KR101313972B1 - 회로 접속용 접착 필름 및 그의 용도, 회로 접속 구조체 및 그의 제조 방법 및 회로 부재의 접속 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접착제 조성물 및 도전 입자를 함유하는 도전성 접착제층과, 접착제 조성물을 함유하고 도전 입자를 함유하지 않은 절연성 접착제층을 구비하고, 절연성 접착제층에 함유되는 접착제 조성물이 (a) 필름 형성재, (b) 에폭시 당량이 200 내지 3000인 에폭시 수지 및 (c) 잠재성 경화제를 포함하는 회로 접속용 접착 필름에 관한 것이다.

Description

회로 접속용 접착 필름 및 그의 용도, 회로 접속 구조체 및 그의 제조 방법 및 회로 부재의 접속 방법 {CIRCUIT CONNECTING ADHESIVE FILM AND USE THEREOF, CIRCUIT CONNECTING STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND CIRCUIT MEMBER CONNECTING METHOD}
본 발명은 회로 접속용 접착 필름 및 그의 용도, 회로 접속 구조체 및 그의 제조 방법 및 회로 부재의 접속 방법에 관한 것이다.
종래, 기판, 그 중에서도 액정 등의 평판 디스플레이(FPD)용 유리 기판에 반도체 소자를 접속하기 위해, 가열에 의해 경화하는 열경화성의 접착제 필름이 이용되고 있다.
열경화성의 접착제 필름으로는, 열경화성 수지인 에폭시 수지를 함유하는 것이 널리 이용되고 있으며, 에폭시 수지가 가열에 의해 경화하면 기계적 강도가 높은 중합체가 되기 때문에, 반도체 소자와 액정 디스플레이가 상기 접착제 필름에 의해 견고하게 접속되어, 신뢰성이 높은 전기 장치가 얻어진다. 최근 에폭시 수지와 비교하여, 보다 저온에서 경화할 수 있는 아크릴레이트를 함유하는 접착제 필름도 이용되고 있다.
그런데, 유리 기판과 반도체 소자를 접착제 필름을 이용하여 접속한 경우, 접착제 필름을 가열할 때에, 열전도에 의해 가열되어 열팽창하기 때문에 반도체 소자가 신장되는 경우가 있다. 이 때문에, 가열 종료 후에 전체가 냉각되면 신장된 반도체 소자가 수축하고, 그 수축에 따라 FPD를 구성하는 유리 기판에 휘어짐 등의 변형이 발생하는 경우가 있다. 유리 기판에 변형이 발생하면, 변형된 부분에 위치하는 디스플레이의 표시 화상에 혼란이 발생한다.
지금까지 휘어짐 등의 변형을 억제하기 위해 다양한 수법이 알려져 있다. 예를 들면, 가열 및 가압 툴과 반도체 소자 사이에 필름을 개재시키는 접속 방법(일본 특허 공개 제2006-229124호 공보)이나, 가열 및 가압 공정 후에 가열하는 방법(일본 특허 공개 제2004-200230호 공보)이 보고되어 있다.
또한, 접착제 필름에 응력 완화할 수 있는 재료를 이용하는 수법도 최근 알려져 있다(일본 특허 공개 제2004-277573호 공보, 일본 특허 제3477367호 공보).
그러나, 응력 완화할 수 있는 재료의 사용에 의해 유리 기판의 변형은 억제될 수 있지만, 접속 신뢰성이 저하된다는 문제가 있다. 또한, 접착제 필름을 형성할 때의 필름 형성성이 저하되어, 접착제 필름을 안정적으로 얻는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 특히 유리 기판 및 반도체 소자의 두께가 얇아짐에 따라, 휘어짐(유리 기판의 변형)이 현저히 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 회로 기판보다도 두께가 얇은 유리 기판과 반도체 소자의 접속에 이용된 경우에도, 우수한 접속 신뢰성을 유지하면서 유리 기판의 변형을 억제할 수 있으며, 필름 형성성도 우수한 회로 접속용 접착 필름 및 그의 용도, 이를 이용한 회로 접속 구조체 및 그의 제조 방법 및 회로 부재의 접속 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 회로 부재의 변형이 발생하는 것은 실장 후(경화 후) 회로 접속용 접착 필름의 내부 응력이 지나치게 높은 것, 또한 접속 신뢰성이 저하되는 것은 실장 후 회로 접속용 접착 필름 중에 탄성률이 지나치게 낮은 부분이 발생하는 것에 기인하고 있는 것을 발견하였다. 특히 탄성률이 국소적으로 너무 낮은 경우, 대향하는 전극끼리 도전 입자의 편평을 유지하는 것이 곤란해지기 때문에, 접속 신뢰성이 저하되는 경향이 있는 것도 알 수 있었다.
이러한 지견에 기초하여 추가로 검토하여, 회로 접속용 접착 필름에 소정의 에폭시 당량을 갖는 에폭시 수지를 이용함으로써, 고접속 신뢰성을 유지하면서도 기재의 변형을 억제할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 접착제 조성물 및 도전 입자를 함유하는 도전성 접착제층과, 접착제 조성물을 함유하고 도전 입자를 함유하지 않은 절연성 접착제층을 구비하는 회로 접속용 접착 필름이며, 절연성 접착제층에 함유되는 접착제 조성물이 (a) 필름 형성재, (b) 에폭시 당량이 200 내지 3000인 에폭시 수지 및 (c) 잠재성 경화제를 포함하고, 두께 0.3 mm 이하의 제1 회로 기판의 주면 상에 제1 회로 전극이 형성된 제1 회로 부재와, 두께 0.3 mm 이하의 제2 회로 기판의 주면 상에 제2 회로 전극이 형성된 제2 회로 부재를, 제1 회로 전극 및 제2 회로 전극을 대향시킨 상태에서 전기적으로 접속하기 위한 회로 접속용 접착 필름을 제공한다.
이러한 회로 접속용 접착 필름이면, 절연성 접착제층 중 접착제 조성물에 소정의 에폭시 당량(단위는 g/eq.)을 갖는 (b) 에폭시 수지가 이용되고 있기 때문에, 양호한 탄성률을 가짐과 동시에, 우수한 내열성 및 접착성을 실현할 수 있다. 이에 따라, 두께가 0.3 mm 이하인 회로 기판을 구비하는 회로 부재끼리의 접속에 이용된 경우에도, 회로 부재의 변형을 억제할 수 있을 뿐 아니라, 양호한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 절연성 접착제층 중 접착제 조성물이 소정의 에폭시 당량을 갖는 (b) 에폭시 수지 및 (c) 잠재성 경화제와 함께 (a) 필름 형성재를 포함하기 때문에, 우수한 내열성 및 접착성을 실현할 수 있을 뿐 아니라, 우수한 필름 형성성을 부여할 수 있다.
또한, 회로 접속용 접착 필름이 도전성 접착제층 및 절연성 접착제층의 2층을 구비함으로써, 대향하는 전극끼리 도전 입자를 포착하기 쉬워지고, 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 양호한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다.
본 발명의 회로 접속용 접착 필름은 도전성 접착제층 및/또는 절연성 접착제층이 (d) 절연성 입자를 더 함유할 수도 있다. 이에 따라, 보다 우수한 접속 신뢰성을 유지할 수 있다.
본 발명은 또한, 두께 0.3 mm 이하의 제1 회로 기판의 주면 상에 제1 회로 전극이 형성된 제1 회로 부재와, 두께 0.3 mm 이하의 제2 회로 기판의 주면 상에 제2 회로 전극이 형성되고, 제2 회로 전극이 제1 회로 전극과 대향하도록 배치되어, 제2 회로 전극이 제1 회로 전극과 전기적으로 접속되어 있는 제2 회로 부재와, 제1 회로 부재와 제2 회로 부재 사이에 개재하는 접속부를 구비하고, 접속부가 본 발명의 회로 접속용 접착 필름의 경화물인 회로 접속 구조체를 제공한다.
이러한 회로 접속 구조체이면, 접속부가 본 발명의 회로 접속용 접착 필름의 경화물을 포함하기 때문에, 회로 접속 구조체 내의 내부 응력을 낮게 억제하고, 탄성률이 지나치게 낮은 부분의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 회로 부재의 변형을 억제할 수 있을 뿐 아니라, 우수한 접속 신뢰성을 달성할 수 있다.
본 발명은 또한, 두께 0.3 mm 이하의 제1 회로 기판의 주면 상에 제1 회로 전극이 형성된 제1 회로 부재 및 두께 0.3 mm 이하의 제2 회로 기판의 주면 상에 제2 회로 전극이 형성된 제2 회로 부재를 구비하는 한쌍의 회로 부재 사이에, 상기 본 발명의 회로 접속용 접착 필름을 개재시켜 적층체를 얻는 공정과, 적층체를 가열 및 가압하여 회로 접속용 접착 필름을 경화시킴으로써, 한쌍의 회로 부재 사이에 개재하고, 대향 배치된 제1 회로 전극과 제2 회로 전극이 전기적으로 접속되도록 한쌍의 회로 부재끼리를 접착하는 접속부를 형성하는 공정을 구비하는, 회로 접속 구조체의 제조 방법을 제공한다.
이러한 제조 방법이면, 회로 부재의 변형을 억제할 수 있을 뿐 아니라, 우수한 접속 신뢰성을 달성할 수 있는 회로 접속 구조체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 두께 0.3 mm 이하의 제1 회로 기판의 주면 상에 제1 회로 전극이 형성된 제1 회로 부재와, 두께 0.3 mm 이하의 제2 회로 기판의 주면 상에 제2 회로 전극이 형성된 제2 회로 부재와, 제1 회로 부재 및 제2 회로 부재 사이에 배치된 본 발명의 회로 접속용 접착 필름을 제1 회로 전극과 제2 회로 전극이 대향 배치된 상태에서 가열 및 가압하여, 제1 회로 전극과 제2 회로 전극을 전기적으로 접속하는, 회로 부재의 접속 방법을 제공한다.
이러한 회로 부재의 접속 방법이면, 회로 부재의 접속에 본 발명에 따른 회로 접속용 접착 필름의 경화물을 이용하기 때문에, 경화물 내의 내부 응력을 낮게 억제하면서도, 대향하는 전극 사이의 도전성을 충분히 확보할 수 있다. 이 때문에, 회로 부재의 변형을 억제할 수 있을 뿐 아니라, 양호한 접속 신뢰성을 갖는 회로 접속 구조체를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 접착제 조성물 및 도전 입자를 함유하는 도전성 접착제층과, 접착제 조성물을 함유하고 도전 입자를 함유하지 않은 절연성 접착제층을 구비하고, 절연성 접착제층에 함유되는 접착제 조성물이 (a) 필름 형성재, (b) 에폭시 당량이 200 내지 3000인 에폭시 수지 및 (c) 잠재성 경화제를 포함하는 접착 필름의, 두께 0.3 mm 이하의 제1 회로 기판의 주면 상에 제1 회로 전극이 형성된 제1 회로 부재와, 두께 0.3 mm 이하의 제2 회로 기판의 주면 상에 제2 회로 전극이 형성된 제2 회로 부재를, 제1 회로 전극 및 제2 회로 전극을 대향시킨 상태에서 전기적으로 접속하는, 회로 접속을 위한 용도를 제공한다.
이러한 접착 필름을 회로 접속을 위해 사용함으로써, 두께가 0.3 mm 이하인 회로 기판을 구비하는 회로 부재끼리의 접속에 이용된 경우에도, 회로 부재의 변형을 억제할 수 있을 뿐 아니라, 양호한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다.
이러한 접착 필름을 회로 접속을 위해 사용할 때, 도전성 접착제층 및/또는 절연성 접착제층이 (d) 절연성 입자를 더 함유할 수도 있다. 이에 따라, 보다 우수한 접속 신뢰성을 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 회로 기판보다도 두께가 얇은 유리 기판과 반도체 소자와의 접속에 이용된 경우에도, 우수한 접속 신뢰성을 유지하면서 유리 기판의 변형을 억제할 수 있으며, 필름 형성성도 우수한 회로 접속용 접착 필름 및 그의 용도, 이를 이용한 회로 접속 구조체 및 그의 제조 방법 및 회로 부재의 접속 방법을 제공할 수 있다. 특히 본 발명에서는, 두께 0.3 mm 이하의 회로 부재끼리를 접속한 경우에도, 상기 효과를 달성하는 것이 가능한 회로 접속용 접착 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 회로 접속용 접착 필름을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 한쌍의 회로 부재 사이에 본 실시 형태에 따른 회로 접속용 접착 필름을 개재시킨 적층체를 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 회로 접속 구조체를 나타내는 모식 단면도이다.
도 4는 유리 기판의 휘어짐의 평가 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
이하, 필요에 따라 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
<회로 접속용 접착 필름>
우선, 도 1을 참조하여, 본 실시 형태의 회로 접속용 접착 필름 (10)에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 회로 접속용 접착 필름을 나타내는 모식 단면도이다. 회로 접속용 접착 필름 (10)은, 접착제 조성물 (4b) 및 도전 입자 (5)를 함유하는 도전성 접착제층 (3b)와, 도전성 접착제층 (3b) 상에 형성된 접착제 조성물 (4a)를 함유하는 절연성 접착제층 (3a)를 갖는다.
(절연성 접착제층)
절연성 접착제층 (3a)는 (a) 필름 형성재(이하, 경우에 따라 "(a) 성분"이라 함), (b) 에폭시 당량이 200 내지 3000인 에폭시 수지(이하, 경우에 따라 "(b) 성분"이라 함) 및 (c) 잠재성 경화제(이하, 경우에 따라 "(c) 성분"이라 함)를 포함하는 접착제 조성물 (4a)를 함유한다.
(a) 성분인 필름 형성재는, 액상의 경화성 수지 조성물을 고형화하는 작용을 갖는 중합체이다. 필름 형성재를 경화성 수지 조성물에 포함시킴으로써, 경화성 수지 조성물을 필름상으로 성형했을 때에, 용이하게 찢어지거나, 갈라지거나, 달라붙지 않고, 취급이 용이한 접착제 필름을 얻을 수 있다.
이러한 필름 형성재로는, 예를 들면 페녹시 수지, 폴리비닐포르말 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 크실렌 수지 및 폴리우레탄 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체를 들 수 있다. 이들 중에서도, 페녹시 수지, 폴리우레탄 수지 및 폴리비닐부티랄 수지가 바람직하다. 이들은 (b) 성분과의 상용성이 우수하고, 경화 후 회로 접속용 접착 필름 (10)이 우수한 접착성, 내열성, 기계 강도를 부여할 수 있다.
페녹시 수지는 2관능 페놀류와 에피할로히드린을 고분자량이 될 때까지 반응시키거나, 2관능 에폭시 수지와 2관능 페놀류를 중부가 반응시킴으로써 얻어진다. 구체적으로는, 2관능 페놀류 1 몰과 에피할로히드린 0.985 내지 1.015 몰을 알칼리 금속 수산화물 등의 촉매의 존재하에, 비반응성 용매 중에서 40 내지 120 ℃의 온도에서 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
페녹시 수지를 얻는 중부가 반응은, 2관능성 에폭시 수지와 2관능성 페놀류의 배합 당량비를 에폭시기/페놀 수산기=1/0.9 내지 1/1.1로 하여 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 경화 후 회로 접속용 접착 필름 (10)의 기계적 특성 및 열적 특성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 이 중부가 반응은 알칼리 금속 화합물, 유기 인계 화합물, 환상 아민계 화합물 등의 촉매의 존재하에, 비점이 120 ℃ 이상인 아미드계, 에테르계, 케톤계, 락톤계, 알코올계 등의 유기 용제 중에서 원료 고형분을 50 질량부 이하로 하고, 50 내지 200 ℃로 가열하여 행하는 것이 바람직하다.
페녹시 수지를 얻기 위해서 이용되는 2관능 에폭시 수지로는, 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비페닐디글리시딜에테르 및 메틸 치환 비페닐디글리시딜에테르를 들 수 있다. 2관능 페놀류로는 2개의 페놀성 수산기를 갖는 것, 예를 들면 히드로퀴논류, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 비스페놀플루오렌, 메틸 치환 비스페놀플루오렌, 디히드록시비페닐 및 메틸 치환 디히드록시비페닐 등의 비스페놀류를 들 수 있다.
페녹시 수지는 라디칼 중합성의 관능기나, 그 밖의 반응성 화합물에 의해 변성될 수도 있다. 상술한 다양한 페녹시 수지를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
폴리우레탄 수지는 분자쇄 중에 우레탄 결합을 갖는 엘라스토머이고, 통상 다염기산(테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 숙신산, 아디프산, 아젤라산, 세박산 등)과, 2가 알코올(에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등)을 축합 반응하여 얻어지는 말단 히드록실기를 갖는 포화 폴리에스테르 수지에 대하여, 그의 활성수소기와, 디이소시아네이트 화합물(톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 시클로헥실메탄디이소시아네이트 등)의 이소시아네이트기를 거의 당량으로 반응한 선상 고분자이다.
이러한 폴리우레탄 수지는 유기 용제, 예를 들면 에스테르계(아세트산에틸, 아세트산부틸 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세톤 등), 방향족계(톨루엔, 크실렌, 벤젠 등) 및 염소계(트리클렌, 염화메틸렌 등)의 용제에 용이하게 용해된다.
폴리비닐부티랄 수지는 분자쇄 중에 비닐아세탈 단위를 갖는 엘라스토머이고, 통상 아세트산비닐을 중합시킨 후 알칼리 처리를 행한 후에, 이를 알데히드(메타날, 에타날, 프로파날, 부타날 등)와 반응시킴으로써 얻어지는 선상 고분자이다. 본 실시 형태에서 이용되는 폴리비닐부티랄 수지는, 중합도 700 내지 2500, 부티랄화도 65 mol％ 이상인 것이 바람직하다.
중합도가 700 미만이면, 폴리비닐부티랄 수지의 응집력이 부족하고, 필름 형성성이 저하된다. 중합도가 2500을 초과하면 수지의 압착시 수지 유동성이 부족하여, 피착체의 전극 사이에 도전 입자를 제대로 개재할 수 없으며, 충분한 접속 신뢰성이 얻어지기 어려워진다. 또한, 부티랄화도가 65 mol％ 미만이면, 수산기 또는 아세틸기의 비율이 증가하여, 충분한 접속 신뢰성이 얻어지기 어려워진다.
(a) 성분인 필름 형성재의 유리 전이 온도(이하, "Tg"라 함)는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 40 내지 70 ℃이고, 보다 바람직하게는 45 내지 70 ℃이며, 더욱 바람직하게는 50 내지 70 ℃이다. 이러한 Tg를 갖는 필름 형성재이면, 탄성 변형됨으로써 경화 후 회로 접속용 접착 필름 (10) 내에 발생하는 내부 응력을 흡수하고, 회로 부재의 휘어짐양을 감소시키기 때문에, 접속 신뢰성을 보다 확실하게 향상시킬 수 있다.
필름 형성재의 배합량은, 접착제 조성물 (4a)의 전체 질량 100 질량부에 대하여 10 내지 50 질량부인 것이 바람직하고, 20 내지 40 질량부인 것이 보다 바람직하다. 필름 형성재의 양을 이 범위로 함으로써, 기재의 변형(휘어짐양)을 더욱 억제할 수 있어 전기 접속성에 의해 우수한 회로 접속용 접착 필름 (10)이 제공된다.
필름 형성재는, 그의 분자량이 클수록 필름 형성성이 용이하게 얻어지며, 접착제 조성물 (4a)의 유동성에 영향을 미치는 용융 점도를 광범위하게 설정할 수 있다. 필름 형성재의 중량 평균 분자량(Mw)으로는 5000 내지 150000이 바람직하고, 10000 내지 80000이 특히 바람직하다. 이 값이 5000 이상이면, 양호한 필름 형성성이 얻어지기 쉬운 경향이 있는 반면, 150000 이하이면, 다른 성분과의 양호한 상용성이 얻어지기 쉬운 경향이 있다.
또한, 상기 "중량 평균 분자량"이란, 하기 표 1에 나타내는 조건에 따라, 겔 침투 크로마토그래프(GPC)로부터 표준 폴리스티렌에 의한 검량선을 이용하여 측정한 값을 말한다.
Figure 112011044277044-pat00001
(b) 성분인 에폭시 당량이 200 내지 3000인 에폭시 수지로는, 에피클로로히드린과, 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 비스페놀 AD 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 유도되는 비스페놀형 에폭시 수지, 에피클로로히드린과 페놀노볼락 및 크레졸노볼락의 한쪽 또는 둘다로부터 유도되는 에폭시노볼락 수지, 나프탈렌환을 포함한 골격을 갖는 나프탈렌계 에폭시 수지, 및 글리시딜아민, 글리시딜에테르, 비페닐, 지환식 등의 1 분자 내에 2개 이상의 글리시딜기를 갖는 각종 에폭시 화합물 등을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 에폭시 수지는 일렉트로마이그레이션 방지 측면에서, 불순물 이온(Na+, Cl- 등)이나, 가수분해성 염소 등을 300 ppm 이하로 감소시킨 고순도품을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지 중에서도, 분자량이 상이한 등급이 폭넓게 입수 가능하고, 접착성이나 반응성 등을 임의로 설정할 수 있기 때문에, 비스페놀형 에폭시 수지가 바람직하다. 비스페놀형 에폭시 수지 중에서도, 비스페놀 F형 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 비스페놀 F형 에폭시 수지의 점도는 낮고, 페녹시 수지와 조합하여 이용함으로써, 회로 접속용 접착 필름 (10)의 유동성을 용이하고 광범위하게 설정할 수 있다. 또한, 비스페놀 F형 에폭시 수지는, 회로 접속용 접착 필름 (10)에 양호한 점착성을 부여하기 쉽다는 이점도 갖는다.
(b) 성분인 에폭시 수지의 에폭시 당량은 200 내지 3000인데, 보다 바람직하게는 300 내지 2500이고, 더욱 바람직하게는 350 내지 2000이다. 에폭시 당량이 200 미만이면, 필름 경화 후 휘어짐양이 커질 뿐 아니라, 회로 부재의 접속시에, 접착제 조성물 (4a)가 새어 나오는 경우가 있다. 한편, 에폭시 당량이 3000을 초과하면 양호한 필름 형성성을 얻기 힘들 뿐 아니라, 회로 부재끼리 가압착한 후 회로 기판과의 밀착력이 저하되는 경향이 있다. 특히, 회로 기판이 유리인 경우에 이 경향은 현저히 나타난다.
또한, 에폭시 수지의 에폭시 당량은, JIS K7236에 준한 방법으로 측정할 수 있다. 또한, 에폭시 당량을 상기 범위로 하는 에폭시 수지는, 공지된 방법으로 합성할 수도 있고, 시판품으로서 입수하는 것도 가능하다.
에폭시 수지의 배합량은, 접착제 조성물 (4a)의 전체 질량 100 질량부에 대하여 5 내지 50 질량부인 것이 바람직하고, 20 내지 40 질량부인 것이 보다 바람직하다. 에폭시 수지의 배합량이 5 질량부 미만인 경우, 회로 부재끼리 압착할 때에 회로 접속용 접착 필름 (10)의 유동성이 저하되는 경향이 있고, 50 질량부를 초과하는 경우, 장기 보관시에 회로 접속용 접착 필름 (10)이 변형되는 경향이 있다.
(c) 성분인 잠재성 경화제로는, 예를 들면 이미다졸계, 히드라지드계, 아민이미드 및 디시안디아미드를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 잠재성 경화제를 분해 촉진제, 억제제 등과 조합할 수도 있다. 또한, 가용 시간을 연장하기 위해서는, 잠재성 경화제를 폴리우레탄계, 폴리에스테르계의 고분자 물질 등으로 피복하여 마이크로 캡슐화하는 것이 바람직하다.
잠재성 경화제의 배합량은, 에폭시 수지 100 질량부에 대하여 10 내지 200 질량부인 것이 바람직하고, 100 내지 150 질량부인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 경화 반응에서 충분한 반응율을 얻을 수 있다. 잠재성 경화제의 배합량이 10 질량부 미만이면, 충분한 반응율을 얻을 수 없으며, 양호한 접착 강도 및 접속 저항이 얻어지기 어려운 경향이 있다. 잠재성 경화제의 배합량이 200 질량부를 초과하면, 회로 접속용 접착 필름 (10)의 유동성의 저하, 접속 저항의 상승, 회로 접속용 접착 필름 (10)의 가용 시간의 단축 등이 발생하는 경향이 있다.
또한, 접착제 조성물 (4a)는 용도에 따라, 예를 들면 연화제, 노화 방지제, 난연화제, 색소, 틱소트로픽제, 실란 커플링제 등의 첨가제를 더 함유할 수도 있다.
(도전성 접착제층)
도전성 접착제층 (3b)에 포함되는 접착제 조성물 (4b)는 필름상으로 형성할 수 있고, 회로 부재 접속시에 회로 부재의 변형을 억제할 수 있으면 되고, 절연성 접착제층 (3a)에 포함되는 접착제 조성물 (4a)와 동일하거나 상이할 수도 있다. 단, 상술한 성분의 종류 및 배합량은, 절연성 접착제층 (3a)의 유동성이, 도전성 접착제층 (3b)의 유동성보다도 커지도록 조정되는 것이 바람직하다.
접착제 조성물 (4b) 중에는 도전 입자 (5)가 분산되어 있다. 회로 접속용 접착 필름 (10)이 도전 입자 (5)를 함유함으로써, 도전 입자 (5)의 변형에 의해 회로 전극의 위치나 높이의 불균일이 흡수되어, 접촉 면적이 증가되기 때문에, 한층 안정적인 전기적 접속을 얻을 수 있다. 또한, 회로 접속용 접착 필름 (10)이 도전 입자 (5)를 함유함으로써, 도전 입자 (5)가 회로 전극 표면의 산화층이나 부동태층을 돌파하여 접촉하는 것이 가능해지는 경우가 있어, 전기적 접속의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다.
이러한 도전 입자 (5)로는 Au, Ag, Ni, Cu, 땜납 등의 금속 입자나 카본 입자 등을 들 수 있다. 도전 입자 (5)의 최외층은 충분한 가용 시간을 얻는 관점에서, Ni, Cu 등의 전이 금속류가 아닌, Au, Ag, 백금속의 귀금속류가 바람직하며, 이 중 Au이 보다 바람직하다. 또한, 도전 입자 (5)는 Ni 등의 전이 금속류의 표면을 Au 등의 귀금속류로 피복한 것일 수도 있으며, 비도전성의 유리, 세라믹, 플라스틱 등에 상술한 금속 등의 도통층을 피복 등에 의해 형성하고, 최외층을 귀금속류로 한 것일 수도 있다.
도전 입자 (5)로서, 플라스틱에 도통층을 피복 등에 의해 형성한 입자 또는 열용융 금속 입자를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 입자는 가열 및 가압에 의해 변형성을 갖기 때문에, 접속시 회로 전극과의 접촉 면적을 증가시키거나, 회로 부재의 회로 단자의 두께 불균일을 흡수할 수 있어, 회로 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도전 입자 (5)의 최외층에 설치되는 귀금속류의 피복층의 두께는 100 Å 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 접속되는 회로 사이의 저항을 충분히 감소시킬 수 있다. 단, Ni 등의 전이 금속 위에 귀금속류의 피복층을 설치하는 경우, 상기 두께는 300 Å 이상인 것이 바람직하다. 그 이유는, 도전 입자 (5)의 혼합 분산시에 발생하는 귀금속류의 피복층의 결손 등에 의해 Ni 등의 전이 금속이 접착제 필름 중에 노출됨으로써, 상기 전이 금속에 의한 산화환원 작용에 의해 유리 라디칼이 발생하고, 회로 접속용 접착 필름 (10)의 보존 안정성을 저하시키기 때문이다. 한편, 귀금속류의 피복층의 두께의 상한은 특별히 제한은 없지만, 제조 비용의 측면에서 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
도전 입자 (5)의 평균 입경은, 회로 접속용 접착 필름 (10)에 의해 접속되는 회로 부재의 인접하는 전극의 최소 간격보다도 작을 필요가 있으며, 회로 전극의 높이의 불균일이 있는 경우, 그의 높이의 불균일보다도 큰 것이 바람직하다. 도전 입자 (5)의 평균 입경은 1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하고, 2 내지 5 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 평균 입경이 1 ㎛ 미만이면, 회로 전극의 높이의 불균일에 대응할 수 없어 회로 전극간의 도전성이 저하되기 쉬운 경향이 있고, 10 ㎛를 초과하면, 인접하는 회로 전극간의 절연성이 저하되기 쉬운 경향이 있다.
또한, 상기 "평균 입경"은 이하와 같이 하여 측정되는 값을 의미하는 것이다. 즉, 임의로 선택한 도전 입자의 일차 입자를 주사형 전자 현미경(SEM, (주)히다치 세이사꾸쇼사 제조, 제품명: S-800)으로 관찰(배율: 5000배)하고, 그의 최대 직경 및 최소 직경을 측정한다. 이 최대 직경 및 최소 직경의 곱의 평방근을 그 입자의 일차 입경으로 한다. 그리고, 임의로 선택한 도전 입자 50개에 대해서 상기한 바와 같이 하여 일차 입경을 측정하고, 그의 평균값을 평균 입경으로 한다. 또한, 후술하는 (d) 절연성 입자의 평균 입경도 동일하게 하여 측정된다.
도전 입자 (5)의 배합량은, 접착제 조성물 (4b)의 전체 질량 100 질량부에 대하여 0.1 내지 30 질량부로 하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 20 질량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 지나친 도전 입자 (5)에 의한 인접 회로의 단락 등을 방지할 수 있다.
절연성 접착제층 (3a) 및/또는 도전성 접착제층 (3b)는 (d) 절연성 입자(이하, 경우에 따라 "(d) 성분"이라 함)를 더 함유할 수 있다. 이에 따라, 필름 경화 후 접착제층 내의 내부 응력이 보다 완화된다. 또한, 절연성 접착제층 (3a)가 (d) 절연성 입자를 함유하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 (d) 절연성 입자로는, 예를 들면 실리카, 알루미나 등의 무기 입자 또는 실리콘 고무, 메틸메타크릴레이트·부타디엔·스티렌(MBS), 아크릴 고무, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부타디엔 고무 등을 들 수 있다.
또한, (d) 절연성 입자로는 상술한 것 이외에도, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐부티랄, 폴리아릴레이트, 폴리스티렌, NBR, SBR 및 실리콘 변성 수지 등 및 이들을 성분으로서 포함하는 공중합체로 이루어지는 입자를 들 수 있다. 절연성 입자로는 분자량이 100만 이상인 유기 미립자 또는 삼차원 가교 구조를 갖는 유기 미립자가 바람직하다. 이러한 절연성 입자는 경화성 조성물에 대한 분산성이 높다. 또한, 여기서 "삼차원 가교 구조를 갖는다"란, 중합체쇄가 삼차원 메쉬 구조를 갖고 있는 것을 나타내며, 이러한 구조를 갖는 절연성 입자는, 예를 들면 반응점을 복수개 갖는 중합체를, 해당 반응점과 결합할 수 있는 관능기를 2개 이상 갖는 가교제로 처리함으로써 얻어진다. 분자량이 100만 이상인 유기 미립자 및 삼차원 가교 구조를 갖는 유기 미립자는, 모두 용매에 대한 용해성이 낮은 것이 바람직하다. 용매에 대한 용해성이 낮은 이들 절연성 입자는, 상술한 효과를 한층 현저히 얻을 수 있다. 또한, 상술한 효과를 한층 현저히 얻는 관점에서는, 분자량이 100만 이상인 유기 미립자 및 삼차원 가교 구조를 갖는 유기 미립자는, (메트)아크릴산알킬-실리콘 공중합체, 실리콘-(메트)아크릴산 공중합체 또는 이들 복합체로 이루어지는 절연성 입자인 것이 바람직하다. 또한, (d) 성분으로는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2008-150573호 공보에 기재되는 바와 같은 폴리아믹산 입자 및 폴리이미드 입자 등의 절연성 입자도 사용할 수 있다.
또한, (d) 성분으로서 코어셸형의 구조를 갖고, 코어층과 셸층에서 조성이 상이한 다른 절연성 입자를 이용할 수도 있다. 코어셸형의 절연성 유기 입자로서, 구체적으로는 실리콘-아크릴 고무를 코어로서 아크릴 수지를 그래프트한 입자, 아크릴 공중합체를 코어로서 아크릴 수지를 그래프트한 입자 등을 들 수 있다. 또한, 국제 공개 제2009/051067호 공보에 기재되는 바와 같은 코어셸형 실리콘 미립자, 국제 공개 제2009/020005호 공보에 기재되는 바와 같은 (메트)아크릴산알킬에스테르-부타디엔-스티렌 공중합체 또는 복합체, (메트)아크릴산알킬에스테르-실리콘 공중합체 또는 복합체 및 실리콘-(메트)아크릴산 공중합체 또는 복합체 등의 절연성 유기 입자, 일본 특허 공개 제2002-256037호 공보에 기재되는 바와 같은 코어셸 구조 중합체 입자 및 일본 특허 공개 제2004-18803호 공보에 기재되는 바와 같은 코어셸 구조의 고무 입자 등도 사용할 수 있다. 이들 코어셸형의 절연성 입자는 1종을 단독으로 이용할 수도 있고, 또한 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 이러한 (d) 절연성 입자는 평균 입경이 0.01 내지 2 ㎛ 정도인 것이 바람직하다.
도전성 접착제층 (3b)가 (d) 절연성 입자를 함유하는 경우, (d) 절연성 입자 및 도전 입자 (5)의 합계 배합량은, 접착제 조성물 (4b)의 전체 질량 100 질량부에 대하여 80 질량부 이하인 것이 바람직하고, 60 질량부 이하인 것이 보다 바람직하다. 절연성 입자 및 도전 입자의 합계 배합량이 80 질량부를 초과하면, 필름 형성성 및 전극에 대한 밀착력이 저하되는 경향이 있다. 또한, 절연성 접착제층 (3a)가 (d) 절연성 입자를 함유하는 경우, (d) 절연성 입자의 배합량은, 접착제 조성물 (4a)의 전체 질량 100 질량부에 대하여 60 질량부 이하인 것이 바람직하고, 40 질량부 이하인 것이 보다 바람직하다. 절연성 입자의 배합량이 60 질량부를 초과하면, 필름 형성성 및 도전 입자 (5)의 전극에 대한 밀착력이 저하되는 경향이 있다.
절연성 접착제층 (3a)의 두께는 12 내지 20 ㎛인 것이 바람직하고, 14 내지 16 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 도전성 접착제층 (3b)의 두께는 3 내지 12 ㎛인 것이 바람직하고, 5 내지 10 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 각 층이 이러한 두께를 가짐으로써, 작업성, 도전 입자 포착성 및 접속 신뢰성을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 회로 접속용 접착 필름 (10)의 두께는 10 내지 40 ㎛인 것이 바람직하다. 이 두께가 10 ㎛ 미만이면, 피착체 사이의 공간을 완전히 매립할 수 없어, 접착력이 저하되는 경향이 있고, 40 ㎛를 초과하면 압착할 때에 수지가 새어 나와, 주변 부품을 더럽히는 경향이 있다.
절연성 접착제층 (3a) 및 도전성 접착제층 (3b)의 형성은, 절연성 접착제층 (3a)에 대해서는 접착제 조성물 (4a)를 포함하는 혼합물을, 도전성 접착제층 (3b)에 대해서는 접착제 조성물 (4b) 및 도전 입자 (5)를 포함하는 혼합물을, 각각 유기 용제에 용해 또는 분산시킴으로써 액상화하여 도포액을 제조하고, 이 도포액을, 예를 들면 박리성 기재(지지 필름) 상에 도포하여, 경화제의 활성 온도 이하에서 용제를 제거함으로써 행할 수 있다.
절연성 접착제층 (3a) 및 도전성 접착제층 (3b)를 형성하는 다른 방법으로는, 절연성 접착제층 (3a) 및 도전성 접착제층 (3b)의 구성 성분을 각각 가열하여 유동성을 확보한 후 용제를 가하여 도포액으로 하고, 박리성 기재 상에 도포하여 경화제의 활성 온도 이하에서 용제를 제거하는 방법을 들 수 있다.
이 때 이용하는 용제는, 방향족 탄화수소계 용제와 산소 함유계 용제와의 혼합 용제가, 접착제 조성물 (4a) 및 (4b)의 용해성을 향상시키는 관점에서 바람직하다. 또한, 박리성 기재로는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등의 내열성 및 내용제성을 갖는 중합체 필름을 들 수 있다. 특히 이형성을 갖도록 표면 처리된 PET 필름 등이 바람직하게 이용된다.
박리성 기재의 두께는 20 내지 75 ㎛인 것이 바람직하다. 이 두께가 20 ㎛ 미만이면, 가압착할 때에 취급이 어려워지는 경향이 있고, 75 ㎛를 초과하면, 회로 접속용 접착 필름 (10)과 박리성 기재 사이에 권취 어긋남이 발생하는 경향이 있다.
회로 접속용 접착 필름 (10)의 제조 방법으로는, 예를 들면 상기한 바와 같이 하여 형성한 도전성 접착제층 (4b) 및 절연성 접착제층 (4a)를 라미네이트하는 방법이나, 각 층을 순차 도공하는 방법 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다.
본 실시 형태의 회로 접속용 접착 필름은 COG(Chip On Glass; 칩 온 글래스) 등의 실장에서의, 유리 등 비교적 단단한 기판과 반도체 소자를 접합하는 이방 도전성 접착제로서 사용할 수 있다.
예를 들면, 유리 기판 및 반도체 소자 등의 회로 부재 사이에, 회로 접속용 접착 필름을 개재시킨 상태에서 가열 및 가압하여, 양자가 갖는 회로 전극끼리 전기적으로 접속할 수 있다. 여기서, 휘어짐이 특히 문제가 되는 것은 기판의 두께가 0.3 mm 이하인 회로 부재를 사용한 경우이고, 특히 이러한 경우에 본 실시 형태의 회로 접속용 접착 필름을 유효하게 사용할 수 있다.
즉, 접착제 조성물 및 도전 입자를 함유하는 도전성 접착제층과, 접착제 조성물을 함유하고 도전 입자를 함유하지 않은 절연성 접착제층을 구비하고, 절연성 접착제층에 함유되는 접착제 조성물이 (a) 필름 형성재, (b) 에폭시 당량이 200 내지 3000인 에폭시 수지 및 (c) 잠재성 경화제를 포함하는 접착 필름을, 두께 0.3 mm 이하의 제1 회로 기판의 주면 상에 제1 회로 전극이 형성된 제1 회로 부재와, 두께 0.3 mm 이하의 제2 회로 기판의 주면 상에 제2 회로 전극이 형성된 제2 회로 부재를, 제1 회로 전극 및 제2 회로 전극을 대향시킨 상태에서 전기적으로 접속하는, 회로 접속을 위해 사용할 수 있다.
또한, 추가로 기판의 두께가 0.2 mm 이하인 것을 사용한 경우에는, 보다 휘어짐의 문제가 현저해진다. 본 실시 형태의 회로 접속용 접착 필름을 사용할 수 있는 회로 기판의 두께의 하한으로는, 각각의 기계적 강도를 유지할 수 있으면 문제는 없고, 0.05 mm 이상인 것이 바람직하며, 0.08 mm 이상인 것이 보다 바람직하다.
유리 기판이나 반도체 소자 등의 회로 부재에는, 통상 회로 전극이 다수(경우에 따라서는 단수일 수도 있음) 설치되어 있다. 대향 배치된 회로 부재에 설치된 회로 전극의 적어도 일부를 대향 배치하고, 대향 배치된 회로 전극 사이에 회로 접속용 접착 필름을 개재시킨 상태에서 가열 및 가압함으로써, 대향 배치된 회로 전극끼리 전기적으로 접속하여 회로 접속 구조체를 얻을 수 있다.
이와 같이 대향 배치된 회로 부재를 가열 및 가압함으로써, 대향 배치된 회로 전극끼리는, 도전 입자를 통한 접촉 및 직접 접촉 중 하나 또는 둘다에 의해 전기적으로 접속된다.
<회로 접속 구조체>
도 2는, 한쌍의 회로 부재, 즉 기판 (1)과 반도체 소자 (2) 사이에, 본 실시 형태에 따른 회로 접속용 접착 필름 (10)을 개재시킨 적층체 (200)을 나타내는 모식 단면도이고, 도 3은 도 2에 나타내는 적층체 (200)을 가열 및 가압하여 얻어진, 본 실시 형태에 따른 회로 접속 구조체 (100)을 나타내는 모식 단면도이다.
도 3에 나타내는 회로 접속 구조체 (100)은, 유리 기판 (1a)(제1 회로 기판)의 주면 상에 배선 패턴 (1b)(제1 회로 전극)가 형성된 기판 (1)(제1 회로 부재)과, IC 칩 (2a)(제2 회로 기판)의 주면 상에 범프 전극 (2b)(제2 회로 전극)가 형성된 반도체 소자 (2)(제2 회로 부재)와, 기판 (1) 및 반도체 소자 (2) 사이에 개재하는 회로 접속용 접착 필름 (10)의 경화물 (6a) 및 (6b)(접속부)를 구비하고 있다. 회로 접속 구조체 (100)에서는, 배선 패턴 (1b) 및 범프 전극 (2b)가 대향 배치된 상태에서 전기적으로 접속되어 있다.
여기서 배선 패턴 (1b)는, 바람직하게는 투명 도전성 재료로 형성된다. 투명 도전성 재료로는 전형적으로는 ITO(인듐-주석 산화물)가 이용된다. 또한, 범프 전극 (2b)는, 전극으로서 기능할 수 있을 정도의 도전성을 갖는 재료(바람직하게는 금, 은, 주석, 백금족의 금속 및 ITO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종)로 형성되어 있다.
회로 접속 구조체 (100)에서, 대향하는 범프 전극 (2b) 및 배선 패턴 (1b)끼리는, 도전 입자 (5)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 도전 입자 (5)가 범프 전극 (2b) 및 배선 패턴 (1b)의 둘다에 직접 접촉함으로써 전기적으로 접속되어 있다.
회로 접속 구조체 (100)은, 회로 접속용 접착 필름 (10)의 경화물 (6a) 및 (6b)에 의해 기판 (1)과 반도체 소자 (2)가 접합되어 있기 때문에, 회로 부재의 두께가 얇은(0.3 mm 이하) 경우에도, 기판 (1)의 휘어짐이 충분히 억제되며, 우수한 접속 신뢰성이 얻어진다.
이러한 회로 접속 구조체 (100)은, 다음 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 즉, 두께 0.3 mm 이하의 유리 기판 (1a)(제1 회로 기판)의 주면 상에 배선 패턴 (1b)(제1 회로 전극)가 형성된 기판 (1)(제1 회로 부재) 및 두께 0.3 mm 이하의 IC 칩 (2a)(제2 회로 기판)의 주면 상에 범프 전극 (2b)(제2 회로 전극)가 형성된 반도체 소자 (2)(제2 회로 부재)를 구비하는 한쌍의 회로 부재 사이에, 본 실시 형태의 회로 접속용 접착 필름을 개재시켜 적층체를 얻는 공정과, 적층체를 가열 및 가압하여 회로 접속용 접착 필름을 경화시킴으로써, 한쌍의 회로 부재 사이에 개재하고, 대향 배치된 배선 패턴 (1b)(제1 회로 전극)와 범프 전극 (2b)(제2 회로 전극)가 전기적으로 접속되도록 한쌍의 회로 부재끼리를 접착하는 접속부를 형성하는 공정을 구비하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
<회로 부재의 접속 방법>
회로 접속 구조체 (100)은, 유리 기판 (1a)의 주면 상에 배선 패턴 (1b)가 형성된 기판 (1)과, IC 칩 (2a)의 주면 상에 범프 전극 (2b)가 형성된 반도체 소자 (2)와, 기판 (1) 및 반도체 소자 (2) 사이에 개재하는 회로 접속용 접착 필름 (10)을 배선 패턴 (1b) 및 범프 전극 (2b)가 대향 배치된 상태에서 가열 및 가압하여, 배선 패턴 (1b) 및 범프 전극 (2b)를 전기적으로 접속하는 방법에 의해 얻어진다.
이 방법에서는, 박리성 기재 상에 형성시킨 회로 접속용 접착 필름 (10)을 기판 (1) 상에 접합시킨 상태에서 가열 및 가압하여 회로 접속용 접착 필름 (10)을 가압착하고, 박리성 기재를 박리한 후, 회로 전극을 위치 정렬하면서 반도체 소자 (2)를 올려 놓은 후, 가열 및 가압하여 기판 (1), 회로 접속용 접착 필름 (10) 및 반도체 소자 (2)가 이 순서대로 적층된 적층체 (200)을 준비할 수 있다.
상기 적층체 (200)을 가열 및 가압하는 조건은, 회로 접속용 접착 필름 (10) 중 접착제 조성물 (4a) 및 (4b)의 경화성 등에 따라, 회로 접속용 접착 필름 (10)이 경화하여 충분한 접착 강도가 얻어지도록 적절하게 제조된다.
본 실시 형태의 회로 접속용 접착 필름을 이용한 회로 부재의 접속 방법에 따르면, 회로 부재의 두께가 얇은(0.3 mm 이하) 경우에도, 회로 부재의 휘어짐을 억제하고, 양호한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(1) 회로 접속용 접착 필름의 준비
도전성 접착제층 및 절연성 접착제층을 제작하기 위한 각 재료를 이하와 같이 준비하였다. 또한, 각각의 필름 형성재를 약 10 mg 칭량하고, TA 인스트루먼츠사 제조의 DSC 장치(제품명: Q1000)로 JIS K7121-1987의 규정에 따라, 필름 형성재의 Tg를 측정하였다. 또한, 에폭시 수지의 에폭시 당량은 JIS K7236에 준한 방법으로 측정하였다.
(a) 성분: 필름 형성재
"FX-316"(도토 가세이 제조, 제품명): 페녹시 수지(Tg: 66 ℃)
(b) 성분: 에폭시 당량이 200 내지 3000인 에폭시 수지
"에피코트 872"(재팬 에폭시 레진 제조, 제품명): 가요성 에폭시 수지(에폭시 당량 600 내지 700)
"에피코트 4004P"(재팬 에폭시 레진 제조, 제품명): 비스페놀 F형 에폭시 수지(에폭시 당량 880)
"EXA-4816"(DIC 제조, 제품명): 유연성 에폭시 수지(에폭시 당량 403)
"EXA-4822"(DIC 제조, 제품명): 강인성 에폭시 수지(에폭시 당량 385)
"EXA-4850-150"(DIC 제조, 제품명): 유연성 에폭시 수지(에폭시 당량 450)
(b)' 성분: (b) 성분 이외의 에폭시 수지
"YL-980"(재팬 에폭시 레진 제조, 제품명): 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량 180 내지 190)
"YL-983U"(재팬 에폭시 레진 제조, 제품명): 비스페놀 F형 에폭시 수지(에폭시 당량 165 내지 175)
"에피코트 1032H60"(재팬 에폭시 레진 제조, 제품명): 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량 163 내지 175)
"EXA-4710"(DIC 제조, 제품명): 고내열 에폭시 수지(에폭시 당량 170)
"에피코트 1256"(재팬 에폭시 레진 제조, 제품명): 페녹시형 에폭시 수지(에폭시 당량 7500 내지 8500)
(c): 잠재성 경화제 "노바큐어"(아사히 가세이 케미컬즈 제조, 제품명)
(d): 절연성 입자
"X-52-7030"(신에쓰 실리콘 제조, 제품명): 실리콘 미립자
(도전 입자)
"마이크로펄 AU"(세끼스이 가가꾸 제조, 제품명)
(첨가제)
"SH6040" (도레이 다우코닝 제조, 제품명): 실란 커플링제
(실시예 1)
<도전성 접착제층>
페녹시 수지 "FX-316" 30 질량부, 에폭시 수지 "에피코트 872" 및 "에피코트 4004P" 각각 10 질량부, 잠재성 경화제 "노바큐어" 30 질량부 및 실란 커플링제 "SH6040" 1 질량부를 톨루엔 100 질량부에 용해시킨 후, 도전 입자 "마이크로펄 AU" 19 질량부를 가하고, 도전성 접착제층 형성용 도포액을 제조하였다.
이 도포액을 한쪽면(도포액을 도포하는 면)에 이형 처리(속박리 처리)가 실시된 두께 50 ㎛의 PET 필름에 도공 장치((주)야스이 세이끼사 제조, 제품명: 정밀 도공기)를 이용하여 도포하고, 70 ℃에서 10 분간 열풍 건조함으로써, PET 필름 상에 두께 10 ㎛의 도전성 접착제층을 형성하였다.
<절연성 접착제층>
페녹시 수지 "FX-316" 50 질량부, 에폭시 수지 "에피코트 872" 28 질량부, 잠재성 경화제 "노바큐어" 18 질량부 및 실란 커플링제 "SH6040" 1 질량부를, 용제인 톨루엔 100 질량부에 용해시킨 후, 실리콘 미립자 "X-52-7030" 3 질량부를 가하고, 절연성 접착제층 형성용 도포액을 제조하였다.
이 도포액을, 상기와 동일하게 하여 한쪽면에 이형 처리가 실시된 두께 50 ㎛의 PET 필름에 도공 장치((주)야스이 세이끼사 제조, 제품명: 정밀 도공기)를 이용하여 도포하고, 70 ℃에서 10 분간 열풍 건조함으로써, PET 필름 상에 두께 15 ㎛의 절연성 접착제층을 형성하였다.
<회로 접속용 접착 필름>
상기에서 얻어진 도전성 접착제층과 절연성 접착제층을 50 ℃에서 가열하면서 롤 라미네이터로 라미네이트하고, 두께가 25 ㎛인 회로 접속용 접착 필름을 얻었다.
(실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 5)
하기 표 2에 나타내는 배합 비율(질량부)로 각 성분을 첨가하고, 절연성 접착제층 형성용 도포액을 제조한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 조작하여 회로 접속용 접착 필름을 제작하였다.
Figure 112013036611195-pat00008
(2) 회로 접속 구조체의 제작
<기판 및 반도체 소자의 준비>
기판으로서, 유리 기판(코닝 #1737, 38 mm×28 mm, 두께 0.3 mm)의 표면에 ITO(인듐 주석 산화물)의 배선 패턴(패턴 폭 50 ㎛, 전극간 스페이스 5 ㎛)을 형성시킨 것을 준비하였다. 반도체 소자로서, IC 칩(외형 17 mm×17 mm, 두께 0.3 mm, 범프의 크기 50 ㎛×50 ㎛, 범프간 스페이스 50 ㎛, 범프 높이 15 ㎛)을 준비하였다.
<기판 및 반도체 소자의 접속>
상기 실시예 및 비교예에서 제작한 회로 접속용 접착 필름을 이용하고, IC 칩과 유리 기판과의 접속을 이하에 나타낸 바와 같이 행하였다. 또한, 접속에는 세라믹 히터를 포함하는 스테이지(150 mm×150 mm) 및 툴(3 mm×20 mm)로 구성되는 가열 압착구를 이용하였다.
우선, 회로 접속용 접착 필름(1.5 mm×20 mm)의 도전성 접착제층 상의 PET 필름을 박리하고, 도전성 접착제층면을 유리 기판에 80 ℃, 0.98 MPa(10 kgf/㎠)의 조건에서 2 초간 가열 및 가압함으로써 첩부하였다. 이어서, 회로 접속용 접착 필름의 절연성 접착제층 상의 PET 필름을 박리하고, IC 칩의 범프와 유리 기판과의 위치 정렬을 행한 후, 회로 접속용 접착 필름의 실측 최고 도달 온도 190 ℃ 및 범프 전극 면적 환산 압력 70 MPa의 조건에서, IC 칩 상측으로부터 10 초간 가열 및 가압을 행하여 절연성 접착제층을 IC 칩에 첩부하고, 회로 접속용 접착 필름을 개재시킨 칩과 유리 기판과의 본 접속을 행하였다.
(3) 평가
(필름 형성성)
제작한 회로 접속용 접착 필름에 대해서, 이하의 기준으로 필름 형성성을 평가하였다. 또한, "필름으로 할 수 있음"이란, 제작한 필름이 용이하게 찢어지거나, 갈라지거나, 달라붙는 것이 없는 것을 의미한다. 필름 형성성의 평가 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
A: 필름으로 할 수 있음
B: 필름으로 할 수 없음
(휘어짐)
도 4는, 유리 기판의 휘어짐의 평가 방법을 나타내는 모식 단면도이다. 도 4에 나타내는 회로 접속 구조체 (100)은, 기판 (1), 반도체 소자 (2) 및 이들을 접합하는 경화한 회로 접속용 접착 필름 (10)으로 구성된다. L은, 반도체 소자 (2)의 중심에서의 기판 (1)의 하면의 높이를 0이라 했을 때, 반도체 소자 (2)의 중심으로부터 12.5 mm 떨어진 장소까지의 기판 (1)의 하면의 높이 중 가장 큰 값을 나타낸다. 휘어짐의 평가는 L을 지표로서 행하였다. L의 값이 작을수록 휘어짐이 작은 것을 나타낸다. L의 값이 15 ㎛ 미만인 경우를 "A", 15 ㎛ 이상인 경우를 "B"로 하여 2단계로 평가하였다. 휘어짐의 평가 결과를 표 3에 나타내었다.
또한, 회로 접속 구조체의 제작에서, 유리 기판 및 IC 칩의 두께를 각각 0.3 mm에서 0.5 mm로 변경하고, 상기 실시예 및 비교예에서 제작한 회로 접속용 접착 필름을 이용한 접속을 상술한 바와 마찬가지의 절차로 행하여 접합체를 제작하였다. 얻어진 접합체의 휘어짐의 평가를 행한 바, 어느 접합체에서도 휘어짐은 15 ㎛ 미만이었다.
(접속 신뢰성)
제작한 회로 접속 구조체를 이용하여 유리 기판의 회로와 반도체 소자의 전극간의 저항값을 측정하였다. 측정에는, 멀티미터(장치명: MLR21, ETAC사 제조)를 이용하고, 온도 85 ℃, 습도 85 ％ RH, 1000 시간의 THT 테스트(Thermal Humidity Test) 후에 행하였다. THT 테스트 후 저항값에 기초하여, 접속 신뢰성을 이하의 기준에 따라 A 또는 B의 2단계로 평가하였다. 각 회로 접속 구조체의 측정 결과를 표 3에 나타내었다.
A: 10 Ω 미만
B: 10 Ω 이상
Figure 112011044277044-pat00003
본 발명의 회로 접속용 접착 필름은, 두께가 얇은 회로 부재끼리의 접속에 이용된 경우에도, 필름 형성성, 휘어짐 및 접속 신뢰성 중 어느 것에 관해서도 우수한 특성을 나타내었다.
1…기판, 1a…유리 기판, 1b…배선 패턴, 2…반도체 소자, 2a…IC칩, 2b…범프 전극, 3a…절연성 접착제층, 3b…도전성 접착제층, 4a, 4b…접착제 조성물, 5…도전 입자, 6a, 6b…경화물, 10…회로 접속용 접착 필름, 100…회로 접속 구조체, 200…적층체.

Claims (5)

  1. 두께 0.3 mm 이하의 제1 회로 기판의 주면 상에 제1 회로 전극이 형성된 제1 회로 부재와,
    두께 0.3 mm 이하의 제2 회로 기판의 주면 상에 제2 회로 전극이 형성되고, 상기 제2 회로 전극이 상기 제1 회로 전극과 대향하도록 배치되어, 상기 제2 회로 전극이 상기 제1 회로 전극과 전기적으로 접속되어 있는 제2 회로 부재와,
    상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재 사이에 개재하는 접속부를 구비하며,
    상기 접속부가 회로 접속용 접착 필름의 경화물이고,
    상기 제1 회로 기판이 유리 기판이고, 상기 제2 회로 부재가 반도체 소자이며,
    상기 회로 접속용 접착 필름이, 접착제 조성물 및 도전 입자를 함유하는 도전성 접착제층과, 접착제 조성물을 함유하고 도전 입자를 함유하지 않은 절연성 접착제층을 구비하고,
    상기 절연성 접착제층에 함유되는 접착제 조성물이 (a) 필름 형성재, (b) 에폭시 당량이 200 내지 2500인 에폭시 수지 및 (c) 잠재성 경화제를 포함하는 것인 회로 접속 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 에폭시 수지가 비스페놀형 에폭시 수지인 것인 회로 접속 구조체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전성 접착제층에 함유되는 접착제 조성물이 (a) 필름 형성재, (b) 에폭시 당량이 200 내지 2500인 에폭시 수지 및 (c) 잠재성 경화제를 포함하는 것인 회로 접속 구조체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전성 접착제층 및/또는 상기 절연성 접착제층이 (d) 절연성 입자를 더 함유하는 것인 회로 접속 구조체.
  5. 삭제
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