KR101355855B1 - 이방성 도전 필름 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 및 설포늄 양이온 경화촉매를 함께 함유함으로써, 저온에서 빠르게 경화가 이루어져 열 경화 시 심한 뒤틀림 현상을 방지하는, 저온 속경화형 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
또한 본원 발명은 에폭시 당량을 한정한 반응성 모노머를 사용함으로써 저온 속경화를 달성하고 설포늄 양이온 경화촉매로서 설포늄 보레이트를 사용함으로써 양이온 중합 시 다량의 불소 이온 방출을 방지하는 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
또한 본원 발명은 수소화 에폭시 수지를 추가로 함유함으로써 설포늄 양이온 경화촉매와의 반응 효율을 높여 보다 우수한 저온 속경화성을 나타내는 이방성 도전 필름에 관한 것이다.

Description

이방성 도전 필름{Anisotropic conductive film}
본원 발명은 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 및 설포늄 양이온 경화촉매를 함께 함유함으로써, 저온에서 빠르게 경화가 이루어져 열 경화 시 심한 뒤틀림 현상(warpage)을 방지하는, 저온 속경화형 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
이방성 도전 필름(Anisotropic conductive film, ACF)이란 일반적으로 니켈(Ni)이나 금(Au) 등의 금속 입자, 또는 그와 같은 금속들로 코팅된 고분자 입자 등의 도전 입자를 에폭시 등의 수지에 분산시킨 필름 형상의 접착제를 말하는 것으로, 필름의 막 두께 방향으로는 도전성을 띠고, 면 방향으로는 절연성을 띠는, 전기 이방성 및 접착성을 갖는 고분자 막을 의미한다. 이방성 도전 필름을 접속시키고자 하는 회로 사이에 상기 필름을 위치시킨 후 일정 조건의 가열, 가압 공정을 거치면, 회로 단자들 사이는 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되고, 인접하는 전극 사이에는 절연성 접착 수지가 충진되어 도전성 입자가 서로 독립하여 존재하게 됨으로써 높은 절연성을 부여하게 된다.
최근 전자부품이나 반도체 소자, 기판의 접속단자를 접속함에 있어서 상기 이방성 도전 필름에 의한 이방성 도전 접속 방식이 널리 사용되고 있다. 이러한 이방성 도전 접속 방식은 평판 디스플레이의 패널을 제조함에 있어 TCP(Tape carrier process) 단자와 유리 기판의 투명 전극 간의 접속, 구동 I/C와 FPC(Flexible Printed Circuit board) 단자 간의 접속 또는 구동 I/C와 투명 전극 간의 접속 등에 널리 사용되며, 특히 최근에는 플립칩(flip-chip) 방식의 칩패키징에 있어서 솔더볼 접속 방식을 대체하는 미래형 패키징 방법으로 그 적용이 확대되고 있는 추세이다.
이와 같이 구동 I/C 칩과 투명 전극 간의 접속을 이방성 도전 필름을 이용하여 합착하는 경우, 높은 온도로 본딩하게 되면 구동 I/C를 구성하는 실리콘 웨이퍼와 투명 전극이 형성되어 있는 글래스와의 열팽창 계수의 차이로 인해, 합착 후 열 경화시 심한 뒤틀림 현상이 발생하게 되고 이는 제품의 불량으로 이어지게 되어 문제이다. 따라서 저온에서 단시간에 경화가 이루어지는 저온 속경화형 이방성 도전 필름의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
한편, 본원 발명과 관련된 선행 기술로는 일본등록특허 제4784698호 및 대한민국공개특허 제10-2005-0022018호가 있다.
일본등록특허 제4784698호는 일반적인 에폭시 수지 및 설포늄염 화합물을 함유하는 열경화성 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 에폭시 수지 및 설포늄 경화촉매를 함께 사용하는 것을 개시하고 있으나 이는 특정 치환기를 갖는 설포늄 경화촉매를 사용함으로써 유리 전이 온도가 높은 열경화성 에폭시 수지를 제공하기 위한 기술이므로 저온 속경화형 이방성 도전 필름용 조성물로 사용되기에는 적합하지 않은 것으로 판단된다.
또한 대한민국공개특허 제10-2005-0022018호는 에폭시 수지 및 양이온 광개시제를 포함하는 광경화성 조성물에 관한 것으로서, 에폭시 수지 및 양이온 경화제를 함께 사용하는 것을 개시하고 있으나 이는 감광제를 추가로 포함함으로써 빛을 감지하여 빛에 의해 경화되는 광경화성 조성물로, 역시 저온 속경화형 이방성 도전 필름용 조성물로 사용되기에는 적합하지 않은 것으로 판단된다.
일본등록특허공보 B1 제4784698호(2011.10.05.공고) 대한민국공개특허공보 A 제10-2005-0022018호(2005.03.07.공개)
본 발명자들은 상기의 문제를 해결하기 위하여 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 및 설포늄 양이온 경화촉매를 함께 함유함으로써, 저온에서 빠르게 경화가 이루어져 열 경화 시 심한 뒤틀림 현상을 방지하는, 저온 속경화형 이방성 도전 필름을 개발하기에 이르렀다.
본원 발명은 에폭시 당량을 한정한 반응성 모노머를 사용함으로써 저온 속경화를 달성하는 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본원 발명의 일 양태에서, 설포늄 양이온 경화촉매로서 설포늄 보레이트를 사용함으로써 양이온 중합 시 다량의 불소 이온 방출을 방지하는 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본원 발명의 일 양태에서, 수소화 에폭시 수지를 추가로 함유함으로써 설포늄 양이온 경화촉매와의 반응 효율을 높여 보다 우수한 저온 속경화성을 나타내는 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명은 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 및 설포늄 양이온 경화촉매를 함께 함유함으로써 저온에서 빠르게 경화가 진행되는 저온 속경화형 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
본원 발명의 일 양태는,
a) 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머;
b) 수소화 에폭시 수지; 및
c) 설포늄 양이온 경화촉매
를 함유하는, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면,
상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여,
a) 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 1 내지 20 중량부;
b) 수소화 에폭시 수지 5 내지 50 중량부; 및
c) 설포늄 양이온 경화촉매 0.1 내지 10 중량부
를 함유하는, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기의 조성에,
d) 바인더 수지; 및
e) 도전 입자
를 추가로 함유하는, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여,
a) 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 1 내지 20 중량부;
b) 수소화 에폭시 수지 5 내지 50 중량부;
c) 설포늄 양이온 경화촉매 0.1 내지 10 중량부;
d) 바인더 수지 20 내지 60 중량부; 및
e) 도전 입자 0.1 내지 30 중량부
를 함유하는, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 반응성 모노머는 2개 이상의 글리시딜(Glycidyl)기(예를 들어, 디글리시딜(Di-glycidyl), 트리글리시딜(Tri-glycidyl))를 갖는 반응성 모노머, 모노 아로마틱(mono-Aromatic) 구조를 갖는 반응성 모노머, 및 알리시클릭(Alicyclic) 구조를 갖는 반응성 모노머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 수소화 에폭시 수지는 에폭시 당량이 150 내지 1,300 g/eq인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 수소화 에폭시 수지는 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 설포늄 양이온 경화촉매는 설포늄 보레이트인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 설포늄 보레이트는 하기 화학식 1의 화합물인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112011100532445-pat00001
상기 식에서,
R1은 수소, 메틸, 에틸,
Figure 112011100532445-pat00002
, 및
Figure 112011100532445-pat00003
로 이루어진 군에서 선택되며, 여기서 R4는 방향족 탄화수소, 치환된 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 치환된 지방족 탄화수소, 카복실기 및 설포닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R2는 톨루엔, 페놀, 벤젠, o-자일렌 및 나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택되고;
R3은 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸로 이루어진 군에서 선택되며;
X는 플루오르이다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 R2는 메틸 나프탈렌 또는 디메틸 나프탈렌인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면,
에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머; 및
설포늄 양이온 경화촉매를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
150 내지 170℃에서 5초간 경화 시 경화율이 80% 이상인, 저온 속경화형 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기의 이방성 도전 필름으로 접속된 반도체 장치를 제공한다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 및 설포늄 양이온 경화촉매를 함께 함유함으로써, 저온에서 빠르게 경화가 이루어져 열 경화 시 심한 뒤틀림 현상을 방지하는 효과를 갖는다.
보다 구체적으로 본원 발명은 에폭시 당량을 한정한 반응성 모노머를 사용함으로써 저온 속경화를 달성하는 이방성 도전 필름을 제공하는 효과를 갖는다.
또한 본원 발명의 일 양태에서, 설포늄 양이온 경화촉매로서 설포늄 보레이트를 사용함으로써 양이온 중합 시 다량의 불소 이온 방출을 방지하는 이방성 도전 필름을 제공하는 효과를 갖는다.
또한 본원 발명의 일 양태에서, 수소화 에폭시 수지를 추가로 함유함으로써 설포늄 양이온 경화촉매와의 반응 효율을 높여 보다 우수한 저온 속경화성을 나타내는 이방성 도전 필름을 제공하는 효과를 갖는다.
이하, 본원 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본원 명세서에 기재되지 않은 내용은 본원 발명의 기술 분야 또는 유사 분야에서 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
본원 발명의 일 양태는,
a) 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머;
b) 수소화 에폭시 수지; 및
c) 설포늄 양이온 경화촉매
를 함유하는, 이방성 도전 필름을 제공한다.
a) 에폭시 당량이 120 내지 180 g/ eq 인 반응성 모노머
본원 발명에서 사용되는 반응성 모노머는 그 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 것이라면 특별한 제한없이 사용 가능하다.
상기 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머의 비제한적인 예로는 레조르시놀 디글리시딜 에터(Resorcinol diglycidyl ether), 1,4-시클로헥산 디메탄올 디글리시딜 에터(1,4-Cyclohexane dimethanol diglycidyl ether), 디시클로펜다디엔 디옥시드(Dicyclopentadiene dioxide), 2-((4-(2 -옥시라닐메톡시)페녹시)메틸)옥시란(2-((4-(2-Oxiranylmethoxy)phenoxy)methyl)oxirane, 디글리시딜 1,2- 시클로헥산디카복실레이트(Diglycidyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate), 디글리시딜 테레프탈레이트(Diglycidyl Terephthalate) 또는 디글리시딜 o-프탈레이트(Diglycidyl o-Phthalate) 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 에폭시 당량이 120 g/eq 미만일 경우에는 반응이 너무 빨리 일어나 상온 안정성에 문제가 되며, 180 g/eq를 초과할 경우에는 저온 속경화가 이루어지지 않는다.
본원 발명에서 사용되는 상기 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머는, 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 20 중량부로 함유될 수 있으며 보다 바람직하게는 1 내지 10 중량부로 함유될 수 있다. 상기의 범위 내에서 저온 속경화를 효과적으로 달성할 수 있다.
b) 수소화 에폭시 수지
본원 발명에서 사용되는 수소화 에폭시 수지는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 수소화 에폭시 수지는 바람직하게는 에폭시 당량이 180 내지 1,300 g/eq인 것을 사용할 수 있다.
상기 수소화 에폭시 수지로는 바람직하게는 수소화 비스페놀 A형(Hydrogenated Bisphenol A) 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
상기 수소화 에폭시 수지로 보다 바람직하게는, 하기 화학식 2의 수소화 비스페놀 A형 에폭시 모노머, 또는 하기 화학식 3의 수소화 비스페놀 A형 에폭시 올리고머를 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112011100532445-pat00004
[화학식 3]
Figure 112011100532445-pat00005
상기 화학식 2에서,
n은 0.1 내지 13이다.
본원 발명에서 사용되는 수소화 에폭시 수지는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 50 중량부로 함유될 수 있다.
c) 설포늄 양이온 경화촉매
본원 발명에서 사용되는 설포늄 양이온 경화촉매는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 설포늄 양이온 경화촉매로는 바람직하게는 설포늄 보레이트를 사용할 수 있다. 설포늄 보레이트는 양이온 중합 시 불소 이온의 다량 방출을 방지할 수 있어 금속 배선 또는 접속 패드 등의 부식을 방지하는 이점이 있다.
상기 설포늄 보레이트는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있으나 바람직하게는 하기 화학식 1의 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112011100532445-pat00006
상기 식에서,
R1은 수소, 메틸, 에틸,
Figure 112011100532445-pat00007
, 및
Figure 112011100532445-pat00008
로 이루어진 군에서 선택되며, 여기서 R4는 방향족 탄화수소, 치환된 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 치환된 지방족 탄화수소, 카복실기 및 설포닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R2는 톨루엔, 페놀, 벤젠, o-자일렌 및 나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택되고;
R3은 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸로 이루어진 군에서 선택되며;
X는 플루오르이다.
상기 R2는 바람직하게는 메틸 나프탈렌 또는 디메틸 나프탈렌일 수 있다.
상기 화학식 1의 일 예로,
Figure 112011100532445-pat00009
를 들 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 설포늄 양이온 경화촉매는, 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 10 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 충분한 저온 속경화성을 달성할 수 있다. 상기 설포늄계 경화제의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 경화가 충분히 일어나지 못할 우려가 있으며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 상온에서도 경화가 진행될 우려가 있어 바람직하지 못하다.
본원 발명은 상기 a), b) 및 c) 이외에 바인더 수지 및 도전 입자를 포함할 수 있다.
바인더 수지
본원 발명에서 사용되는 바인더 수지는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 수지를 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 바인더 수지의 비제한적인 예로는 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 폴리 메타크릴레이트 수지, 폴리 아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴레이트 변성 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르우레탄 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 스타이렌-부티렌-스타이렌(SBS) 수지 및 에폭시 변성체, 스타이렌-에틸렌-부틸렌-스타이렌(SEBS) 수지 및 그 변성체, 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 및 그 수소화체 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 바인더 수지로는 바람직하게는 열경화형 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 중량 평균 분자량이 20,000 g/mol 이상이고, 분자 중에 2 이상의 에폭시기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 열경화 에폭시 수지는 비스페놀형, 노볼락형, 글리시딜형, 지방족, 지환족 및 방향족 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상온에서 고상인 에폭시 수지와 상온에서 액상인 에폭시 수지를 병용할 수 있으며, 여기에 추가로 가요성 에폭시 수지를 병용할 수 있다. 상기 고상의 에폭시 수지로서는 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 디사이클로 펜타디엔을 주골격으로 하는 에폭시 수지, 비스페놀 A형 혹은 F형의 고분자 또는 변성한 에폭시 수지 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 상온에서 액상의 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 혹은 F형 또는 혼합형 에폭시 수지 등을 들 수 있으나, 이 또한 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 가요성 에폭시 수지의 예로는 다이머산(dimer acid) 변성 에폭시 수지, 프로필렌 글리콜을 주골격으로 한 에폭시 수지, 우레탄 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 상기 방향족 에폭시 수지는 나프탈렌계, 안트라센계, 피렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 바인더 수지로 플루오렌계 에폭시 수지가 사용될 수 있다. 바인더 수지로써 플루오렌계 에폭시 수지를 포함하여 사용하면, 높은 유리전이온도를 쉽게 확보할 수 있다.
상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량은 그 크기가 클수록 필름 형성이 용이하나, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 5,000 내지 150,000 g/mol일 수 있고, 보다 바람직하게는 10,000 내지 80,000 g/mol일 수 있다. 바인더 수지의 중량 평균 분자량이 5,000 g/mol미만일 경우에는 필름 형성이 저해될 수 있으며, 150,000 g/mol을 초과할 경우에는 다른 성분들과의 상용성이 나빠질 수 있다.
상기 바인더 수지의 함량은, 상기 이방성 도전 필름용 조성물 100 중량부에 대하여 20 내지 60 중량부, 바람직하게는 30 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
도전 입자
본원 발명에서 사용되는 도전 입자는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 도전 입자를 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 도전 입자의 비제한적인 예로는 Au, Ag, Ni, Cu, 땜납 등을 포함하는 금속 입자; 탄소; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스타이렌, 폴리비닐알코올 등을 포함하는 수지 및 그 변성 수지를 입자로 하여 Au, Ag, Ni 등을 포함하는 금속으로 도금 코팅한 입자; 그 위에 절연 입자를 추가로 코팅한 절연화 처리된 도전 입자 등을 들 수 있다.
상기 도전 입자의 크기는, 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 2 내지 30 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
상기 도전 입자는 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부로 함유될 수 있다. 도전성 입자의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 접속 과정에서 단자 간 Mis-Align이 발생할 경우 접속 면적 감소로 인한 접속 불량을 일으킬 우려가 있고, 30 중량부를 초과할 경우에는 절연 불량을 일으킬 우려가 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면,
에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머; 및
설포늄 양이온 경화촉매를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
150 내지 170℃에서 5초간 경화 시 경화율이 80% 이상인, 저온 속경화형 이방성 도전 필름을 제공한다.
상기 경화율은 DSC(시차주사열량계)를 이용하여 발열량을 측정하고 하기의 공식을 통해 구해진다.
경화율 = {(Q0 - QT)/Q0}×100
상기 식에서,
Q0는 경화 전 발열량이고;
QT는 경화 후 발열량이다.
상기 이방성 도전 필름은 방향족 또는 수소화 에폭시 수지를 추가로 함유할 수 있으며, 바람직하게는 수소화 에폭시 수지를 함유할 수 있다. 방향족 에폭시 수지에 비하여 수소화 에폭시 수지가 설포늄 양이온 경화촉매와의 반응성이 더 우수하여 충분한 저온 속경화성을 달성하는 데에 유리하다.
본원 발명의 이방성 도전 필름을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다.
이방성 도전 필름을 형성하는 방법은 특별한 장치나 설비가 필요하지 아니하며, 바인더 수지를 유기 용제에 용해시켜 액상화 한 후 나머지 성분을 첨가하여 일정 시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 적당한 두께, 예를 들어 10 내지 50 ㎛의 두께로 도포한 다음, 일정 시간 건조하여 유기 용제를 휘발시킴으로써 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기의 이방성 도전 필름으로 접속된 반도체 장치를 제공한다.
상기 반도체 장치는, 배선 기판; 상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 이방성 도전 필름; 및 상기 필름상에 탑재된 반도체 칩을 포함할 수 있다.
본원 발명에 사용되는 상기 배선기판, 반도체 칩은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다.
본원 발명의 반도체 장치를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 방법으로 수행될 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 기술함으로써 본원 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예, 비교예 및 실험예는 본원 발명의 일 예시에 불과하며, 본원 발명의 내용이 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
실시예 1
(가) 이방성 도전 필름용 조성물의 제조
이방성 도전 필름용 조성물 100 중량부에 대하여, 에폭시 반응성 모노머(에폭시 당량: 145 g/eq, 제품명: EX-711, 제조사: 나가세켐텍스) 5 중량부; 수소화 에폭시 수지(에폭시 당량: 225 g/eq , 제품명: ST-3000, 제조사: 국도화학) 30 중량부; 및 바인더 수지 (페녹시 수지, 제품명: YP-50, 제조사: 동도화성) 45 중량부를 톨루엔과 함께 혼합한 뒤, 상기 구조의 설포늄 경화 촉매 5 중량부를 혼합하였다.
다음으로 상기 제조된 절연성 접착제에 도전성 입자를 10 중량부 첨가하고, 도전성 입자가 균일하게 분산되도록 톨루엔을 5 중량부 첨가한 다음, 40 분간 교반하여, 이방성 도전 필름용 조성물을 제조하였다.
교반 중 발생하는 기포를 제거한 후, 회전 점도계를 사용하여 전단속도(γ = 5 ~ 20)에 따라 점도를 측정한 결과 10,000 ~ 30,000 cP수준이었다.
(나) 이방성 도전 필름의 제조 및 평가
상기 제조된 이방성 도전 필름용 조성물을 콤마 코팅기를 사용하여 실리콘 이형 베이스 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET) 필름에 도포하고, 60 내지 80℃의 3개의 존에서 10분 동안 건조하여, 25 ㎛의 두께의 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 제조된 이방성 도전 필름은 가열 압착 후 경화율 및 접착력 측정을 위하여, 이방성 도전 필름을 1.5 mm 폭으로 슬리팅(slitting)하고, 전극으로 산화인듐주석(ITO)이 형성된 글라스 위에 70℃에서, 1초 동안, 0.1 MPa의 압력으로 가압착을 실시하였다.
다음으로 실리콘 이형 베이스 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름를 박리하고, 이것에 구동 IC의 범프를 정렬해 두고서 150℃의 온도 구간에서 5초 동안 70 MPa의 압력으로 본압착을 실시하였다.
상기 이방성 도전 필름의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, 에폭시 반응성 모노머 5 중량부를 7 중량부로 증가시키고, 바인더 수지를 45 중량부에서 43 중량부로 감소시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 이방성 도전 필름의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 3
실시예 1에 있어서, 수소화 에폭시 30 중량부를 45 중량부로 증가시키고, 바인더 수지를 45 중량부에서 30 중량부로 감소시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 이방성 도전 필름의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 에폭시 반응성 모노머를 당량이 180 g/eq이상인 에폭시(제품명: YD-128 제조사: 동도화성)로 대신한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 이방성 도전 필름의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 2
실시예 1에 있어서, 에폭시 반응성 모노머를 함유하지 않고 수소화 에폭시 수지를 30 중량부에서 35 중량부로 증가시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 이방성 도전 필름의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
구성 성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
에폭시 모노머 5 7 5 5 -
수소화 에폭시 수지 30 30 45 30 35
설포늄 경화촉매 45 43 30 45 45
바인더 수지 5 5 5 5 5
도전 입자 10 10 10 10 10
톨루엔 5 5 5 5 5
총 100 100 100 100 100
실험예 1
접착력( Shear Strength )의 측정
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2에 따른 이방성 도전 필름의 150℃에서의 경화율을 측정하기 위하여 다음과 같은 방법을 수행하였다.
제조된 이방성 도전 필름을 1.5 mm 폭으로 슬리팅(slitting)하고, 전극으로 산화인듐주석(ITO)이 형성된 글라스 위에 70℃, 1초간, 0.1 MPa의 압력으로 가압착을 실시한 후 이것에 구동(Driver) IC의 범프를 정렬해 두고서 150℃에서 170℃까지의 온도 구간에서 5초 동안 70 MPa의 압력으로 본압착을 실시하였다.
상기의 조건으로 접속시킨 시편을 5개씩 준비하여, Die Shear Tester (모델명: Dage 4000 series, 제조사: Dage)를 이용하여 전단속도 100 ㎛/sec의 조건하에서 구동 IC가 박리될 때의 강도를 측정하여 계산된 접착력을 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 2
경화율의 측정
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2에 따른 이방성 도전 필름의 150℃에서의 경화율을 측정하기 위하여 구동 IC를 산화인듐주석을 전극으로 사용한 글래스에 150℃, 5초, 70 MPa로 압착한 후 박리하여 잔존하는 이방성 도전필름의 발열량을 DSC(시차주사열량계, TA Instruments Q series)를 이용하여 구한 뒤(조건: 10℃/분, 0 ~ 300℃ 온도 측정), 경화 전의 이방성 도전 필름의 발열량을 구하여 하기의 식을 이용하여 경화율을 계산하였다.
경화율 = {(Q0 - QT)/Q0}×100
상기 식에서,
Q0는 경화 전 발열량이고;
QT는 경화 후 발열량이다.
실험예 3
접속 저항의 측정
상기의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2에 따른 이방성 도전 필름의 접속 저항을 측정하기 위하여 상기 각각의 필름을 구동 IC(피치 16 ㎛, 범프면적 1,000 ㎛, 범프높이 12 ㎛)와 산화주석인듐 전극이 패턴된 글래스(피치 16 ㎛, 전극 폭 10 ㎛)를 이용하여 하기와 같은 조건으로 접속하였다.
1) 가압착 조건: 70℃, 1초, 0.1 MPa
2) 본압착 조건: 150℃, 5초, 7.0 MPa
상기의 조건으로 접속시킨 시편을 5개씩 준비하여, 이들 각각을 4 단자 측정 방법으로 초기 접속 저항을 측정(ASTM F43-64T 방법에 준함)하여 평균값을 계산하였다.
하기 표 2는 실험예 1 내지 3의 측정 결과를 나타낸 것이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
경화율(%) 80 90 82 60 50
접착력(MPa) 25 30 25 5 4
접속 저항(Ω) 0.2 0.1 0.2 10 15

Claims (16)

  1. a) 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머;
    b) 수소화 에폭시 수지; 및
    c) 설포늄 양이온 경화촉매
    를 함유하는, 이방성 도전 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여,
    a) 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 1 내지 20 중량부;
    b) 수소화 에폭시 수지 5 내지 50 중량부; 및
    c) 설포늄 양이온 경화촉매 0.1 내지 10 중량부
    를 함유하는, 이방성 도전 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    d) 바인더 수지; 및
    e) 도전 입자
    를 추가로 함유하는, 이방성 도전 필름.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여,
    a) 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머 1 내지 20 중량부;
    b) 수소화 에폭시 수지 5 내지 50 중량부;
    c) 설포늄 양이온 경화촉매 0.1 내지 10 중량부;
    d) 바인더 수지 20 내지 60 중량부; 및
    e) 도전 입자 0.1 내지 30 중량부
    를 함유하는, 이방성 도전 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반응성 모노머는 2개 이상의 글리시딜(Glycidyl)기를 갖는 반응성 모노머, 모노 아로마틱(mono-Aromatic) 구조를 갖는 반응성 모노머, 및 알리시클릭(Alicyclic) 구조를 갖는 반응성 모노머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 이방성 도전 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수소화 에폭시 수지는 에폭시 당량이 150 내지 1,300 g/eq인, 이방성 도전 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 수소화 에폭시 수지는 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지인, 이방성 도전 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 설포늄 양이온 경화촉매는 설포늄 보레이트인, 이방성 도전 필름.
  9. 제8항에 있어서, 상기 설포늄 보레이트는 하기 화학식 1의 화합물인, 이방성 도전 필름.
    [화학식 1]
    Figure 112011100532445-pat00010

    상기 식에서,
    R1은 수소, 메틸, 에틸,
    Figure 112011100532445-pat00011
    , 및
    Figure 112011100532445-pat00012
    로 이루어진 군에서 선택되며, 여기서 R4는 방향족 탄화수소, 치환된 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 치환된 지방족 탄화수소, 카복실기 및 설포닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R2는 톨루엔, 페놀, 벤젠, o-자일렌 및 나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택되고;
    R3은 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸로 이루어진 군에서 선택되며;
    X는 플루오르이다.
  10. 제9항에 있어서, 상기 R2는 메틸 나프탈렌 또는 디메틸 나프탈렌인, 이방성 도전 필름.
  11. 에폭시 당량이 120 내지 180 g/eq인 반응성 모노머; 및
    설포늄 양이온 경화촉매를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
    150 내지 170℃에서 5초간 경화 시 경화율이 80% 이상인, 저온 속경화형 이방성 도전 필름.
  12. 제11항에 있어서, 상기 반응성 모노머는 2개 이상의 글리시딜(Glycidyl)기를 갖는 반응성 모노머, 모노 아로마틱(mono-Aromatic) 구조를 갖는 반응성 모노머, 및 알리시클릭(Alicyclic) 구조를 갖는 반응성 모노머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 저온 속경화형 이방성 도전 필름.
  13. 제11항에 있어서, 상기 설포늄 양이온 경화촉매는 설포늄 보레이트인, 저온 속경화형 이방성 도전 필름.
  14. 제13항에 있어서, 상기 설포늄 보레이트는 하기 화학식 1의 화합물인, 저온 속경화형 이방성 도전 필름.
    [화학식 1]
    Figure 112011100532445-pat00013

    상기 식에서,
    R1은 수소, 메틸, 에틸,
    Figure 112011100532445-pat00014
    , 및
    Figure 112011100532445-pat00015
    로 이루어진 군에서 선택되며, 여기서 R4는 방향족 탄화수소, 치환된 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 치환된 지방족 탄화수소, 카복실기 및 설포닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R2는 톨루엔, 페놀, 벤젠, o-자일렌 및 나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택되고;
    R3은 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸로 이루어진 군에서 선택되며;
    X는 플루오르이다.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 수소화 에폭시 수지를 추가로 함유하는, 저온 속경화형 이방성 도전 필름.
  16. a) 배선 기판;
    b) 상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 이방성 도전 필름; 및
    c) 상기 이방성 도전 필름상에 탑재된 반도체 칩
    을 포함하는 반도체 장치로서,
    상기 이방성 도전 필름은 제1항 또는 제11항에 기재된 필름인, 반도체 장치.
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