KR101115271B1 - 도전 입자 배치 시트 및 이방성 도전 필름 - Google Patents

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다케토시 우스이
히토시 시마다
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아사히 가세이 일렉트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 도전 입자들과 절연 수지 시트를 포함하는 도전 입자 배치 시트를 제공한다. 절연 수지 시트의 두께는 도전 입자들의 평균 입자 직경보다 작다. 도전 입자들은 절연 수지 시트의 적어도 한쪽에서 기준면 (P1) 으로부터 돌출된다. 기준면 (P1) 으로부터 돌출된 이 부분의 도전 입자는 절연 수지 시트와 동일한 수지로 형성된 층으로 피복된다. 도전 입자 배치 시트는 h1 > h2의 관계를 만족하는 것을 특징으로하는데, h1은, 기준면 (P1) 에서 돌출한 도전 입자의 기준면 (P1) 에 평행한 접선인 접선 (L1) 과 기준면 (P1) 사이의 거리의 평균인 평균 돌출 높이를 나타내고, h2는, 기준면 (P2) 과 기준면 (P2) 에 평행하고 접선 (L1) 에 반대 쪽에 위치되는 접선 (L2) 사이의 거리의 평균인 평균 돌출 높이 (h2) 를 나타내고, 접선 (L2) 가 절연 수지 시트 내에 있다면 h2 < 0 이고; 접선 (L2) 가 기준면 (P2) 에 있다면 h=2이고; 접선 (L2) 이 절연 수지 시트의 밖에 있다면, h2 > 0이다.
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도전 입자 배치 시트, 이방성 도전 필름, 절연 수지 시트, 미세 전극

Description

도전 입자 배치 시트 및 이방성 도전 필름{ELECTROCONDUCTIVE PARTICLE PLACEMENT SHEET AND ANISOTROPIC ELECTROCONDUCTIVE FILM}
기술분야
본 발명은 회로 기판들 사이 또는 반도체 칩과 같은 전자 부품과 회로 기판사이의 상호 접속에 사용되는 접속 부재에 유용한 도전 입자 배치 시트에 관한 것이다.
배경기술
액정 디스플레이와 반도체 칩 또는 TCP (Tape Carrier Package) 사이의 접속, FPC (Flexible Printed Circuit) 와 TCP 사이의 접속, 또는, FPC와 프린트 배선판 사이의 접속을 간편하게 실시하기 위한 접속 부재로서 절연성 접착제 중에 도전 입자가 각각 분산된 이방성 도전 필름이 사용된다. 예를 들어, 랩탑 컴퓨터나 휴대 전화의 액정 디스플레이와 제어 IC 사이의 접속용으로서 이방 도전성 필름이 광범위하게 이용되고, 반도체 칩을 프린트 기판 또는 플렉서블 배선판에 직접 탑재하는 플립 칩 실장에도 이용되고 있다 (특허 문헌 l, 2, 및 3).
이 분야에서는 최근, 접속된 배선 패턴과 전극 치수가 더욱 더 미세화되어 도전 입자를 랜덤하게 분산시킨 종래의 이방성 도전 필름은 높은 접속 신뢰성을 갖는 상술된 바와 같은 접속이 곤란하다. 즉, 미소 면적의 전극을 접속하기 위해서 도전 입자 밀도를 높일 때, 도전 입자가 응집하고 인접 전극간의 절연성을 유지 할 수 없게 된다. 반대로, 절연성을 유지하기 위해 도전 입자의 밀도를 감소시킬 때, 일부 전극이 접속되지 않아, 결과적으로 접속 신뢰성을 유지한 채로 미세화에 대응하는 것이 곤란하게 된다 (특허 문헌 4).
반면에, 절연 필름의 두께를 도전 입자 직경보다 얇게 함으로써, 필름의 표리에 도전 입자가 노출된 이방 도전성 필름을 이용함으로써 미세 패턴 접속에 대응하는 시도가 이루어지고 있다 (특허 문헌 5). 그러나, 절연 필름의 두께가 입자 직경보다 얇은 경우, 접속 영역에 에어 풀 (air pools) 이 형성되어 결과적으로 접착 불량이 된다. 이러한 결점을 방지하기 위해, 절연성 필름의 한 쪽에 절연성 접착제층을 더 형성한다. 그 경우, 미소 면적의 접속에 있어서 접속 신뢰성을 발현하기 위해서는, 절연 필름의 두께는 최대한 얇은 것이 바람직하다. 그러나, 절연 필름의 두께가 얇아질 때, 제조 과정 동안 또는 사용 동안에 도전 입자가 분리되기 쉬워져, 접속 결함이 발생하고, 결과적으로 절연 필름의 박막화에는 한계가 있었다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평 03-l07888 호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 평 04-366630 호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 소 61-l95179 호
특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 평 09-312176 호
특허 문헌 5 : 일본 공개특허공보 평 07-302666 호
발명의 개시
본 발명의 목적은, 미세 패턴 배선의 전기적 접속에 있어서, 미소 전극의 접 속 신뢰성이 뛰어나고, 좁은 스페이스의 인접 전극간의 절연성이 높고, 낮은 저항의 접속을 가능하게 하여, 제조부터 사용까지의 과정에서 도전 입자 분리의 발생 가능성이 낮은 도전 입자 배치 시트의 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 상기 목적에 적합할 수 있는 것을 찾아냄으로써 완성된 본 발명은 도전 입자의 평균 입자 직경보다 얇은 절연 수지 시트와 그 시트에 존재하는 도전 입자들을 포함하는 특정 형상의 도전 입자 배치 시트이다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 출원 이전에 개발된 상기 개시된 기술들 각각 십중팔구는, 접속 신뢰성의 확보가 곤란했는데, 예를 들어, 특허 문헌 5에 개시된 기술은, 접속 영역의 에어 풀로 인한 접착 불량, 접속시의 도전 입자의 유동에 의한 접속 불량, 접속부에 남는 필름 형성 수지에 의한 전도 방해, 도전 입자의 분리에 의한 전도 불량 중 어느 것으로 인해, 접속 신뢰성을 확보하는 것이 곤란했다.
본 발명과 같이, 절연 수지 시트로, 그 절연 수지 시트에 위치되고 그 절연 시트의 두께보다 큰 평균 입자 직경을 갖는 도전 입자의 표면을 피복하는 방법으로 상기 과제를 해결할 수 있었고, 이 사실은 상기 서술한 특허 문헌에 개시된 기술들을 감안하여, 당업자가 용이하게 예상할 수가 없는 발견이다.
즉, 본 발명은 다음과 같다.
(1) 도전 입자와, 기준면 (P1)과 이 기준면에 대향하는 기준면 (P2) 을 갖는 절연 수지 시트를 포함하는 도전 입자 배치 시트로서,
상기 절연 수지 시트의 두께는 상기 도전 입자의 평균 입자 직경보다 작고, 상기 도전 입자는 상기 절연 수지 시트의 한쪽의 적어도 상기 기준면 (P1) 으로부터 돌출하고, 상기 절연 수지 시트의 상기 기준면 (P1) 으로부터 돌출한 상기 도전 입자의 일부는, 상기 절연 수지 시트를 형성하는 상기 절연 수지와 동일한 수지로 형성된 피복층으로 피복되고;
h1>h2의 관계가 만족되고, 상기 기준면 (P1) 과, 상기 기준면 (P1) 에 평행하고 상기 기준면 (P1) 으로부터 돌출한 상기 도전 입자의 일부에 접하는 상기 도전 입자의 접선 (L1) 사이의 거리의 평균은 평균 돌출 높이 (h1; h1>0) 로서 정의되고, 상기 기준면 (P2) 과, 상기 기준면 (P2) 에 평행하고 상기 접선 (L1) 으로부터 상기 도전 입자의 반대 쪽에 위치하는 상기 도전 입자의 접선 (L2) 사이의 거리의 평균은 평균 돌출 높이 (h2; 상기 접선 (L2) 이 상기 절연 수지 시트 내에 위치한다면 h2 < 0, 상기 접선 (L2) 이 기준면 (P2) 에 위치한다면 h2 = 0, 상기 접선 (L2) 이 상기 절연 수지 시트 밖에 위치한다면 h2 > 0) 로서 정의되는, 도전 입자 배치 시트.
(2) (1) 에 따른 도전 입자 배치시트에서, 상기 도전 입자는 상기 절연 수지 시트의 양쪽으로부터 돌출하고, 상기 평균 돌출 높이 (h1) 에 대한 상기 평균 돌출 높이 (h2) 의 비, h2/h1 가, 0 이상 1/1.1 이하인 도전 입자 배치 시트.
(3) (2) 에 따른 도전 입자 배치시트에서, 상기 기준면 (P2) 로부터 돌출한 도전 입자는 상기 절연 수지 시트로부터 노출되는 도전 입자 배치 시트.
(4) (1) 에 따른 도전 입자 배치시트에서, 상기 기준면 (P1) 로부터 돌출한 도전 입자의 피복층의 상부의 피복 두께가 O.1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하인, 도전 입자 배치 시트.
(5) (1) 에 따른 도전 입자 배치시트에서, 상기 절연 수지 시트의 면적에 대한 상기 도전 입자들의 투영 면적의 합계의 비로서 정의되는 상기 도전 입자의 면적비가 2 % 이상 40 % 이하인, 도전 입자 배치 시트.
(6) (1) 에 따른 도전 입자 배치시트에서, 상기 절연 수지 시트는 페녹시 수지를 포함하는, 도전 입자 배치 시트.
(7) (1) 에 따른 도전 입자 배치시트에서, 상기 도전 입자들의 상기 평균 입자 직경은 O.5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하인, 도전 입자 배치 시트.
(8) (1) 에 따른 도전 입자 배치시트에서, 상기 도전 입자들 사이의 중심간 거리의 변동 계수가 0.03 이상 0.6 이하인, 도전 입자 배치 시트.
(9) (1) 에 따른 도전 입자 배치시트에서, 상기 절연 수지 시트의 180 ℃에서의 용융 점도가 10 Pa·s 이상 5×104 Pa·s 이하인, 도전 입자 배치 시트.
(10) 단층을 제공하는 방식으로, 연신 가능한 시트에 도전 입자들을 충전함으로써 도전 입자층을 형성하는 단계;
상기 도전 입자층 상에 절연 수지층을 형성하여 도전 입자 충전 시트를 형성하는 단계; 및
상기 도전 입자 충전 시트를 연신하는 단계를 포함하는 도전 입자 배치 시트 제조 방법.
(11) (10) 에 따른 도전 입자 배치 시트 제조 방법에서, 상기 단층을 제공하는 방식으로, 상기 연신 가능한 시트에 도전 입자들을 충전함으로써 상기 도전 입자층을 형성할 때, 상기 연신 가능한 시트에 점착제를 도포한 후, 단층을 제공하는 방식으로 상기 점착제에 상기 도전 입자들을 충전함으로써 상기 도전 입자층을 형성하는, 도전 입자 배치 시트 제조 방법.
(12) (10) 에 따른 도전 입자 배치 시트 제조 방법에서, 상기 도전 입자 충전 시트의 상기 절연 수지 층의 두께가 상기 도전 입자들의 평균 입자 직경에 대해 1.0 배 이상 10 배 이하인, 도전 입자 배치 시트 제조 방법.
(13) (11) 에 따른 도전 입자 배치 시트 제조 방법에서, 상기 연신 가능한 시트에 상기 점착제를 도포한 후, 단층을 제공하는 방식으로, 상기 점착제에 상기 도전 입자들을 충전함으로써 상기 도전 입자층을 형성할 때, 상기 도전 입자들이 상기 점착제에 매립되는, 도전 입자 배치 시트 제조 방법.
(14) (10) 에 따른 도전 입자 배치 시트 제조 방법에서, 상기 단층을 제공하는 방식으로 상기 연신 가능한 시트에 상기 도전 입자들을 충전함으로써 상기 도전 입자층을 형성할 때, 상기 연신 가능한 시트는, 전체 면적에 대한 상기 도전 입자들의 상기 투영 면적들의 비율로서 정의되는 충전율이 50 % 이상 90 % 이하가 되도록, 상기 도전 입자들로 충전되는, 도전 입자 배치 시트 제조 방법.
(15) (10) 에 따른 도전 입자 배치 시트 제조 방법에서, 상기 도전 입자층 상에 상기 절연 수지층을 형성할 때, 시트 형상의 절연 수지를 상기 절연 수지층으 로서 상기 도전 입자층 상에 형성하는, 도전 입자 배치 시트 제조 방법.
(16) (10) 에 따른 도전 입자 배치 시트 제조 방법에서, 상기 도전 입자층 상에 상기 절연 수지층을 형성할 때, 용매에 용해된 상기 절연 수지를 도포하고, 상기 용매를 건조함으로써 얻어진 절연 수지를 상기 절연 수지층으로서 상기 도전 입자층 상에 형성하는, 도전 입자 배치 시트 제조 방법.
(17) (10) 에 따른 도전 입자 배치 시트 제조 방법에서, 종 방향의 연신 배율과 횡 방향의 연신 배율의 곱으로서 정의되는 면 배율이 2.2 이상 25 이하인, 도전 입자 배치 시트 제조 방법.
(18) (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 도전 입자 배치 시트와 상기 시트의 적어도 한 쪽에 적층된 절연성 접착제층을 포함하는 이방성 도전 필름.
(19) (10) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 도전 입자 배치 시트 제조 방법에 의해 제조된 도전 입자 배치 시트와 상기 도전 입자 배치 시트의 적어도 한 쪽에 적층된 절연성 접착제층을 포함하는, 이방성 도전 필름.
(20) IC 칩의 전극들을 회로 기판의 전극들에 전기적으로 접속하는 회로 접속 방법으로서, (18) 또는 (19) 에 기재된 이방성 도전 필름을 상기 회로 기판과 상기 IC 칩 사이에 유지한 상태로, 압력을 가하는 단계를 포함하는, 회로 접속 방법.
(21) (20) 에 기재된 회로 접속 방법에 의해 얻어지는 접속 구조체.
본 발명의 도전 입자 배치 시트는, 미세 패턴 배선의 전기적 접속에 있어서, 미소 전극의 접속 신뢰성이 우수하고, 그 사이의 좁은 스페이스의 인접 전극들간의 절연성이 높고, 낮은 저항 접속을 가능하게 하여, 제조부터 사용까지의 과정에 도전 입자의 분리의 가능성이 발생할 확률이 낮고, 미세 패턴 접속을 가능하게 하는 유익한 효과를 갖는다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 도전 입자 배치 시트는 도전 입자와 절연 수지 시트를 포함한다.
사용 가능한 도전 입자의 예는, 금속 입자, 또는 고분자 핵재에 금속 박막을 피복한 입자를 포함한다.
금속 입자로서, 금속 또는 합금으로 이로어진, 균일한 성분을 갖는 입자가 사용된다. 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 아연, 주석, 납, 땜납, 인듐, 및 팔라듐으로 각각 형성된 입자들, 및 2종 이상의 이들 금속이 층 방식 또는 경사 방식으로 조합된 입자들을 포함하는 금속 입자가 예시된다.
고분자 핵재에 금속 박막을 코팅하여 준비한 입자의 예는, 에폭시 수지, 스티렌 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르 수지, 디비닐벤젠 가교 수지, NBR (Nitrile Rubber), SBR (Styrene-Butadiene Rubber) 을 구성하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 폴리머로 형성된 고분자 핵재에, 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 아연, 주석, 납, 땜납, 인듐, 팔라듐으로 구성된 그룹에서 선택된 금속 또는 2 이상의 이들 금속들의 조합으로 형성된 금속 박막으로 피복하여 제조된다.
접속 안정성과 입자의 응집성의 관점으로부터 금속 박막의 두께는 0.005㎛ 이상 1㎛ 이하의 범위 내에 들어오는 것이 바람직하다. 접속 안정성의 관점으로부터, 고분자 핵재를 금속 박막으로 균일하게 피복하는 것이 바람직하다. 고분자 핵재를 금속 박막을 피복하는 방법의 예는 도금 방법을 포함한다.
특히, 고분자 핵재를 금속 박막으로 피복함으로써 준비된 입자가 바람직하고, 고분자 핵재를 금으로 피복함으로써 준비된 입자가 더욱 바람직하고, 고분자 핵재를 니켈로 피복한 후 금으로 더 피복함으로써 준비된 입자가 더욱 더 바람직하다.
고분자 핵재에 관하여는, 벤조구아나민 수지, 디비닐벤젠 가교 수지, 및 아크릴 수지가 바람직하다.
도전 입자의 평균 입자 직경은, 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하의 범위에 들어오는 것이 입자의 응집성과 이방성 도전성의 관점으로부터 바람직하다. 도전 입자의 평균 입자 직경은, 더욱 바람직하게는 1.0㎛이상 7.0㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1.5㎛ 이상 6.0㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 2.0㎛ 이상 5.5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 2.5㎛ 이상 5.0㎛ 이하이다. 도전 입자의 입자 직경의 표준 편차는 작을수록 바람직하다. 도전 입자의 입자 직경의 표준 편차는 평균 입자 직경의 50% 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20% 이하, 더욱 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하이다.
도전 입자들의 평균 입자 직경을 측정하는 방법의 예들은 코울터 카운터 (Coulter counter) 가 사용되는 방법를 포함한다. 부가적으로, 사용되는 방법들의 예는, 평균 입자 직경이 BET 방법에 기초하여 특정 표면적 측정으로부터 유도 되는 방법과, 입자 직경이 광 산란을 이용함으로써 측정되는 방법을 포함한다.
절연 수지층은 경화성 수지 및 열가소성 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 절연 수지들을 포함한다.
경화성 수지는 열, 광, 또는 전자빔의 에너지에 의한 경화 반응을 일으키는 수지이고, 이러한 수지는, 예를 들어 에폭시 수지, 페놀린 수지, 실리콘 수지, 이소시아네이트 경화 수지, 비닐 수지, 및 아크릴계 함유 수지들이다.
열가소성 수지는, 예를 들어, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페녹시 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, SBR, SBS, NBR, 폴리에테르술폰 수지, 폴리 에테르테레프탈레이트 수지, 폴리페닐렌 술파이드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르 옥사이드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리 이소부틸렌 수지, 알킬페놀 수지, 스티렌 부타디엔 수지, 카르복실 변성 니트릴 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에테르 케톤 수지, 및 이들 수지들의 변성 수지들을 들 수 있다.
특히, 접속 후 장기 신뢰성을 필요로 할 때, 절연 수지 시트는 에폭시 수지 및 페녹시 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직한데, 페녹시 수지를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
에폭시 수지는, 예를 들어, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 비스페놀 S 에폭시 수지, 테트라메틸비스페놀 A 에폭시 수지, 비페놀 에폭시 수지, 나프탈렌 에폭시 수지, 플루오렌 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비스 페놀 A 노볼락 에폭시 수지, 및 지방족 에테르 에 폭시 수지와 같은 글리시딜에테르 에폭시 수지; 글리시딜 에테르 에스테르 에폭시 수지; 글리시딜 에스테르 에폭시 수지; 글리시딜 아민 에폭시 수지; 히단토인 에폭시 수지; 및 지환식 에폭시드를 포함한다. 이들 에폭시 수지는 할로겐화나 수소가 첨가될 수도 있다. 부가적으로, 우레탄 변성, 고무 변성, 또는 실리콘 변성과 같은 변성에 의해 제조된 변성된 에폭시 수지도 포함할 수도 있다. 특히, 글리시딜 에테르 에폭시 수지가 바람직하다.
절연 수지 시트는, 에폭시 수지를 위한 경화제를 함유할 수도 있다. 에폭시수지를 위한 경화제는 저장 안정성의 관점으로부터 잠재성 경화제가 바람직하다. 잠재성 경화제는, 예를 들어, 붕소 화합물, 히드라지드, 3급 아민, 이미다졸, 디시안디아미드, 무기산, 카르복실산 무수물, 티올, 이소시아네이트, 및 붕소 착염과, 그들의 유도체가 바람직하다. 잠재성 경화제 중에서, 마이크로캡슐 경화제가 바람직하다.
마이크로캡슐 경화제는, 상술된 경화제의 임의의 표면을 수지 피막 등으로 안정화함으로써 조제된다. 접속 작업시에 인가된 온도나 압력으로 수지 피막이 파괴되어 경화제가 마이크로 캡슐 외부로 확산하고, 이 경화제가 에폭시 수지와 반응한다. 마이크로캡슐 잠재성 경화제 중에서, 아민 애덕트 및 이미다졸 애덕트와 같은 애덕트 경화제를 마이크로캡슐화한 잠재성 경화제가 안정성과 경화성 간의 밸런스 에서 우수하고 바람직하다. 에폭시 수지용 경화제는 일반적으로, 에폭시 수지 100 질량부에 대해, 0 내지 100 질량부의 양으로 사용된다.
절연 수지 시트는, 접속시에, 시트 상에서, 시트의 외부, 시트의 내부를 향 해 또는 그 시트와 함께, 서로 접속되는 전극간에 포착되는 도전 입자수가 감소하는 것을 억제하기 위해서, 접속 조건하에서, 낮은 유동성의 특성을 가질 것이 요구된다. 더욱이, 장기 접속 신뢰성을 부가적으로 유지하기 위해서, 페녹시 수지를 함유하는 것이 바람직하다.
페녹시 수지는, 예를 들어, 비스페놀 A 페녹시 수지, 비스페놀 F 페녹시 수지, 비스 페놀 A-비스페놀 F 혼합형 페녹시 수지, 비스페놀 A-비스페놀 S 혼합형 페녹시 수지, 플루오렌 환함유 페녹시 수지, 및 카프로락톤 변성 비스페놀 A 페녹시 수지를 포함한다. 페녹시 수지의 중량 평균 분자량은 2 × 104 이상 및 10 × 104 이하가 바람직하다. 중량 평균 분자량은 폴리 스티렌 표준을 갖는 GPC (Gel Permeation Chromatography) 에 의해 측정될 수 있다.
본 발명에 사용되는 절연 수지 시트에는, 페녹시 수지와 에폭시 수지를 병용 하는 것이 바람직하고, 그 경우, 페녹시 수지의 사용량은, 절연 수지 시트를 형성하는 절연 수지들과의 관계에서, 60 질량% 이상 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 70 질량% 이상 99.5 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 75 질량% 이상 99 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 80 질량% 이상 98 질량% 이하이다.
절연 수지 시트는 또한, 예를 들어, 절연 입자, 충전제, 연화제, 촉진제, 노화 방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 커플링제를 함유할 수도 있다. 절연 입자나 충전제와 같은 참가제를 함유하는 경우, 이 첨가제의 최대 직경은 도전 입자의 평균 입자 직경 미만인 것이 바람직하다. 커플링제로서, 케티민기, 비닐기, 아크릴기, 아미노기, 에폭시기, 또는 이소시아네이트기를 각각 함유한 실란 커플링제가 접착성을 개선하는 점으로부터 바람직하다. 커플링제가 절연 수지 시트에 함유될 때, 커플링제의 함유량은 절연 수지(들) 에 대한 관계에서 0.05 질량% 이상 및 2 질량% 이하가 바람직하다.
절연 수지 시트의 각 성분을 혼합하는 경우, 필요에 따라서 용매를 사용할 수도 있다. 용매는, 예를 들어, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 디에틸 케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 톨루엔, 자일렌, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 에틸렌 글리콜 모노아킬 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노알킬 에테르 아세테이트, 에탄올, 이소프로판올, 디메틸 포름아미드, 및 디메틸 아세트아미드를 포함한다.
절연 수지 시트는, 예를 들어, 다음과 같이 제조될 수 있는데, 절연 수지 시트의 각 성분을 용매중에서 혼합하여 도포액을 제조하고, 애플리케이터 도포에 의해 기판에 도포액이 도포되고, 이 용매가 오븐중에서 휘산되어 절연 수지 시트가 제조된다. 25℃에서 도포액의 점도는 50 mPa·s 이상 및 10000 mPa·s 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 200 mPa·s 이상 및 8000 mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 500 mPa·s 이상 및 5000 mPa·s 이하이다. 용매에 개별 성분들이 함께 혼함될 때, 용매는 용해도를 개선하기 위해서 가열될 수도 있다. 혼합 온도는 실온 이상 및 100 ℃ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50 ℃ 이상 및 80 ℃ 이하가 바람직하다. 오븐에서의 용매 휘산은 50 ℃ 이상 및 100 ℃ 이하에서 일어나는 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 60 ℃ 이상 및 90 ℃ 이하이다. 휘산을 위한 시간은 2분 이상 및 20분 이하가 바람직하고 5분 이상 및 15분 이하가 더욱 바람직하다.
절연 수지 시트는, 접속시에, 시트 상에서, 시트의 외부, 시트의 내부를 향해 또는 그 시트와 함께, 도전 입자들의 흐름을 억제하기 위해서, 접속 조건하에서, 유동성이 낮은 것이 바람직하다. 한편, 도전 입자가 전극과 직접 접촉하기 위해서, 절연 수지 시트는 접속시의 열압에 의해 도전 입자들 위에서 제거될 것이 요구되는데; 다른 말로, 절연 수지 시트는 유동할 것이 요구된다; 이와 같이 이들 2가지의 상층되는 성능을 만족시킬 목적으로, 접속 온도에서 용융 점도의 적절한 범위를 갖는 것이 바람직하다. 부가적으로, 절연 수지 시트의 l80 ℃에서의 용융 점도는 l0 Pa·s이상 및 5×104 Pa·s 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 Pa·s 이상 및 3×104 Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 50 Pa·s 이상 2×104 Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 80 Pa·s 이상 및 1×104 Pa·s 이하지만, 더욱 바람직하게는 100 Pa·s 이상 5×103 Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 200 Pa·s 이상 2×103 Pa·s 이하이다.
여기서, 절연 수지 시트가 열강화성 수지를 포함할 때, 그 절연 수지 시트의 용융 점도는 절연 수지 시트로부터 경화제를 제거한, 혹은, 경화제가 절연 수지 시트에서 혼합되지 않은 상태에서의 용융 점도를 가리킨다.
본 발명에서, 절연 수지 시트는, 접속시에 도전 입자에 유효하게 장력이 인 가되어, 낮은 접속 저항을 얻기 위해서, 두께는 도전 입자의 평균 입자 직경보다 작을 필요가 있다. 바람직하게는, 절연 수지 시트의 두께가 도전 입자의 평균 입자 직경에 대해, 0.05 배 이상 0.8 배 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.07 배 이상 0.7 배 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 배 이상 0.6 배 이하, 더욱 바람직하게는 0.12 배 이상 0.5 배 이하, 더욱 바람직하게는, 0.15 배 이상 0.4 배 이하이다.
절연 수지 시트의 두께는 바람직하게는, 0.l ㎛ 이상 5 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎛ 이상 3 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는, 0.3 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는, 0.4 ㎛ 이상 1.5 ㎛ 이하이다.
절연 수지 시트의 두께는 절연 수지 시트의 입자가 없는 부분의 두께이며, (도전 입자가 관계된 점에서 발견되지 않는다면) 도전 입자의 입자 직경 1/2의 거리 만큼, 도전 입자들 중 어느 하나와 접촉하고 시트 표면에 직교하는 평면 (이하, 입자 접촉면이라 칭한다) 으로부터 분리되는 각각의 점에서의 시트 두께 값들의 산술적 평균치로서 유도된다. 부가적으로, 절연 수지 시트의 두께는 도전 입자 밀도가 높을 때 인접한 도전 입자들 사이의 중간점들에서의 시트 두께 값들의 산술적 평균치로 정의되고, 따라서, 어떤 일 도전 입자의 입자 접촉면과 인접 도전 입자의 입자 접촉면 사이의 거리가 입자 직경의 1/2 미만이면, 인접 입자는 어떤 일 도전 입자의 입자 접촉면으로부터의 입자 직경의 1/2의 거리 내에서 발견된다. 절연 수지 시트의 두께는, 예를 들어, 시트 단면의 주사 전자 현미경 화상으로부터 측정할 수 있다.
이하, 도 1을 참고하여, 본 발명에서의 기준면 (P1 및 P2) 및 평균 돌출 높 이 (h1 및 h2) 사이의 관계를 설명한다.
절연 수지 시트 (S) 는, 기준면 (P1) 및 기준면 (P2) 이라 각각 지칭되는 2개의 대향하는 표면들, 즉, 전면 및 후면을 갖는다. 여기서, 본 발명의 도전 입자 배치 시트에서, 도전 입자 (E) 는 절연 수지 시트 (S) 의 기준면 (P1) 으로부터 돌출하고, h1 > h2 의 관계가 만족되는데, 기준면 (P1) 에서 돌출한, 기준면 (P1) 과 기준면 (P1) 에 평행하고 도전 입자 (E) 의 부분에 접하는 도전 입자 (E) 의 접선 (L1) 사이의 거리의 평균은 평균 돌출 높이 (h1) (h1 > 0) 로 정의되고, 기준면 (P2) 과 기준면 (P2) 에 평행하고 접선 (L1) 으로부터 도전 입자 (E) 의 반대쪽에 위치되는 도전 입자 (E) 의 접선 (L2) 사이의 거리의 평균은 평균 돌출 높이 (h2) 로 정의된다. 여기서, 접선 (L2) 이 절연 수지 시트 내에 위치 (도 1에서 오른쪽) 된다면 h2 < 0 로 정의되고, 접선 (L2) 이 기준면 (P2) 상에 위치된다면 h2 = 0이고, 접선 (L2) 이 절연 수지 시트의 외부에 위치 (도 1에서 왼쪽) 된다면 h2 > 0이다.
본 발명에서, 도전 입자 (E) 는 절연 수지 시트 (S) 에 위치되는데, 도전 입자 (E) 의 평균 입자 직경은 절연 수지 시트 (S) 의 두께보다 크므로, 도전 입자 (E) 는 적어도, 절연 수지 시트 (S) 의 한쪽의 기준면 (P1) 에서 돌출한다 (도2). 부가적으로, 절연 수지 시트 (S) 의 기준면 (P1) 으로부터 돌출한 도전 입자 (E) 의 일부는, 절연 수지 시트 (S) 를 형성하는 절연 수지와 동일한 수지로 형성된 피복층 (T) 으로 피복된다. 도전 입자 (E) 는 절연 수지 시트 (S) 의 양쪽에서 돌출할 수도 있다.
이 경우에, 기준면 (P1) 으로부터의 도전 입자의 평균 돌출 높이 (h1) 의 절대값 ｜h1｜과 기준면 (P2) 으로부터의 도전 입자의 평균 돌출 높이 (h2) 의 절대값 ｜h2｜ 간의 비교로,
관계
0 ≤ ｜h2｜/｜h1｜ ≤ 1/1.1 을 만족하는 것이 바람직하고,
관계
0 ≤ ｜h2｜/｜h1｜ ≤ 1/3 을 만족하는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 절연 수지 시트의 양쪽으로부터의 도전 입자가 돌출하는 경우 (h1 > 0 및 h2 > 0) 에서, 이들의 관계는 각각, 돌출 높이 (h1) 는, 돌출 높이 (h2) 의 1.1 배 이상이 바람직하고, 돌출 높이 (h2) 의 3 배 이상이 더욱 바람직하다는 것을 보여준다.
돌출 높이 (h2) 는, 본 발명의 도전 입자 배치 시트를 사용하는 경우에, 피접속 부재와의 접착성을 높게 유지하기 위해, 또는 본 발명의 도전 입자 배치 시트가 다른 시트와 부착되는 경우에, 공기가 들어가는 것을 방지하기 위해, 작은 것이 바람직하고; 돌출 높이 (h2) 는 더욱 바람직하게는 0.3 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하이다.
돌출 높이 (h2) 는, 0 ㎛ 이하일 수도 있는데, 즉, 도전 입자의 돌출이 없을 수도 있다. 도전 입자는 또한, 기준면 (P2) 에서 보는 바와 같이 절연 수지 시트내에서 완전하게 매립될 수도 있다.
돌출 높이 (h2) 는 0 ㎛ 이상 및 0.1 ㎛ 이하가 바람직하다. 돌출 높이 (h2) 는 절연 수지 시트의 -0.5 배 이상, 바람직하게는 4 배 이하, 더욱 바람지하 게는 3 배 이하, 더욱 바람직하게는 2배 이하, 더욱 바람직하게는 0.5배 이하, 더욱 바람직하게는 0.1배 이하의 두께이다. 절연 수지 시트의 기준면 (P2) 으로부터 돌출한 도전 입자는 절연 수지 시트로부터 노출된 때 낮은 접속 저항을 보유하기 쉽다.
도전 입자가 기준면 (P2) 으로부터 돌출한 때, 돌출 높이 (h2) 는, 보다 작은 돌출 높이를 갖는 쪽의 평면 즉, 절연 수지 시트의 도전 입자가 없는 부분의 대략 균일 평면의 기준면 (P2) 으로부터, 돌출 높이가 더 작은 쪽에 대한, 도전 입자의 상부까지의 높이이며, 돌출 높이 (h2) 는 예를 들어 레이저 현미경과 같은 기구로 측정될 수 있다.
도전 입자의 돌출 높이가 더 높은 쪽, 즉, 기준면 (P1) 에서, 접속시에 도전 입자에 유효하게 압력이 인가되어, 낮은 접속 저항을 얻기 위해서, 도전 입자의 돌출 높이 (h1) 는 도전 입자의 평균 입자 직경에 대해 0.2 배 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.25 배 이상 0.95 배 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.3 배 이상 0.9 배 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.35 배 이상 0.85 배 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.4 배 이상 0.8배 이하이다.
여기서, 돌출 높이 (h1) 는 또한, 절연 수지 시트의 도전 입자가 없는 부분의 대략 균일 평면상으로부터 도전 입자의 상부까지의 높이로 표현될 수 있다. 예를 들어, 돌출 높이 (h1) 는 시트 단면의 주사 전자 현미경 화상으로부터 직접 측정할 수 있다. 돌출 높이 (h1) 는 또한, 도전 입자들의 평균 입자 직경의 값에서 돌출 높이 (h2) 와 절연 수지 시트의 두께를 공제하여 얻어질 수도 있다.
본 발명에서, 돌출 높이가 큰 쪽 (기준면 1) 은, 도전 입자가 절연 수지 시트를 형성하는 절연 수지와 동일한 수지의 형성된 피복층으로 피복되는 조건 하에서, 제조부터 사용까지의 동안에 도전 입자의 분리를 억제할 수 있어, 미세 전극들간의 접속에서 높은 절연성을 유지 할 수 있다. 돌출 높이가 더 높은 쪽의 돌출부에서, 절연 수지 시트를 형성하는 절연 수지와 동일한 수지로 형성된 피복층의 두께는, 대략 균일할 수도 있고, 절연 수지 시트의 측면으로부터 입자의 상부를 향해 경사적으로 감소할 수도 있고, 가운데 경우와 같이, 절연 수지 시트의 기준면 (P1) 근처에서 상부를 향해 경사적으로 얇아져, 중간 위치부터 대략 균일할 수도 있다. 도전 입자의 분리를 방지하는 관점으로부터, 피복층의 두께는 후자의 2가지 경우와 같이 적어도 부분적으로 경사적으로 얇아지는 것이 바람직하다.
절연 수지 시트의 기준면 (P1) 으로부터 돌출한 도전 입자의 상부의 피복층의 피복 두께 (이하 피복 두께라 칭함) 는 0.1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.15 ㎛ 이상 l.8 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는, 0.2 ㎛ 이상 1.6 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는, 0.25 ㎛ 이상 1.4 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는, 0.3 ㎛ 이상 1.2 ㎛ 이하이다. 피복 두께는 절연 수지 시트의 두께에 대해, 0.1배 이상 1.0배 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.1배 이상 0.96배 이하, 더욱 바람직하게는, 0.12배 이상 0.7배 이하, 더욱 바람직하게는, 0.15배 이상 0.6배 이하, 더욱 바람직하게는, 0.2배 이상 0.5배 이하이다. 적정한 범위에 있는 피복 두께는, 도전 입자의 분리가 일어나기 어렵고, 접속시의 전도 저항을 낮게 억제할 수가 있어 바람직하다.
본 발명의 도전 입자 배치 시트는 도전 입자가 절연 시트 중에 분산되어 배치되는 시트이다. 도전 입자의 평균 입자 직경보다 절연 수지 시트의 두께가 얇으므로, 결과적으로, 도전 입자는 동일면에 배치된다. 도전 입자는, 개별적이고 독립적으로 존재하여, 2 이상의 입자들이 응집하지 않게 위치하는 것이 바람직하다. 2 이상의 입자의 응집이 일어날 때, 응집된 입자의 비율은 입자의 수를 기준으로 30 % 이하가 바람직하고, 20 % 이하가 더욱 바람직하다. 절연 수지 시트의 면적과 관련하여, 도전 입자의 투영 면적의 합계의 비로 규정되는 도전 입자의 면적율이 2 % 이상 40 % 이하의 범위 내에 들어오는 것이 도전성과 절연성 사이의 만족스러운 밸런스를 보증하는 범위이기 때문에 바람직하고; 더욱 바람직하게는 4 % 이상 35 % 이하, 더욱 바람직하게는 6 % 이상 30 % 이하, 더욱 바람직하게는, 8 % 이상 27 % 이하, 더욱 바람직하게는 10 % 이상 25 % 이하이다.
개별 전극들에 대한 접속 저항의 편차를 감소시키기 위해서, 도전 입자는 매우 규칙적인 배열성을 가지고 배치하는 것이 바람직하다. 도전 입자들 사이의 중심 거리의 변동계수 (표준 편차를 평균으로 나눈 값) 를 배열 성능의 척도라 하면, 그 값은 0.6 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.03 이상 0.5 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.05 이상 0.45 이하, 더욱 바람직하게는 0.07 이상 0.42 이하, 더욱 바람직하게는 0.09 이상 0.4 이하, 더욱 바람직하게는, 0.1 이상 0.35 이하이다.
본 발명의 도전 입자 배치 시트는, 단독 품목으로 존재할 수도 있지만, 박리성 기재 상에도 형성될 수도 있다. 사용된 박리성 기재는, 예를 들어, 폴리에 틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 나일론, 폴리 염화 비닐, 폴리비닐 알코올 등의 필름; 및 이들 필름은 실리콘 처리 및 불소 처리와 같은 처리를 하여 박리성을 향상시킨 것이다.
본 발명의 도전 입자 배치 시트의 유형은, 예를 들어, 박판형 (sheet type) 및 긴 박판형을 포함한다.
본 발명의 도전 입자 배치 시트를 제조하는 방법은 예를 들어 하기의 방법을 포함한다.
명확하게, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 연신 가능한 시트 (1) 상에 점착제 (2) 를 도포하여, 점착제층의 두께가 도전 입자의 평균 입자 직경 이하가 되게한 후 (도 3(a)), 점착제층 위에 도전 입자 (E) 를 필요량 이상으로 위치시켜, 도전 입자들로 점착제층을 충전한다.
점착제는 예를 들어, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 비닐 아세테이트 수지, 클로로프렌 고무, 니트릴 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 및 천연 고무가 바람직하다.
도전 입자들로 충전한 후, 점착제층에 도달되지 않는 도전 입자들을 예를 들어, 에어 블로우에 의해 제거함으로써, 도전 입자층이, 단층을 제공하는 방식으로 점착제층을 도전 입자들로 조밀하게 충전함으로써 형성된다 (도 3(b)). 필요에 따라서, 단층을 제공하는 방식으로 배치한 도전 입자들은 점착제에 매립되다. 이 경우, 전체 면적에 대한 도전 입자들의 투영 면적의 비로 정의되는 충전 인자는, 바람직하게는 50 % 이상 90 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 55 % 이상 88 % 이 하, 더욱 바람직하게는 60 % 이상 85 % 이하이다. 충전 인자는 배열 성능에 크게 영향을 미친다.
다음으로, 단층으로 조밀하게 충전된 도전 입자층 위에, 절연 수지층 (3) 을 형성 (도 3(c)) 하여, 도전 입자가 충전된 시트를 제조한다. 이 경우, 절연 수지층은 이미 시트처럼 모양이 지어진 층에 도포함으로써 입자층 상에 형성될 수도 있고, 또는, 용매에 용해된 절연 수지를 입자층에 도포하고 용매를 건조함으로써 형성될 수도 있다.
도전 입자가 충전된 시트의 절연 수지층의 두께는, 도전 입자들의 평균 입자 직경의 1.0배 이상 10배 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.2배 이상 8배 이하, 더욱 바람직하게는 1.5배 이상 6배 이하, 더욱 바람직하게는 1.7배 이상 5배 이하, 더욱 바람직하게는 2배 이상 4배 이하이다. 절연 수지층의 두께가 도전 입자들의 평균 입자 직경의 1.0배 이상 및 10배 이하의 범위 내에 들어오도록 설정되면, 높은 두께 정확성을 갖고 낮은 접속 저항의 달성을 용이하게하는 절연 수지층을 제공한다.
다음으로, 도전 입자 (E) 가 고정되어 절연 수지층 (3; 또는 S) 이 형성된 연신 가능한 시트 (도 3(d)) 를, 원하는 연신 배율로 연신함으로써, 본 발명의 도전 입자 배치 시트가 얻어진다. 필요에 따라서, 연신 가능한 시트와 점착제는 도전 입자 배치 시트로부터 박리된다.
이 경우, 절연 수지 시트의 두께는, 연신 배율과 연신 전의 절연 수지층의 두께와 연신시의 절연 수지층의 용융 점도로 결정된다.
이와 관련하여, 연신 가능한 시트는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 공중합체, 폴리메틸펜텐, 폴리스티렌과 같은 폴리올레핀; PET (polyethylene terephthalate) 및 PEN (polyethylene naphthalate) 과 같은 폴리에스테르; 및 나일론, 폴리 염화 비닐, 및 폴리 비닐 알코올로 형성된 시트를 포함한다.
연신은 종 방향 연신과 횡방향 연신 둘 다를 하는, 소위, 2축 연신이며, 공지된 방법으로 실시할 수 있다. 이러한 연신 방법은 예를 들어, 클립과 같은 장치로 필름의 2개의 에지 또는 4개의 에지를 집는 방법, 또는 2개 이상의 롤 사이에 필름을 삽입하여 이들 롤의 회전 속도를 서로 상이하게 하여 연신하는 방법을 포함한다. 연신은 종 방향과 횡 방향을 동시에 연신하는 동시 2축 연신일 수도 있고, 또는 먼저 한 방향을 연신한 후, 다른 방향으로 연신하는 연속 2축 연신일 수도 있다. 동시 2축 연신은 도전 입자의 배열을 혼란키기 어렵기 때문에 동시 2축 연신이 바람직하다. 연신 과정에서 도전 입자 배치 시트의 형상이 결정되므로, 연신시의 온도와 연신 속도는 중요한 인자이다.
연신 온도는 70 ℃ 이상 250 ℃ 이하로 연신을 실시하는 것이 바람직하고; 더욱 바람직하게는 75 ℃ 이상 200 ℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 80 ℃ 이상 l60 ℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 85 ℃ 이상 l45 ℃ 이하이다. 연신 온도가 너무 높으면 절연 수지 시트의 용융 점도가 너무 낮아져, 절연 수지 시트를 갖는 입자의 상부에 원하는 두께로 절연 수지 시트의 피복이 형성될 수 없다. 한편, 연신 온도가 낮으면 절연 수지 시트의 용융 점도가 너무 높아져, 도전 입자들 이 절연 수지 시트중에 존재할 수 없게 되어, 바람직하지 않다. 연신 속도는, 0.1 %/초 이상 100 %/초 이하로 연신을 실시하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 %/초 이상 50 %/초 이하이다. 종방향 연신 확대 인자 및 횡방향 연신 확대 인자의 곱으로 정의되는 면적 확대 인자는 2.2 이상 25 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 이상 15 이하이고, 더욱 바람직하게는 3.5 이상 및 10 이하이다.
본 발명의 도전 입자 배치 시트는, 그 자체 그대로 접합 재료로서 사용될 수도 있고, 또는 절연 필름과 조합하여 사용될 수도 있고, 또한, 도전 입자 배치 시트의 적어도 편면에, 절연성 접착제층 (4) 을 적층한 이방성 도전 필름으로 전환될 수도 있다 (도 3 (e) 및 (f)). 이방성 도전 필름으로 전환될 때, 연신 가능 시트 및 점착제의 박리는 절연성 접착제의 적층 전후에 이루어질 수도 있다. 절연성 접착제 적층후의 박리는 우수한 실행 가능성 때문에 바람직하다.
본 발명의 이방성 도전 필름에 사용되는 절연성 접착제는, 열강화성 수지, 열가소성 수지, 광경화성 수지, 전자선 경화성 수지에서 선택된 1 종류 이상의 수지를 포함한다. 이들의 수지는, 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페녹시 수지, 폴리 비닐 부티랄 수지, SBR, SBS, NBR, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에테르테레프탈레이트 수지, 폴리페닐렌 술피드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르옥사이드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리이소부틸렌 수지, 알킬페놀 수지, 스티렌 부타디엔 수지, 카르복실 변성 니트릴 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리 카보네이트 수지, 폴리에테르 케톤 수지 및 그들 수지의 변성 수지를 포함한다.
접속 후의 장기 신뢰성을 필요로 하는 경우, 절연성 접착제는 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 사용되는 에폭시 수지는, 예를 들어, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 비스페놀 S 에폭시 수지, 테트라메틸비스페놀 A 에폭시 수지, 비페놀 에폭시 수지, 나프탈렌 에폭시 수지, 플루오렌 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락 에폭시 수지, 지방족 에테르 에폭시 수지와 같은 글리시틸 에테르 에폭시 수지; 글리시딜 에테르 에스테르 에폭시 수지; 글리시딜 에스테르 에폭시 수지; 글리시딜 아민 에폭시 수지; 히단토인 에폭시 수지; 및 지환족 에폭시드를 포함한다. 이들 에폭시 수지는 할로겐화나 수소 첨가될 수도 있다. 부가적으로, 이들 에폭시 수지는 또한, 우레탄 변성, 고무 변성, 또는 실리콘 변성과 같은 변성에 의해 준비된 에폭시 수지일 수도 있다.
절연성 접착제가 에폭시 수지가 함유할 때, 이 절연성 접착제는 에폭시 수지용 경화제를 함유하는 것이 바람직하다. 에폭시 수지용 경화제는, 저장 안정성의 관점으로부터, 잠재성 경화제가 바람직하다. 잠재성 경화제는 예를 들어, 붕소 화합물, 히드라지드, 3급 아민, 이미다졸, 디시안디아미드, 무기산, 카르복실산 무수물, 티올, 이소시아네이트, 및 붕소 착염과 그들의 유도체가 바람직하다. 잠재성 경화제 중에서, 마이크로캡슐 경화제가 바람직하다.
마이크로캡슐 경화제는, 상기 경화제의 임의의 표면을 수지 피막 등으로 안 정화함으로써 준비되고, 접속 작업시에 인가된 온도나 압력으로 인해 그 수지 피막이 파괴되어 경화제가 마이크로 캡슐 밖에 확산하고, 이 경화제가 에폭시 수지와 반응한다. 마이크로캡슐 잠재성 경화제 중에서, 아민 애덕트, 이미다졸 애덕트와 같은 애덕트 경화제를 마이크로캡슐화에 의해 준비된 잠재성 경화제는 안정성과 경화성 사이의 밸런스가 우수하다. 이들 에폭시 수지용 경화제 각각은 일반적으로, 에폭시 수지 100 질량부에 대해, 2 내지 100 질량부의 양으로 사용된다.
본 발명에 사용되는 절연성 접착제는, 필름 형성성, 접착성, 및 경화시의 응력 완화와 같은 특성을 부여할 목적으로, 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 고무, SBR, NBR, 실리콘 수지, 폴리 비닐 부티랄 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아세탈 수지, 우레아 수지, 자일렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 및 카르복실기, 히드록실기, 비닐기, 및 아미노기와 같은 관능기를 함유하는 고무 및 엘라스토머와 같은 고분자 성분을 함유하는 것이 바람직하다. 이들 고분자 성분은, 분자량이 각각 10,O00 내지 1,000,000인 고분자들이 바람직하다. 고분자 성분의 함유량은, 전체 절연성 접착제에 대해 2 내지 80 질량%가 바람직하다.
이들 고분자 성분은, 장기 접속 안정성의 관점으로부터, 페녹시 수지가 바람직하다.
본 명세서에 사용되는 페녹시 수지는, 비스페놀 A 페녹시 수지, 비스페놀 F 페녹시 수지, 비스페놀 A-비스페놀 F 혼합형 페녹시 수지, 비스페놀 A-비스페놀 S혼합형 페녹시 수지, 플루오렌 환함유 페녹시 수지, 및 카프로락톤-변성 비스페놀 A 페녹시 수지를 포함한다. 페녹시 수지의 중량 평균 분자량은 20,000 이상 100,000 이하가 바람직하다.
본 발명에 사용되는 절연성 접착제는, 저장 안정성이 높고, 접속 신뢰성이 높은, 에폭시 수지와 잠재성 경화제를 함유하는 열강화성 에폭시 수지 접착제가 바람직하다. 페녹시 수지를 함유하는 에폭시 수지 접착제가 더욱 바람직하다. 이 경우, 페녹시 수지의 사용량은, 전체 절연성 접착제에 대해 50 질량% 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 질량% 이상 46 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 30 질량% 이상 44 질량% 이하이다.
절연성 접착제는 더욱이, 예를 들어, 절연 입자, 충전제, 연화제, 촉진제, 노화 방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 및 커플링제를 함유할 수도 있다. 절연 입자나 충전제와 같은 접착제를 함유할 때, 이 접착제의 최대 직경은 도전 입자의 평균 입자 직경 미만인 것이 바람직하다. 더욱이, 절연성 접착제의 절연성을 저해하지 않는 범위에서, 예를 들어, 대전 방지를 목적으로 도전 입자들을 함유할 수도 있다.
커플링제로서, 케티민기, 비닐기, 아크릴기, 아미노기, 에폭시기, 또는 이소시아네이트기를 각각 함유한 실란 커플링제가, 접착성 개선의 관점으로부터 바람직하다.
절연성 접착제의 개별 성분을 함께 혼합할 때, 필요에 따라서 용매를 사용할 수도 있다. 용매는, 예를 들어, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 디에틸 케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 톨루엔, 자일렌, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 에틸렌 글리콜 모노알킬 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노알킬 에테르 아세테이트, 에탄올, 이소프로판올, 디메틸 포름아미드, 및 디메틸 아세트아미드를 포함한다.
절연성 접착제의 제조는 예를 들어 다음과 같다: 절연성 접착제의 개별 성분을 용매 중에 혼합하여, 도포액을 제조하고, 기재에 애플리케이터 코팅과 같은 코팅에 의해 도포하고, 오븐에서 용매를 휘산시켜 절연성 접착제를 제조한다.
절연성 접착제는 접속시에 유동 방식으로 접속 영역을 밀봉하는 기능을 가지므로, 접속 조건하에서, 이 절연성 접착제는 유동성이 높은 것이 바람직하다. 유동성의 크기는, 절연 수지 시트의 유동성과의 상대치가 중요하고, 절연성 접착제의 180 ℃에서의 용융 점도가 절연 수지 시트의 용융 접도보다 낮은 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 절연 수지 시트의 점도의 50% 이하이며, 더욱 바람직하게는 25% 이하이며, 더욱 바람직하게는 15% 이하이며, 더욱 바람직하게는 10% 이하이다.
절연성 접착제의 180 ℃에서의 용융 점도의 바람직한 범위는, 1 Pa·s 이상 100 Pa·s이하이고, 더욱 바람직하게는 2 Pa·s 이상 50 Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 4 Pa·s 이상 30 Pa·s이하이다. 용융 점도가 너무 높을 때, 접속시에 높은 압력이 필요하고, 한편, 용융 점도가 낮을 때, 사용 전의 변형을 억제하기 위해서 저온으로 저장할 것이 요구된다.
또한, 여기서, 절연성 접착제가 열강화성 수지일 때, 그 절연성 접착제의 용융 점도는 절연성 접착제로부터 경화제를 제거한, 또는, 경화제가 절연성 접착제에 미배합된 상태에서의 용융 점도를 가리킨다.
절연성 접착제는 절연 수지 시트의 편면에만 형성될 수도 있고, 양면에 형성 될 수도 있다. 이방성 도전 필름의 일시적 접착 성능을 향상시키기 원할 때, 양면에 절연성 접착제를 형성하는 것이 바람직하다.
절연성 접착제를 절연 수지 시트의 양면에 적층하는 경우, 각각의 면의 절연 성 접착제는 동일할 수도 있고 또는 서로 상이할 수도 있다. 서로 상이할 때, 절연성 접착제는 피접속 부재를 각각 만족하는 성분일 가질 수도 있다; 그러나, 2개의 상이한 성분을 준비할 필요가 발생한다.
절연성 접착제의 두께 값의 합계는, 도전 입자 배치 시트의 두께의 2 배 이상 100 배 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 배 이상 75 배 이하, 더욱 바람직하게는 4 배 이상 50 배 이하, 더욱 한층 바람직하게는 5 배 이상 30 배 이하이다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 두께는, 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 7 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 8 ㎛ 이상 22 ㎛ 이하이다.
본 발명의 이방성 도전 필름은, 그 이방성 도전 필름의 한쪽 또는 양쪽 상의 박리 시트 (5) 를 적층함으로써 이방성 도전 필름에 대한 외부 물질의 부착을 억제할 수 있다 (도 4). 박리 시트는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, PET, PEN과 같은 폴리에스테르, 나일론, 염화 비닐, 폴리비닐 알코올의 필름을 포함한다. 바람직한 박리 시트용의 수지의 예는 폴리프로필렌 및 PET를 포함한다. 박리 시트는 불소 처리, 실리콘 처리, 또는 알키드 처리와 같은 표면 처리를 미리 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 이방성 도전 필름은, 예를 들어, 열 롤을 이용하여 도전 입자 배치 시트와 필름 형성의 절연성 접착제를 라미네이트하는 방법이나, 도전 입자 배치 시트 위에 용매에 용해된 절연성 접착제를 도포한 후, 용매를 휘산시키는 방법으로 제조된다.
일반적으로, 이방성 도전 필름은, 원하는 폭으로 슬릿되고, 릴 (reel) 형태로 감긴다.
이와 같이 제조된 본 발명의 이방성 도전 필름은, 파인 피치 접속 용으로 적합하게 사용될 수 있고, 액정 디스플레이와 TCP 사이, TCP와 FPC 사이, FPC와 프린트 배선 기판 사이의 접속, 또는, 반도체 칩을 직접 기판에 실장하는 플립 칩 실장에 적합하게 사용될 수 있다.
본 발명의 회로 접속 방법은, 회로들 및 전극들이 ITO 배선 또는 금속 배선과 같은 배선에 의해 형성되는 유리 기판과 같은 회로 기판, 및 전극들이 회로 기판 상에서 그 전극들과 함께 쌍을 이루는 위치에 형성되는 IC 칩이 제조되고, 본 발명의 이방성 도전 필름이, IC 칩이 배치되는, 유리 기판 상의, 그 위치에 접착되는 것이다. 다음으로, 유리 기판 및 IC 칩이 배치되어 유리 기판 및 IC 칩의 전극들이 각각 쌍을 형성한 후, 유리 기판 및 IC 칩이 열 압축에 의해 접착된다. 열 압축은 1초 이상 30분 이하 동안 80 ℃ 이상 250 ℃ 이하의 범위에 들어오는 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 인가된 압력은 IC 칩의 표면에 관하여 0.1 MPa 이상 50 MPa 이하가 바람직하다.
실시예
본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다.
a. 용융 점도 측정
용융 점도는 HAAKE 사 제조, RHeoStress 600 Thermo를 이용해 20 mm 직경의 콘 (PP20H) 을 이용하여 측정했다.
[실시예 1]
페녹시 수지 (InChem 사 제조, 상품명: PKHC) 80 질량부, 비스 페놀 A 액상 에폭시 수지 (Asahi Kasei Chemicals 사 제조, 상품명: AER2603) 20 질량부, 실란 커플링제 (Japan Unicar 사 제조, 상품명: A-187) 0.25 질량부, 아세트산 에틸 300 질량부를 혼합하여 절연 수지 시트용 바니시를 얻었다. 절연 수지 시트용 바니시로부터 용매를 제거해 얻은 절연 수지 시트의 180 ℃에서의 용융 점도는 l500 Pa·s였다.
1OO ㎛ 무연신 (unstretched) 공중합 폴리프로필렌 필름위에 블레이드 코터를 이용해 아세트산 에틸로 수지 함량 5 질량%에 희석한 아크릴 폴리머를 도포하고, 80 ℃로 10분간 건조하여, 두께 l ㎛의 점착제층을 형성했다. 여기서 사용한 아크릴 폴리머는, 아크릴산 메틸 62 질량부, 아크릴산 2-에틸 헥실 30.6 질량부, 아크릴산 2-히드록시 에틸 7 질량부를 아세트산 에틸 233 질량부에, 아조비스이소부티로니트릴 0.2 질량부를 개시제로 이용하여, 질소 가스 기류 중 65 ℃로 8시간 동안 고분자화하여 얻어진 고분자로서, 중량 평균 분자량이 95×104인 고분자를 얻었다. 또한, 중량 평균 분자량은 폴리스티렌 표준으로 겔 침투 크로마토 그래피 (GPC) 에 의해 측정했다.
평균 입자 직경 4 ㎛의 도전 입자 (Sekisui Kagaku Kogyo사 제조, 상품명: Micropearl AU) 를 이용하여, 점착제를 전체에 충전하여, 0.2 MPa의 압력에서 에어 블로우를 이용하여 점착제에 도달하고 있지 않는 도전 입자를 배제했다. 그 결과, 충전율이 74%인 단층 도전 입자층이 형성되었다. 단층 도전 입자층 위에 절연 수지 시트용 바니스를 블레이드 코터를 이용하여 도포하고, 80 ℃에서 10분간 건조하고, 두께 7 ㎛의 절연 수지 시트층을 형성하여, 도전 입자가 충전된 시트 A를 얻었다.
다음으로, 도전 입자가 충전된 시트 A를 시험용 2축 연신 장치를 이용하여, 135 ℃에서, 종횡 함께 10 %/초의 비율로 2.2 배까지 연신하고, 서서히 실온까지 냉각시켰다. 그 후, 도전 입자가 매립된 절연 수지 시트로부터 폴리프로필렌 필름과 점착제를 박리하고, 도전 입자 배치 시트 A를 얻었다.
도전 입자 배치 시트 A를, 주사 전자 현미경 (Hitachi 사 제작, S-4700, 이하 동일하게 사용됨) 을 이용하여 관찰한 결과, 도전 입자는 절연 수지 시트중에 존재하고, 도전 입자가 없는 절연 수지 시트는 대략 평활하고, 도전 입자는 절연 수지 시트의 한쪽에 크게 돌출하고, 도전 입자들의 각각의 돌출부는 절연 수지 시트로 피복된다는 것을 알았다. 한편, 반대쪽은 작게 돌출하고, 그 돌출부에는 도전 입자가 노출되어 있었다. 더욱이, 도전 입자의 중심을 통과하도록 도전 입자 배치 시트 A를 절단하여, 그 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과(SEM)(도 5), 절연 수지 시트의 두께는 1.5 ㎛이며, 도전 입자의 돌출 높이가 더 큰 쪽의 돌출부 상부는 l.2 ㎛ 두께의 절연 수지 시트로 피복된다는 것을 알았다. 한편, 돌출 높이가 더 작은 쪽의 도전 입자의 돌출 높이를 레이저 현미경 (Keyence 사 제조, VK-9500) 을 이용하여 0.01 ㎛의 인터벌로 측정한 결과, 0.l ㎛가 된다는 것을 발견했다. 상술된 결과들로부터, 도전 입자의 돌출 높이가 더 높은 쪽의 돌출 높이는 2.4㎛로 산출되었다.
더욱이, 도전 입자 배치 시트 A를 현미경 (Keyence 사 제조, VHX-100, 이하 동일하게 사용됨) 으로 관찰한 화상으로부터, 화상 처리 소프트웨어 (Asahi Kasei 사 제조, 상품명: A-zo Kun, 이하 동일하게 사용) 를 이용하여, 도전 입자들 사이의 중심 거리의 평균치 및 중심 거리의 변동 계수를 유도한 결과, 각각 10.1 ㎛, 0.29라는 것을 알았다. 도전 입자의 면적율은 15.1%가 되는 것을 알았다. 도전 입자 사이의 중심 거리를 계산하기 위해서, 각 입자들의 중심을 기초하여, 딜로니 삼각분할 (Delaunay Triangulation) 에 의해 생성된 삼각형의 변의 길이를 사용하여, 도전 입자들의 관찰이 0.O6 mm2의 면적 내의 입자들에 대해서 실시되었다는 것을 주목한다.
도전 입자 배치 시트 A로부터의 도전 입자의 분리성을 평가하기 위해, 도전 입자 배치 시트를 Kimwipe로 한쪽 당 1OO회씩, 1 kPa의 압력으로 러빙한 후, 입자의 분리를 현미경으로 관찰한 결과, 입자의 분리가 전혀 확인되지 않았다.
페녹시 수지 (InChem 사 제조, 상품명: PKHC) 100 질량부, 비스페놀 A 액상 에폭시 수지 (Asahi Kasei Chemicals 사 제조, 상품명: AER2603) 90 질량부, 마이 크로 캡슐 형태 잠재성 경화제와 액상 에폭시 수지의 혼합물 (Asahi Kasei Chemicals 사 제조, 상품명: Novacure) 60 질량부 (액상 에폭시 수지는 40 질량부 함유), 실란 커플링제 (Japan Unicar사 제조, 상품명 A-187) 0.25 질량부, 아세트산 에틸 300 질량부를 혼합하여, 바니시를 얻었다. 이 바니시를 이형 처리한 50 ㎛의 PET 필름에 박리 시트상에 블레이드 코터를 이용하여 도포하고, 용매를 건조함으로써 제거하여, 두께 l7 ㎛의 필름 형상 절연성 접착제 B를 얻었다. 별도로, 마크로캡슐형 잠재성 경화제와 액상 에폭시 수지의 혼합물 60 질량부 대신, 액상 에폭시 수지 40 질량부를 배합하여 상기와 동일한 방식으로 절연성 접착제를 제조하여, 그 얻어진 절연성 접착제를 측정한 결과, 그 절연성 접착제 B의 용융 점도는 10.5 Pa·s였다.
절연성 접착제 B와 두께만 상이한 절연성 접착제 C를 절연성 접착제 B의 경우와 동일한 방식으로 얻었다. 절연성 접착제의 두께는 2㎛가 되는 것을 알았다.
실시예 1에서 얻은 도전 입자 배치 시트 A의 도전 입자의 돌출이 더 높은 쪽에 절연성 접착제 B를 적층하고, 시트 A의 돌출 높이가 더 작은 쪽에 절연성 접착제 C를 적층하고 55 ℃, 0.3 MPa의 조건으로 라미네이트를 실시하여, 이방성 도전 필름 A를 얻었다.
다음으로, 20 ㎛×100 ㎛의 금 범프가 피치 30 ㎛로 어레이된 1.6 mm × 15 mm의 베어 칩과 베어 칩에 대응한 접속 피치를 갖는 ITO (Indium Tin Oxide) 유리 기판을 준비하여, 유리 기판의 칩 실장 위치에, 절연성 접착제 C 측 상에 박리 시 트가 제거된 이방성 도전 필름 A를 위치시켜, 70 ℃, 5 kg/㎠, 2 초간의 조건으로 열 압착하여; 절연성 접착제 B측 상의 박리 시트를 벗긴 후, 플립 칩 본더 (Toray Engineering 사 제조, FC 2000, 이하 동일하게 사용됨) 를 이용하여, 베어 칩을 위치시키고, 일정한 열로 2초에 190 ℃에 도달하는 조건 하에서 30 kg/㎠에서 10초간 가열 및 가압하여, 베어 칩을 ITO 유리 기판에 접속했다.
이 때, 절연성 접착제가 유동하고, 베어 칩의 밖에도 유출을 볼 수 있었다. 접속 후에 금 범프와 ITO 전극들 간에 삽입된 도전 입자들의 수, 즉, 접속에 유효하게 작용하는 도전 입자들의 수를 40 범프의 영역에서 카운트한 결과, 평균 수가 l4.4개, 표준 편차가 1.9개이며, 평균 - 3× 표준 편차로 정의되는 모든 접속의 최소 입자수는 8.7개이므로, 안정적인 접속이 가능하다라고 하는 것을 알았다. 또한, 베어 칩과 ITO 유리 전극들로 형성된 64 쌍의 데이지 체인 회로에 기초한 도통 저항 측정과, 베어 칩과 ITO 유리 전극들로 형성된 40쌍의 빗살형 전극에 기초한 절연 저항 측정을 실시했다. 그 결과, 배선 저항을 포함한 도통 저항은 2.9 kΩ이며, 64 쌍의 모든 전극들이 접속된다는 것을 알았고; 한편, 절연 저항은 109Ω 이상이며, 40 쌍의 빗살형 전극들 중 어떤 쌍 간에 쇼트의 발생이 없고, 파인 피치 접속에 있어서 유용하다는 것이 증명되었다.
[실시예 2]
절연 수지 시트로서 페녹시 수지 (상품명: PKHB, InChem 사 제조, 180 ℃에서의 용융 점도: 980 Pa·s) 를 단독으로 이용하고, 도전 입자들의 평균 입자 직경 을 3㎛로 변경하고, 충전율을 82%로 변경한 이외는 실시예 1과 동일한 방식으로 도전 입자가 충전된 시트를 얻었다. 연신 배율을 2.7배로 한것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 도전 입자 배치 시트 (도전 입자 배치 시트 B라고도 칭한다) 를 얻었다.
얻어진 도전 입자 배치 시트 B를, 주사형 전자현미경을 이용해 관찰한 결과, 도전 입자는 절연 수지 시트중에 존재하고, 도전 입자가 없는 절연 수지 시트부는 대략 평활하고, 도전 입자는 절연 수지 시트의 편면 측에 크게 돌출하여, 도전 입자들 각각의 돌출부는 절연 수지 시트로 피복된다는 것을 알았다. 한편, 반대쪽은 작게 돌출하고, 그 돌출부에서 도전 입자들이 노출되었다. 더욱이, 도전 입자의 중심을 통과하도록 도전 입자 배치 시트 B를 절단하여, 이와 같이 형성된 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과, 절연 수지 시트의 두께는 0.8㎛이며, 도전 입자의 돌출 부분이 높은 쪽의 돌출부 상부는 0.3 ㎛의 두께의 절연 수지 시트로 피복된다는 것을 알았다. 한편, 돌출 높이가 더 낮은 쪽의 도전 입자의 돌출 높이를 레이저 현미경으로 측정한 결과, O.1 ㎛가 되는 것을 알았다. 상기 결과들로부터, 돌출 높이가 더 높은 쪽의 도전 입자의 돌출 높이는 2.1 ㎛로 산출되었다.
더욱이, 도전 입자 배치 시트 B를 현미경으로 관찰함으로써 얻은 화상으로부터, 화상 처리 소프트웨어를 이용하여 도전 입자들 사이의 중심 거리의 평균치 및 중심 거리의 변동 계수를 유도한 결과, 각각 9.1 ㎛, 0.19라는 것을 알았다. 도전 입자의 면적율은 11%가 되는 것을 알았다.
도전 입자 배치 시트 B로부터의 도전 입자의 분리성을 평가하기 위해, 도전 입자 배치 시트를 Kimwipe로 한쪽 당 1OO회씩, 1 kPa의 압력으로 러빙한 후, 입자의 분리를 현미경으로 관찰한 결과, 전혀 입자의 분리가 확인되지 않았다.
다음으로 실시예 2와 동일한 방식으로, 도전 입자의 돌출 높이가 높은 쪽에 절연성 접착제 B를 라미네이트하여, 이방성 도전 필름 B를 얻었다. 또한, 실시예 2와 동일한 방식으로, 도전 입자 배치 시트가 ITO 유리 기판을 향하는 방법으로, 베어 칩과 ITO 유리 기판이 접속되었다.
접속 후에 금 범프와 ITO 전극 간에 삽입된 도전 입자를 40 범프의 범적에서 카운트 한 결과, 평균 수가 16.4개, 표준 편차가 1 .3개이며, 평균 - 3 × 표준 편차로 정의되는 모든 접속에서의 최소 입자수는 12.5개이며, 안정적인 접속이 가능하다는 것을 알았다. 또한, 베어 칩과 ITO 유리 전극으로 이루어진 64쌍의 데이지 체인 회로에 기초한 전도 저항 측정과 베어 칩과 ITO 유리 전극으로 이루어진 40쌍의 빗살형 전극에 기초한 절연 저항 측정을 실시하였다. 그 결과, 배선 저항을 포함한 전도 저항은 3.1 kΩ이며, 64쌍의 모든 전극이 접속되고 있었다는 것을 알았다; 반면에, 절연 저항은 109Ω 이상이며, 40쌍의 빗살형 전극들 간에 쇼트의 발생이 없고, 파인 피치 접속에서의 유용함이 증명되었다.
[비교예 1]
절연 수지 시트용 바니시의 도포량을 감소시켜, 절연 수지 시트층의 두께를 3.5 ㎛로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도전 입자 배치 시 트 (도전 입자 배치 시트 C라고 칭함) 를 얻었다.
얻어진 도전 입자 배치 시트 C를 주사형 전자 현미경을 이용하여 관찰한 결과, 대략 평활한 절연 수지 시트에서, 도전 입자가 절연 수지 시트의 한쪽에 크게 돌출하고 이러한 도전 입자들이 절연 수지 시트의 양측에 노출되어, 통과하는 방식에서 도전 입자들이 통합된다는 것을 알았다. 부가적으로, 도전 입자의 중심을 지나가도록 도전 입자 배치 시트 C를 절단하여, 그 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과, 절연 수지 시트의 두께는 0.8 ㎛이며, 도전 입자의 돌출 높이가 더 높은 쪽의 돌출 부붙의 상부가 노출된다는 것을 알았다. 돌출 높이가 레이저 현미경으로 측정되고, 그 결과는 3.1 ㎛와 0.1 ㎛가 되는 것을 알았다.
도전 입자 배치 시트 C로부터의 도전 입자의 분리성을 평가하기 위해, 도전 입자 배치 시트를 Kimwipe로 한쪽 당 1OO회씩, 1 kPa의 압력으로 러빙한 후, 입자의 분리를 현미경으로 관찰한 결과, 약 20%의 입자들의 분리가 발견되었고, 도전 입자 배치 시트 C는 접속 재료로서 사용할 수 없다는 것을 알았다.
[비교예 2]
절연 수지 시트용 바니시의 도포량을 증가시켜, 절연 수지 시트층의 두께를 20 ㎛로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도전 입자 배치 시트 (도전 입자 배치 시트 D라고 칭함) 를 얻었다.
얻어진 도전 입자 배치 시트 D를 주사형 전자 현미경을 이용하여 관찰한 결과, 도전성 입자들의 돌출이 일어나지 않았고 4.5 ㎛의 두께를 갖는 대략 평활한 절연 수지 시트에 도전성 입자들이 매립되었다는 것을 알았다.
다음으로, 실시예 1과 동일한 방식으로, 절연성 접착제 B를 한쪽에 라미네이트하여, 이방성 도전 필름 D를 얻었다. 실시예 2와 동일한 방식으로, 도전 입자 배치 시트가 ITO 유리 기판을 향하는 방법으로, 베어 칩과 ITO 유리 기판 사이의 접속을 실시했다.
베어 칩과 ITO 유리 전극들로 형성된 64쌍의 데이지 체인 회로에 기초한 전도 저항 측정을 실시한 결과, 데이지 체인에 전류는 흐르지 않고, 전기적인 접속이 없어, 도전 입자 배치 시트 D는 접속 재료로서 사용할 수 없다는 것을 알았다.
산업상의 이용 가능성
본 발명의 도전 입자 배치 시트는, 제조부터 사용까지의 과정에서 도전 입자가 분리될 가능성이 낮고, 미세 패턴 배선의 전기적 접속에 있어서, 미소 전극들의 접속 신뢰성이 뛰어나고, 좁은 스페이스를 가진 인접 전극들 간의 절연성이 높고, 낮은 저항 접속을 가능하게 하는 접속 재료의 용도로 바람직하게 이용될 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 기준면 (P1 및 P2) 과 평균 돌출 높이 (h1 및 h2) 사이의 관계들을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 도전 입자 배치 시트를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 이방성 도전 필름의 제조를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 이방성 도전 필름의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 도전 입자 배치 시트의 SEM 현미경 사진이다.

Claims (23)

  1. 이방성 도전 필름으로서,
    도전 입자들과, 기준면 (P1) 및 상기 기준면에 대향하는 기준면 (P2) 을 갖는 절연 수지 시트를 포함하는 도전 입자 배치 시트; 및
    상기 도전 입자 배치 시트의 적어도 한 쪽에 적층된 절연성 접착제층을 포함하고;
    상기 도전 입자 배치 시트의 상기 절연 수지 시트의 두께는 상기 도전 입자의 평균 입자 직경보다 작고, 상기 도전 입자는 적어도 상기 절연 수지 시트의 한쪽의 상기 기준면 (P1) 으로부터 돌출하고, 상기 절연 수지 시트의 상기 기준면 (P1) 으로부터 돌출한 상기 도전 입자의 일부는, 상기 절연 수지 시트를 형성하는 절연 수지와 동일한 수지로 형성된 피복층으로 피복되고;
    h1 > h2의 관계가 만족되고, 상기 기준면 (P1) 과, 상기 기준면 (P1) 에 평행하고 상기 기준면 (P1) 으로부터 돌출한 상기 도전 입자의 일부에 접하는 상기 도전 입자의 접선 (L1) 사이의 거리의 평균은 평균 돌출 높이 (h1; h1 > 0) 로서 정의되고, 상기 기준면 (P2) 과, 상기 기준면 (P2) 에 평행하고 상기 접선 (L1) 으로부터 상기 도전 입자의 반대 쪽에 위치하는 상기 도전 입자의 접선 (L2) 사이의 거리의 평균은 평균 돌출 높이 (h2; 상기 접선 (L2) 이 상기 절연 수지 시트 내에 위치한다면 h2 < 0, 상기 접선 (L2) 이 기준면 (P2) 에 위치한다면 h2 = 0, 상기 접선 (L2) 이 상기 절연 수지 시트 밖에 위치한다면 h2 > 0) 로서 정의되고;
    상기 절연 수지 시트의 180 ℃에서의 용융 점도는 10 Pa·s 이상 5×104 Pa·s 이하이고;
    상기 절연성 접착제층의 180 ℃에서의 용융 점도는 상기 절연 수지 시트의 180 ℃에서의 용융 점도 보다 낮은, 이방성 도전 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 입자는 상기 절연 수지 시트의 양쪽으로부터 돌출하고, 상기 평균 돌출 높이 (h1) 에 대한 상기 평균 돌출 높이 (h2) 의 비, h2/h1 가, 0 이상 1/1.1 이하인, 이방성 도전 필름.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준면 (P2) 로부터 돌출한 도전 입자는 상기 절연 수지 시트로부터 노출되는, 이방성 도전 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준면 (P1) 로부터 돌출한 도전 입자의 상기 피복층의 상부의 피복 두께가 O.1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하인, 이방성 도전 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 수지 시트의 면적에 대한 상기 도전 입자들의 투영 면적의 합계의 비로서 정의되는 상기 도전 입자의 면적비가 2 % 이상 40 % 이하인, 이방성 도전 필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 수지 시트는 페녹시 수지를 포함하는, 이방성 도전 필름.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 입자들의 상기 평균 입자 직경은 O.5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하인, 이방성 도전 필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 입자들 사이의 중심간 거리의 변동 계수가 0.03 이상 0.6 이하인, 이방성 도전 필름.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 기재된 이방성 도전 필름을 제조하는 방법으로서,
    상기 도전 입자 배치 시트를 제조하는 단계; 및
    상기 도전 입자 배치 시트의 적어도 한 쪽에, 상기 절연성 접착제층을 적층하는 단계를 포함하며,
    상기 도전 입자 배치 시트를 제조하는 단계는,
    단층을 제공하는 방식으로, 연신 가능한 시트에 도전 입자들을 충전함으로써 도전 입자층을 형성하고,
    상기 도전 입자층 상에 절연 수지층을 형성하여 도전 입자 충전 시트를 형성하며,
    상기 도전 입자 충전 시트를 연신하여 상기 도전 입자 배치 시트를 제조하는, 이방성 도전 필름 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단층을 제공하는 방식으로, 상기 연신 가능한 시트에 도전 입자들을 충전함으로써 상기 도전 입자층을 형성할 때, 상기 연신 가능한 시트에 점착제를 도포한 후, 단층을 제공하는 방식으로 상기 점착제에 상기 도전 입자들을 충전함으로써 상기 도전 입자층을 형성하는, 이방성 도전 필름 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 도전 입자 충전 시트의 상기 절연 수지 층의 두께가 상기 도전 입자들의 평균 입자 직경에 대해 1.0 배 이상 10 배 이하인, 이방성 도전 필름 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 연신 가능한 시트에 상기 점착제를 도포한 후, 단층을 제공하는 방식으로 상기 점착제에 상기 도전 입자들을 충전함으로써 상기 도전 입자층을 형성할 때, 상기 도전 입자들이 상기 점착제에 매립되는, 이방성 도전 필름 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 단층을 제공하는 방식으로 상기 연신 가능한 시트에 상기 도전 입자들을 충전함으로써 상기 도전 입자층을 형성할 때,
    상기 연신 가능한 시트는, 전체 면적에 대한 상기 도전 입자들의 투영 면적들의 비율로서 정의되는 충전율이 50 % 이상 90 % 이하가 되도록, 상기 도전 입자들로 충전되는, 이방성 도전 필름 제조 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 도전 입자층 상에 상기 절연 수지층을 형성할 때, 시트 형상의 절연 수지를 상기 절연 수지층으로서 상기 도전 입자층 상에 형성하는, 이방성 도전 필름 제조 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 도전 입자층 상에 상기 절연 수지층을 형성할 때, 용매에 용해된 상기 절연 수지를 도포하고, 상기 용매를 건조함으로써 얻어진 절연 수지를 상기 절연 수지층으로서 상기 도전 입자층 상에 형성하는, 이방성 도전 필름 제조 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    종 방향의 연신 배율과 횡 방향의 연신 배율의 곱으로서 정의되는 면 배율이 2.2 이상 25 이하인, 이방성 도전 필름 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. IC 칩의 전극들을 회로 기판의 전극들에 전기적으로 접속하는 회로 접속 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을 상기 회로 기판과 상기 IC 칩 사이에 유지한 상태로, 압력을 가하는 단계를 포함하는, 회로 접속 방법.
  21. 제 20 항에 기재된 회로 접속 방법에 의해 얻어지는 접속 구조체.
  22. 삭제
  23. 삭제
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