KR101180571B1 - 회로 접속 재료 및 회로 부재의 접속 구조 - Google Patents

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    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
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    • H01L2224/29399—Coating material
    • H01L2224/294—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29438—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29439—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
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    • H01L2224/29399—Coating material
    • H01L2224/294—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29438—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29447—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29399—Coating material
    • H01L2224/294—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29438—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29455—Nickel [Ni] as principal constituent
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    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H01L2224/32148—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked the layer connector connecting to a bonding area protruding from the surface
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    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/32227—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the layer connector connecting to a bond pad of the item
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Abstract

본 발명은 회로 전극이 형성된 2개의 회로 부재를, 회로 전극을 대향시켜 전기적으로 접속하기 위한 회로 접속 재료로서, 회로 접속 재료는 접착제 조성물과 도전 입자를 함유하고, 도전 입자는 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체 및 상기 핵체를 덮는 금속층을 구비하고, 금속층이 도전 입자의 외측으로 향하여 돌기하고 있는 돌기부를 갖고, 금속층이 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되고, 도전 입자에 압력을 가한 경우, 돌기부의 내측 부분의 금속층이 핵체에 함몰되는 회로 접속 재료에 관한 것이다.
회로 접속 재료, 도전 입자, 핵체, 금속층, 돌기부, 니켈

Description

회로 접속 재료 및 회로 부재의 접속 구조{CIRCUIT CONNECTING MATERIAL AND CONNECTING STRUCTURE FOR CIRCUIT MEMBER}
본 발명은 회로 접속 재료 및 회로 부재의 접속 구조에 관한 것이다.
액정 디스플레이와 테이프 캐리어 패키지(이하, 「TCP」라 함)와의 접속, 연성 회로 기판(이하, 「FPC」라 함)과 TCP의 접속, 또는 FPC와 인쇄 배선판과의 접속과 같은 회로 부재끼리의 접속에는, 접착제 중에 도전 입자를 분산시킨 회로 접속 재료(예를 들면, 이방 도전성 접착제)가 사용되고 있다.
또한, 최근에는 반도체 실리콘칩을 기판에 실장하는 경우, 회로 부재끼리의 접속을 위해 와이어본드를 사용하지 않고, 반도체 실리콘칩을 페이스다운하여 기판에 직접 실장하는, 이른바 플립 칩 실장이 행해지고 있다. 이 플립 칩 실장에 있어서도, 회로 부재끼리의 접속에는 이방 도전성 접착제 등의 회로 접속 재료가 사용되고 있다(특허 문헌 1 내지 5 참조).
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (소)59-120436호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 (소)60-191228호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 (평)1-251787호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허 공개 (평)7-90237호 공보
특허 문헌 5: 일본 특허 공개 제2001-189171호 공보
특허 문헌 6: 일본 특허 공개 제2005-166438호 공보
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그런데, 최근 들어, 전자 기기의 소형화, 박형화에 수반하여, 회로 부재에 형성된 회로의 고밀도화가 진전하여, 인접하는 전극과의 간격이나 전극의 폭이 매우 좁아지는 경향이 있다. 회로 전극의 형성은 회로의 바탕이 되는 금속을 기판 전면에 형성하고, 회로 전극을 형성하여야 할 부분에 레지스트를 도포, 경화하고, 그것 이외의 부분을 산 또는 염기로 에칭하는 공정으로 행해진다. 그러나, 상술한 고밀도화된 회로의 경우에는 기판 전면에 형성한 금속의 요철이 크면 오목부와 볼록부에서 에칭 시간이 다르기 때문에 정밀한 에칭을 행할 수 없어, 인접 회로 간의 쇼트나 단선이 발생한다는 문제가 있다. 이 때문에, 고밀도 회로의 전극 표면에서는 요철이 작을 것, 즉 전극 표면이 평탄할 것이 요망되고 있다.
그러나, 이러한 서로 대향하는 평탄한 회로 전극끼리를, 상술한 종래의 회로 접속 재료를 이용하여 접속한 경우에는, 회로 접속 재료 중에 포함되는 도전 입자와 평탄 전극 사이에 접착제 수지가 남아, 서로 대향하는 회로 전극 간에 충분한 전기적 접속 및 장기간 신뢰성을 확보할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제를 해소하는 것을 목적으로 하여, 표면측에 복수의 돌기를 갖고, 금속층의 최외층이 금(Au)인 도전 입자를 함유하는 회로 접속 재료를 서로 대향하는 회로 전극끼리의 접속에 이용하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 6 참 조).
이 회로 접속 재료를 이용하여 접속한 회로 접속 구조체는 서로 대향하는 회로 전극 간에 충분한 전기적 접속 및 장기간 신뢰성을 확보할 수 있지만, 대향하는 회로 전극 간의 더욱 양호한 전기적 접속을 달성할 수 있음과 동시에, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성을 더욱 높일 것이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 대향하는 회로 전극 간의 양호한 전기적 접속을 달성할 수 있음과 동시에, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성을 충분히 높일 수 있는 회로 접속 재료, 이것을 이용한 회로 부재의 접속 구조 및 회로 부재의 접속 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
종래의 회로 접속 재료에 이용되는 표면에 돌기를 갖는 도전 입자는, 도전 입자를 구성하는 금속층의 최외층이 Au로 구성되어 있다. Au는 비교적 부드러운 금속이기 때문에, 회로 접속시에 압력이 가해지면 돌기가 변형하게 되어, 회로 전극에 대한 장기적인 접속성이 얻어지기 어려워지는 경우가 있다. 따라서, 본 발명자들은 예의 연구를 거듭한 결과, 도전 입자를 구성하는 금속층(금속층이 복수층 있는 경우에는 그의 최외층)의 재질에 주목하여, Au보다도 단단한 금속으로 변경하는 것을 생각하였다. 그리고, 본 발명자들은 대향하는 회로 전극 간의 전기적 접속에는, 도전 입자의 금속층의 경도와, 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체에서 유래되는 플라스틱의 반발력에 기인하여 회로 접속시에 발생하는 돌기부의 내측 부분의 금속층의 핵체로의 함몰이 영향을 주는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명의 회 로 접속 재료를 이용한 회로 부재의 접속에서는, 회로 접속시의 압력에 의해서 도전 입자 표면의 돌기부가 회로 전극측으로 함몰하는 것과 동시에, 돌기부의 내측 부분의 금속층이 핵체측으로도 함몰되어, 플라스틱의 반발력에 의해 이 돌기가 회로 전극측으로 가압됨으로써, 회로 전극에 더욱 함몰된 회로 접속부를 형성한다. 그 결과, 본 발명의 회로 접속 재료는 대향하는 회로 전극 간의 양호한 접속을 발현하여, 회로 전극 간에서의 전기적 특성의 장기간 신뢰성을 향상할 수 있다.
본 발명은 회로 전극이 형성된 2개의 회로 부재를, 회로 전극을 대향시켜 전기적으로 접속하기 위한 회로 접속 재료로서, 회로 접속 재료는 접착제 조성물과 도전 입자를 함유하고, 도전 입자는 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체 및 상기 핵체를 덮는 금속층을 구비하고, 금속층이 도전 입자의 외측으로 향하여 돌기하고 있는 돌기부를 갖고, 금속층이 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되고, 도전 입자에 압력을 가한 경우, 돌기부의 내측 부분의 금속층이 핵체에 함몰되는 회로 접속 재료를 제공한다.
본 발명은 또한 회로 전극이 형성된 2개의 회로 부재를, 회로 전극을 대향시켜 전기적으로 접속하기 위한 회로 접속 재료로서, 회로 접속 재료는 접착제 조성물과 도전 입자를 함유하고, 도전 입자는 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체 및 상기 핵체를 덮는 복수의 금속층을 구비하고, 금속층이 도전 입자의 외측으로 향하여 돌기하고 있는 돌기부를 갖고, 금속층의 최외층이 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되고, 도전 입자에 압력을 가한 경우, 돌기부의 내측 부분의 금속층이 핵체에 함몰되는 회로 접속 재료를 제공한다.
이러한 회로 접속 재료는, 대향하는 회로 전극 간의 양호한 전기적 접속을 달성할 수 있음과 동시에, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성을 충분히 높일 수 있다.
본 발명의 회로 접속 재료에 있어서, 상기 금속층 또는 금속층의 최외층의 비커스 경도가 400 내지 1000인 것이 바람직하다. 이에 따라, 보다 한층 대향하는 회로 전극 간의 전기적 접속이 양호해져서, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 회로 전극이 형성되고, 회로 전극이 대향하도록 배치된 2개의 회로 부재와, 회로 부재의 사이에 개재되어, 가열 가압에 의해 회로 전극을 전기적으로 접속하는 회로 접속 부재를 구비하며, 회로 접속 부재는 본 발명의 회로 접속 재료의 경화물이고, 회로 접속 재료가 함유하는 도전 입자의 돌기부의 내측 부분에서 금속층이 핵체에 함몰되어 있는 회로 부재의 접속 구조를 제공한다.
상기 회로 부재의 접속 구조는 상기 회로 접속 재료를 이용하여 제조되기 때문에, 회로 전극 간의 양호한 전기적 접속을 얻을 수 있다. 그리고, 도전 입자를 통한 대향하는 회로 전극 간의 양호한 전기적 접속 상태는, 회로 접속 재료의 경화물에 의해서 장기간에 걸쳐 유지됨으로써, 전기 특성의 장기간 신뢰성을 충분히 높이는 것이 가능해진다.
상기 회로 부재의 접속 구조에 있어서, 2개의 회로 부재의 회로 전극 중 적어도 한쪽의 표면이 인듐-주석 산화물(이하, 「ITO」라 함) 또는 인듐-아연 산화물(이하, 「IZO」라 함)로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 회로 전극의 표면이 ITO 또는 IZO로 이루어짐으로써, Au, Ag, Sn, Pt족의 금속, Al 또는 Cr로 이루어지는 전극과 비교하여 바탕 금속의 산화를 막을 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 회로 전극이 형성되고, 회로 전극이 대향하도록 배치된 2개의 회로 부재의 사이에 상기 회로 접속 재료를 개재시켜, 회로 접속 재료가 함유하는 도전 입자의 돌기부의 내측 부분의 금속층이 핵체에 함몰하도록 가열 가압하여 회로 전극을 전기적으로 접속하는 회로 부재의 접속 방법을 제공한다. 이에 따라, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성이 충분히 우수한 회로 부재의 접속 구조를 제조할 수 있다.
[발명의 효과]
본 발명의 회로 접속 재료에 따르면, 대향하는 회로 전극 간의 양호한 전기적 접속을 달성할 수 있음과 동시에, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성을 충분히 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성이 충분히 우수한 회로 부재의 접속 구조 및 그의 접속 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 회로 부재의 접속 구조의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 회로 접속 재료를 구성하는 도전 입자의 다양한 형태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 필름상 회로 접속 재료의 일 실시 형태를 도시하는 단면도 이다.
도 4는 실시예 2에서 제조한 회로 부재의 접속 구조에 있어서의 접속부의 단면 SEM 사진이다.
[부호의 설명]
1: 회로 부재의 접속 구조
10: 회로 접속 부재
11: 절연성 물질
12: 도전 입자
14: 돌기(돌기부)
21: 핵체(입자)
21a: 중핵부(핵체)
21b: 돌기부
22: 금속층
30: 제1 회로 부재
31: 회로 기판(제1 회로 기판)
31a: 주면
32: 회로 전극(제1 회로 전극)
40: 제2 회로 부재
41: 회로 기판(제2 회로 기판)
41a: 주면
42: 회로 전극(제2 회로 전극)
50: 필름상 회로 접속 재료
51: 접착제 조성물
H: 도전 입자의 돌기의 높이
S: 인접하는 돌기 간의 거리.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 필요에 따라서 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 도면 중, 동일 요소에는 동일 부호를 붙이는 것으로 하여, 중복하는 설명은 생략한다. 또한, 상하좌우 등의 위치 관계는 특별한 언급이 없는 한, 도면에 도시하는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시된 비율에 한정되는 것은 아니다.
[회로 부재의 접속 구조]
도 1은 본 발명의 회로 부재의 접속 구조의 일례를 도시하는 개략단면도이다. 회로 부재의 접속 구조 (1)은 서로 대향하는 제1 회로 부재 (30) 및 제2 회로 부재 (40)을 구비하고 있고, 제1 회로 부재 (30)과 제2 회로 부재 (40)의 사이에는 이들을 접속하는 회로 접속 부재 (10)이 설치되어 있다. 회로 접속 부재 (10)은 접착제 조성물과, 표면에 복수의 돌기 (14)를 구비한 도전 입자 (12)를 포함하는 회로 접속 재료를 경화 처리하여 얻어지는 것이다. 따라서, 회로 접속 부재 (10)은 절연성 물질 (11)과 도전 입자 (12)를 함유하고 있다. 여기서, 절연성 물질 (11)은 접착제 조성물의 경화물로 구성되어 있다.
제1 회로 부재 (30)은 회로 기판(제1 회로 기판) (31)과, 회로 기판 (31)의 주면 (31a) 상에 형성되는 회로 전극(제1 회로 전극) (32)를 구비하고 있다. 제2 회로 부재 (40)은 회로 기판 (41)과, 회로 기판 (41)의 주면 (41a) 상에 형성되는 회로 전극(제1 회로 전극) (42)를 구비하고 있다.
회로 기판 (31), (41)에 있어서, 회로 전극 (32), (42)의 표면은 평탄하게 되어 있다. 또한, 본 발명에 있어서 「회로 전극의 표면이 평탄하다」란 회로 전극의 표면의 요철이 20 nm 이하인 것을 말한다.
회로 전극 (32), (42)의 두께는 50 nm 이상인 것이 바람직하다. 회로 전극 (32), (42)의 두께가 50 nm 미만인 경우, 회로 접속 재료 중의 도전 입자 (12)의 표면측에 있는 돌기부 (14)가 압착시에 회로 전극 (32), (42)를 관통하여 회로 기판 (31), (41)과 접촉할 가능성이 있다. 그 경우, 회로 전극 (32), (42)와 도전 입자 (12)와의 접촉 면적이 감소하여 접속 저항이 상승하는 경향이 있다. 또한, 회로 전극 (32), (42)의 두께는 제조 비용 등의 면에서, 바람직하게는 1000 nm 이하, 보다 바람직하게는 500 nm 이하이다.
회로 전극 (32), (42)의 재질로서, Au, Ag, Sn, Pt족의 금속 또는 ITO, IZO, Al, Cr을 들 수 있다. 특히, 회로 전극 (32), (42)의 재질이 ITO 또는 IZO인 경우에, 전기적 접속이 현저히 양호해져서 본 발명의 효과가 발휘된다. 또한, 회로 전극 (32), (42)는 전체가 상기 물질로 구성되어 있을 수도 있지만, 표면(최외층)만이 상기 물질로 구성되어 있을 수도 있다.
회로 기판 (31), (41)의 재질은 특별히 제한은 되지 않지만, 통상은 유기 절연성 물질, 유리 또는 규소이다.
제1 회로 부재 (30) 및 제2 회로 부재 (40)의 구체예로서는, 반도체칩, 저항체칩, 컨덴서칩 등의 칩 부품, 인쇄 기판 등의 기판을 들 수 있다. 이들 회로 부재 (30), (40)에는, 통상 회로 전극(회로 단자) (32), (42)가 다수(경우에 따라서는 단수일 수도 있음) 설치되어 있다. 또한, 회로 부재의 접속 구조의 형태에서는, IC칩과 칩 탑재 기판과의 접속 구조, 전기 회로 상호의 접속 구조의 형태도 있다.
또한, 제1 회로 부재 (30)에 있어서, 제1 회로 전극 (32)와 회로 기판 (31) 사이에 절연층이 더 설치될 수도 있고, 제2 회로 부재 (40)에 있어서, 제2 회로 전극 (42)와 회로 기판 (41)의 사이에 절연층이 더 설치될 수도 있다. 절연층은 절연 재료로 구성되어 있으면 특별히 제한되지 않지만, 통상은 유기 절연성 물질, 이 산화규소 또는 질화규소로 구성된다.
그리고, 상기 회로 부재의 접속 구조 (1)에 있어서는, 대향하는 회로 전극 (32)와 회로 전극 (42)가 도전 입자 (12)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 도전 입자 (12)가 회로 전극 (32), (42)의 둘다에 직접 접촉하고 있다. 구체적으로는, 도전 입자 (12)의 돌기(「돌기부」라고도 함) (14)가 절연성 물질 (11)을 관통하여 제1 회로 전극 (32), 제2 회로 전극 (42)에 접촉하고 있다.
이 때문에, 회로 전극 (32), (42) 간의 접속 저항이 충분히 감소되어, 회로 전극 (32), (42) 간의 양호한 전기적 접속이 가능해진다. 따라서, 회로 전극 (32), (42) 간의 전류의 흐름을 원활하게 할 수 있어, 회로가 갖는 기능을 충분히 발휘할 수 있다.
도전 입자 (12)의 복수의 돌기 (14) 중 일부의 돌기는 회로 전극 (32) 또는 회로 전극 (42)에 파고들어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 도전 입자 (12)의 돌기 (14)와 회로 전극 (32), (42)의 접촉 면적이 보다 증가하여, 접속 저항을 보다 감소시킬 수 있다.
회로 부재의 접속 구조 (1)에 있어서, 제1 회로 전극 (32), 제2 회로 전극 (42)의 적어도 한쪽의 표면적은 15000 μm2 이하이고, 또한 제1 회로 전극 (32)와 제2 회로 전극 (42)의 사이에서의 평균 도전 입자수가 1개 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 평균 도전 입자수란 회로 전극 1개당의 도전 입자수의 평균치를 말한다. 이 경우, 대향하는 회로 전극 (32), (42) 간의 접속 저항을 보다 충분히 감소할 수 있다.
또한, 평균 도전 입자수가 3개 이상인 경우에는 더욱 양호한 접속 저항을 달성할 수 있다. 이것은 대향하는 회로 전극 (32), (42) 간의 접속 저항이 충분히 낮아지기 때문이다. 또한, 회로 전극 (32), (42) 사이에서의 평균 도전 입자수가 1개 이하의 경우에는 접속 저항이 높아져서, 전자 회로가 정상적으로 동작하지 않게 되는 경우가 있다.
이하, 회로 접속 부재 (10)에 대해서 상세히 설명한다. 회로 접속 부재 (10)은 필름상이 되어 있고, 상술한 바와 같이 표면측에 돌기부 (14)를 갖는 도전 입자 (12)와 접착제 조성물을 함유하는 회로 접속 재료를 경화 처리함으로써 얻어지는 것이다.
회로 접속 부재 (10)은 절연성 물질 (11)과 도전 입자 (12)를 함유하고 있다. 도전 입자 (12)는 그 상세에 대해서는 후술하는데, 도 2의 (a),(b)에 도시하는 바와 같이, 그의 표면측에 복수의 돌기부 (14)를 갖고 있다. 그리고, 상기 회로 부재의 접속 구조 (1)에 있어서는, 대향하는 회로 전극 (32)와 회로 전극 (42)가 도전 입자 (12)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 도전 입자 (12)가 회로 전극 (32), (42)의 둘다에 직접 접촉하고 있다. 구체적으로는, 도전 입자 (12)의 돌기부 (14)가 절연성 물질 (11)을 관통하여 제1 회로 전극 (32), 제2 회로 전극 (42)에 접촉하고 있다. 또한, 도전 입자 (12)의 돌기부 (14)의 내측 부분의 금속층 (22)는 핵체 (21a) 측으로 함몰하고 있고, 그 때 핵체 (21a)의 플라스틱의 반발력에 의해서 돌기부 (14)는 회로 전극 (32), (42) 측으로 밀어 올려져서, 돌기부 (14)는 더욱 회로 전극에 함몰하는 상태가 된다.
이 때문에, 도전 입자 (12)와 회로 전극 (32), (42)의 접촉 면적이 증가하여, 회로 전극 (32), (42) 간의 접속 저항이 충분히 감소되어, 회로 전극 (32), (42) 간의 양호한 전기적 접속이 가능해진다. 따라서, 회로 전극 (32), (42) 간의 전류의 흐름을 원활하게 할 수 있어, 회로가 갖는 기능을 충분히 발휘할 수 있다.
[회로 접속 재료]
(도전 입자)
도전 입자 (12)는 도전성을 갖는 입자(본체부)와, 이 입자의 표면 상에 형성된 복수의 돌기부 (14)로 구성되어 있다. 여기서, 복수의 돌기부 (14)는 도전성을 갖는 금속으로 구성되어 있다. 도 2는 본 발명에 따른 회로 접속 재료에 포함되는 도전 입자의 다양한 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2의 (a)에 도시하는 도전 입자 (12)는 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체 (21)과, 핵체 (21)의 표면 상에 형성되는 금속층 (22)로 구성된다. 핵체 (21)은 중핵부 (21a)와 중핵부 (21a)의 표면 상에 형성되는 돌기부 (21b)로 구성된다. 금속층 (22)는 그의 표면측에 복수의 돌기부 (14)를 갖고 있다. 금속층 (22)는 핵체 (21)을 덮고 있고, 돌기부 (21b)에 대응하는 위치에서 도전 입자의 외측으로 향하여 돌기하여, 그 돌기하고 있는 부분이 돌기부 (14)로 되어있다.
핵체 (21)은 금속으로 이루어지는 핵체에 비교하여 비용이 낮은 데다가, 열팽창이나 압착 접합시의 치수 변화에 대하여 탄성 변형 범위가 넓기 때문에 회로 접속 재료로서 보다 적합하다.
핵체 (21)의 중핵부 (21a)를 구성하는 유기 고분자 화합물로서는, 예를 들면 아크릴 수지, 스티렌 수지, 벤조구아나민 수지, 실리콘 수지, 폴리부타디엔 수지 또는 이들의 공중합체를 들 수 있고, 이들을 가교한 것을 사용할 수도 있다.
핵체 (21)의 중핵부 (21a)의 평균 입경은, 1 내지 4 μm인 것이 바람직하고, 2 내지 4 μm인 것이 보다 바람직하고, 2.5 내지 3.5 μm인 것이 더욱 바람직하다. 평균 입경이 1 μm 미만이면, 입자의 이차 응집이 생겨, 인접하는 회로와의 절연성이 불충분해지는 경향이 있다. 다른 한편, 평균 입경이 4 μm를 초과하면, 회로 접속시에 접착제 조성물을 배제하는 면적이 커지기 때문에, 접착제 조성물의 배제가 불충분해지는 경향이 있다. 또한, 본 명세서에 있어서의 핵체 (21)의 평균 입경은 중핵부 (21a)의 평균 입경을 가리키는 것으로서, 입도 분포 측정 장치를 사용하거나, 도전 입자의 단면을 전자현미경으로 관찰함으로써 측정할 수 있다.
핵체 (21)의 돌기부 (21b)를 구성하는 유기 고분자 화합물로서는, 예를 들면 아크릴 수지, 스티렌 수지, 벤조구아나민 수지, 실리콘 수지, 폴리부타디엔 수지 또는 이들의 공중합체를 들 수 있고, 이들을 가교한 것을 사용할 수도 있다. 돌기부 (21b)를 구성하는 유기 고분자 화합물은 중핵부 (21a)를 구성하는 유기 고분자 화합물과 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 돌기부 (21b)의 평균 입경은 50 내지 500 nm인 것이 바람직하다.
핵체 (21)은 중핵부 (21a)의 표면에 중핵부 (21a)보다도 작은 직경을 갖는 돌기부 (21b)를 복수개 흡착시킴으로써 형성할 수 있다. 돌기부 (21b)를 중핵부 (21a)의 표면에 흡착시키는 방법으로서는, 예를 들면 양쪽 또는 한쪽의 입자를 실란, 알루미늄, 티탄 등의 각종 커플링제 및 접착제의 희석 용액으로 표면처리한 후에 양자를 혼합하여 부착시키는 방법을 들 수 있다.
금속층 (22)의 재질로서는, Cu, Ni 또는 Ni 합금, Ag 또는 Ag 합금을 들 수 있고, Ni 또는 Ni 합금인 것이 바람직하다. 또한, 금속층 (22)가 복수의 금속층으로 구성되는 경우, 금속층 (22)의 최외층의 재질이 Ni 또는 Ni 합금인 것이 바람직하다. 니켈 합금으로서는, 예를 들면 Ni-B, Ni-W, Ni-B, Ni-W-Co, Ni-Fe 및 Ni-Cr을 들 수 있다.
금속층 (22)의 경도로서는, 비커스 경도가 400 내지 1000인 것이 바람직하고, 500 내지 800인 것이 보다 바람직하다. 또한, 금속층 (22)가 복수의 금속층으로 구성되는 경우, 금속층 (22)의 최외층의 비커스 경도가 400 내지 1000인 것이 바람직하고, 500 내지 800인 것이 보다 바람직하다. 금속층의 비커스 경도가 400 미만인 경우, 회로 전극 접촉시에 돌기의 금속층이 변형하게 되어, 회로 전극에 대한 함몰이 약해져, 접촉 면적이 감소하여 접속 저항은 높아지는 경향이 있다. 또한, 금속층의 비커스 경도로 1000를 초과하면, 접속시의 입자 변형에 의해서 금속층에 균열이 생겨, 회로 전극끼리의 도통 경로가 차단되는 상태가 되어 접속 저항이 증가하는 경향이 있다.
금속층 (22)는 이들 금속을 핵체 (21)에 대하여 무전해 도금법을 이용하여 도금함으로써 형성할 수 있다. 무전해 도금법은 크게 배치 방식과 연속 적하 방식으로 나누어지는데, 어느 방식을 이용하더라도 금속층 (22)를 형성할 수 있다.
금속층 (22)의 두께(도금의 두께)는 65 내지 125 nm인 것이 바람직하고, 75 내지 100 nm인 것이 보다 바람직하고, 80 내지 90 nm인 것이 더욱 바람직하다. 금속층 (22)의 두께를 이러한 범위로 함으로써 회로 전극 (32), (42) 간의 접속 저항을 보다 한층 양호한 것으로 할 수 있다. 여기서, 본 명세서에 있어서의 도전 입자의 금속층 (22)의 두께는 돌기부 (14)를 포함하지 않는 금속층 부분의 두께를 가리키는 것으로, 전자현미경에 의해 측정할 수 있다.
금속층 (22)의 두께가 65 nm 미만이면 도금의 두께가 얇기 때문에 접속 저항이 커지는 경향이 있고, 125 nm을 초과하면 도금시에 도전 입자 사이에서 응결이 발생하여, 인접하는 회로 전극 사이에서 단락이 생기기 쉬워지는 경향이 있다.
또한, 도전 입자 (12)에 있어서 금속층 (22)가 핵체 (21)로부터 완전히 박리하고 있는 입자의 혼입율은 입자 25만개 중 5％ 미만인 것이 바람직하고, 1.0％ 미만인 것이 보다 바람직하고, 0.1％ 미만인 것이 더욱 바람직하다. 금속층 (22)가 핵체 (21)로부터 완전히 박리하고 있는 입자의 혼입율을 이러한 범위로 함으로써 회로 전극 (32), (42) 간의 도통을 확실한 것으로 할 수 있다. 금속층 (22)가 핵체 (21)로부터 완전히 박리하고 있는 입자의 혼입율이 5％ 이상에서는 도전에 관여하지 않은 입자가 전극 상에 존재함으로써 접속 저항이 커지는 경향이 있다.
본 발명에 있어서의 도전 입자 (12)는 부분적으로 핵체 (21)이 노출되어 있는 경우도 있다. 접속 신뢰성 면에서, 핵체 (21)의 표면적에 대한 금속층 (22)의 피복율은 70％ 이상인 것이 바람직하고, 80 내지 100％인 것이 보다 바람직하다. 금속층 (22)의 피복율을 이러한 범위로 함으로써, 회로 전극 (32), (42) 간의 접속 저항을 보다 한층 양호한 것으로 할 수 있다. 금속층 (22)의 피복율이 70％ 미만이면 도전 입자 표면의 도통 면적이 작아지기 때문에 접속 저항이 커지는 경향이 있다.
도전 입자 (12)의 돌기 (14)의 높이 H는 65 내지 500 nm인 것이 바람직하고, 100 내지 300 nm인 것이 보다 바람직하다. 또한, 인접하는 돌기 (14) 사이의 거리 S는 1000 nm 이하인 것이 바람직하고, 500 nm 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 인접하는 돌기 (14) 사이의 거리 S는 도전 입자 (12)와 회로 전극 (32), (42) 사이에 접착제 조성물이 들어가지 않고, 충분히 도전 입자 (12)와 회로 전극 (32), (42)를 접촉시키기 위해서는 적어도 50 nm 이상인 것이 바람직하다. 또한, 도전 입자 (12)의 돌기 (14)의 높이 H 및 인접하는 돌기 (14) 사이의 거리 S는 전자현미경에 의해 측정할 수 있다.
또한, 도전 입자 (12)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 핵체 (21)이 중핵부 (21a)만으로 구성될 수도 있다. 다시 말해서, 도 2의 (a)에 도시하는 도전 입자 (12)에 있어서 돌기부 (21b)는 설치되지 않을 수도 있다. 도 2의 (b)에 도시하는 도전 입자 (12)는 핵체 (21a)의 표면을 금속 도금하여, 핵체 (21a)의 표면 상에 금속층 (22)를 형성함으로써 얻을 수 있다.
여기서, 돌기 (14)를 형성시키기 위한 도금 방법에 대해서 설명한다. 예를 들면, 돌기 (14)는 도금 반응의 도중에, 최초로 사용한 도금액보다도 농도가 높은 도금액을 추가함으로써 도금액 농도를 불균일하게 함으로써 형성할 수 있다. 또한, 도금액의 pH를 조절하는 것, 예를 들면 니켈 도금액의 pH를 6으로 함으로써 혹상의 금속층, 즉 돌기 (14)를 갖는 금속층 (22)를 얻을 수 있다(모찌즈끼 등, 표면 기술, Vol.48, No.4, 429 내지 432페이지, 1997). 또한, 도금욕의 안정성에 기여하는 착화제로서 글리신을 이용한 경우, 평활한 금속층(피막)이 생성되는데 비하여, 타르타르산이나 DL-말산을 이용한 경우, 혹상의 피막, 즉 돌기 (14)를 갖는 금속층 (22)를 얻을 수 있다(오기와라 등, 비정질 도금, Vol.36, 제35 내지 37페이지, 1994; 오기와라 등, 회로 실장학회지, Vol.10, No.3, 148 내지 152페이지, 1995).
금속층 (22)는 단일의 금속의 층으로 이루어지는 것일 수도 있고, 복수의 금속의 층으로 이루어지는 것일 수도 있다.
(접착제 조성물)
접착제 조성물로서는 (1) 에폭시 수지와, 에폭시 수지의 잠재성 경화제를 함유하는 조성물, (2) 라디칼 중합성 물질과, 가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제를 함유하는 조성물, 또는 (1)과 (2)의 혼합 조성물이 바람직하다.
우선, (1) 에폭시 수지와, 에폭시 수지의 잠재성 경화제를 함유하는 조성물에 대해서 설명한다. 상기 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 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 수지를 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 할로겐화되어 있을 수도 있고, 수소 첨가되어 있을 수도 있다. 이들 에폭시 수지는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
잠재성 경화제로서는 에폭시 수지를 경화시킬 수 있는 것이면 된다. 이러한 잠재성 경화제로서는, 음이온 중합성의 촉매형 경화제, 양이온 중합성의 촉매형 경화제, 중부가형의 경화제를 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다. 이들 중에서, 속경화성에 있어서 우수하고, 화학당량적인 고려가 불필요하다는 점에서는, 음이온 또는 양이온 중합성의 촉매형 경화제가 바람직하다.
음이온 또는 양이온 중합성의 촉매형 경화제로서는, 이미다졸계, 히드라지드계, 3불화 붕소-아민 착체, 술포늄염, 아민이미드, 디아미노말레오니트릴, 멜라민 및 그의 유도체, 폴리아민의 염, 디시안디아미드를 들 수 있고, 이들 변성물도 사용할 수 있다. 중부가형의 경화제로서는, 폴리아민류, 폴리메르캅탄, 폴리페놀, 산무수물을 들 수 있다.
음이온 중합형의 촉매형 경화제로서 제3급 아민류나 이미다졸류를 배합한 경우, 에폭시 수지는 160℃ 내지 200℃ 정도의 중온에서 수 10초 내지 수시간 정도의 가열에 의해 경화한다. 이 때문에, 가용 시간(포트 라이프)이 비교적 길어지기 때문에 바람직하다.
양이온 중합형의 촉매형 경화제로서는, 예를 들면 에너지선 조사에 의해 에폭시 수지를 경화시키는 감광성 오늄염(방향족 디아조늄염, 방향족 술포늄염 등이 주로 이용됨)이 바람직하다.
또한, 에너지선 조사 이외에 가열에 의해서 활성화하여 에폭시 수지를 경화시키는 것으로서 지방족 술포늄염이 있다. 이 종류의 경화제는 속경화성이라는 특징을 갖기 때문에 바람직하다.
이들 잠재성 경화제를 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등의 고분자 물질, 니켈, 구리 등의 금속 박막 및 규산칼슘 등의 무기물로 피복하여 마이크로 캡슐화한 것은 가용 시간을 연장할 수 있기 때문에 바람직하다.
이어서, (2) 라디칼 중합성 물질과, 가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제를 함유하는 조성물에 대해서 설명한다.
라디칼 중합성 물질은 라디칼에 의해 중합하는 관능기를 갖는 물질이다. 이러한 라디칼 중합성 물질로서는, 아크릴레이트(대응하는 메타크릴레이트도 포함하며, 이하 동일) 화합물, 아크릴옥시(대응하는 메타크릴옥시도 포함하며, 이하 동일) 화합물, 말레이미드 화합물, 시트라콘이미드 수지, 나디이미드 수지를 들 수 있다. 라디칼 중합성 물질은 단량체 또는 올리고머의 상태로 이용할 수도 있고, 단량체와 올리고머를 병용하는 것도 가능하다.
상기 아크릴레이트 화합물의 구체예로서는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 2-히드록시-1,3-디아크릴옥시프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시메톡시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시폴리에톡시)페닐]프로판, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트, 트리스(아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트, 우레탄아크릴레이트를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 필요에 따라 히드로퀴논, 메틸에테르히드로퀴논류 등의 중합 금지제를 적절하게 이용할 수도 있다. 또한, 내열성의 향상 측면에서, 아크릴레이트 화합물이 디시클로펜테닐기, 트리시클로데카닐기 및 트리아진환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 치환기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 말레이미드 화합물은 분자 중에 말레이미드기를 적어도 2개 이상 함유하는 것이다. 이러한 말레이미드 화합물로서는, 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'-디메틸비페닐렌)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'-3,3'-디페닐술폰비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐에테르비스말레이미드, 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-시클로헥실벤젠, 2,2-비스(4-(4-말레이미드페녹시)페닐)헥사플루오로프로판을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 시트라콘이미드 수지는 분자 중에 시트라콘이미드기를 적어도 1개 갖는 시트라콘이미드 화합물을 중합시켜 이루어지는 것이다. 시트라콘이미드 화합물로서는, 예를 들면 페닐시트라콘이미드, 1-메틸-2,4-비스시트라콘이미드벤젠, N,N'-m-페닐렌비스시트라콘이미드, N,N'-p-페닐렌비스시트라콘이미드, N,N'-4,4-비페닐렌비스시트라콘이미드, N,N'-4,4-(3,3-디메틸비페닐렌)비스시트라콘이미드, N,N'-4,4-(3,3-디메틸디페닐메탄)비스시트라콘이미드, N,N'-4,4-(3,3-디에틸디페닐메탄)비스시트라콘이미드, N,N'-4,4-디페닐메탄비스시트라콘이미드, N,N'-4,4-디페닐프로판비스시트라콘이미드, N,N'-4,4-디페닐에테르비스시트라콘이미드, N,N'-4,4-디페닐술폰비스시트라콘이미드, 2,2-비스(4-(4-시트라콘이미드페녹시)페닐)프로판, 2,2-비스(3-s-부틸-3,4-(4-시트라콘이미드페녹시)페닐)프로판, 1,1-비스(4-(4-시트라콘이미드페녹시)페닐)데칸, 4,4'-시클로헥실리덴-비스(1-(4-시트라콘이미드페녹시)페녹시)-2-시클로헥실벤젠, 2,2-비스(4-(4-시트라콘이미드페녹시)페닐)헥사플루오로프로판을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 나디이미드 수지는, 분자 중에 나디이미드기를 적어도 1개 갖고 있는 나디이미드 화합물을 중합하여 이루어지는 것이다. 나디이미드 화합물로서는, 예를 들면 페닐나디이미드, 1-메틸-2,4-비스나디이미드벤젠, N,N'-m-페닐렌비스나디이미드, N,N'-p-페닐렌비스나디이미드, N,N'-4,4-비페닐렌비스나디이미드, N,N'-4,4-(3,3-디메틸비페닐렌)비스나디이미드, N,N'-4,4-(3,3-디메틸디페닐메탄)비스나디이미드, N,N'-4,4-(3,3-디에틸디페닐메탄)비스나디이미드, N,N'-4,4-디페닐메탄비스나디이미드, N,N'-4,4-디페닐프로판비스나디이미드, N,N'-4,4-디페닐에테르비스나디이미드, N,N'-4,4-디페닐술폰비스나디이미드, 2,2-비스(4-(4-나디이미드페녹시)페닐)프로판, 2,2-비스(3-s-부틸-3,4-(4-나디이미드페녹시)페닐)프로판, 1,1-비스(4-(4-나디이미드페녹시)페닐)데칸, 4,4'-시클로헥실리덴-비스(1-(4-나디이미드페녹시)페녹시)-2-시클로헥실벤젠, 2,2-비스(4-(4-나디이미드페녹시)페닐)헥사플루오로프로판을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 라디칼 중합성 물질에 하기 화학식 I로 표시되는 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질을 병용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 금속 등의 무기물 표면에 대한 접착 강도가 향상하기 때문에, 회로 전극끼리의 접착에 바람직하다.
Figure 112009076559689-pct00001
식 중, n은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.
상기 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질은 무수인산과 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트를 반응시킴으로써 얻어진다. 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질로서, 구체적으로는 모노(2-메타크릴로일옥시에틸)애시드포스페이트, 디(2-메타크릴로일옥시에틸)애시드포스페이트가 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 화학식 I로 표시되는 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질의 배합량은, 라디칼 중합성 물질과 필요에 따라 배합하는 필름 형성재와의 합계 100 질량부에 대하여, 0.01 내지 50 질량부인 것이 바람직하고, 0.5 내지 5 질량부가 보다 바람직하다.
상기 라디칼 중합성 물질은 알릴아크릴레이트와 병용하는 것도 가능하다. 이 경우, 알릴아크릴레이트의 배합량은, 라디칼 중합성 물질과 필요에 따라 배합되는 필름 형성재와의 합계 100 질량부에 대하여, 0.1 내지 10 질량부인 것이 바람직하고, 0.5 내지 5 질량부가 보다 바람직하다.
가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제는 가열에 의해 분해하여 유리 라디칼을 발생하는 경화제이다. 이러한 경화제로서는 과산화 화합물, 아조계 화합 물을 들 수 있다. 이러한 경화제는 목적으로 하는 접속 온도, 접속 시간, 가용 시간 등에 따라 적절하게 선정된다. 고반응성과 포트 라이프의 향상 측면에서, 반감기 10시간의 온도가 40℃ 이상, 또한 반감기 1분의 온도가 180℃ 이하인 유기 과산화물이 바람직하고, 반감기 10시간의 온도가 60℃ 이상, 또한 반감기 1분의 온도가 170℃ 이하인 유기 과산화물이 보다 바람직하다.
상기 경화제의 배합량은, 접속 시간을 25초 이하로 하는 경우, 충분한 반응율을 얻기 위해서 라디칼 중합성 물질과 필요에 따라 배합되는 필름 형성재와의 합계 100 질량부에 대하여, 2 내지 10 질량부 정도인 것이 바람직하고, 4 내지 8 질량부인 것이 보다 바람직하다. 또한, 접속 시간을 한정하지 않은 경우의 경화제의 배합량은, 라디칼 중합성 물질과 필요에 따라 배합되는 필름 형성재와의 합계 100 질량부에 대하여, 0.05 내지 20 질량부인 것이 바람직하고, 0.1 내지 10 질량부인 것이 보다 바람직하다.
가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제로서, 보다 구체적으로는, 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시디카르보네이트, 퍼옥시에스테르퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥사이드, 히드로퍼옥사이드, 실릴퍼옥사이드를 들 수 있다.
또한, 회로 전극 (32), (42)의 부식을 억제한다는 관점에서, 경화제는 경화제 중에 함유되는 염소 이온이나 유기산의 농도가 5000 ppm 이하인 것이 바람직하고, 또한 가열 분해 후에 발생하는 유기산이 적은 것이 보다 바람직하다.
이러한 경화제로서, 구체적으로는 퍼옥시에스테르, 디알킬퍼옥사이드, 히드로퍼옥사이드, 실릴퍼옥사이드를 들 수 있고, 고반응성이 얻어지는 퍼옥시에스테르 로부터 선정되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 경화제는 적절하게 혼합하여 사용할 수 있다.
퍼옥시에스테르로서는, 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시이소부티레이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, 2,5-디메틸-2,5-디(m-톨루오일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시아세테이트를 들 수 있다.
디알킬퍼옥사이드로서는, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥사이드를 들 수 있다.
히드로퍼옥사이드로서, 디이소프로필벤젠히드로퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드를 들 수 있다.
디아실퍼옥사이드로서는, 이소부틸퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 스테아로일퍼옥사이드, 숙시닉퍼옥사이드, 벤조일퍼옥시톨루엔, 벤조일퍼옥사이드 를 들 수 있다.
퍼옥시디카르보네이트로서는, 디-n-프로필퍼옥시디카르보네이트, 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디-2-에톡시메톡시퍼옥시디카르보네이트, 디(2-에틸헥실퍼옥시)디카르보네이트, 디메톡시부틸퍼옥시디카르보네이트, 디(3-메틸-3-메톡시부틸퍼옥시)디카르보네이트를 들 수 있다.
퍼옥시케탈로서는, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-(t-부틸퍼옥시)시클로도데칸, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)데칸을 들 수 있다.
실릴퍼옥사이드로서는, t-부틸트리메틸실릴퍼옥사이드, 비스(t-부틸)디메틸실릴퍼옥사이드, t-부틸트리비닐실릴퍼옥사이드, 비스(t-부틸)디비닐실릴퍼옥사이드, 트리스(t-부틸)비닐실릴퍼옥사이드, t-부틸트리알릴실릴퍼옥사이드, 비스(t-부틸)디알릴실릴퍼옥사이드, 트리스(t-부틸)알릴실릴퍼옥사이드를 들 수 있다.
이들 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수가 있고, 분해 촉진제, 억제제 등을 혼합하여 이용할 수도 있다. 또한, 이들 경화제를 폴리우레탄계, 폴리에스테르계의 고분자 물질 등으로 피복하여 마이크로 캡슐화할 수도 있다. 마이크로 캡슐화한 경화제는 가용 시간이 연장되기 때문에 바람직하다.
접착제 조성물에는, 필요에 따라서, 필름 형성재를 첨가하여 이용할 수도 있다. 필름 형성재란 액상물을 고형화하여 구성 조성물을 필름 형상으로 한 경우에, 그 필름의 취급을 용이하게 하여, 용이하게 갈라지거나, 깨어지거나, 달라붙거나 하지 않는 기계적 특성 등을 부여하는 것이고, 통상의 상태(상온상압)에서 필름으로서 취급할 수 있는 것이다.
필름 형성재로서는, 페녹시 수지, 폴리비닐포르말 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 크실렌 수지, 폴리우레탄 수지를 들 수 있다. 이들 중에서도, 접착성, 상용성, 내열성, 기계적 강도가 우수하기 때문에 페녹시 수지가 바람직하다.
페녹시 수지는 2관능 페놀류와 에피할로히드린을 고분자화할 때까지 반응시키거나, 또는 2관능 에폭시 수지와 2관능 페놀류를 중부가시킴으로써 얻어지는 수지이다. 페녹시 수지는 예를 들면 2관능 페놀류 1몰과 에피할로히드린 0.985 내지 1.015몰을 알칼리 금속 수산화물 등의 촉매의 존재하, 비반응성 용매 중에서 40 내지 120℃의 온도로 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
또한, 페녹시 수지로서는, 수지의 기계적 특성이나 열적 특성 측면에서는, 특히 2관능성 에폭시 수지와 2관능성 페놀류와의 배합 당량비를 에폭시기/페놀 수산기=1/0.9 내지 1/1.1로 하고, 알칼리 금속 화합물, 유기인계 화합물, 환상 아민계 화합물 등의 촉매의 존재하, 비점이 120℃ 이상인 아미드계, 에테르계, 케톤계, 락톤계, 알코올계 등의 유기 용제 중에서, 반응 고형분이 50 질량％ 이하인 조건으로 50 내지 200℃로 가열하여 중부가 반응시켜 얻은 것이 바람직하다.
상기 2관능 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비페닐디글리시딜에테르, 메틸 치환 비페닐디글리시딜에테르를 들 수 있다.
2관능 페놀류는 2개의 페놀성 수산기를 갖는 것이다. 2관능 페놀류로서는, 예를 들면 히드로퀴논류, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 비스페놀플루오렌, 메틸 치환 비스페놀플루오렌, 디히드록시비페닐, 메틸 치환 디히드록시비페닐 등의 비스페놀류를 들 수 있다.
페녹시 수지는 라디칼 중합성의 관능기나, 그 밖의 반응성 화합물에 의해 변성(예를 들면, 에폭시 변성)되어 있을 수도 있다. 페녹시 수지는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
접착제 조성물은, 또한 아크릴산, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르 및 아크릴로니트릴 중 적어도 하나를 단량체 성분으로 한 중합체 또는 공중합체를 포함하고 있을 수도 있다. 여기서, 응력 완화가 우수하기 때문에, 글리시딜에테르기를 함유하는 글리시딜아크릴레이트나 글리시딜메타크릴레이트를 포함하는 공중합체계 아크릴 고무를 병용하는 것이 바람직하다. 이들 아크릴 고무의 중량 평균 분자량은 접착제의 응집력을 높인다는 점에서 20만 이상인 것이 바람직하다.
도전 입자 (12)의 배합량은 접착제 조성물 100 부피부에 대하여 0.1 내지 30 부피부인 것이 바람직하고, 그 배합량은 용도에 따라 구별하여 사용할 수 있다. 과잉의 도전 입자 (12)에 의한 회로 전극의 단락 등을 방지한다는 관점에서, 도전 입자 (12)의 배합량은 0.1 내지 10 부피부인 것이 보다 바람직하다.
회로 접속 재료에는, 또한 고무 미립자, 충전제, 연화제, 촉진제, 노화 방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 커플링제, 페놀 수지, 멜라민 수지, 이소시아네이트류를 함유할 수도 있다.
고무 미립자는 배합하는 도전 입자 (12)의 평균 입경의 2배 이하의 평균 입경을 갖고, 또한 도전 입자 (12) 및 접착제 조성물의 실온에서의 저장 탄성률의 1/2 이하의 저장탄성률을 갖는 것이면 된다. 특히, 고무 미립자의 재질이 실리콘, 아크릴 에멀전, SBR, NBR, 폴리부타디엔 고무인 미립자는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용하는 것이 바람직하다. 3차원 가교한 이들 고무 미립자는 내용제성이 우수하여, 접착제 조성물 중에 용이하게 분산된다.
회로 접속 재료에 충전제를 함유시키는 경우, 접속 신뢰성 등이 향상하기 때문에 바람직하다. 충전제는 그의 최대 직경이 도전 입자 (12)의 입경의 1/2 이하이면 사용할 수 있다. 그의 최대 직경이 도전 입자의 입경의 1/2 이하이면 사용할 수 있다. 또한, 도전성을 갖지 않는 입자를 병용하는 경우에는, 충전제가 도전성을 갖지 않는 입자의 직경 이하이면 사용할 수 있다.
충전제의 배합량은 접착제 조성물 100 부피부에 대하여 5 내지 60 부피부인 것이 바람직하다. 배합량이 60 부피부를 초과하면, 접속 신뢰성 향상 효과가 포화하는 경향이 있고, 5 부피부 미만이면 충전제 첨가의 효과가 불충분해지는 경향이 있다.
상기 커플링제로서는, 비닐기, 아크릴기, 에폭시기 또는 이소시아네이트기를 함유하는 화합물이 접착성이 향상하기 때문에 바람직하다.
[회로 부재의 접속 방법]
다음으로, 상술한 회로 부재의 접속 구조의 제조 방법에 대해서 설명한다.
우선, 상술한 제1 회로 전극 (32)를 갖는 제1 회로 부재 (30)과, 제2 회로 전극 (42)를 갖는 제2 회로 부재 (40)과, 회로 접속 재료를 준비한다. 회로 접속 재료로서는, 예를 들면 필름상으로 성형한 회로 접속 재료(이하, 필름상 회로 접속 재료라 함) (50)을 준비한다.
도 3은 본 발명에 따른 필름상 회로 접속 재료의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다. 필름상 회로 접속 재료 (50)은 상기 회로 접속 재료를 필름상으로 성형하여 이루어지는 것이고, 회로 접속 재료는, 통상 표면측에 돌기 (14)를 갖는 도전 입자 (12)와, 접착제 조성물 (51)을 함유하는 것이다. 일반적으로, 회로 접속 재료 중에 포함되는 접착제 조성물은 접착성을 갖고, 제1 및 제2 회로 부재 (30), (40)에 대한 경화처리에 의해 경화한다. 필름상 회로 접속 재료 (50)의 두께는 10 내지 50 μm인 것이 바람직하다.
다음으로, 제1 회로 부재 (30) 상에, 필름상 회로 접속 재료 (50)을 얹는다. 그리고, 제2 회로 부재 (40)을 제1 회로 전극 (32)와 제2 회로 전극 (42)가 서로 대향하도록 필름상 회로 접속 재료 (50) 상에 얹는다. 이에 따라, 제1 회로 부재 (30)과 제2 회로 부재 (40) 사이에 필름상 회로 접속 재료 (50)을 개재시키는 것이 가능해진다. 이 때, 필름상 회로 접속 재료 (50)은 필름상이고, 취급이 용이하다. 이 때문에, 상기 필름상 회로 접속 재료 (50)에 따르면, 제1 회로 부재 (30)과 제2 회로 부재 (40)을 접속할 때에, 이들의 사이에 용이하게 개재시킬 수 있어, 제1 회로 부재 (30)과 제2 회로 부재 (40)의 접속 작업을 용이하게 행할 수 있다.
다음으로, 제1 회로 부재 (30) 및 제2 회로 부재 (40)을 통해 필름상 회로 접속 재료 (50)을 가열하면서 가압하여 경화처리를 실시하여, 제1 및 제2 회로 부 재 (30), (40)의 사이에 회로 접속 부재 (10)을 형성한다. 경화 처리는 일반적인 방법에 의해 행하는 것이 가능하고, 그 방법은 접착제 조성물에 의해 적절하게 선택된다.
이 때, 회로 접속 부재 (10) 중의 도전 입자 (12)의 돌기부 (14)는 절연성 물질 (11)을 관통하여 제1 회로 전극 (32), 제2 회로 전극 (42)에 접촉하고 있다. 또한, 도전 입자 (12)의 돌기부 (14)의 내측의 금속층 (22)는 핵체 (21)측으로 함몰되어 있다. 그 때, 핵체 (21)의 플라스틱(유기 고분자)의 반발력에 의해서 돌기부 (14)는 회로 전극 (32), (42) 측으로 밀어 올려져서, 돌기부 (14)는 또한 회로 전극으로도 함몰하는 상태가 된다. 또한, 회로 접속 재료 중의 도전 입자 (12)의 금속층 또는 최외층이 Ni 또는 Ni 합금인 경우, Au보다도 단단하기 때문에, 제1 또는 제2 회로 전극 (32), (42)에 대해서는 종래의 최외층이 Au인 도전 입자보다도 돌기부 (14)가 보다 깊게 파고들게 되어, 도전 입자 (12)와 회로 전극 (32), (42)의 접촉 면적은 증가하여, 접속 저항이 안정된다. 또한, 도전 입자 (12)의 금속층 또는 그 최외층의 비커스 경도를 400 내지 1000의 범위로 함으로써, 돌기부 (14)의 회로 전극 (32), (42)에 대한 파고들기가 커진다. 그리고, 회로 접속 재료가 경화 처리됨으로써 접착제 조성물 (51)이 경화하여, 제1 회로 부재 (30) 및 제2 회로 부재 (40)에 대한 높은 접착 강도가 실현되어, 도전 입자 (12)와 제1 및 제2 회로 전극 (32), (42)가 확실히 접촉한 상태가 장기간에 걸쳐 유지된다. 이러한 접속 구조의 상태는 회로 부재의 접속 구조의 단면을 전자현미경으로 관찰함으로써 확인할 수 있다. 또한, 회로 기판으로서 투명한 유리 기판을 이용한 경우, 유리 기판을 통해 회로 접속부의 표면을 관찰함으로써 확인할 수가 있다.
따라서, 제1 및/또는 제2 회로 전극 (32), (42)의 표면에서의 요철의 유무에 상관없이, 대향하는 제1 및 제2 회로 전극 (32), (42) 간의 접속 저항을 충분히 감소할 수가 있어, 제1 회로 전극 (32)와 제2 회로 전극 (42)의 양호한 전기적 접속을 달성할 수 있음과 함께, 제1 및 제2 회로 전극 (32), (42) 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성을 충분히 높일 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 필름상 회로 접속 재료 (50)을 이용하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하고 있지만, 필름상 회로 접속 재료 (50) 대신에 후술하는 회로 접속 재료를 이용할 수도 있다. 이 경우에도, 회로 접속 재료를 용매에 용해시키고, 그 용액을 제1 회로 부재 (30) 또는 제2 회로 부재 (40) 중 어느 하나에 도포하여 건조시키면, 제1 및 제2 회로 부재 (30), (40) 사이에 개재시킬 수 있다.
또한, 필름상 회로 접속 재료 (50)은 지지체(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등) 상에 도공 장치(도시하지 않음)를 이용하여 상기 회로 접속 재료를 도포하고, 소정 시간 열풍 건조함으로써 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 제한되는 것이 아니다.
이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
[도전 입자의 제조]
(핵체의 제조)
테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 디비닐벤젠 및 스티렌 단량체의 혼합비를 바꾸고, 중합 개시제로서 벤조일퍼옥사이드를 이용하여 현탁 중합하였다. 다음으로, 얻어진 중합체를 분급함으로써 약 3 μm의 평균 입경을 갖는 핵체를 얻었다.
(도전 입자 No.1의 제조)
상기 핵체의 표면에 대하여 무전해 Ni 도금 처리를 실시하여, 균일한 두께 100 nm의 Ni층(금속층)을 갖는 도전 입자 No.1을 제조하였다.
(도전 입자 No.2의 제조)
도전 입자 No.1 상에 Au를 25 nm의 두께로 치환 도금함으로써 균일한 두께를 갖는 Au층을 형성하여 도전 입자 No.2를 제조하였다.
(도전 입자 No.3의 제조)
일본 특허 제3696429호 등에 준하여, Ni 도금 처리시의 도금액의 담금량, 처리 온도 및 시간을 조정하여 도금의 두께를 변경함으로써, 상기 핵체의 표면에 Ni 도금의 돌기를 형성하였다. 이에 따라, 돌기도 포함시킨 Ni층의 목표 두께 180 내지 210 nm의 도전 입자 No.3을 제조하였다.
(도전 입자 No.4의 제조)
도전 입자 No.3 상에 Au를 25 nm의 두께로 치환 도금함으로써, 복수의 돌기를 갖는 Au층을 형성하여 도전 입자 No.4를 제조하였다.
상술한 바와 같이 하여 제조한 도전 입자 No.1 내지 4에 대해서, 전자현미경(히타치 세이사꾸쇼사 제조, 상품명 「S-800」)을 이용하여 관찰하여, 돌기의 높이 및 인접하는 돌기 간의 거리를 계측하였다. 각 도전 입자의 금속층 재질, 비커스 경도, 돌기의 높이 및 돌기 사이 거리를 표 1에 나타내었다.
Figure 112009076559689-pct00002
[회로 접속 재료의 제조]
(페녹시 수지 용액의 제조)
페녹시 수지(평균 중량 분자량 45000, 유니온 카바이드 가부시끼가이샤 제조조, 상품명 「PKHC」) 50 g을, 톨루엔/아세트산에틸=50/50(질량비)의 혼합 용제에 용해하고, 고형분 40 질량％의 페녹시 수지 용액을 제조하였다.
(우레탄아크릴레이트의 합성)
폴리카프로락톤디올(중량 평균 분자량: 800) 400 질량부, 2-히드록시프로필아크릴레이트 131 질량부, 촉매로서 디부틸주석디라우레이트 0.5 질량부 및 중합 금지제로서 히드로퀴논모노메틸에테르 1.0 질량부를 교반하면서 50℃로 가열하여 혼합하였다. 이어서, 이 혼합액에 이소포론디이소시아네이트 222 질량부를 적하하고, 다시 교반하면서 80℃로 승온하여 우레탄화 반응을 행하였다. 이소시아네이트기의 반응율이 99％ 이상으로 된 것을 확인한 후, 반응 온도를 낮추어 우레탄아크릴레이트를 얻었다.
(회로 접속 재료 A의 제조)
상기 페녹시 수지 용액(고형분 함량: 50 g) 125 g, 상기 우레탄아크릴레이트49 g, 인산에스테르형아크릴레이트 1 g 및 가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제로서 t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 5 g를 혼합하여 접착제 조성물을 얻었다. 얻어진 접착제 조성물 100 질량부에 대하여 도전 입자 No.3을 2.3 질량부 분산시켜 회로 접속 재료를 제조하였다.
그리고, 이 회로 접속 재료를, 한쪽면을 표면처리한 두께 50 μm의 PET 필름에 도공 장치를 이용하여 도포하고, 70℃ 3분의 열풍 건조에 의해, PET 필름 상에 두께가 18 μm의 필름상 회로 접속 재료 A를 형성하였다.
(회로 접속 재료 B의 제조)
도전 입자 No.3 대신에 도전 입자 No.1을 2.3 질량부 이용한 것 이외에는 회로 접속 재료 A와 동일하게 하여, 두께 18 μm의 필름상 회로 접속 재료 B를 제조하였다.
(회로 접속 재료 C의 제조)
도전 입자 No.3 대신에 도전 입자 No.2를 2.1 질량부 이용한 것 이외에는 회로 접속 재료 A와 동일하게 하여, 두께 18 μm의 필름상 회로 접속 재료 C를 제조하였다.
(회로 접속 재료 D의 제조)
도전 입자 No.3 대신에 도전 입자 No.4를 2.1 질량부 이용한 것 이외에는 회로 접속 재료 A와 동일하게 하여, 두께 18 μm의 필름상 회로 접속 재료 D를 제조하였다.
(실시예 1)
제1 회로 부재로서 폴리이미드 필름(두께 38 μm)과, Sn 도금 Cu 박(두께 8 μm)으로 이루어지는 2층 구조를 갖는 연성 회로판(이하, FPC라 함)을 준비하였다. 이 FPC의 회로에 대해서는, 라인폭 18 μm 및 피치 50 μm로 하였다.
다음으로, 제2 회로 부재로서 표면 상에 ITO 회로 전극(두께 50 nm, 표면 저항<20Ω)을 구비하는 유리 기판(두께 1.1 mm)을 준비하였다. 이 제2 회로 부재의 회로에 대해서는, 라인폭 25 μm 및 피치 50 μm로 하였다.
그리고, 제2 회로 부재 상에 소정의 크기(1.5×30 mm)로 재단한 회로 접속 재료 A를 첨부하고, 70℃, 1.0 MPa의 조건으로 3초간 가열, 가압을 행하여 가접속하였다. 이어서, PET 필름을 박리한 후, FPC와 제2 회로 부재로 회로 접속 재료 A를 끼우도록 FPC를 배치하고, FPC의 회로와 제2 회로 부재의 회로의 위치 정렬을 행하였다. 그 후, 170℃, 3 MPa, 10초의 조건으로 FPC 상측에서 가열, 가압을 행하고 FPC와 제2 회로 부재를 본접속하였다. 이와 같이 하여, 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(실시예 2)
제1 회로 부재로서 실시예 1과 동일한 FPC를 준비하였다. 다음으로, 제2 회로 부재로서 표면 상에 IZO(최외층, 두께 50 nm)/Cr(두께 20 nm)/Al(두께 100 nm)의 3층 구성의 회로 전극(표면 저항<20Ω))을 구비하는 유리 기판(두께 1.1 mm)을 준비하였다. 이 제2 회로 부재의 회로에 대해서는, 라인폭 25 μm 및 피치 50 μm로 하였다. 그리고, 실시예 1과 동일하게 회로 접속 재료 A를 사용하여, 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(실시예 3)
제1 회로 부재로서 실시예 1과 동일한 FPC를 준비하였다. 다음으로, 제2 회로 부재로서 표면 상에 ITO(최외층, 두께 50 nm)/Cr(두께 200 nm)의 2층 구성의 회로 전극(표면 저항<20Ω))을 구비하는 유리 기판(두께 1.1 mm)을 준비하였다. 이 제2 회로 부재의 회로에 대해서는, 라인폭 25 μm, 피치 50 μm로 하였다. 그리고, 실시예 1과 동일하게 회로 접속 재료 A를 사용하여, 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(실시예 4)
제1 회로 부재로서 실시예 1과 동일한 FPC를 준비하였다. 다음으로, 제2 회로 부재로서 표면 상에 ITO(최외층, 두께 50 nm)/Ti(두께 100 nm)/Al(두께 200 nm)/Ti(두께 100 nm)의 4층 구성의 회로 전극(표면 저항<20Ω))을 구비하는 유리 기판(두께 1.1 mm)을 준비하였다. 이 제2 회로 부재의 회로에 대해서는, 라인폭 25 μm 및 피치 50 μm로 하였다. 그리고, 실시예 1과 동일하게 회로 접속 재료 A를 사용하여, 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(실시예 5)
제1 회로 부재로서 실시예 1과 동일한 FPC를 준비하였다. 다음으로, 제2 회로 부재로서 표면 상에 Al 회로 전극(두께 200 nm, 표면 저항<5Ω)을 구비하는 유리 기판(두께 1.1 mm)을 준비하였다. 이 제2 회로 부재의 회로에 대해서는, 라인폭 25 μm 및 피치 50 μm로 하였다. 그리고, 실시예 1과 동일하게 회로 접속 재료 A를 사용하여, 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 1)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 B를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 2)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 B를 이용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 3)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 B를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 4)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 B를 이용한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 5)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 B를 이용한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 6)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 C를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 7)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 C를 이용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 8)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 C를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 9)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 C를 이용한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 10)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 C를 이용한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 11)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 D를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 12)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 D를 이용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 13)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 D를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 14)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 D를 이용한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
(비교예 15)
회로 접속 재료 A 대신에 회로 접속 재료 D를 이용한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여 회로 부재의 접속 구조를 제조하였다.
〔접속 저항의 측정〕
상기 회로 부재의 접속 구조에 대해서, 제1 회로 부재(FPC)의 회로 전극과, 제2 회로 부재의 회로 전극 간의 접속 저항치를 멀티미터(가부시끼가이샤 ADC사 제조, 상품명 「디지탈?멀티미터7461A」)를 이용하여 측정하였다. 접속 저항치는 초기(접속 직후)와, 80℃, 95％ RH의 항온항습조 중에 500시간 유지(고온 고습 처리)한 후에 측정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2에서, 접속 저항치는 인접 회로 간의 저항 37점의 평균치와 표준편차를 3배한 값과의 합(x+3σ)으로 나타내고 있다. 또한, 저항 증가율은 초기 저항치로부터 고온 고습 처리 후 저항치의 증가량을 백분율로 나타내고 있고, 구체적으로는 하기 식:
저항 증가율(％)=[(처리 후 저항치-초기 저항치)/초기 저항치]×100
으로부터 산출하였다. 접속 신뢰성의 개선 효과의 판단으로서, 저항 증가율10％ 미만을 개선 효과 있음, 10％ 이상 20％ 미만을 종래품 레벨, 20％ 이상을 개선 효과 없음(NG)으로 하였다.
〔회로 전극 상에 존재하는 도전 입자수〕
미분 간섭 현미경을 이용하여, 상기 회로 부재의 접속 구조에 있어서의 각 회로 전극 상에 존재하는 도전 입자수를 육안으로 계수(n=38)하였다. 그 결과, 실시예 1 내지 15, 비교예 1 내지 25의 회로 전극상의 평균 도전 입자수는 32 내지 45개의 범위 내이고, 회로 접속 재료나 회로 부재의 차이에 의한 도전 입자수가 극단적인 증감은 보이지 않았다.
Figure 112009076559689-pct00003
표 2에 나타낸 바와 같이, 회로 전극의 전체 또는 표면이 ITO 또는 IZO로 구성되어 있는 제2 회로 부재를 이용한 경우, 실시예 1 내지 4의 회로 부재의 접속 구조로서는, 저항 증가율이 7.5％ 미만으로 매우 작다는 결과가 얻어졌다. 이에 비하여, 비교예 1 내지 4의 접속 구조의 저항 증가율은 약 27 내지 39％, 비교예 6 내지 9의 접속 구조의 저항 증가율은 약 20 내지 25％, 비교예 11 내지 14의 접속 구조의 저항 증가율은 약 14 내지 18％였다.
이로부터, 회로 전극의 전체 또는 표면이 ITO 및 IZO로 구성되어 있는 회로 전극에 대하여, 돌기를 갖고, 금속층 또는 금속층의 최외층이 Ni인 도전 입자를 포함하는 회로 접속 재료를 접속에 사용함으로써, 접속 신뢰성의 개선이 보이는 것을 알았다.
또한, Al 회로 전극을 구비하는 제2 회로 부재를 이용한 경우, 돌기를 갖는 도전 입자를 포함하는 회로 접속 재료로 접속한 실시예 5, 비교예 15에서는, 저항 증가율이 약 3.5％로 적은 결과였다. 이 결과는, 접속시에 Al 회로 전극 표면의 산화막을 도전 입자 표면의 돌기가 돌파하여 회로 전극과 접촉했기 때문이라고 생각된다. 이에 비하여, 돌기가 없는 도전 입자를 포함하는 회로 접속 재료로 접속한 비교예 5, 10에서는, 비교예 10의 저항 증가율이 약 34％, 비교예 15의 저항 증가율이 약 15％였다.
또한, 돌기를 갖고 금속층이 Ni인 도전 입자를 이용한 실시예 5와, 돌기를 갖고 최외층이 Au인 도전 입자를 이용한 비교예 15의 저항 증가율이 동일 정도이기 때문에, 회로 전극이 Al로 구성되어 있는 회로 부재에 대해서는, 도전 입자의 최외층의 금속종의 차이에 의한 접속 신뢰성의 개선에 대한 효과는 현저하지 않은 경향이 있다.
또한, 실시예 1 내지 5에서 제조한 회로 부재의 접속 구조의 단면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과, 도전 입자를 구성하는 금속층의 돌기부의 내측 부분의 금속층이 핵체에 함몰되어 있는 것이 확인되었다. 그 일례로서, 실시예 2에서 제조한 회로 부재의 접속 구조에 있어서의 접속부의 단면 SEM 사진을 도 4에 도시하였다.
이상으로부터, 본 발명의 회로 부재의 접속 구조에 따르면, 대향하는 회로 전극 간의 양호한 전기적 접속을 달성할 수 있음과 동시에, 고온 고습 환경 하나 열충격 시험 등에 있어서도 안정된 접속 신뢰성을 충분히 높일 수 있는 것이 확인되었다.
본 발명의 회로 접속 재료에 따르면, 대향하는 회로 전극 간의 양호한 전기적 접속을 달성할 수 있음과 동시에, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성을 충분히 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 회로 전극 간의 전기 특성의 장기간 신뢰성이 충분히 우수한 회로 부재의 접속 구조 및 그의 접속 방법을 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 회로 전극이 형성되고, 상기 회로 전극이 대향하도록 배치된 2개의 회로 부재와,
    상기 회로 부재의 사이에 개재되어, 가열 가압에 의해 상기 회로 전극을 전기적으로 접속하는 회로 접속 부재를 구비하며,
    상기 회로 접속 부재는 접착제 조성물과 도전 입자를 함유하는 회로 접속 재료의 경화물이고, 상기 도전 입자는 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체 및 상기 핵체를 덮는 금속층을 구비하고, 상기 금속층이 도전 입자의 외측을 향하여 돌기하고 있는 돌기부를 갖고, 상기 금속층이 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되고, 상기 핵체의 평균 입경이 2.5 내지 3.5 μm이고, 상기 금속층의 두께가 75 내지 100 nm이며,
    상기 회로 접속 재료가 함유하는 도전 입자의 돌기부의 내측 부분에서 금속층이 핵체에 함몰되어 있고, 상기 돌기부의 일부가 상기 회로 전극에 파고들어 있는, 회로 부재의 접속 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속층의 비커스 경도가 400 내지 1000인 회로 부재의 접속 구조.
  3. 회로 전극이 형성되고, 상기 회로 전극이 대향하도록 배치된 2개의 회로 부재와,
    상기 회로 부재의 사이에 개재되어, 가열 가압에 의해 상기 회로 전극을 전기적으로 접속하는 회로 접속 부재를 구비하며,
    상기 회로 접속 부재는 접착제 조성물과 도전 입자를 함유하는 회로 접속 재료의 경화물이고, 상기 도전 입자는 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체 및 상기 핵체를 덮는 복수의 금속층을 구비하고, 상기 금속층이 도전 입자의 외측을 향하여 돌기하고 있는 돌기부를 갖고, 상기 금속층의 최외층이 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되고, 상기 핵체의 평균 입경이 2.5 내지 3.5 μm이고, 상기 금속층의 두께가 75 내지 100 nm이며,
    상기 회로 접속 재료가 함유하는 도전 입자의 돌기부의 내측 부분에서 금속층이 핵체에 함몰되어 있고, 상기 돌기부의 일부가 상기 회로 전극에 파고들어 있는, 회로 부재의 접속 구조.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속층의 최외층의 비커스 경도가 400 내지 1000인 회로 부재의 접속 구조.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 회로 부재의 회로 전극 중 적어도 한쪽의 표면이 인듐-주석 산화물로 이루어지는, 회로 부재의 접속 구조.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 회로 부재의 회로 전극 중 적어도 한쪽의 표면이 인듐-아연 산화물로 이루어지는, 회로 부재의 접속 구조.
  8. 회로 전극이 형성되고, 상기 회로 전극이 대향하도록 배치된 2개의 회로 부재의 사이에 회로 접속 재료를 개재시키고,
    상기 회로 접속 재료는 접착제 조성물과 도전 입자를 함유하고, 상기 도전 입자는 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체 및 상기 핵체를 덮는 금속층을 구비하고, 상기 금속층이 도전 입자의 외측을 향하여 돌기하고 있는 돌기부를 갖고, 상기 금속층이 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되고, 상기 핵체의 평균 입경이 2.5 내지 3.5 μm이고, 상기 금속층의 두께가 75 내지 100 nm이고,
    상기 회로 접속 재료가 함유하는 도전 입자의 돌기부의 내측 부분의 금속층이 핵체에 함몰되고, 상기 돌기부의 일부가 상기 회로 전극에 파고들도록 가열 가압하여 상기 회로 전극을 전기적으로 접속하는 회로 부재의 접속 방법.
  9. 회로 전극이 형성되고, 상기 회로 전극이 대향하도록 배치된 2개의 회로 부재의 사이에 회로 접속 재료를 개재시키고,
    상기 회로 접속 재료는 접착제 조성물과 도전 입자를 함유하고, 상기 도전 입자는 유기 고분자 화합물로 이루어지는 핵체 및 상기 핵체를 덮는 복수의 금속층을 구비하고, 상기 금속층이 도전 입자의 외측을 향하여 돌기하고 있는 돌기부를 갖고, 상기 금속층의 최외층이 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되고, 상기 핵체의 평균 입경이 2.5 내지 3.5 μm이고, 상기 금속층의 두께가 75 내지 100 nm이고,
    상기 회로 접속 재료가 함유하는 도전 입자의 돌기부의 내측 부분의 금속층이 핵체에 함몰되고, 상기 돌기부의 일부가 상기 회로 전극에 파고들도록 가열 가압하여 상기 회로 전극을 전기적으로 접속하는 회로 부재의 접속 방법.
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