KR101535600B1 - 이방성 도전 필름 및 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 저온 속경화형이며, 압착 후 필름에 형성되는 압흔 상태가 우수한 이방성 도전 필름에 관한 것이다. 구체적으로 본원 발명은, a) 폴리우레탄 수지; b) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지; c) 이소보닐 아크릴레이트; 및 d) 도전성 입자; 를 함유하는 이방성 도전 필름으로서, 상기 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 상기 a), b), 및 c)의 총 중량(X)에 대한 상기 c)의 중량(Y)의 비(X/Y)가 3 초과 20 미만이고, 상기 필름을 피착재에 압착한 후 상기 필름의 압착면의 배면(背面)에 형성된 요철의 최대 높이가 2 ㎛ 이상인 이방성 도전 필름에 관한 것이다.

Description

이방성 도전 필름 및 반도체 장치{ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본원 발명은 압흔 상태가 우수하며 저온 속경화형인 이방성 도전 필름 및 이를 이용하여 접속된 반도체 장치에 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.
상기 이방성 도전 필름을 접속시키고자 하는 회로 사이에 위치시킨 후 일정 조건 하에서 가열 및 가압 공정을 거치게 되면, 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.
종래의 이방성 도전 필름은 기판에 대한 충분한 접착력 및 접속 신뢰성을 확보하기 위하여 고온에서 장시간 동안 압착하는 공정을 거쳐 반도체 장치를 접속하여왔다. 그러나 최근에는 반도체 장치의 접속 시 기판에 가해지는 충격을 줄여 반도체 장치의 파손을 방지하고 생산 효율을 향상시키기 위하여 접속 온도의 저온화, 접속 시간의 단축화를 추구하는 경향이 강화되고 있다.
한편, 이방성 도전 필름으로 반도체 장치를 접속시킬 때에 필름이 기판에 충분히 접착되었는지를 판단하는 수단으로서 최근 압흔 상태를 관찰하는 방법이 제안되고 있다.
압흔이란 이방성 도전 필름을 압착하였을 때 상기 필름 중 피착재에 실제로 접착되고 압착되는 압착면의 배면(背面)에 나타난 요철 형태의 눌린 자국을 의미한다. 이러한 압흔은 이방성 도전 필름의 압착 시 필름에 가하여지는 압력이 고르게 분배되었는지를 직ㆍ간접적으로 보여주는 척도가 될 수 있어 압흔이 고르게 형성될 것을 요구하는 경향이 증가하고 있는 추세이다.
저온 속경화형 이방성 도전 필름에 관한 선행 기술로 대한민국 공개특허 제10-2012-0068751호 등은 우레탄 수지를 사용하여 저온 본딩시의 접착력을 높인 이방성 도전 필름을 개시하고 있다. 그러나 우레탄 수지와 같이 탄성이 강한 바인더 수지를 사용하는 경우 저온에서의 접착력은 향상시킬 수 있으나 필름의 압착 시 압력 분배가 고르게 이루어지지 못하여 압착된 필름 표면에 굴곡성이 심한 압흔이 형성되는 문제가 있으며, 이는 반도체 장치의 접속 불량으로 이어져 이방성 도전 필름의 장기 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다.
따라서, 저온에서의 접착력이 우수하면서도 고른 압흔 상태를 나타내는 이방성 도전 필름의 개발이 요구되고 있다.
대한민국공개특허공보 A 제10-2012-0068751호 (2012.06.27.공개)
본원 발명은 저온 본딩 시 접착력이 강하고 고온 및 고습 조건하에서 장기간 사용 후에도 높은 신뢰성 물성을 나타내는 이방성 도전 필름을 제공하고자 한다.
구체적으로 본원 발명은 저온 속경화형이며, 압착 후 필름에 형성되는 압흔 상태가 우수한 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명은 저온 속경화형이며, 압착 후 필름에 형성되는 압흔 상태가 우수한 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
구체적으로, 본원 발명의 일 양태에 따르면,
a) 폴리우레탄 수지; b) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지; c) 이소보닐 아크릴레이트; 및 d) 도전성 입자; 를 함유하는 이방성 도전 필름으로서, 상기 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 상기 a), b), 및 c)의 총 중량(X)에 대한 상기 c)의 중량(Y)의 비(X/Y)가 3 초과 20 미만이고, 상기 필름을 피착재에 압착한 후 상기 필름의 압착면의 배면(背面)에 형성된 요철의 최대 높이가 2 ㎛ 이상인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 배선 기판 및 반도체 칩을 포함하며 상기의 이방성 도전 필름으로 접속된 반도체 장치를 제공한다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 저온에서 단시간의 압착으로도 우수한 접착력을 나타내는 효과를 갖는다. 또한, 본원 발명은 본압착 시 필름에 가하여지는 압력이 필름상에 고르게 분배되어 압흔 상태가 우수한 효과를 나타낸다. 또한, 본원 발명은 저온 속경화성 및 고른 압흔 상태를 나타냄으로써 고온 및 고습 조건하에서 장시간 사용 시에도 고신뢰성을 유지하는 효과를 갖는다.
도 1은 이방성 도전 필름의 압흔 상태의 평가 시, 필름의 표면을 표면 형상 측정기(Surface Profiler)를 이용하여 스캔한 결과로 얻어지는 요철 그래프의 예시를 나타낸 것이다.
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 발명은 본원 발명은 저온 속경화형이며, 압착 후 필름에 형성되는 압흔 상태가 우수한 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
구체적으로, 본원 발명의 일 양태에 따르면,
a) 폴리우레탄 수지;
b) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지;
c) 이소보닐 아크릴레이트; 및
d) 도전성 입자;
를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
상기 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 상기 a), b), 및 c)의 총 중량(X)에 대한 상기 c)의 중량(Y)의 비(X/Y)가 3 초과 20 미만이고,
상기 필름을 피착재에 압착한 후 상기 필름의 압착면의 배면(背面)에 형성된 요철의 최대 높이가 2 ㎛ 이상인, 이방성 도전 필름을 제공한다. 또한, 상기 이방성 도전 필름의 요철의 평균 높이는 0.4 ㎛ 이상일 수 있다.
이하, 본원 발명에서 사용되는 상기 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
a) 폴리우레탄 수지
본원 발명에서 사용되는 상기 폴리우레탄 수지는 우레탄 결합을 갖는 고분자 수지로서, 예를 들어 이소포론디이소시아네이트, 폴리테트라메틸렌글리콜 등을 중합하여 제조될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 상기 폴리우레탄 수지의 중량 평균 분자량은 특별히 제한되지 아니하나 바람직하게는 5,000 내지 300,000 g/mol인 것을 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 상기 폴리우레탄 수지는 바람직하게는 폴리우레탄 아크릴레이트 수지일 수 있다.
폴리우레탄 아크릴레이트 수지는 디이소시아네이트, 폴리올, 디올, 및/또는 (메타)아크릴레이트를 포함하여 이루어진다.
디이소시아네이트
상기 디이소시아네이트는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 상기 디이소시아네이트의 비제한적인 예로는, 방향족, 지방족 또는 지환족 디이소시아네이트이거나 이들의 조합물일 수 있다. 구체적인 예로, 테트라메틸렌-1,4-디이소시아네이트, 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 사이클로헥실렌-1,4-디이소시아네이트, 메틸렌비스(4-사이클로헥실디이소시아네이트), 이소포론디이소시아네이트 또는 4,4-메틸렌비스(사이클로헥실디이소시아네이트) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
폴리올
상기 폴리올은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 상기 폴리올의 비제한적인 예로는 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 또는 폴리카보네이트 폴리올 등을 들 수 있다. 상기 폴리올은 보다 바람직하게는 디카르복실산 화합물과 디올 화합물의 축합 반응에 의해 수득되는 것을 사용할 수 있다.
상기 디카르복실산 화합물은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 공지된 것을 사용할 수 있다. 상기 디카르복실산 화합물의 비제한적인 예로는, 숙신산, 글루타르산, 이소프탈산, 아디프산, 수베린산, 아젤란산, 세바스산, 도데칸디카르복실산, 헥사하이드로프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 오르토-프탈산, 테트라클로로프탈산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 푸마르산, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 테트라하이드로프탈산 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 디올 화합물은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 공지된 것을 사용할 수 있다. 상기 디올 화합물의 비제한적인 예로, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디부틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 폴리카보네이트 폴리올의 비제한적인 예로는 폴리알킬렌 카보네이트, 실리콘 유래의 폴리카보네이트 폴리올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
디올
상기 디올은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 공지된 것을 사용할 수 있다. 상기 디올의 비제한적인 예로, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디부틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
( 메타 ) 아크릴레이트
상기 (메타)아크릴레이트로는 하이드록시(메타)아크릴레이트 또는 아민(메타)아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 상기 폴리우레탄 수지는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 30 내지 80 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 40 내지 80 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 50 내지 75 중량부로 함유될 수 있다.
폴리우레탄 수지를 상기의 범위 내로 함유하는 경우에는, 폴리우레탄 수지의 함량이 극히 소량인 경우 발생할 수 있는 문제인 필름 조성물의 흐름성 불량에 따른 접속 불량과 장기 접속 신뢰성 저하 문제, 및 폴리우레탄 수지 함량이 지나치게 과량인 경우 발생할 수 있는 문제인 필름 강도 저하 및 내열 특성 약화 문제 등을 방지하는 이점이 있다.
b) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지
본원 발명의 이방성 도전 필름에 사용되는 바인더 수지로는, 상기 폴리우레탄 수지 외에 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지를 사용할 수 있다.
에틸렌-비닐아세테이트 공중합체( EVA ) 수지
본원 발명에서 사용 가능한 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있다.
상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지에 있어서, 상기 에틸렌과 비닐 아세테이트의 각각의 중합 함량은 특별히 제한되지 아니하나, 바람직하게는 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 비닐아세테이트를 10 내지 50 중량부로 함유할 수 있다.
상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지를 중합하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 공지된 방법에 의할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 40 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 30 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 25 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서, 이방성 도전 필름 조성물의 저온에서의 용융 점도를 적절히 낮게 조절하여 필름 조성물의 흐름성을 향상시킴으로써 미세 전극 간 필름 조성물의 충진이 원활히 이루어지도록 하는 이점이 있다.
고무 수지
본원 발명에서 사용 가능한 상기 고무 수지는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 고무 수지로 바람직하게는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber, NBR) 수지를 사용할 수 있다.
상기 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 수지는 아크릴로니트릴과 부타디엔의 중합 반응에 의해 제조된 공중합체를 의미한다. 상기 공중합체 중 아크릴로니트릴과 부타디엔의 각각의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 상기 공중합체의 중량 평균 분자량 또한 특별히 제한되지 아니한다.
상기 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 수지를 중합하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며, 예를 들어 유화중합 등 당해 기술 분야에서 공지된 중합 방법에 의할 수 있다.
스타이렌계 수지
본원 발명에서 사용 가능한 스타이렌계 수지는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 스타이렌계 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어 본원 발명에서 사용 가능한 상기 스타이렌계 수지는 방향족 비닐계 공중합체 수지 또는 고무 변성 스타이렌계 공중합체 수지 등일 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지로는 예를 들어 스타이렌, α-메틸스타이렌, 할로겐 또는 알킬 치환 스타이렌 또는 이들의 혼합물 등과, 예를 들어 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르류, C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르류, 무수말레인산, C1-C4 알킬 또는 페닐 핵치환 말레이미드 또는 이들의 혼합물 등을 공중합하여 제조된 비닐계 공중합체 또는 이들 공중합체의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 C1-C8 메타크릴산 알킬 에스테르류 또는 C1-C8 아크릴산 알킬 에스테르류의 비제한적인 예로는 메타크릴산 메틸 에스테르, 메타크릴산 에틸 에스테르, 아크릴산 메틸 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르 또는 메타크릴산 프로필 에스테르 등을 들 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지의 바람직한 예로는, 스타이렌과 아크릴로니트릴 및 메타크릴산 메틸 에스테르 단량체의 혼합물; α-메틸스타이렌과 아크릴로니트릴 및 메타크릴산 메틸 에스테르 단량체의 혼합물; 또는 스타이렌, α-메틸스타이렌 및 아크릴로니트릴과 메타크릴산 메틸 에스테르 단량체의 혼합물로부터 제조된 것 등을 들 수 있으나 이들에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 방향족 비닐계 공중합체 수지의 중합 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 공지된 방법에 따를 수 있다. 상기 중화 방법의 비제한적인 예로는 유화중합, 현탁중합, 용액중합 또는 괴상중합법 등을 들 수 있다.
상기 방향족 비닐계 공중합체 수지의 중량 평균 분자량은 특별히 제한되지 아니하나, 바람직하게는 중량 평균 분자량이 50,000 내지 500,000 g/mol인 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 중량 평균 분자량이 50,000 내지 300,000 g/mol인 것을 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 고무 변성 스타이렌계 공중합체 수지는 비닐계 단량체들의 공중합체로 이루어진 연속상 중에 그라프트(graft)된 고무상 중합체가 입자 형태로 분산되어 존재하는 공중합체 수지를 의미하는 것으로서 이는 상기 고무상 중합체의 존재하에 방향족 비닐 단량체 및 이와 공중합 가능한 비닐계 단량체를 첨가하고 이를 중합함으로써 제조되는 수지를 말한다.
상기 고무 변성 스타이렌계 공중합체 수지의 비제한적인 예로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌 공중합체 수지(ABS) 아크릴로니트릴-스타이렌-아크릴 고무 공중합체 수지(ASA), 아크릴로니트릴-에틸렌프로필렌 고무-스타이렌 공중합체 수지(AES), 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스타이렌 공중합체 수지(MBS) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 40 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 30 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 25 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서, 이방성 도전 필름 조성물의 저온에서의 용융 점도를 적절히 낮게 조절하여 필름 조성물의 흐름성을 향상시킴으로써 미세 전극 간 필름 조성물의 충진이 원활히 이루어지도록 하는 이점이 있다.
c) 이소보닐 아크릴레이트
본원 발명에서는 라디칼 중합성 물질로서 이소보닐 아크릴레이트를 포함하여 사용한다.
이방성 도전 필름에 있어서 라디칼 중합성 물질로 상기 이소보닐 아크릴레이트를 사용하는 경우, 바인더 수지의 경화를 촉진하여 저온 속경화성을 향상시키는 효과를 갖는다.
본원 발명에서 상기 이소보닐 아크릴레이트에 추가적으로 라디칼 중합성 물질로 사용될 수 있는 것으로는, 예를 들어 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, n-라우릴(메타)아크릴레이트, C12-C15의 알킬(메타)아크릴레이트, n-스테아릴(메타)아크릴레이트, n-부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 부톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퍼릴(tetrahydrofurfuryl)(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸숙신산, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸헥사하이드로프탈레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸-2-하이드록시프로필프탈레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸엑시드포스페이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 1,10-데칸디올디(메타)아크릴레이트, 글리세린디(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필(메타)아크릴레이트, 디메틸올트리사이클로데칸디(메타)아크릴레이트, 트리플루오로에틸(메타)아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸에틸(메타)아크릴레이트, 이소아밀 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 에틸렌옥사이드의 디(메타)아크릴레이트로 변성된 비스페놀 A, 프로필렌옥사이드의 디(메타)아크릴레이트로 변성된 비스페놀 A, 트리메틸올프로판-벤조에이트-(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A 디글리시딜의 디(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트와 톨루엔디이소시아네이트의 반응물, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드변성트리메틸올프로판의 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트와 헥사메틸렌디이소시아네이트의 반응물, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트와 톨루엔디이소시아네이트의 반응물, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트와 이소포론디이소시아네이트의 반응물, 또는 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트와 헥사메틸렌디이소시아네이트의 반응물 등을 들 수 있으나 이들에 제한되지 않는다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 상기 이소보닐 아크릴레이트 또는 이를 포함하는 라디칼 중합성 물질은 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 전체 경화물이 아크릴레이트 경화 구조를 충분히 형성할 수 있도록 해주며 경화물의 경도가 지나치게 높아지는 것을 방지하여 계면 박리력 및 접착력이 저하되는 것을 방지하는 이점이 있다.
본원 발명의 이방성 도전 필름에 있어서, 상기 a) 폴리 우레탄 수지, b) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지, 및 c) 이소보닐 아크릴레이트의 총 중량(X)에 대한 상기 c) 이소보닐 아크릴레이트의 중량(Y)의 비(X/Y)는 3 초과 20 미만이다.
상기 중량비(X/Y)가 3 이하이거나 20 이상에 해당하는 이방성 도전 필름의 경우에는, 저온에서 본딩 시 접착력이 상당히 약하여 초기 접착력 및 초기 접속 저항 물성은 물론 신뢰성 접착력 및 신뢰성 접속 저항 물성이 불량하여 반도체 접착 필름으로서의 역할을 수행하기 곤란하며 필름 압착 시 필름상에 가하여지는 압력이 고르게 분한되지 못하는 결과, 압착된 필름 표면에 굴곡성이 심한 압흔이 나타나게 된다.
d) 도전성 입자
본원 발명에서 사용되는 도전성 입자는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 도전성 입자를 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 도전성 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 절연성 입자를 추가로 코팅한 절연화 처리된 도전성 입자 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 도전성 입자의 평균 입경 크기는 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 다양할 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 30 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용되는 도전성 입자는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 15 중량부로 함유될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부로 함유될 수 있고 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량부로 함유될 수 있다. 상기의 범위 내에서 접속 및/또는 절연 불량의 발생을 방지하여 우수한 접속성을 획득할 수 있다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 상기 a), b), c), 및 d) 성분 이외에 유기 또는 무기 입자를 추가로 포함할 수 있다.
유기 입자
본원 발명에서 사용 가능한 유기 입자는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 유기 입자를 사용할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 유기 입자의 비제한적인 예로는 스타이렌-디비닐 벤젠(Styrene-Divinyl benzene), 염소화 폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene), 디메틸 폴리실록산(Dimethyl polysiloxane), 메틸 메타크릴레이트-부틸아크릴레이트-디메틸실록산 공중합체, 스타이렌-부타디엔-스타이렌 블록 공중합체(Styrene-Butadiene-Styrene block copolymer), 스타이렌-부타디엔 열가소성 탄성 중합체(Styrene-Butadiene thermoplastic elastomer), 부타디엔 고무, 스타이렌-부타디엔 고무 또는 에틸렌 글리시딜 메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 유기 입자로 보다 바람직하게는 스타이렌-디비닐벤젠 또는 스타이렌-부타디엔 고무를 사용할 수 있다.
상기 유기 입자의 평균 입경 크기는 바람직하게는 0.1 내지 20 ㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1 내지 8 ㎛일 수 있다. 상기의 범위 내에서 입자가 적절한 정도로 분산될 수 있으며, 필름의 점착성이 떨어져 가압착 특성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
상기 유기 입자는 이방성 도전 필름용 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1 내지 30 중량부로 함유될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 20 중량부로 함유될 수 있고, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 함유될 수 있다. 상기의 범위 내에서 유기 입자를 첨가한 효과를 충분히 얻을 수 있으며, 필름의 인성(Toughness)이 지나치게 증가하는 현상을 막아 점착성이 떨어지는 문제를 방지할 수 있다.
무기 입자
본원 발명의 이방성 도전 필름 조성에 무기 입자를 추가로 사용하는 경우, 상기 이방성 도전 필름을 전극에 압착 시 전극에 가해지는 압력이 균일하게 분산되도록 할 수 있으며 이방성 도전 필름의 투습성 및 흡습성을 낮게 조절하고 접착성 및 접속 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 무기 입자로 바람직하게는 실리카 입자를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본원 발명에서 사용 가능한 실리카 입자의 평균 입경은 특별히 제한되지 아니하나 바람직하게는 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.05 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 1 ㎛일 수 있다.
상기 실리카 입자는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 30 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 20 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 전극에 가해지는 압력이 균일하게 분산될 수 있으며 이방성 도전 필름의 투습성 및 흡습성을 낮게 조절하고 접착성 및 접속 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 상기의 성분 이외에 경화 개시제를 추가로 포함할 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 경화 개시제는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 경화 개시제를 사용할 수 있다. 본원 발명에서 사용 가능한 경화 개시제의 비제한적인 예로는 퍼옥사이드계(유기 과산화물)와 아조계를 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.
본원 발명에서 사용 가능한 퍼옥사이드계 개시제의 비제한적인 예로는 아세틸아세톤퍼옥사이드, 메틸사이클로헥사논퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-2-메틸사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트(n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerate), 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, t-부틸하이드로퍼옥사이드, p-멘탄하이드로퍼옥사이드(p-menthane hydroperoxide), 1,1,3,3-테트라메틸부틸하이드로퍼옥사이드, α',α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 벤조일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드, 스테아로일 퍼옥사이드, 숙신산 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥사이드, 디-2-에톡시에틸 퍼옥시디카르보네이트, 디이소프로필퍼옥시카르보네이트, 디-3-메톡시부틸퍼옥시디카르보네이트, 디-2-에틸헥실퍼옥시디카르보네이트, 비스(4-t-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, t-부틸퍼옥시말레산, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시-m-톨루에이트/벤조에이트, t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸헥사노에이트, α',α'-비스(네오데카노일퍼옥시)디이소프로필벤젠, 큐밀퍼옥시네오데카노에이트, 1-사이클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시네오데카노에이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(m-톨루오일퍼옥시)헥산(2,5-dimethyl-2,5-bis(m-toluoylperoxy)hexane), 2,5-디메틸-2,5-비스(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-비스(벤조일퍼옥시)헥산, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 또는 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 아조계 개시제의 비제한적인 예로는 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴), 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트), 2,2'-아조비스(N-시클로헥실-2-메틸 프로피오네미드) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
본원 발명에서 사용 가능한 상기 경화 개시제는 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 15 중량부로 함유될 수 있으며 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부로 함유될 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 단시간 내에 경화가 충분히 일어날 수 있으며 상용성이 우수하여 필름 형성이 원활하게 이루어지는 이점이 있다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 상기 필름의 기본적인 물성들을 저해하지 않으면서 필름에 부가적인 물성을 추가로 부여하기 위하여, 전술한 성분들 이외에 중합 방지제, 산화 방지제, 열안정제, 경화 촉진제, 커플링제 등의 기타 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 이들 기타 첨가제의 첨가량은 필름의 용도나 목적하는 효과 등에 따라 다양할 수 있으며, 그 바람직한 함량은 특별히 제한되지 아니하고 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있다.
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 첨가하고 도전성 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 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 제조할 수 있다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 본압착 시 고르고 우수한 압흔 상태를 나타낸다.
압흔이란 이방성 도전 필름을 압착하였을 때 상기 필름 중 피착재에 실제로 접착되고 압착되는 압착면의 배면(背面)에 나타난 요철 형태의 눌린 자국을 의미한다. 이러한 압흔은 이방성 도전 필름의 압착 시 필름에 가하여 지는 압력이 고르게 분배되었는지를 직ㆍ간접적으로 보여주는 척도가 될 수 있다. 따라서 최근에는 압흔을, 이방성 도전 필름이 기판 등에 충분히 접착되었는지, 이에 따라 해당 반도체 장치가 충분히 접속되었는지를 판단하는 수단으로 종종 활용되고 있는 추세이다.
본원 발명에 있어서, 이방성 도전 필름의 압흔 상태는 이방성 도전 필름을 피착재에 압착한 후 상기 필름의 압착면의 배면에 형성된 요철의 평균 높이의 오차 범위를 계산함으로써 측정될 수 있다.
본원 발명에 있어서, 상기 압흔 상태를 측정하는 방법은 하기의 측정 방법을 따른다: 이방성 도전 필름을 본압착한 후, 표면 형상 측정기(2-D Surface Profiler, KAL-TENCOR)를 이용하여 상기 이방성 도전 필름의 압착면의 배면을 스캔한다. 이때, 1 mg의 힘을 인가하여 필름 표면의 굴곡도를 측정하는 방식으로 수행한다.
상기 굴곡도 측정으로 얻어진 요철 형태의 그래프를 분석하여 필름의 압흔 상태를 평가한다.
본원 발명의 이방성 도전 필름을 피착재에 압착한 후 상기 필름의 압착면의 배면에 형성된 요철의 최대 높이(Rz)가 바람직하게는 2 ㎛ 이상일 수 있고 보다 바람직하게는 2 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있다. 또한 상기 요철의 평균 높이(Ra)는 바람직하게는 0.4 ㎛ 이상일 수 있고 보다 바람직하게는 0.4 ㎛ 내지 1.5 ㎛일 수 있다. 이 때, 상기 압착은 본원 발명의 실시예들에 따른 이방성 도전 필름을 인쇄 회로 기판(피치 200 ㎛, 단자 100 ㎛, 단자 간 거리 100 ㎛, 단자 높이 35 ㎛)에, 60℃, 1초, 1.0 MPa 조건으로 가압착한 후, 130℃, 3초, 2.5 MPa 조건으로 본압착하여 수행할 수 있다. 즉, 상기 피착재는 인쇄 회로 기판일 수 있다.
상기 범위 내에서 이방성 도전 필름의 압착 시 필름상에 가해지는 압력이 고르게 분배되어 상기 필름이 해당 기판 또는 장치에 충분히 접착 및 접속될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 요철의 최대 높이(Rz)는 상기 필름 표면이 굴곡도 측정으로 얻어진 그래프의 요철 중 최대 봉우리 지점(Rp)과 상기 요철 중 최대 골 지점(Rv) 사이의 거리(Rp + Rv)를 의미한다. 상기 요철의 평균 높이(Ra)는 상기 그래프 중 각 봉우리와 골의 절대값의 총합의 평균을 의미한다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 저온 속경화 특성을 갖는 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 130℃, 2.5 MPa, 3 초의 조건으로 본압착 시의 접착력이 바람직하게는 1,000 gf/cm 이상일 수 있다.
상기 이방성 도전 필름의 접착력을 측정하는 방법은 하기의 방법을 따를 수 있다: 제조된 이방성 도전 필름을 인쇄 회로 기판(피치 200 ㎛, 단자 폭 100 ㎛, 단자 간 거리 100 ㎛, 단자 높이 35 ㎛)과 COF 필름(피치 200 ㎛, 단자 폭 100 ㎛, 단자 간 거리 100 ㎛, 단자 높이 8 ㎛)을 이용하여 아래와 같은 조건으로 접속한다.
1) 가압착 조건 ; 60℃, 1초, 1 MPa
2) 본압착 조건 ; 130℃, 3초, 2.5 MPa
그 다음, 필강도(Peel Strength) 측정기(H5KT, Tinius Olsen 社)로 필 각도 90° 및 필 속도 50mm/min인 조건하에서 접착력을 측정할 수 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 고온 및 고습 조건하에서 장시간 사용 후에도 고신뢰성 물성을 갖는 이방성 도전 필름을 제공한다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 130℃, 2.5 MPa, 3 초의 조건으로 본압착한 후, 상기 압착한 이방성 도전 필름을 온도 85℃, 상대 습도 85%인 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후의 접착력이 바람직하게는 800 gf/cm 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1,000 gf/cm 이상일 수 있다.
상기 신뢰성 평가 후 이방성 도전 필름의 접착력을 측정하는 방법은 상기의 방법과 동일한 방법으로 수행될 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 배선 기판, 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
(1) 이방성 도전 필름용 조성물의 제조
50 부피%로 메틸에틸케톤을 용제로 사용하여 폴리올 함량 60 중량%, 하이드록시메타아크릴레이트/이소시아네이트 몰비 = 0.5로 하여, 온도 90℃, 압력 1 기압, 반응 시간 5 시간의 조건하에서 디부틸틴디라우릴레이트를 촉매로 사용하여 중합 반응시켜 합성한, 중량 평균 분자량이 25,000 g/mol인 폴리우레탄 아크릴레이트 60 중량부; 중량비로 톨루엔/메틸에틸케톤 2:1의 혼합 용제에, 비닐아세테이트 함유량이 33 중량%인 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 80 g을 용해하여 고형분 35%의 용액으로 제조한 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지(에바후렉스EV180, 미쓰비시ㆍ듀퐁 폴리케미컬(주)) 10 중량부; 이소보닐 아크릴레이트(IBOA, ALDRICH) 10 중량부; 유기 입자로서 평균 입경 3 ㎛의 스타이렌/디비닐벤젠 공중합체(상기 유기 입자의 제조 방법은 다음과 같다: 냉각기가 달려있는 3구 둥근 플라스크 반응기에 용매로 아세토니트릴 100 ㎖를 질소 분위기하에 넣고, 스타이렌 단량체와 가교제인 디비닐벤젠을 상기 용매에 대하여 2 중량%가 되도록 고정시켰다. 상기 가교제인 디비닐벤젠의 농도를 스타이렌 단량체 농도에 대하여 50 중량%가 되도록 첨가하고, 상기 혼합물의 반응기를 70 ℃ 로 유지시켰다. 상기 혼합물에 개시제인 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.04 g을 넣은 뒤 30 rpm으로 교반하면서 24 시간 동안 침전 중합하여 평균 입경이 3 ㎛인 폴리스타이렌 디비닐벤젠 공중합체 유기 입자를 얻었다) 15 중량부; 유기 과산화물로서 벤조일 퍼옥사이드(한솔) 2 중량부; 및 평균 입경이 3 ㎛인 도전성 입자(Ni) 3 중량부를 혼합하여 이방성 도전 필름용 조성물을 제조하였다.
(2) 이방성 도전 필름의 제조
상기 조성물을 도전 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 상온(25℃)에서 60 분간 교반하고, 상기 조합액을 실리콘 이형 표면 처리된 폴리에틸렌 기재 필름에 35 ㎛의 두께의 필름으로 형성시켰다. 상기 필름 형성을 위해서 캐스팅 나이프(Casting knife)를 사용하였으며 필름의 건조 시간은 60℃에서 5분으로 하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에 있어서, 상기 폴리우레탄 아크릴레이트를 55 중량부로 사용하고, 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지를 15 중량부로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에 있어서, 상기 폴리우레탄 아크릴레이트를 70 중량부로 사용하고, 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지를 5 중량부로 사용하며, 상기 이소보닐 아크릴레이트를 5 중량부로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에 있어서, 상기 폴리우레탄 아크릴레이트를 65 중량부로 사용하고, 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지를 15 중량부로 사용하며, 상기 이소보닐 아크릴레이트를 15 중량부로 사용하고, 상기 유기 입자를 사용하지 않는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에 있어서, 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지를 사용하지 아니하고, 40 부피%로 톨루엔/메틸에틸케톤에 용해된 것으로 중량 평균 분자량이 133,000 g/mol인 아크릴로니트릴-α-메타스타이렌 수지(AP-TJ, 제일모직)를 15 중량부로 사용하며, 상기 이소보닐 아크릴레이트를 5 중량부로 사용하고, 상기 유기 입자를 15 중량부로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에 있어서, 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지를 사용하지 아니하고, 25 부피%로 톨루엔/메틸에틸케톤에 용해된 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 수지(1072CGX, 제온 케미컬)를 20 중량부로 사용하며, 상기 이소보닐 아크릴레이트를 5 중량부로 사용하고, 상기 유기 입자를 10 중량부로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에 있어서, 상기 폴리우레탄 아크릴레이트를 45 중량부로 사용하고, 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지를 5 중량부로 사용하며 상기 이소보닐 아크릴레이트를 30 중량부로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에 있어서, 상기 이소보닐 아크릴레이트 대신 에폭시 아크릴레이트 폴리머(SP1509, 쇼와폴리머)를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1, 2에 따른 이방성 도전 필름의 조성을 하기 표 1에 나타내었다.
조성 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2
a 폴리우레탄 아크릴레이트 60 55 70 65 60 60 45 60

b		 EVA 공중합체 수지 10 15 5 15 - - 5 10
NBR 공중합체 수지 - - - - - 20 - -
스타이렌계 수지 - - - - 15 - - -
c 이소보닐 아크릴레이트 10 10 5 15 5 5 30 -
(a+b+c)/c 8 8 16 6.33 16 16 2.67 -
에폭시아크릴레이트 폴리머 - - - - - - - 10
유기 입자 15 15 15 - 15 10 15 15
유기 과산화물 2 2 2 2 2 2 2 2
도전성 입자 3 3 3 3 3 3 3 3
총 100 100 100 100 100 100 100 100
실험예 1
초기 및 신뢰성 접착력
상기의 실시예 1 내지 6 및 비교예 1, 2의 이방성 도전 필름의 접착력을 측정하기 위하여 상기 각각의 필름을 인쇄 회로 기판(피치 200 ㎛, 단자 100 ㎛, 단자 간 거리 100 ㎛, 단자 높이 35 ㎛)과 COF 필름(피치 200 ㎛, 단자 폭 100 ㎛, 단자 간 거리 100 ㎛, 단자 높이 8 ㎛)를 이용하여 하기와 같은 조건으로 접속하였다.
1) 가압착 조건: 60℃, 1초, 1.0 MPa
2) 본압착 조건: 130℃, 3초, 2.5 MPa
상기의 조건으로 접속시킨 시편을 5개씩 준비하여, 필강도(Peel Strength) 측정기(H5KT, Tinius Olsen 사)로 필 각도 90° 및 필 속도 50 mm/min의 조건하에서 각각의 접착력을 측정한 후, 그 평균값을 계산하였다.
상기 각각의 5개씩의 시편을, 온도 85℃, 상대 습도 85%에서 500 시간 동안 방치하여 고온ㆍ고습 신뢰성 평가를 진행한 후, 이들 각각의 신뢰성 접착력을 상기와 동일한 방법으로 측정하여 평균값을 계산하였다.
실험예 2
초기 및 신뢰성 접속 저항
상기의 실시예 1 내지 6 및 비교예 1, 2의 이방성 도전 필름의 접속 저항을 측정하기 위하여 상기 각각의 필름을 인쇄 회로 기판(피치 200 ㎛, 단자 100 ㎛, 단자 간 거리 100 ㎛, 단자 높이 35 ㎛)과 COF 필름(피치 200 ㎛, 단자 폭 100 ㎛, 단자 간 거리 100 ㎛, 단자 높이 8 ㎛)를 이용하여 하기와 같은 조건으로 접속하였다.
1) 가압착 조건: 60℃, 1초, 1.0 MPa
2) 본압착 조건: 130℃, 3초, 2.5 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.
상기 각각의 5개씩의 시편을, 온도 85℃, 상대 습도 85%에서 500 시간 동안 방치하여 고온ㆍ고습 신뢰성 평가를 진행한 후, 이들 각각의 신뢰성 접속 저항을 측정(ASTM D117에 준함)하여 평균값을 계산하였다.
실험예 3
압흔 상태
상기의 실시예 1 내지 6 및 비교예 1, 2의 이방성 도전 필름의 압흔 상태를 평가하기 위하여, 다음과 같이 실험을 수행하였다.
상기 각각의 이방성 도전 필름을 인쇄 회로 기판(피치 200 ㎛, 단자 100 ㎛, 단자 간 거리 100 ㎛, 단자 높이 35 ㎛)과 하기의 조건으로 압착하였다.
1) 가압착 조건: 60℃, 1초, 1.0 MPa
2) 본압착 조건: 130℃, 3초, 2.5 MPa
상기의 조건으로 압착한 후, 1 mg의 힘을 인가하여 표면 형상 측정기(2-D Surface Profiler, KAL-TENCOR)를 이용해 상기 이방성 도전 필름의 압착면의 배면을 스캔하여 표면의 굴곡도를 측정하였다.
상기 굴곡도 측정으로 얻어진 요철 형태의 그래프를 분석하여 필름의 압흔 상태를 평가하였다. 상기 평가는 상기 얻어진 각 그래프의 요철의 최대 높이(Rz)와 상기 요철의 평균 높이(Ra), 및 각 그래프의 표준 편차를 구하는 방식으로 수행하였다.
상기 실험예 1 내지 3에 따른 측정 결과를 하기 표 3 및 4에 나타내었다.
물성 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2

접착력		 초기 1034 1127 1028 1101 1096 1096 401 387
85℃, 85 RH%,
500 hr		 1230 1315 1105 1098 1204 1148 218 240

접속 저항		 초기 0.29 0.30 0.31 0.23 0.29 0.28 0.30 0.29
85℃, 85 RH%,
500 hr		 0.41 0.39 0.40 0.41 0.40 0.43 0.43 0.42
요철의 최대 높이(Rz)(㎛) 3.92 3.07 4.12 2.98 2.24 2.31 1.71 1.68
요철의 평균 높이(Ra)(㎛) 1.09 0.83 1.22 0.79 0.51 0.52 0.37 0.36
요철의 표준 편차 1.23 0.96 1.30 0.90 0.62 0.63 0.50 0.53
Rp 그래프의 요철 중 최대 봉우리 높이
Rv 그래프의 요철 중 최대 골 깊이

Claims (11)

  1. a) 폴리우레탄 수지;
    b) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지;
    c) 이소보닐 아크릴레이트; 및
    d) 도전성 입자;
    를 함유하는 이방성 도전 필름으로서,
    상기 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 상기 a), b), 및 c)의 총 중량(X)에 대한 상기 c)의 중량(Y)의 비(X/Y)가 3 초과 20 미만이고,
    상기 필름을 피착재에 압착한 후 상기 필름의 압착면의 배면(背面)에 형성된 요철의 최대 높이가 2 ㎛ 내지 5 ㎛인, 이방성 도전 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 요철의 평균 높이가 0.4 ㎛ 내지 1.5 ㎛인, 이방성 도전 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피착재가 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)인, 이방성 도전 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여, 상기 a) 및 b)의 중량의 합이 60 내지 90 중량부인, 이방성 도전 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여, 상기 c) 이소보닐 아크릴레이트를 5 내지 20 중량부로 함유하는 이방성 도전 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여,
    a) 우레탄 수지 30 내지 80 중량부;
    b) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 수지, 고무 수지, 및 스타이렌계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수지 1 내지 40 중량부;
    c) 이소보닐 아크릴레이트 5 내지 20 중량부; 및
    d) 도전성 입자 0.1 내지 15 중량부;
    를 함유하는 이방성 도전 필름.
  7. 제1항에 있어서, 유기 또는 무기 입자를 추가로 함유하는 이방성 도전 필름.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름의 고형분 100 중량부에 대하여, 상기 유기 또는 무기 입자를 1 내지 30 중량부로 함유하는 이방성 도전 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 130℃, 2.5 MPa, 3 초의 조건으로 본압착 시 접착력이 1,000 gf/cm 이상인 이방성 도전 필름.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 상기의 조건으로 본압착 후, 온도 85℃, 상대 습도 85%인 조건하에 500 시간 동안 방치한 후의 접착력이 800 gf/cm 이상인 이방성 도전 필름.
  11. 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 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 기재된 필름인, 반도체 장치.
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