KR101049609B1 - 접착제 조성물, 회로 접속 재료, 접속 구조 및 회로부재의접속방법 - Google Patents

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토모미 요코즈미
마사키 후지이
켄조 타케무라
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히다치 가세고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 접착제 조성물은, 접착제 성분과, 접착제 성분 중에 분산 하고 있는 도전입자(10)를 구비하는 것으로서, 도전입자(10)는, 그 중심 부분을 구성하는 기재 입자(1)와 기재 입자(1)의 표면의 적어도 일부를 덮는 금속 도금층(3)과, 금속 도금층(3)의 내측에 있는 기재 입자(1)의 표면상에 배치된 복수의 금속미립자(2)를 가지고 있다.
접착제 조성물, 도전입자, 도금층, 금속미립자

Description

접착제 조성물, 회로 접속 재료, 접속 구조 및 회로부재의 접속방법{ADHESIVE COMPOSITION, CIRCUIT CONNECTING MATERIAL, CONNECTING STRUCTURE AND CIRCUIT MEMBER CONNECTING METHOD}
본 발명은, 접착제 조성물, 회로 접속 재료 및 접속 구조, 및 회로부재의 접속방법에 관한 것이다.
전자 기기의 소형화, 박형화에 따라, 회로부재에 형성되는 회로전극의 고밀도화 및 고정밀화가 진전하고 있다. 또한, 회로전극의 한층 더 미세화, 즉, 다전극화나 협피치화 등의 파인피치화로의 요구가 높아지고 있다. 미세 회로가 형성된 회로부재끼리의 접속은, 종래의 핸더나 고무 커넥터로는 대응이 곤란하기 때문에, 이방 전기전도성을 가지는 접착제 조성물이 사용되고 있다.
상기의 접착제 조성물은, 일반적으로, 접착제 성분과 이것에 분산하고 있는 도전입자로 이루어진다. 대향 배치된 한쌍의 회로부재의 사이에 상기 접착제 조성물을 배치하고, 접착제 조성물을 사이에 둔 방향으로 전체를 가압함으로써 서로 대향하는 회로전극끼리가 전기적으로 접속된다. 이것과 동시에 인접하는 전극끼리는, 전기 절연성이 확보된 상태에서 한쌍의 회로부재가 접착 고정된다.
종래에는, 접착제 조성물이 가지는 도전입자로서, 전도성을 가지는 다양한 미립자가 이용되고 있다. 예를 들면, 금속 미분말, 혹은 금속 박막으로 표면이 피복된 플라스틱 미립자 등을 들 수 있다.
그런데, 액정 디스플레이 등의 제조공정에 있어서는, 고도의 파인피치화 및 높은 접속신뢰성이 요구되고 있는 한편, 표면에 산화막이 형성되기 쉬운 금속 재료로 이루어지는 회로전극이 사용되는 경우가 있다. 상기의 금속 미분말 및 금속 박막으로 표면이 피복된 플라스틱 미립자는, 각각 일장일단이 있다. 그 때문에, 종래의 접착제 조성물을 이용한 것은, 반드시 파인피치화 및 접속 신뢰성의 양쪽 모두를 동시에 고수준으로 달성할 수는 없었다.
구체적으로는, 도전입자로서 금속 미분말을 이용한 경우, 금속 미분말은 충분히 높은 경도를 가지고 있기 때문에, 회로전극의 표면에 산화막이 형성되어 있었다고 해도 이것을 돌파하여 회로전극끼리를 접속할 수 있다. 그렇지만, 금속 미분말은 일반적으로 입도분포가 넓고, 이 경우, 파인피치화에 적절하지 않다고 할 수 있다. 또한, 회로전극끼리를 접속 후, 시간의 경과에 따라 접속부분의 저항값이 상승하는 현상이 생기는 경우가 있다. 이것은, 온도의 변동이나 접속 구조의 접속 상태의 완화 등에 수반하는 회로전극 사이의 간격의 확대에, 금속 미분말이 충분히 추종하지 못하는 것에 기인한다고 생각할 수 있다. 또한, 일반적으로, 금속 미분말의 선열팽창계수는 접착제 성분의 경화물이 그 보다도 작기 때문에, 승온 강온을 반복하는 열사이클 시험 후에 이러한 현상이 생기는 일이 있다.
이것에 대해, 도전입자로서 금속 박막으로 표면이 피복된 플라스틱 미립자를 사용했을 경우, 좁은 입도분포의 도전입자를 얻는 것이 비교적 용이하다. 이 점에 있어서는, 플라스틱 미립자를 이용한 도전입자는 파인피치화에 적절하다고 할 수 있다. 또한, 플라스틱 미립자의 선열팽창율은 접착제 성분의 경화물의 그것과 가까운 값이다. 이 때문에, 온도의 변동 등에 수반하는 회로전극 사이의 간격의 확대에 플라스틱 미립자는 충분히 추종할 수 있고, 접속 당초의 저항값을 유지할 수 있었다는 이점이 있다. 그렇지만, 플라스틱 미립자는 일반적으로 금속 미분말과 비교하면 경도가 낮다. 그 때문에, 회로전극의 표면에 산화막이 형성되어 있는 경우에는 이것을 충분히 돌파하지 못하고, 접속부분의 초기 저항값이 비교적 높아지는 문제가 생긴다.
따라서, 금속 미분말 및 금속 박막으로 표면이 피복된 플라스틱 미립자의 각각의 특장(特長)을 구비시키기 위한 검토가 이루어졌다. 구체적으로는, 금속 박막으로 피복된 플라스틱 입자의 표면에 돌기 등을 구비하는 도전입자가 검토되어 왔다. 예를 들면, 특허 문헌 1 및 2에는 도전성 박막의 표면에 돌기가 설치된 도전입자가 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에는 금속 박막의 표면에 금속입자를 더 부착시킨 도전입자가 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 4 및 5에는 요철이 있는 플라스틱 입자에 금속 도금을 실시하여 얻어지는 도전입자가 기재되어 있다.
특허 문헌 1: 특허공개공보 제2000-195339호
특허 문헌 2: 특허공개공보 제2000-243132호
특허 문헌 3: 특허공개공보 소63-301408호
특허 문헌 4: 특허공개공보 평4-36902호
특허 문헌 5: 특허공개공보 평11-73818호
발명의 개시
발명이 해결하려고 하는 과제
특허 문헌 1 및 2의 도전입자는, 금속 박막을 형성하는 무전해 도금 공정에 있어서 돌기를 석출시킴으로써 제조된다. 이 경우, 돌기 사이즈나 돌기수의 제어를 충분히 실시하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 돌기의 불균일성에 기인하여 충분히 높은 접속 신뢰성을 달성하는 것이 곤란하다고 할 수 있다. 또한, 특허 문헌 3의 도전입자는, 금속 박막과 그 표면에 부착한 금속입자와의 밀착성이 불충분하고, 상기 금속입자가 탈락하는 가능성이 있다. 금속입자가 탈락하면, 접속 구조의 초기 저항값이 높아지거나 인접하는 회로전극과의 절연성이 불충분해지거나 하여, 충분히 높은 접속 신뢰성을 달성하는 것이 곤란해진다.
또한, 특허 문헌 4 및 5의 도전입자는, 요철이 플라스틱 입자 그 자체로 형성되어 있다. 이 때문에, 회로전극의 표면에 산화막이 형성되어 있는 경우에는 이것을 충분히 돌파하지 못하고, 접속 구조의 초기 저항값이 높아질 우려가 있다.
본 발명은, 이러한 실정에 감안하여 이루어 것이며, 접속해야 할 전극이, 표면에 산화막이 형성되기 쉬운 금속 재료로 이루어지는 것이라도, 접속 구조의 초기 저항값을 충분히 낮게 하는 것이 가능한 접착제 조성물 및 이것을 이용한 회로 접속 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 낮은 접속 저항으로 회로부재가 접속된 접속 구조 및 이를 얻기 위한 회로부재의 접속방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 접착제 조성물은, 접착제 성분과, 접착제 성분 중에 분산하고 있는 도전입자를 구비하는 것으로서, 도전입자는, 상기 도전입자의 중심부분을 구성하는 기재 입자와 기재 입자의 표면의 적어도 일부를 덮는 금속 도금층과, 금속 도금층의 내측인 기재 입자의 표면상에 배치된 복수의 금속 미립자를 가지고 있다
또한, 복수의 금속미립자와 기재 입자의 위치 관계에 대해, 「기재 입자의 표면 상에 배치」란, 금속미립자가 기재 입자의 표면에 접한 상태로 배치되어 있는 것에 더하여, 접하지 않은 상태로 배치되어 있는 것도 포함하는 의미이다. 복수의 금속미립자가 상기 위치에 배치되어 있는 도전입자는, 기재 입자에 금속미립자를 부착시킨 후, 도금처리에 의해서 금속 도금층을 형성함으로써 제조가능하다.
기재 입자에 대해 부착시키는 금속미립자의 개수 및 그 입자경을 제어함으로써 도전입자의 표면에 소망하는 수 및 크기의 돌기를 설치할 수 있다. 따라서, 도금 공정의 조건 등을 조정하여 돌기가 설치된 도전입자와 비교하면, 본 발명에 있어서는, 금속미립자의 부착수 및 입자경의 균일성이 충분히 높아지고 있다. 균일성이 높은 금속미립자를 구비하는 도전입자에 의해서, 회로전극이 산화막으로 덮여 있는 금속 전극에 있어서도, 전극끼리를 보다 확실하게 전기적으로 접속할 수 있다. 그 결과, 접속 구조의 초기 저항값을 충분히 낮게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 접착제 조성물이 가지는 도전입자는, 기재 입자 및 금속미립자를 일체적으로 피복하는 금속 도금층을 구비하고 있다. 이 때문에, 금속미립자와 기재 입자와의 밀착성이 높고, 금속미립자가 도전입자로부터 탈락하는 것이 충분히 억제된다. 그 결과, 회로전극끼리를 보다 확실하게 전기적으로 접속할 수 있는 동시에 인접하는 회로전극의 절연성을 충분히 확보할 수 있다.
금속 미립자의 평균 입경은 200~1000nm인 것이 바람직하다. 또한, 기재입자의 평균입경은 1~10㎛인 것이 바람직하다. 이들 입자의 평균 입경이, 각각 상기의 범위내이면, 낮은 초기 접속 저항값을 보다 확실하게 달성할 수 있다. 이것에 더하여, 접속 저항값의 상승의 억제 및 인접하는 회로전극과의 절연성의 양쪽 모두를 고수준으로 달성할 수 있다. 본 발명에서 말하는 「평균 입경」은 이하와 같이 하여 측정된 값을 의미하는 것이다. 즉, 임의로 선택한 금속미립자를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 그 최대경 및 최소경을 측정한다. 이 최대경 및 최소경의 제곱의 평방근을 그 입자의 입경으로 한다. 임의로 선택한 입자 50개에 대하여 상기와 같이 하여 입경을 측정하고, 그 평균값을 평균 입경으로 한다.
본 발명의 효과를 효율적으로 또한 확실하게 얻는 관점에서, 금속미립자의 수는, 기재 입자 1개당 10~40개인 것이 바람직하다. 또한, 금속미립자의 수가 10~40개이고, 접속 저항값의 상승의 억제 및 인접하는 회로전극과의 절연성의 양쪽 모두가 고수준으로 달성된다는 이점이 있다. 기재 입자 1개당의 금속미립자의 수는, 이하와 같이 하여 측정되는 값을 의미하는 것이다. 즉, 임의로 선택한 도전입자를 SEM으로 촬상(撮像)하여, 관찰할 수 있는 도전입자 표면의 돌기의 수를 금속미립자의 수로서 카운트한다. 이것에 의해 얻어진 카운트 수를 2배로 함으로써 1개의 도전입자의 금속미립자의 수를 산출한다. 임의로 선택한 도전입자 50개에 대하여, 상기와 같이 하여 금속미립자의 수를 측정하고, 그 평균값을 기재 입자 1개당의 금속미립자의 수로 한다.
또한, 기재 입자는, 입자직경의 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 100~1000kgf/mm2인 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 기재 입자가 상기와 같은 경도를 가지고 있으면, 회로전극의 표면에 산화막이 형성되어 있어도, 금속 도금층의 내측에 배치되어 있는 금속미립자가 이 산화막을 보다 확실하게 돌파할 수 있다. 이에 더하여, 온도의 변동 등에 수반하여 회로전극간의 간격이 넓어졌다고 해도 기재 입자가 회로전극간격의 확대에 충분히 추종할 수 있다. 그 때문에, 접속 저항값의 상승을 충분히 억제할 수 있다.
또한, 기재 입자는, 최대 하중 5mN로 압축시킨 후의 압축 회복율이 40% 이상인 것이 바람직하다. 기재 입자가 상기와 같은 압축 회복율을 가지고 있으면, 온도의 변동 등에 수반하여 회로전극 사이의 간격이 넓어졌다고 해도, 기재 입자가 회로전극간격의 확대에 충분히 추종할 수 있다. 그 때문에, 접속 저항값의 상승을 충분히 억제할 수 있다.
본 발명의 회로 접속 재료는, 상기 본 발명의 접착제 조성물로 이루어지며 회로부재끼리를 접착하는 동시에 각각의 회로부재가 가지는 회로전극끼리를 전기적으로 접속하는 것이다.
본 발명의 접속 구조는, 대향 배치된 한쌍의 회로부재와, 상기 본 발명의 회로 접속재료의 경화물로 이루어지며 상기 한쌍의 회로부재의 사이에 개재하여 각각의 회로부재가 가지는 회로전극끼리가 전기적으로 접속되도록 상기 회로부재끼리를 접착하는 접속부를 구비한다.
본 발명은, 또한, 대향 배치된 한쌍의 회로부재의 사이에 본 발명의 회로 접속 재료를 개재시켜, 전체를 가열 및 가압하고, 상기 회로 접속 재료의 경화물로 이루어지며 상기 한쌍의 회로부재의 사이에 개재하여 각각의 회로부재가 가지는 회로전극끼리가 전기적으로 접속되도록 회로부재끼리를 접착하는 접속부를 형성함으로써, 상기 한쌍의 회로부재 및 접속부를 구비하는 접속구조를 얻는, 회로부재의 접속방법이다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 접속해야 할 전극이, 표면에 산화막이 형성되기 쉬운 금속 재료로 이루어지는 것이어도, 접속 구조의 초기 저항값을 충분히 낮게 하는 것이 가능한 접착제 조성물 및 이것을 이용한 회로 접속 재료를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 낮은 접속 저항으로 회로부재가 접속된 접속 구조, 및 이를 얻기 위한 회로부재의 접속방법을 제공할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 관한 회로 접속 재료가 회로전극 사이에 사용되어, 회로전극끼리가 접속된 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 2] 본 발명에 관한 회로 접속 재료의 일실시 형태를 나타내는 단면도이다.
[도 3] 본 발명에 관한 회로 접속 재료에 포함되는 도전입자의 한 형태를 나타내는 단면도이다.
[도 4] 본 발명에 관한 회로 접속 재료가 지지체 상에 설치되어 있는 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 5] 본 발명에 관한 회로 접속 재료가 지지체에 지지되어 있는 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 6] 본 발명에 관한 회로부재의 접속방법의 일실시 형태를 개략 단면도에 의해 나타내는 공정도이다.
부호의 설명
1…기재입자, 2…금속미립자, 3…금속 도금층, 10…도전입자, 20…접착제 성분, 30…제 1의 회로부재, 31…회로기판(제 1의 회로기판), 32…회로전극(제 1의 회로전극), 40…제 2의 회로부재, 41…회로기판(제 2의 회로기판), 42…회로전극(제 2의 회로전극), 50, 70…회로 접속 재료, 60, 60a, 60b…지지체, 100…접속 구조.
발명을 조작하기 위한 최선의 형태
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태를 상세하게 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여 중복하는 설명은 생략한다. 또한, 도면의 편의상, 도면의 치수 비율은 설명한 것과 반드시 일치 하지는 않는다.
또한, 본 명세서에 있어서의 「(메타)아크릴레이트」란 「아크릴레이트」 및 그에 대응하는 「메타크릴레이트」를 의미한다.
도 1은, 본 발명에 관한 접착제 조성물이 회로 접속 재료로서 사용되어, 회 로전극끼리가 접속된 접속구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에 나타내는 접속 구조(100)는, 서로 대향하는 제 1의 회로부재(30) 및 제 2의 회로부재(40)를 구비하고, 제 1의 회로부재(30)와 제 2의 회로부재(40)의 사이에는, 이들을 접속하는 접속부(50a)가 설치되어 있다.
제 1의 회로부재(30)는, 회로기판(제 1의 회로기판)(31)과 회로기판(31)의 주면(31a) 상에 형성되는 회로전극(제 1의 회로전극)(32)을 구비하고 있다. 제 2의 회로부재(40)는, 회로기판(제 2의 회로기판)(41)과 회로기판(41)의 주면(41a) 상에 형성되는 회로전극(제 2의 회로전극)(42)을 구비하고 있다. 회로기판(31), (41)에 있어서, 회로전극(32), (42)의 표면은 평탄하게 되어 있다. 또한, 여기에서 말하는 「회로전극의 표면이 평탄」이란, 회로전극의 표면의 요철이 충분히 작은 것을 말하고, 표면의 요철은 20nm 이하인 것이 바람직하다.
접속부(50a)는 회로 접속 재료에 포함되는 접착제 성분의 경화물(20a)과, 이것에 분산하고 있는 도전입자(10)를 구비하고 있다. 그리고, 접속구조(100)에 있어서는, 대향하는 회로전극(32)과 회로전극(42)이 도전입자(10)를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 도전입자(10)가, 회로전극(32), (42)의 쌍방으로 직접접촉하고 있다.
이 때문에, 회로전극(32), (42)사이의 접속 저항이 충분히 저감되어, 회로전극(32), (42)사이의 양호한 전기적 접속이 가능해진다. 한편, 경화물(20a)은 전기 절연성을 가지는 것이고, 인접하는 회로전극끼리는 절연성이 확보된다. 따라서, 회로전극(32), (42)사이의 전류의 흐름을 원활히 할 수 있고, 회로가 가지는 기능을 충분히 발휘할 수 있다.
이어서, 접착제 성분이 경화하기 이전 상태의 접착제 조성물에 대해 상세하게 설명한다. 도 2는, 본 발명에 관한 접착제 조성물을 회로 접속 재료로서 사용 할 때의 적합한 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 2에 나타내는 회로 접속 재료(50)의 형상은 필름상태이다. 회로 접속 재료(50)는 접착제 성분(20)과 접착제 성분(20) 중에 분산하고 있는 도전입자(10)를 구비한다.
회로 접속 재료(50)는 필름 상태의 지지체 상에 도공 장치를 이용하여 접착제 성분 및 도전입자를 함유하는 접착제 조성물을 도포하고, 소정 시간 열풍 건조함으로써 제작된다.
도전입자(10)의 구성에 대하여 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 본 발명에 관한 회로 접속 재료에 포함되는 도전입자의 형태를 나타내는 단면도이다. 도 3에 나타내는 도전입자(10)는 중심부분을 구성하는 기재 입자(1)와, 이 기재 입자(1) 상에 설치된 복수의 금속미립자(2)와, 기재 입자(1) 및 금속미립자(2)의 표면을 덮도록 형성된 금속 도금층(3)으로 구성되어 있다. 금속미립자(2)는 금속 도금층(3)의 내측에 위치하고 있다.
기재 입자(1)의 재질로서는, 금속 및 유기 고분자 화합물을 들 수 있다. 기재 입자(1)를 구성하는 금속으로서, 예를 들면, 니켈, 동, 금, 은, 코발트 및 이들의 합금을 들 수 있다. 기재 입자(1)를 구성하는 유기 고분자 화합물로서, 예를 들면, 아크릴수지, 스티렌수지, 벤조구아나민수지, 실리콘수지, 폴리부타디엔 수지 또는 이들의 공중합체를 들 수 있고, 이들을 가교한 것이어도 좋다.
기재 입자(1)의 재질로서는, 높은 접속 신뢰성을 달성하는 관점에서, 회로전극끼리의 접속 후에 있어서의 회로전극간격의 확대에 충분히 추종할 수 있는 재질을 이용하는 것이 바람직하다. 온도의 변동 등에 따르는 회로전극간격의 확대에, 기재 입자(1)이 충분히 추종할 수 없으면, 접속부분의 저항값이 상승하는 경우가 있다. 이러한 저항값의 상승을 효율적으로 방지하는 관점에서, 기재 입자(1)로서는, 유기 고분자 화합물로 이루어지는 입자를 이용하는 것이 바람직하다.
유기 고분자 화합물로 이루어지는 입자는, 회로전극끼리를 접속할 때에 회로전극 사이에서 편평형상(扁平形狀)으로 눌려찌그러졌다고 해도, 편평형상으로부터 원래의 구상(球狀)으로 회복하는 경향이 있다. 이 때문에, 온도의 변동 등에 수반하는 회로전극간격의 확대에 도전입자(10)가 충분히 추종할 수 있다. 이러한 관점으로부터, 기재 입자(1)의 최대 하중 5mN로 압축시킨 후의 압축 회복율은 40% 이상인 것이 바람직하다. 상기와 같은 압축 회복율을 가지는 유기 화합물로 이루어지는 입자로서는, 예를 들면, 아크릴수지, 스티렌수지, 벤조구아나민수지, 실리콘수지, 폴리부타디엔 수지 또는 이들의 공중합체로 이루어지는 입자를 들 수 있다. 해당 압축 회복율이 40% 미만이면, 회로전극 사이의 간격의 확대에 대한 추종이 불충분해지는 경향이 있다. 해당 압축 회복율은, 주식회사 피셔인스트루먼트 제조 H-100 미소 경도계에 의해 측정할 수 있다.
또한, 기재 입자(1)의 재질로서는, 입자직경의 20% 압축변형시에, 바람직하게는 100~1000kgf/mm2, 보다 바람직하게는 100~800kgf/mm2의 압축 탄성율을 가지는 것이 사용된다. 상기와 같은 경도를 가지는 유기 화합물로 이루어지는 입자로서는, 예를 들면, 아크릴수지, 스티렌수지, 벤조구아나민수지, 실리콘수지, 폴리부타디엔 수지 또는 이들의 공중합체로 이루어지는 입자를 들 수 있다.
상기 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 100kgf/mm2 미만이면, 표면에 산화막이 형성되어 있는 금속의 회로전극을 접속하는 경우, 표면의 산화막을 충분히 돌파할 수 없고, 접속부분의 저항값이 높아지는 경향이 있다. 또한, 압축 탄성율이 1000kgf/mm2를 초과하면, 서로 대향하는 회로전극을 가압할 때에, 기재입자(1)가 편평형상으로 충분히 변형되지 않게 되는 경향이 있다. 기재 입자(1)의 변형이 불충분하면, 회로전극과의 접촉면적이 불충분해져서, 접속부분의 저항값이 높아진다. 또한, 기재 입자(1)를 편평형상으로 충분히 변형시키기 위해서 높은 압력으로 가압했을 때에는, 입자가 분쇄되어 접속이 불충분해질 우려가 있다. 해당 압축 탄성율은, 주식회사 피셔인스트루먼트 제조 H-100 미소 경도계에 의해 측정할 수 있다.
또한, 기재 입자(1)는 입자 간에 동일 또는 다른 종류의 재질이어도 좋고, 동일 입자에 1종의 재질을 단독으로, 또는 2종 이상의 재질을 혼합하여 사용해도 좋다.
기재 입자(1)의 평균 입경은, 용도 등에 따라 적절히 설계할 수 있지만, 1~10㎛인 것이 바람직하고, 2~8㎛인 것이 보다 바람직하고, 3~5㎛인 것이 더욱 바람직하다. 평균 입경이 1㎛ 미만이면 입자의 2차 응집이 생겨서, 인접하는 회로와의 절연성이 불충분해지는 경향이 있다. 한편, 평균 입경이 10㎛를 초과하면, 그 크기에 기인하여 인접하는 회로와의 절연성이 불충분해지는 경향이 있다.
금속미립자(2)를 구성하는 금속으로서, 예를 들면, Ni, Ag, Au, Cu, Co, Zn, Al, Sb, U, Ga, Ca, Sn, Se, Fe, Th, Be, Mg, Mn 및 이들의 합금을 들 수 있다. 이들의 금속 중, 도전성 및 내부식성의 관점으로부터 Ni, Ag, Au, Cu가 바람직하고, Ni가 보다 바람직하다. 이들은 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다.
금속미립자(2)의 평균 입경은, 용도 등에 따라 적절하게 설계할 수 있지만, 200~100Onm인 것이 바람직하고, 400~800nm인 것이 보다 바람직하고, 400~500nm인 것이 더욱 바람직하다. 평균입경이 200nm 미만이면, 표면에 산화막이 생성되어 있는 금속의 회로 전극을 접속하는 경우, 산화막을 충분히 돌파할 수 없고, 접속부분의 저항값이 높아지는 경향이 있다. 한편, 평균 입경이 1000nm를 초과하면, 인접하는 회로와의 절연성이 불충분해지는 경향이 있다.
금속 도금층(3)의 내측인 기재 입자(1)의 표면상에 배치하는 금속미립자(2)의 수는, 기재 입자 1개당 10~40개인 것이 바람직하고, 10~30개인 것이 보다 바람직하고, 10~20개인 것이 더욱 바람직하다. 금속미립자(2)의 수가 10개 미만이면, 접속 저항값의 상승의 억제가 불충분해지는 경향이 있다. 또한, 금속미립자(2)의 수가 40개를 초과하면, 인접하는 회로와의 절연성이 불충분해지는 경향이 있다.
금속 도금층(3)은 기재 입자(1) 및 금속미립자(2)의 표면의 적어도 일부를 덮는 것이다. 다만, 금속미립자(2)의 탈락을 보다 확실하게 방지하는 관점에서, 실질적으로 기재 입자(1) 및 금속미립자(2)의 표면을 모두 덮는 것이 바람직하다.
금속 도금층(3)의 막두께는, 80~200nm인 것이 바람직하고, 100~150nm인 것이 보다 바람직하고, 100~110nm인 것이 더욱 바람직하다. 금속 도금층(3)의 막두께가 80nm미만이면 접속부분의 저항값이 높아지는 경향이 있다. 한편, 금속 도금층(3)의 막두께가 200nm를 초과하면, 인접하는 회로와의 절연성이 불충분해지는 경향이 있다.
도전입자(10)를 제조하는 방법으로서는, 기재 입자(1)의 표면에 금속미립자(2)를 물리적으로 부착시킨 후, 금속 도금층(3)을 형성시키는 도금처리를 실시하는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 첨가하는 금속미립자(2)의 양을 조정함으로써 기재 입자(1)의 표면에 부착하는 금속미립자(2)의 수를 제어할 수 있다. 그리고, 이것에 대해서 무전해 도금처리를 실시하는 것으로 도전입자(10)가 제조된다.
이어서, 도전입자(1)를 분산시키는 접착제 성분에 대해서 설명한다. 접착제 성분(20)으로서는, (a) 열경화성 수지 및 (b) 열경화성 수지용 경화제로 이루어지는 접착제를 함유하는 조성물, 및 (c) 가열 또는 광에 의해서 유리(遊離) 라디칼을 발생하는 경화제 및 (d) 라디칼 중합성 물질로 이루어지는 접착제를 함유하는 조성물이 바람직하다. 혹은, 상기의 (a), (b), (c) 및 (d)의 혼합 조성물이 바람직하다.
(a) 열경화성 수지로서는, 임의의 온도범위에 있어서의 경화 처리가 가능한 열경화성 수지이면 특별히 한정되지 않지만, 에폭시 수지인 것이 바람직하다. 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스 페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 히단토인형 에폭시 수지, 이소시아누레이트형 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이러한 에폭시 수지는, 할로겐화되어 있어도 좋고, 수소 첨가되어 있어도 좋다. 이러한 에폭시 수지는, 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다.
(b) 열경화성 수지용 경화제로서는, 아민계, 페놀계, 산무수물계, 이미다졸계, 히드라지드계, 디시안디아미드, 삼불화붕소-아민착체, 술포늄염, 요오드늄염, 아민이미드류 등을 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 분해촉진제, 억제제 등을 혼합하여 사용해도 좋다. 또한, 이러한 경화제를 폴리우레탄계, 폴리에스테르계의 고분자물질 등으로 피복하여 마이크로캡슐화한 것은, 가사시간이 연장되기 때문에 바람직하다.
(b) 열경화성 수지용 경화제의 배합량은, 접착제 성분의 총 질량을 기준으로 하여, 0.1~60.0중량% 정도인 것이 바람직하고, 1.0~20.0중량%이면 보다 바람직하다. 열경화성 수지용 경화제의 배합량이 0.1중량% 미만이면, 경화 반응의 진행이 불충분해져서, 양호한 점착 강도나 접속 저항값을 얻는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 한편, 배합량이 60중량%를 초과하면, 접착제 성분의 유동성이 저하하거나, 포트 라이프(pot life)가 짧아지거나 하는 경향이 있는 것과 동시에, 접속부분의 접속 저항값이 높아지는 경향이 있다.
(c) 가열 또는 광에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제로서는, 과산화 화 합물, 아조계 화합물 등의, 가열 또는 광에 의해 분해하여 유리 라디칼을 발생하는 것을 들 수 있다. 경화제는 목적으로 하는 접속 온도, 접속시간, 포트 라이프 등에 의해 적절하게 선정된다. 고반응성과 포트 라이프의 점에서, 반감기 10시간의 온도가 40℃ 이상, 또한 반감기 1분의 온도가 180℃ 이하인 유기과산화물이 바람직하다. 이 경우, (c) 가열 또는 광에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제의 배합량은, 접착제 성분의 총 질량을 기준으로 하여, 0.05~10중량%이면 바람직하고, 0.1~5중량%이면 보다 바람직하다.
(c) 가열 또는 광에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제는, 구체적으로는, 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시디카보네이트, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드 등으로부터 선정할 수 있다. 회로부재의 접속 단자의 부식을 억제하기 위해서, 퍼옥시에스테르, 디알킬퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드로부터 선정되는 것이 바람직하고, 고반응성이 얻어지는 퍼옥시에스테르로부터 선정되는 것이 보다 바람직하다.
디아실퍼옥사이드류로서는, 예를 들면, 이소부틸퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 스테아로일퍼옥사이드, 숙시닉퍼옥사이드, 벤조일퍼옥시톨루엔, 벤조일퍼옥사이드 등을 들 수 있다.
퍼옥시디카보네이트류로서는, 예를 들면, 디-n-프로필퍼옥시디카보네이트, 디이소프로필퍼옥시디카보네이트, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트, 디-2-에톡시메톡시퍼옥시디카보네이트, 디(2-에틸헥실퍼옥시)디카보네이트, 디메톡 시부틸퍼옥시디카보네이트, 디(3-메틸-3-메톡시부틸퍼옥시)디카보네이트 등을 들 수 있다.
퍼옥시에스테르류로서는, 예를 들면, 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3- 테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(2-에틸헥사노일퍼옥시) 헥산, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시이소부틸레이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카보네이트, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(m-톨루오일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시아세테이트 등을 들 수 있다.
퍼옥시케탈류로서는, 예를 들면, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-(t-부틸퍼옥시)시클로도데칸, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)데칸 등을 들 수 있다.
디알킬퍼옥사이드류로서는, 예를 들면, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥사이드 등을 들 수 있다.
하이드로퍼옥사이드류로서는, 예를 들면, 디이소프로필벤젠하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등을 들 수 있다.
이들의 (c) 가열 또는 광에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 분해촉진제, 억제제 등을 혼합하여 사용해도 좋다.
(d) 라디칼 중합성 물질은, 라디칼에 의해 중합하는 관능기를 가지는 물질이고, 예를 들면, (메타)아크릴레이트, 말레이미드 화합물 등을 들 수 있다.
(메타)아크릴레이트로서는, 예를 들면, 우레탄(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 테트라메티롤메탄테트라(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-1,3-디(메타)아크릴옥시프로판, 2,2-비스[4-((메타)아크릴옥시메톡시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-((메타)아크릴옥시폴리에톡시)페닐]프로판, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐(메타)아크릴레이트, 비스((메타)아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, ε-카프로락톤 변성 트리스((메타)아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 트리스((메타)아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 등을 들 수 있다.
이러한 라디칼 중합성 물질은 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다. 접착제 성분은, 25℃에서의 점도가 100000~1000000mPa·S인 라디칼 중합성 물질을 적어도 함유하는 것이 특히 바람직하고, 특히 100000~500000mPa ·S의 점도(25℃)를 가지는 라디칼 중합성 물질을 함유하는 것이 바람직하다. 라디칼 중합성 물질의 점도의 측정은, 시판의 E형 점도계를 이용하여 측정할 수 있다.
라디칼 중합성 물질 중에서도, 접착성의 관점에서 우레탄아크릴레이트 또는 우레탄메타아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 내열성을 향상시키기 위해서 사용하는 유기과산화물과의 가교 후, 단독으로 100℃ 이상의 Tg를 나타내는 라디칼 중합성 물질을 병용하여 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 라디칼 중합성 물질로서는, 디시클로펜테닐기, 트리시클로데카닐기 및/또는 트리아진환을 분자내에 가지는 것을 사용할 수 있다. 특히, 트리시클로데카닐기나 트리아진환을 분자내에 가지는 라디칼 중합성 물질이 적합하게 사용된다.
말레이미드 화합물로서는, 분자 중에 말레이미드기를 적어도 2개 이상 함유하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 1-메틸-2,4-비스말레이미드벤젠, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드, N,N'-p-페닐렌비스말레이미드, N,N'-m-톨루일렌비스말레이미드, N,N'-4,4-비페닐렌비스말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디메틸-비페닐렌)비스말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디메틸디페닐메탄)비스말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디에틸디페닐메탄)비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐메탄비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐프로판비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐에테르비스말레이미드, N,N'-3,3'-디페닐술폰 비스말레이미드, 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[3-s-부틸-4,8-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판, 1,1-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]데칸, 4,4'-시클로헥실리덴-비스[1-(4-말레이미드페녹시)-2-시클로헥실]벤젠, 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]헥사플루오로프로판 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 을 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용해도 좋고, 알릴페놀, 알릴페닐에테르, 벤조산알릴 등의 알릴 화합물과 병용하여 사용해도 좋다.
또한, 필요에 따라, 하이드로퀴논, 메틸에테르하이드로퀴논류 등의 중합 억지제를 적절히 사용해도 좋다.
접착제 성분(20)은 필름 형성성 고분자를 함유해도 좋다. 접착제 성분(20)의 전체 중량을 기준으로 하여, 필름 형성성 고분자의 함유량은, 2~80중량%인 것이 바람직하고, 5~70중량%인 것이 보다 바람직하고, 10~60중량%인 것이 더욱 바람직하다. 필름 형성성 고분자로서는, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리페닐렌옥사이드, 요소수지, 멜라민수지, 페놀수지, 크실렌수지, 폴리이소시아네이트수지, 페녹시수지, 폴리이미드수지, 폴리에스테르우레탄수지 등이 사용된다.
상기의 필름 형성성 고분자 중에서도 수산기 등의 관능기를 가지는 수지는 접착성을 향상시킬 수 있으므로, 보다 바람직하다. 또한, 이러한 고분자를 라디칼 중합성의 관능기로 변성한 것도 사용할 수 있다. 필름 형성성 고분자의 중량 평균 분자량은 10000~10000000인 것이 바람직하다.
또한, 회로 접속 재료(50)는, 충전재, 연화제, 촉진제, 노화방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 커플링제, 페놀수지, 멜라민수지, 이소시아네이트류 등을 함유할 수도 있다.
충전재를 함유했을 경우, 접속 신뢰성 등의 향상을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 충전재는, 그 최대경이 도전입자의 입경 미만이면 사용할 수 있고, 5~60부 피%의 범위가 바람직하다. 60부피%를 초과하면, 신뢰성 향상의 효과가 포화한다.
커플링제로서는, 비닐기, 아크릴기, 아미노기, 에폭시기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기를 함유하는 화합물이, 접착성의 향상의 점에서 바람직하다.
회로 접속 재료(50)에 있어서 도전입자(10)의 함유량은, 회로 접속 재료(50)의 전체 부피를 100부피부로 하면, 0.5~60부피부인 것이 바람직하고, 그 함유량은 용도에 따라 구분하여 사용한다.
도 4는 본 발명에 관한 회로 접속 재료(50)가 필름 상태의 지지체(60) 상에 설치되어 있는 상태를 나타내는 단면도이다. 지지체(60)로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리에틸렌이소프탈레이트 필름, 폴리부티렌테레프탈레이트 필름, 폴리올레핀계 필름, 폴리아세테이트 필름, 폴리카르보네이트 필름, 폴리페닐렌설파이드 필름, 폴리아미드 필름, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리염화비닐리덴 필름, 합성고무계 필름, 액정폴리머-필름 등의 각종 필름을 사용하는 것이 가능하다. 상기의 필름의 표면에 대하여, 필요에 따라 코로나 방전처리, 앙카 코트처리, 대전방지 처리 등이 실시된 지지체를 사용해도 좋다.
회로 접속 재료(50)를 사용할 때에, 회로 접속 재료(50)로부터 지지체(60)를 용이하게 박리되도록, 필요에 따라 지지체(60)의 표면에는 박리 처리제를 코팅하여 사용해도 좋다. 박리 처리제로서 실리콘수지, 실리콘과 유기계 수지와의 공중합체, 알키드 수지, 아미노알키드 수지, 긴사슬 알킬기를 가지는 수지, 플루오로알킬기를 가지는 수지, 셀락 수지 등의 각종 박리 처리제를 사용할 수 있다.
지지체(60)의 막두께는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 제작된 회로 접속 재료(50)의 보관, 사용시의 편리성 등을 고려하여 4~200㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 지지체(60)의 막두께는, 재료 코스트나 생산력을 고려하여, 15~75㎛로 하는 것이 보다 바람직하다.
회로 접속 재료는, 회로 접속 재료(50)와 같은 단층 구조로 한정되지 않고, 복수의 층이 적층된 다층구조이어도 좋다. 다층구조의 회로 접속 재료는, 접착제 성분 및 도전입자의 종류 혹은 이들의 함유량이 다른 층을 복수 적층함으로써 제조 할 수 있다. 예를 들면, 회로 접속 재료는, 도전입자를 함유하는 도전입자 함유층과, 이 도전입자 함유층의 적어도 한쪽의 면상에 설치된, 도전입자를 함유하지 않는 도전입자 비함유층을 구비하는 것이어도 좋다.
도 5는, 이층 구조의 회로 접속 재료가 지지체에 지지되어 있는 상태를 나타내는 단면도이다. 도 5에 나타내는 회로 접속 재료(70)는, 도전입자를 함유하는 도전입자 함유층(70a) 및 도전입자를 함유하지 않는 도전입자 비함유층(70b)으로 구성되어 있다. 회로 접속 재료(70)의 양 가장 바깥면에는, 각각 지지체(60a), (60b)가 설치되어 있다. 회로 접속 재료(70)는 지지체(60a)의 표면상에 도전입자 함유층(70a)을 형성하고, 한편, 지지체(60b)의 표면상에 도전입자 비함유층(70b)을 형성하여, 이러한 층을 종래 공지의 라미네이트 등을 사용하여 부착시킴으로써 제작할 수 있다. 회로 접속 재료(70)를 사용하는 때에는, 적절한 지지체(60a), (60b)를 박리하여 사용한다.
회로 접속 재료(70)에 의하면, 회로부재끼리의 접합시에, 접착제 성분의 유동에 기인하는 회로전극상에 있어서의 도전입자의 개수의 감소를 충분히 억제할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, IC 칩을 기판상에 실장하는 경우, IC 칩의 금속 범프(접속단자) 상의 도전입자의 개수를 충분히 확보할 수 있다. 이 경우, IC 칩의 금속 범프를 구비하는 면과 도전입자 비함유층(70b)이, 다른 쪽, IC 칩을 실장해야 할 기판과 도전입자 함유층(70a)이, 각각 서로 접하도록 회로 접속 재료(70)를 배치하는 것이 바람직하다.
(접속방법)
도 6은 본 발명에 관한 회로부재의 접속방법의 일실시 형태를 개략 단면도에 의해 나타내는 공정도이고, 회로 접속 재료(50)를 열경화시켜 접속 구조를 제조할 때까지의 일련의 공정을 나타낸다.
우선, 상술한 제 1의 회로부재(30)와, 필름상태의 회로 접속 재료(50)를 준비한다. 회로 접속 재료(50)는, 도전입자(10)를 함유하는 접착제 조성물로 이루어진다.
회로 접속 재료(50)의 두께는, 5~50㎛인 것이 바람직하다. 회로 접속 재료(50)의 두께가 5㎛ 미만이면, 제 1 및 제 2의 회로전극(32), (42) 사이에 회로 접속 재료(50)이 충전 부족해지는 경향이 있다. 한편, 두께가 50㎛를 초과하면, 제 1 및 제 2의 회로전극 (32), (42) 사이의 도통의 확보가 곤란해지는 경향이 있다.
이어서, 회로 접속 재료(50)를 제 1의 회로부재(30)의 회로전극(32)이 형성되어 있는 면상에 올린다. 그리고, 회로 접속 재료(50)를, 도 6(a)의 화살표 A 및 B 방향으로 가압하여, 회로 접속 재료(50)를 제 1의 회로부재(30)에 가접속한다(도 6(b)).
이 때의 압력은 회로부재에 손상을 주지 않는 범위이면 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로는 0.1~30.OMPa로 하는 것이 바람직하다. 또한, 가열하면서 가압해도 좋고, 가열 온도는 회로 접속 재료(50)가 실질적으로 경화하지 않는 온도로 한다. 가열 온도는 일반적으로는 50~190℃에서 하는 것이 바람직하다. 이러한 가열 및 가압은 0.5~120초간의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 6(c)에 나타낸 바와 같이, 제 2의 회로부재(40)를, 제 2의 회로전극(42)를 제 1의 회로부재(30)의 측으로 향하도록 하여 회로 접속 재료(50) 상에 올린다. 그리고, 필름 상태 회로 접속 재료(50)를 가열하면서, 도 6(c)의 화살표 A 및 B 방향으로 전체를 가압한다.
이 때의 가열 온도는, 회로 접속 재료(50)가 경화 가능한 온도로 한다. 가열 온도는, 60~180℃가 바람직하고, 70~170℃가 보다 바람직하고, 80~160℃가 더욱 바람직하다. 가열 온도가 60℃ 미만이면 경화 속도가 늦어지는 경향이 있고, 180℃를 초과하면 바람직하지 않은 부반응이 진행하기 쉬운 경향이 있다. 가열시간은 0.1~180초가 바람직하고, 0.5~180초가 보다 바람직하고, 1~180초가 더욱 바람직하다.
회로 접속 재료(50)의 경화에 의해 접착부(50a)가 형성되고, 도 1에 나타내는 바와 같은 접속체(100)를 얻을 수 있다. 접속의 조건은, 사용하는 용도, 접착제 조성물, 회로부재에 의해서 적절히 선택된다. 또한, 회로 접속 재료(50)의 접착제 성분으로서, 광에 의해서 경화하는 것을 사용한 경우에는, 회로 접속 재료(50)에 대해서 활성 광선이나 에너지선을 적절히 조사하면 좋다. 활성 광선으로서는, 자외선, 가시광, 적외선 등을 들 수 있다. 에너지선으로서는, 전자선, 엑스선, γ선, 마이크로파 등을 들 수 있다.
이상, 본 발명의 적절한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
이하, 실시예에 의해 본 발명의 내용을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 제한되는 것은 아니다.
( 실시예 1)
필름 형성성 고분자로서, 페녹시수지 용액(페녹시수지/톨루엔/아세트산에틸=40/30/30중량부) 100중량부, 에폭시 수지와 잠재성 경화제의 혼합물로서 마이크로 캅셀형 잠재성 경화제를 함유하는 액상 에폭시(아사히화성 주식회사 제조, 상품명: 노바큐어 3941) 60중량부, 도전입자로서 Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자 10중량부, 및 실란커플링제(토오레·다우코닝·실리콘 주식회사 제조, 상품명:SZ6030) 10중량부를 혼합하여, 회로 접속용의 접착제 조성물을 조제했다. 또한, 페녹시수지로서, FX-293(상품명, 토토 화성 주식회사 제조)을 사용했다.
상기의 Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 평균 입경 3㎛의 폴리스티렌 입자(기재 입자)의 표면에, 평균 입경 400nm의 Ni 미립자(금속미립자)를 부착시킨 후, 무 전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의한 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수(금속 도금층의 내측에 배치되어 있는 금속미립자의 수)는 32개였다. 폴리스티렌 입자의 20% 압축 변형시의 압축 탄성율은 750kgf/mm2이며, 최대 하중 5mN로 압축시킨 후의 압축 회복율은 70%였다.
PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어지는 지지체(막두께 50㎛) 상에 상기의 접착제 조성물을 도포했다. 그 후, 이것을 70℃에서 10분간 건조시키고, 지지체 상에 설치된 도전입자 함유층(막두께 25㎛)을 얻었다.
한편, 접착제 조성물의 용액 대신에, 페녹시수지 용액(페녹시수지/톨루엔/아세트산에틸=40/30/30중량부) 100중량부 및 에폭시 수지와 잠재성 경화제의 혼합물로서 마이크로 캅셀형 잠재성 경화제를 함유하는 액상 에폭시(아사히화성 주식회사 제, 상품명=노바 큐어 3941) 60중량부로 이루어지는 접착제 성분의 용액을, PET로 이루어지는 지지체(막두께 50㎛) 상에 도포했다. 그 후, 이것을 70℃에서 10분간 건조시키고, 지지체 상에 설치된 도전입자 비함유층(막두께 25㎛)을 얻었다.
상기의 도전입자 함유층과 도전입자 비함유층을, 종래 공지된 라미네이터를 이용하여 첩합(貼合)시켰다. 이것에 의해 도 5에 나타내는 상태의 이층 구성의 회로 접속 재료를 얻었다. 이것을 끈모양(帶狀)으로 절단하여, 회로 접속 재료를 제작했다.
( 실시예 2)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 200nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 20개였다.
( 실시예 3)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 800nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 15개였다.
( 실시예 4)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 300kgf/mm2인 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 400nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au를 형성시켜 제작하였다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배 로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 30개였다.
( 실시예 5)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 600kgf/mm2이며, 또한, 최대 하중 5mN로 압축시킨 후의 압축 회복율이 40%인 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 400nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 30개였다.
( 실시예 6)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 평균 입경이 4㎛이며, 또한, 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 700kgf/mm2인 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 400nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 32개였다.
(참고예 7)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시 예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 평균 입경이 3㎛이며, 또한, 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 450kgf/mm2인 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 160nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 8개였다.
(참고예 8)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 평균 입경이 3㎛이며, 또한, 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 500kgf/mm2인 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 230nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 47개였다.
(참고예 9)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 평균 입경이 3㎛이며, 또한, 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 90kgf/mm2인 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 200nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 23개였다.
(참고예 10)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 최대 하중 5mN로 압축시킨 후의 압축 회복율이 25%이며, 또한, 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 700kgf/mm2인 폴리스티렌 입자의 표면에, 평균 입경 400nm의 Ni 미립자를 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 Ni층을 형성하고, 최후에 Au층을 형성시켜 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 미립자에 기인하는 돌기의 수는 30개였다.
( 비교예 1)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자 대신에, 하기와 같이 하여 제작한 Au 도금 폴리스티렌 입자를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 폴리스티렌 입자의 표면상에, 무전해 도금에 의해 Au층을 형성하고, Au도금 폴리스티렌 입자를 제작했다.
( 비교예 2)
Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자를 하기와 같이 하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 회로 접속 재료를 얻었다. Ni/Au 도금 폴리스티렌 입자는, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 폴리스티렌 입자의 표면에, 무전해 니켈 도금을 실시하여 Ni층을 형성함과 동시에 Ni 덩어리를 석출시키고, 그 후, Au층을 도금하여 제작했다. 도금처리 후의 도전입자를 SEM에 의해 배율 6000배로 관찰한 결과, Ni 덩어리에 기인하는 돌기의 수는 35개였다.
이어서, 상기 실시예, 참고예 및 비교예에서 제작한 회로 접속 재료에 대해서, 각종 평가를 실시했다.
(초기접속 저항의 평가)
범프치수 50㎛×50㎛, 피치 100㎛, 높이 20㎛의 금범프를 구비한 IC 칩과 표면상에 알루미늄전극이 형성된 유리 기판(두께 0.7mm)을 준비했다. 알루미늄전극과 금범프를 회로 접속 재료로 전기적으로 접속하여 접속 구조를 제작하고, 이 저항값을 측정하는 것으로 접속부분의 초기접속 저항값의 평가를 실시했다.
구체적으로는, 우선, 도전입자 함유층 측의 지지체를 박리하고, 도전입자 함유층이 유리 기판과 서로 접하도록 회로 접속 재료를 유리 기판상에 배치하여, 예비 압착을 실시했다. 그리고, 도전입자 비함유층 측의 지지체를 박리한 후, 금범프가 도전입자 비함유층과 서로 접하도록 IC칩을 올려놓았다. IC칩의 배치 후, 가열하면서 회로 접속 재료를 사이에 둔 방향으로 가압하여 접속했다. 예비 압착의 조건은, 온도 70℃, 압력 0.5MPa(범프 면적 환산), 유지 시간 1초간으로 했다. 한편, 접속의 조건은, 온도 210℃, 압력 70MPa(범프 면적 환산), 유지 시간 5초간으로 했다.
이와 같이 하여 접속된 접속 구조의 저항치(R0)를 측정했다. 초기접속저항의 평가는 이하의 기준에 근거해서 행하였다.
A: R0가 1Ω 미만,
B: R0가 1~2Ω,
C: R0가 2Ω을 초과한다.
회로 접속 재료로서 상기 실시예, 참고예 및 비교예의 회로 접속 재료를, 각각 사용한 경우의 초기 접속 저항의 평가 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.
(열사이클 시험 후의 접속 저항의 평가)
상기의 초기 접속 저항의 평가를 실시한 후, 접속 구조에 대해서 승온 강온을 반복하는 열사이클 시험을 실시하고, 열사이클 시험 후의 접속 저항의 평가를 실시했다. 열사이클 시험은 접속 구조를 실온으로부터 100℃로 승온, 이어서 -40℃까지 강온한 후에 실온까지 승온하는 공정을 20회 반복하는 것으로 행하였다. 열사이클 시험 후의 접속 구조의 저항값(R1)을 이용하여 측정했다.
열사이클 시험 후의 접속 저항의 평가는 이하의 기준에 근거하여 행하였다.
A: R1이 3Ω 미만
B: R1이 3~4Ω
C: R1이 4Ω을 초과한다.
회로 접속 재료로서 상기 실시예, 참고예 및 비교예의 회로 접속 재료를 각각 사용한 경우의 열사이클 시험 후의 접속 저항의 평가 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.
(절연성의 평가)
범프 치수 50㎛×100㎛, 피치 15㎛, 높이 20㎛의 금범프를 구비한 IC 칩과 ITO 기판을 준비했다. ITO 기판과 복수의 금범프를 회로 접속 재료로 전기적으로 접속하여 접속 구조를 제작하고, 인접하는 금범프사이의 저항값을 측정함으로써 접속부분의 인접하는 금범프 사이의 전기 절연성의 평가를 실시했다. 또한, ITO 기판은, 유리 기판(두께 0.7mm) 상에, 인듐-주석산화물(ITO)을 증착시키고, ITO 전극(표면저항≤20Ω/□)을 형성한 것이다.
우선, 도전입자 함유층 측의 지지체를 박탈하고, 도전입자 함유층이 ITO 기판과 서로 접하도록 회로 접속 재료를 ITO 기판 상에 배치하여 예비 압착을 실시했다. 그리고, 도전입자 비함유층 측의 지지체를 박탈한 후, 금범프가 도전입자 비함유층과 서로 접하도록 IC 칩을 올려놓았다. IC 칩의 배치 후, 가열하면서 회로 접속 재료를 사이에 둔 방향으로 가압하여 접속했다. 예비 압착의 조건은 온도 70℃, 압력 0.5MPa(범프 면적 환산), 유지 시간 1초간으로 했다. 한편, 접속의 조건은 온도 210℃, 압력 70MPa(범프 면적 환산), 유지 시간 5초간으로 했다.
이와 같이 하여 접속된 접속 구조의 인접하는 금범프 사이에, 50V의 전압을 1분간 인가한 후, 상기 금범프간의 절연저항값(R2)을 측정했다. 절연성의 평가는 이하의 기준에 근거하여 행하였다.
A: R2가 1×1010Ω 이상,
B: R2가 1×109~1×1010Ω,
C: R2가 1×109Ω 미만.
회로 접속 재료로서 상기 실시예, 참고예 및 비교예의 회로 접속 재료를 각각 사용한 경우의 절연성의 평가 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.
Figure 712011001604913-pct00001
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Figure 712011001604913-pct00010
삭제
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1~6의 회로 접속 재료는, 평가 항목 모두에 있어 평가가 A였다. 이것에 의해, 실시예 1~6에 관한 회로 접속 재료에 의하면, 낮은 초기 접속 저항 및 인접하는 회로전극의 양호한 절연성의 양방을 고수준으로 달성할 수 있는 것으로 나타났다. 이것에 더하여, 열사이클 시험 후의 접속 저항의 평가가 A로 되어 있기 때문에, 접속 저항값의 상승을 충분히 억제할 수 있는 것으 로 나타났다.
또한, Ni 미립자에 기인하는 돌기가 설치되지 않은 비교예 1의 회로 접속 재료는, 초기접속 저항의 평가가 B이며, 열사이클 시험 후의 접속 저항의 평가가 C였다.
상기의 결과로부터, 본 발명에 의하면, 높은 파인피치화가 요구되고 있는 회로전극끼리를 접속할 때에, 회로전극이 표면에 산화막이 형성되기 쉬운 금속 재료로 이루어지는 것이어도, 접속 구조의 초기 저항값을 충분히 낮게 하는 것이 가능한 회로 접속 재료를 제공할 수 있는 것으로 나타났다.
본 발명에 의하면, 접속해야 할 전극이, 표면에 산화막이 형성되기 쉬운 금속 재료로 이루어지는 것이어도, 접속 구조의 초기 저항값을 충분히 낮게 하는 것이 가능한 접착제 조성물 및 이를 이용한 회로 접속 재료를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 낮은 접속 저항에서 회로부재가 접속된 접속 구조, 및 이를 얻기 위한 회로부재의 접속방법을 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 접착제 성분과, 상기 접착제 성분 중에 분산하고 있는 도전입자를 구비하는 접착제 조성물로서,
    상기 도전입자는, 상기 도전입자의 중심부분을 구성하는 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면의 적어도 일부를 덮는 금속 도금층과, 상기 금속 도금층의 내측인 상기 기재 입자의 표면상에 배치된 복수의 금속미립자를 가지고,
    상기 기재 입자는, 입자직경의 20% 압축 변형시의 압축 탄성율이 300~750kgf/mm2인 재질로 이루어지고, 또한 최대 하중 5mN으로 압축시킨 후의 압축 회복율이 40% 이상이고,
    상기 금속 미립자의 평균입경이 200~800nm이고,
    상기 금속 미립자의 수가, 기재 입자 1개당 10~40개이고,
    상기 기재 입자의 평균입경이 1~10㎛인,
    접착제 조성물.
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  12. 제 2항에 있어서, 상기 기재 입자는, 최대 하중 5mN로 압축시킨 후의 압축 회복율이 40~70% 인, 접착제 조성물.
  13. 삭제
  14. 제 2항에 기재된 접착제 조성물로 이루어지고, 회로부재끼리를 접착함과 동시에 각각의 회로부재가 가지는 회로전극끼리를 전기적으로 접속하기 위해 사용되는, 회로 접속재료.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 대향배치된 한쌍의 회로부재의 사이에 제 14항에 기재된 회로접속재료를 개재시키고, 전체를 가열 및 가압하여, 상기 회로접속재료의 경화물로 이루어지고, 상기 한쌍의 회로부재의 사이에 개재하여 각각의 회로부재가 가지는 회로전극끼리가 전기적으로 접속되도록 상기 회로부재끼리를 접착하는 접속부를 형성함으로써, 상기 한쌍의 회로부재 및 상기 접속부를 구비하는 접속구조를 얻는, 회로부재의 접속방법.
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