신산, 2-아크릴로일옥시에틸 프탈산, 메타아크릴산, 숙신산, 프탈산 등이 예시된다. 이들 중합성 모노머를 중합성 수지 성 분에 배합함으로써 작업성, 경화시의 유동성, 경화시의 유연성, 피착체에 대한 밀착성을 개량하는 것이 가능해진다. 이것들은 1종 이상 사용할 수 있고, 가교성으로 만들기 위해서는 불포화결합을 1개 가지는 단관능 모노머와, 불포화결합을 2개 이상 가지는 2관능 이상의 다관능 모노머를 조합하여 사용할 수 있다.

중합성 커플링제로는 예를 들면, 비닐트리클로로실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-(메타아크릴로일옥시프로필)트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란 등이 포함되고, 또 티타네이트계 커플링제로서는, 예를 들면 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리-n-도데실벤젠술포닐티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 테트라이소프로필비스(디옥틸포스파이트)티타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스파이트)티타네이트, 테트라(2,2-디아릴옥시메틸-1-부틸)비스(디-트리데실)포스페이트티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세테이트티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌티타네이트, 이소프로필트리옥타노일티타네이트, 이소프로필디메타아크릴로일이소스테아로일티타네이트, 이소프로필이소스테아로일디아크릴티타네이트, 이소프로필트리(디옥틸포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리쿠밀페닐티타네이트, 이소프 로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티타네이트 등이 예시된다. 이들 커플링제를 배합함으로써, 무기질과의 접착성, 특히 LCD 등의 유리면과의 밀착성을 높일 수 있고, 이로써 접착강도를 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 내열성, 내습성의 향상도 예견되므로, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

라디칼 중합개시제로서는 예를 들면유기 과산화물을 사용할 수 있다.

유기 과산화물로서는, 예를 들면 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 사이클로헥사논퍼옥사이드, 메틸사이클로헥사논퍼옥사이드, 이소부틸퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, p-클로로벤조일퍼옥사이드, 아세틸사이클로헥산술포닐퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 큐멘하이드로퍼옥사이드, 디-이소프로필벤젠하이드로퍼옥사이드, p-멘탄하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸헥산-2,5-디하이드로퍼옥사이드, 1,1,3,3-테트라메틸부틸하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸-α-쿠밀퍼옥사이드, 1,4(또는 1,3)-비스[(t-부틸디옥시)이소프로필]벤젠, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-3-헥신, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, t-부틸퍼옥시아세테이트, t-부틸퍼옥시이소부틸레이트, t-부틸퍼옥시옥토에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(벤조일퍼옥시)헥산, 비스(2-에틸헥실)퍼옥시디카보네이트, 디이소프로필-옥시디카보네이트, 디-sec-부틸퍼옥시디카보네이트, 비스(3-메톡 시부틸)퍼옥시디카보네이트, 비스(2-에톡시에틸)퍼옥시디카보네이트, 비스(4-t-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트, O,O-t-부틸-O-이소프로필퍼옥시카보네이트, 숙신산 퍼옥사이드 등이 예시된다.

이들 유기 과산화물은 보존성을 개량하기 위해 각종 중합금지제를 미리 첨가해 놓을 수 있고, 또 반응을 제어하는 외에 2종 이상의 유기 과산화물을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 또한, 반응촉진제로서 나프텐산 코발트, 나프텐산 망간, 5산화바나듐 등의 유기 금속염이나 지방족 아민류, 방향족 아민류(디메틸아닐린), 이미다졸류 등(아민어덕트나 마이크로캡슐화한 잠재성을 포함)의 아민류를 첨가함으로써 반응성을 빠르게 하는 것도 가능하다.

광중합개시제로서는 디아세틸, 2,3-펜탄디온, 벤질, 디메톡시벤질, 4,4-디클로로벤질, 캄파퀴논 등의 α-케토카르보닐 화합물 등이 예시된다. 이것들을 수지 성분에 배합하여 자외영역에서 가시영역까지의 광선을 조사하여 중합을 행할 수 있다.

A-B 형 블록 공중합체는 상기 라디칼 중합성 수지 성분에 대한 상용성 세그먼트와 비상용성 세그먼트가 A-B 형 블록 공중합체를 형성한 것이다. 이와 같은 블록 공중합체로서는 폴리스티렌-폴리비닐아세테이트 블록 공중합체, 폴리스티렌-폴리(메타)아크릴레이트 블록 공중합체 등이 예시된다. 폴리(메타)아크릴레이트로서는 폴리메타아크릴산 메틸, 폴리메타아크릴산 프로필, 폴리아크릴산 메틸, 폴리아크릴산 프로필 등의 폴리메타아크릴산 에스테르 또는 폴리아크릴산 에스테르 등이 예시된다. 상용성 세그먼트는 라디칼 중합성 수지 성분 또는 그 중합물과의 상 용성을 가지며, 비상용성 세그먼트는 상용성을 갖지 않은 중합 블록으로, SP 값(용해성 파라미터)이 라디칼 중합성 수지 성분 또는 그 중합물에 가까운 것이 상용성 블록, 먼 것이 비상용성 블록이 된다. 이것들은 상대적인 개념이며 접착제를 구성하는 라디칼 중합 수지성분의 종류, 조성, 배합비율 등에 따라 변화한다.

후술하는 열가소성 수지를 접착제에 배합할 경우는 상기 비상용성 세그먼트가 열가소성 수지와의 상용성을 갖는 것을 사용하거나, 또는 라디칼 중합성 수지 성분에 대한 상용성 세그먼트를 가지는 공중합체와, 열가소성 수지에 대한 상용성 세그먼트를 가지는 공중합체를 병용함으로써, 라디칼 중합성 수지 성분 또는 그 중합물과 열가소성 수지의 상분리(相分離)를 방지할 수 있다.

이와 같은 블록 공중합체는 상용성 세그먼트와 비상용성 세그먼트로 구성되므로, 계면활성제와 같은 구조로 되어 있고, 이 때문에 계면활성제와 같은 거동을 나타낸다. 계면활성제의 경우는 수중에서의 그 농도가 높을 경우, 친수기 또는 친유기 중 한쪽이 내측을 향하고, 다른 쪽이 외측을 향한 입자상 미셀(micelle)을 형성하는 것이 알려져 있으나, 상기 A-B 형 블록 공중합체의 경우도 접착제 중에서 동일하게 미셀을 형성한다.

라디칼 중합성 수지 성분과 이 블록 공중합체가 공존하는 경우, 상용성 세그먼트가 외측을 향하고, 비상용성 세그먼트가 내측을 향한 상태에서 입자상으로 가교, 즉 중합하여 경화하면, 라디칼 중합성 성분은 그 입상체의 간격을 메우도록 하고 경화하므로, 체적수축율은 작아진다. 라디칼 중합성 수지 성분의 SP 값이 중합의 전후에 변화하는 경우는 블록 공중합체의 미셀에 있어서도 상용성 세그먼트와 비상용성 세그먼트의 마이크로 상변환이 이루어지나, 전체적으로는 입자상인 상태가 유지된다.

상기 A-B 블록 공중합체에 있어서, A 세그먼트와 B 세그먼트의 중량비는 특별히 한정되지 않으나, 90:10∼10:90, 바람직하게는 80:20∼20:80 정도로 하는 것이 바람직하다. 중량평균분자량은 10만∼50만, 바람직하게는 15만∼30만인 것이 바람직하다. 이와 같은 블록 공중합체로서는 시판품을 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 접착제에 열가소성 수지를 배합함으로써, 접속재료에 도포성, 필름 형성성을 부여하고, 또 내부 응력을 완화하는 동시에 접착강도를 향상할 수 있다.

열가소성 수지로는 특별히 제한되는 것은 아니며, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리부타디엔, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴, 실리콘, 폴리우레탄, 페녹시, 폴리아미드(나일론) 등을 주성분으로 한 중합체가 예시되고, 또한 카르복실기, 수산기, 글리시딜기 등의 각종 작용기를 조합한 것도 사용할 수 있다. 그 중에서도 특히 카르복실기나 수산기로 변성하는 것은 접착성이나 접속신뢰성 등에 우수한 특성을 나타낸다.

이 외에 본 발명의 접착제 성분에는 충전재, 계면활성제, 커플링제, 노화방지제 등의 첨가제를 배합할 수 있다. 여기서 말하는 커플링제는 상기 라디칼 중합성 커플링제를 사용하지 않는 경우에 사용되는 것으로, 에스테르결합 등, 라디칼 중합 이외의 결합방법에 의해 결합하는 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 이방성 도전 접속재료를 구성하는 접착제는 상기 각 성분을 포함 하는 것이다. 접착제 중의 각 성분의 배합비율은 라디칼 중합성 수지 성분이 10∼90 중량%, 바람직하게는 20∼80 중량%, 중합개시제가 1∼10 중량%, 바람직하게는 2∼5 중량%, 블록 공중합체가 9∼80 중량%, 바람직하게는 18∼70 중량%이다. 열가소성 수지는 접착제 중 0∼50 중량%, 바람직하게는 0∼40 중량% 배합된다. 라디칼 중합성 수지 성분 중 2관능 이상의 다관능 중합성 성분은 10 중량% 이상, 바람직하게는 20 중량% 이상, 중합성 커플링제는 1∼10 중량%, 바람직하게는 1∼5 중량%로 할 수 있다.

본 발명의 접속재료는 상기 접착제에 대해 도전성 입자를 배합할 수 있다. 전극의 전속영역의 면적이 10000㎛² 이하일 경우에는 도전성 입자를 배합하지 않아도 전기적 접속이 이루어지지만, 그보다 큰 경우에는 도전성 입자를 배합함으로써 전기적 접속의 신뢰성을 높일 수 있다. 도전성 입자로서는 도전성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 니켈, 철, 금, 은, 동, 알루미늄, 크롬, 코발트, 납, 주석 등 각종 금속단체나, 금속합금, 금속산화물, 또는 이들 금속이나 카본, 흑연, 유리, 세라믹스, 플라스틱 입자의 표면에 금속을 코팅한 도전피복입자, 또한 그 위에 열가소성 절연수지 등을 피복한 절연피복입자 등이 예시된다.

이들 도전피복입자는 입경이 0.5∼50㎛, 바람직하게는 1∼30㎛로 할 수 있고, 접착제에 대해 0∼50 용량%, 바람직하게는 0∼30 용량% 배합된다.

본 발명의 접속재료는 페이스트상 또는 필름상 형태의 재품으로 만들 수 있다. 페이스트상으로 만들 경우는 상기 각 성분을 선택함으로써 무용매로 페이스트 상으로 만들 수 있다.

필름상으로 만들 경우는 상기 페이스트를 박리 시트에 필름형상으로 도포하여 건조함으로써 형성할 수 있다.

상기 접속재료를 대향하는 전극을 가지는 피접속부재, 예를 들면 반도체소자와 회로기판 사이에 개재시킨 상태에서 피접속부재의 양측에서 가압하고, 가열 또는 광 조사하여 수지를 경화시킴으로써 접속을 이룬다. 접속재료가 페이스트상인 경우는 반도체소자와 회로기판간의 전극을 포함하는 접속영역에 접속재료를 도포하고, 건조 후 또는 건조하지 않고 양자를 중첩시키고 압착하여 경화시킨다. 접속재료가 필름상일 경우는 접속재료를 회로기판과 반도체소자 사이에 개재시키고 압착하고 가열하여 경화를 행한다. 경화는 라디칼 중합개지세를 사용하는 경우는 100∼150℃, 10∼30초간 가열하여 행하는 외에, 광중합개지세를 사용하는 경우에는 UV 등의 광 조사에 의해 행할 수 있다.

상기 접속공정에서는 피접속부재로서 예를 들면 회로기판과 반도체소자간에 접속재료를 개재시킨 상태에서 필요에 따라 가열하여 접속재료의 수지를 용해시키고 가압하면 접속재료의 수지는 전극이 대향하는 부분에서 전극이 없는 부분으로 흐르고, 도전성 입자가 전극 사이에 남아 전극간에서 접촉하여 압착한다. 전극이 없는 부분으로 흐른 접착제는 그 부분에서 라디칼 중합에 의해 경화하여 기판과 반도체소자 사이를 고착한다. 이에 따라 대향하는 전극간의 전기적 접속 및 기판과 반도체소자간의 기계적 고착이 이루어지고, 인접한 전극간의 전기적 절연이 유지된 다. 전극 면적이 10000㎛² 이하일 경우에는 도전성 입자를 포함하지 않는 접속재료를 사용할 수 있고, 이 경우는 전극과 전극이 직접 접촉하고, 전극이 존재하지 않는 부분은 충전하는 접착제에 의해 기계적 접합이 이루어진다.

[발명의 실시형태]

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.

실시예 1∼8, 비교예 1∼6

라디칼 중합성 수지를 구성하는 중합성 수지 성분 A로서 2관능의 에틸렌글리콜 변성 비스페놀 A 디아크릴레이트(東亞合成(株)제, 상품명 M-210), 동 중합성 수지 성분 B로서 3관능의 에틸렌글리콜 변성 이소시아누르산 트리아크릴레이트(東亞合成(株)제, 상품명 M-315), 라디칼 중합개시제의 과산화물로서 모노라우로일퍼옥사이드, 중합성 커플링제로서 실란 커플링제(日本유니카(株)제, 상품명 A151), A-B 형 블록 공중합체 A로서 폴리스티렌-폴리비닐아세테이트 블록 공중합체(日本油脂(株)제, 상품명 MODIPER SV10B), A-B 형 블록 공중합체 B로서 폴리스티렌-폴리메타아크릴산메틸 블록 공중합체(日本油脂(株)제, 상품명 MODIPER MS10B), 열가소성 수지로서 폴리에스테르(유니티카(株)제, 상품명 UE3400), 도전성 입자로서 도전피복입자(積水파인케이카루(株)제, 상품명 MICROPEARL AU)를 표1, 2와 같이 배합하고, 박리 필름에 건조막 두께 30㎛로 도포하여 필름상 이방성 도전 접속재료를 얻었다.

상기 이방성 도전 접속재료를 2mm 폭으로 분할하고, 200㎛ 피치의 전극을 갖는 TCP(Tape Carrier Package)와 200㎛ 피치의 ITO(Indium Tin Oxide)전극 패턴 유 리를 140℃-2.94MPa-20초로 압착하고, 초기 및 환경시험(85℃-상대습도 85%-500시간) 후의 도통저항치와 횡방향 90도 박리에 의한 접착강도의 측정을 행하였다.

또, 상기 이방성 도전접착제료 막을 2mm 폭으로 분할하고, 50㎛ 피치의 전극을 갖는 TCP와 50㎛ 피치의 ITO 패턴 유리를 140℃-2.94MPa-20초로 100매씩 압착하고, 쇼트 발생율을 측정하였다. 상기의 결과를 표 1, 2에 나타낸다.

표 1, 2의 결과로부터, 라디칼 중합성 수지 성분과 블록 공중합체를 사용하는 각 실시예에서는 초기 및 환경시험 후의 접착강도는 크고, 도통저항은 낮은 것에 반해, 블록 공중합체를 사용하지 않는 각 비교예에서는 이러한 특성이 뒤떨어지는 결과가 얻어지고 있다.

		실 시 예
		1	2	3	4	5	6	7	8
접착제 (중량부) 중합성 수지성분 A 중합성 수지성분 B 커플링제 과산화물 블록 공중합체 A 블록 공중합체 B 열가소성 수지 도전성 입자 (용량%)		30 25 2 3 1 - 39 10	30 25 2 3 5 - 35 10	30 25 2 3 15 - 25 10	30 25 2 3 25 - 15 10	25 20 2 3 50 - - 10	20 15 2 3 60 - - 10	30 25 2 3 - 15 25 10	30 25 2 3 10 10 20 10
초 기	도통저항 최대 (Ω) 최소 평균 접착강도(N/㎝)	2.10 1.34 1.88 3.92	2.09 1.35 1.85 7.35	2.09 1.35 1.91 8.13	2.11 1.33 1.89 8.04	2.08 1.29 1.85 7.84	2.13 1.32 1.93 6.37	2.09 1.33 1.88 7.35	2.08 1.29 1.85 8.13
환경 시험 후	도통저항 최대 (Ω) 최소 평균 접착강도(N/㎝)	2.99 1.34 2.00 4.12	3.02 1.35 2.01 6.37	3.00 1.35 2.01 7.15	2.98 1.33 1.99 7.25	3.01 1.31 1.99 6.86	3.02 1.33 2.00 5.68	3.01 1.35 2.01 6.08	3.00 1.31 2.00 7.15
쇼트 발생수 (매)		-	-	0	-	-	-	0	-

		비 교 예
		1	2	3	4	5	6
접착제 (중량부) 중합성 수지성분 A 중합성 수지성분 B 커플링제 과산화물 블록 공중합체 A 블록 공중합체 B 열가소성 수지 도전성 입자 (용량%)		30 25 2 3 - - 40 10	31 26 2 - - - 41 10	20 - 2 3 - - 75 10	40 - 2 3 - - 55 10	- 20 2 3 - - 75 10	- 40 2 3 - - 55 10
초 기	도통저항 최대 (Ω) 최소 평균 접착강도(N/㎝)	2.11 1.35 1.89 3.43	>100 5.81 78.1 9.60	2.09 1.34 1.88 5.49	2.09 1.35 1.89 5.19	2.08 1.35 1.88 4.61	2.06 1.33 1.89 3.92
환경 시험 후	도통저항 최대 (Ω) 최소 평균 접착강도(N/㎝)	3.01 1.35 2.00 3.33	>100 7.11 99.8 8.33	11.1 1.34 4.88 3.72	9.88 1.35 3.34 3.33	5.51 1.35 3.29 2.55	3.49 1.34 2.35 2.84
쇼트 발생수 (매)		6	-	-	-	-	-

본 발명의 접속재료에서는 라디칼 중합성 수지 성분의 라디칼 중합에 의해 가교를 수반하는 중합을 행하므로 저온에서의 경화가 가능하고, 열에 의한 손상을 적게 할 수 있다. 또, 블록 공중합체를 사용하므로, 라디칼 중합을 행하여도 상관없이 경화에 의한 수축을 작게 하여 내부 응력의 축적을 방지할 수 있다. 이에 따 라 접착강도를 높게 하여 대향하는 전극간의 도통신뢰성을 높일 수 있다. 또 인접한 전극간의 수축에 의한 단락을 방지하여 절연성을 높이는 것이 가능해진다. 이러한 특성은 장기간에 걸쳐 유지할 수 있고, 고온 다습한 환경하에서도 장기간에 걸쳐 사용할 수 있다.

Claims

대향하는 전극을 가지는 피접속부재를 접속하기 위한 접착제를 포함하는 이방성(異方性) 도전 접속재료로서,

상기 접착제는

비닐에스테르 수지, 디아릴프탈레이트 수지, 아크릴레이트 수지, 말레이미드 수지, 또는 불포화 폴리에스테르 수지의 라디칼 중합성 예비중합체, 및 실란커플링제 또는 티타네이트계 커플링제로 구성된 라디칼 중합성 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 가교형인 라디칼 중합성 수지 성분,

유기과산화물, 디아세틸, 2,3-펜탄디온, 벤질, 디메톡시벤질, 4,4-디클로로벤질, 및 α-케토카르보닐 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합개시제, 및

라디칼 중합성 수지 성분에 대한 상용성(相溶性) 세그먼트 및 비상용성 세그먼트를 가지는, 폴리스티렌-폴리비닐아세테이트 블록 공중합체 및 폴리스티렌-폴리(메타)아크릴레이트 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 A-B형 블록 공중합체

를 함유하는

저온 경화형 이방성 도전 접속재료.
제1항에 있어서,

상기 라디칼 중합성 수지 성분이 중합성 커플링제를 포함하는 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 접착제가 라디칼 중합성 수지 성분을 10∼90 중량%, 중합개시제를 1∼10 중량%, 블록 공중합체를 9∼80 중량% 함유하는 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 접착제가 열가소성 수지를 0∼50 중량% 함유하는 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 접속재료가 도전성 입자를 접착제에 대해 0∼50 용량% 함유하는 저온 경화형 이방성 도전 접속재료.
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