KR101563242B1 - 이방성 도전 필름 및 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열경화형 도전 필름을 사용하여 패키징 접속 시, 고온으로 인한 마이크로 전자 소자의 변형이 미세 접속선의 고장을 쉽게 일으키는 문제를 해결하기 위한, 이방성 도전 필름 및 전자 장치를 제공한다. 본 발명의 이방성 도전 필름은 베이스 필름과 마이크로 캡슐 구조를 포함하고, 마이크로 캡슐 구조는 베이스 필름 상에 설치되고, 마이크로 캡슐 구조는 금속 도전 입자, 상기 금속 도전 입자 외부에 피복된 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체 및 상기 고분자 중합체 외부에 피복된 마이크로 캡슐 벽을 포함하고, 또한 상기 마이크로 캡슐 벽의 외부 표면에 접착제가 부착되어 있다. 금속 도전 입자, 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체를 코어 재료로 사용하고, 마이크로 캡슐 구조를 벽재로 하므로, 사용 시 가압하는 방식으로 마이크로 캡슐 구조를 파괴하여, 내부의 도전 입자와 상온 경화 고분자 중합체를 누출시킴으로써, 누출된 상온 경화 고분자 중합체가 경화되어, 이방성 도전 필름에 의한 상온에서의 마이크로 전자 소자에 대한 전기 도통 접속을 실현한다.

Description

이방성 도전 필름 및 전자 장치{Anisotropic Conductive Film and Electronic Device}
본 발명은 마이크로 전자 패키징 기술 분야에 관한 것으로, 특히 이방성 도전 필름 및 전자 장치에 관한 것이다.
최근 액정 표시 기술, 전기 발광 기술, 터치 스크린 기술 등과 같은 전자 표시 기술이 빠르게 발전하고 있다. 그 핵심 기술 중 하나는 구동 회로와 유리 기판 상의 인듐주석산화물을 접속하는 것이다. 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film，ACF)은 Z축 전기 도통 방향과 X-Y 절연 평면에서의 저항 특성이 현저한 차이가 있어, 미세 마이크로 전자 소자 회로의 접속을 실현하였다. 상기 접속은 액정 유리와 연성 회로, 액정 유리와 집적 회로, 연성 회로와 집적 회로 간의 접속을 예로 들 수 있다. 현재 시장의 주류 이방성 도전 필름은 모두 열경화형 수지를 함유하고 있는 것으로, 고온 가압을 통해야만 마이크로 전자 소자의 전기 도통 접속을 실현할 수 있다.
열경화형 이방성 도전 필름의 부착 공정은 60℃ ~ 100℃의 온도가 요구되고, 소자의 접속 품질을 보장하기 위해 압착 경화 온도는 150℃ ~ 220℃에 도달해야 한다. 그러나 고온에 의해 마이크로 전자 소자의 변형이 쉽게 일어나, 미세 접속선이 쉽게 어긋나거나 또는 단락되어 제품의 품질과 장기 사용의 신뢰성에 영향을 준다.
이로부터 알 수 있듯이, 열경화형 이방성 도전 필름을 사용하여 패키징 접속 시, 종래 기술에는 고온으로 인한 마이크로 전자 소자의 변형이 미세 접속선의 고장을 쉽게 일으키는 문제가 존재한다.
본 발명의 목적은, 종래 기술에 존재하는 열경화형 도전 필름을 사용하여 패키징 접속 시, 고온으로 인한 마이크로 전자 소자의 변형이 미세 접속선의 고장을 쉽게 일으키는 문제를 해결하기 위한 이방성 도전 필름 및 전자 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 베이스 필름과, 상기 베이스 필름 상에 설치되는 마이크로 캡슐 구조를 포함하고, 상기 마이크로 캡슐 구조는 금속 도전 입자, 상기 금속 도전 입자 외부에 피복된 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체 및 상기 고분자 중합체 외부에 피복된 마이크로 캡슐 벽을 포함하고, 또한 상기 마이크로 캡슐 벽의 외부 표면에 접착제가 부착되어 있는 이방성 도전 필름을 제공한다.
또한, 마이크로 캡슐 구조는 드럼 모양이고, 마이크로 캡슐 구조의 평면은 베이스 필름과 접착된다.
또한, 베이스 필름 상에 한 층의 망상(網狀) 고분자 중합체가 설치되어 있고, 마이크로 캡슐 구조는 망상 고분자 중합체 상에 설치된다.
또한, 마이크로 캡슐 구조 상부에 커버된 보호막을 더 포함한다.
또한, 베이스 필름을 구성하는 재료는 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트를 포함한다.
또한, 금속 도전 입자의 재료는 금, 니켈 또는 구리이다.
또한, 금속 도전 입자의 직경은 1㎛ 내지 20㎛이다.
또한, 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체의 재료는 비스페놀 A형 에폭시 수지와 실온 급속 경화제를 포함한다.
또한, 마이크로 캡슐 벽을 구성하는 재료는 에폭시 수지, 파라핀, 젤라틴 또는 폴리우레탄을 포함한다.
또한, 망상 고분자 중합체는 실란 가교 폴리에틸렌을 포함한다.
본 발명의 실시예는 전술한 이방성 도전 필름 중의 마이크로 캡슐 구조를 압착하는 것을 통해 서로 다른 부재의 전기적 접속을 실현하는 전자 장치를 더 제공한다.
금속 도전 입자, 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체를 코어 재료로 사용하고, 마이크로 캡슐 구조를 벽재로 하므로, 사용 시 가압하는 방식으로 마이크로 캡슐 구조를 파괴하여, 내부의 도전 입자와 상온 경화 고분자 중합체를 누출시킴으로써, 누출된 상온 경화 고분자 중합체가 경화되어, 이방성 도전 필름에 의한 상온에서의 마이크로 전자 소자에 대한 전기 도통 접속을 실현한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이방성 도전 필름을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 캡슐의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 망상 고분자 중합체 및 망상 고분자 중합체 제조용 몰드를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 캡슐이 망상 고분자 중합체에 삽입되어 있는 것을 나타낸 전체 평면도이다.
도 5, 도 6, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이방성 도전 필름이 제1 기재와 제2 기재를 접합하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드럼 모양의 마이크로 캡슐을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드럼 모양의 마이크로 캡슐을 나타낸 평면도이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술문제, 기술방안과 장점을 더욱 명확하게 하기 위하여, 이하 도면 및 구체적인 실시예를 결합하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예는 베이스 필름(Base Film), 마이크로 캡슐 구조를 포함하는 이방성 도전 필름을 제공한다.
베이스 필름은 주로 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트를 사용한다. 왜냐하면, 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트의 양호한 절연성, 내마찰성 및 양호한 물리 기계적 특성은, 이방성 도전 필름의 부착과 상응한 패키징을 보장할 수 있기 때문이다.
마이크로 캡슐 구조는 금속 도전 입자, 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체, 마이크로 캡슐 벽과 마이크로 캡슐 벽의 외부 표면에 부착된 접착제를 주로 포함한다.
금속 도전 입자는 Au, Ni, Cu 등의 금속 재료를 사용할 수 있고, 금속 도전 입자의 직경은 이방성 도전 필름 응용 분야의 요구에 따라 설계될 수 있고, 일반적으로 1㎛ ~ 20㎛이다.
상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체는 주로 비스페놀 A형 에폭시 수지에 실온 급속 경화제를 추가한 것을 사용한다. 왜냐하면, 상온에서 급속 경화될 수 있고, 고강도의 접착력을 갖고 있어, 마이크로 전자 소자와 유리기판을 압착할 때 필요한 접착력을 제공할 수 있기 때문이다. 상기 실온 급속 경화제로는 에틸-α-시아노아크릴레이트를 들 수 있다. 예를 들면 보통 말하는 502접착제의 성분은 특정 환경, 예를 들면 진공 또는 건조한 불활성 기체 분위기에서 마이크로 캡슐 내에 주입되면 경화되지 않으나, 마이크로 캡슐 벽이 파열된 후, 공기 중의 일부 성분의 작용 하에, 예를 들면 미량 수분의 존재 하에 신속히 경화 접착된다.
마이크로 캡슐 벽은 에폭시 수지, 파라핀, 젤라틴 또는 폴리우레탄 등을 벽재로 사용하고, 도전 입자와 상온 경화 고분자 중합체를 코어 재료로 한다. 가압 시, 코어 재료는 벽재로부터 방출된다.
마이크로 캡슐 외부 표면에 부착된 접착제는 약접착성 접착제로서, 마이크로 캡슐이 망상 고분자 중합체와 같은 기타 부분에 고정되도록 보장한다. 상기 약접착성 접착제는 예를 들면 AR600 등 제거 가능한 아크릴 에멀젼(Acrylic Emulsion), SR101, SR106 등 반복 접착 가능한 용제형 접착제, SR107 등 제거 가능한 용제형 접착제이고, 상황에 따라 사용할 수 있다.
금속 도전 입자, 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체를 코어 재료로 사용하고, 마이크로 캡슐 구조는 벽재로 하므로, 사용 시 가압하는 방식으로 마이크로 캡슐 벽을 파괴하여, 내부의 도전 입자와 상온 경화 고분자 중합체를 누출시킴으로써, 누출된 상온 경화 고분자 중합체가 경화되어, 이방성 도전 필름에 의한 상온에서의 마이크로 전자 소자에 대한 전기 도통 접속을 실현한다.
망상 고분자 중합체 구조, 보호막(Cover Film)을 더 포함할 수 있다.
망상 고분자 중합체 구조는 실란 가교 폴리에틸렌을 사용하고, 주로 마이크로 캡슐 도전 입자를 분산시켜 단일층으로 반듯하게 깔리도록 보장함으로써 도전 입자 퇴적 현상이 나타나지 않게 하기 위한 것이다.
보호막 부분은 주로 투명 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트를 사용하고, 이방성 도전 필름이 오염되지 않게 보호하며, 패키징 및 보관을 용이하게 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이방성 도전 필름은, 종래 기술 중의 열경화형 이방성 도전 필름의 보관은 저온 조건이 요구되고, 일반적으로 -5℃ ~ 10℃에서 그 활성과 접착 품질을 보장할 수 있으나, 저온 환경을 일단 벗어나면, 온도가 상승하기 때문에 빨리 사용해야 하며, 그렇지 않으면, 필름의 경화 활성에 영향을 주어 소자의 접속 품질에 영향을 주는 문제를 해결하였다. 본 발명의 실시예에 따른 이방성 도전 필름은 상온에서 보관할 수 있고, 사용할 때 가압 경화시키기만 하면, Z축 방향의 접촉 저항은 작고, XY 평면은 망상 구조를 사용하여 충분한 절연을 보장할 수 있고, 입자 퇴적 현상이 없어, 회로 특성을 손상시키지 않으며, 마이크로 전자 회로의 패키징 또는 접속 시간을 가속화하여 생산 효율을 향상시켜, 대량 생산 작업 라인에 적합하다.
본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여, 도면을 결합하여 추가로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이방성 도전 필름의 단면도이고, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 이방성 도전 필름은 보호막(101), 마이크로 캡슐 벽(102), 금속 도전 입자(103), 망상 고분자 중합체(104), 상온 경화 고분자 중합체(105), 베이스 필름(106)을 포함한다. 먼저 일정 직경의 금속 도전 입자(103)를 제조한 다음, 마이크로 캡슐 벽(102)을 이용하여 상온 경화 고분자 중합체(105)와 금속 도전 입자(103)를 마이크로 캡슐 내에 주입하여 독립된 마이크로 캡슐 구조를 형성한다. 사출과 유사한 기술을 이용하여, 몰드(111)로 망상 고분자 중합체 구조(104)를 제조한 다음, 표면 점성이 있는 마이크로 캡슐 구조 개체를 망상 고분자 중합체(104)에 삽입한다. 삽입 완료 후, 마이크로 캡슐 구조와 망상 고분자 중합체(104) 전체를 제일 아래의 베이스 필름(106) 상에 부착하고, 마지막으로 보호 필름(101)을 제일 위에 덮어 씌운다.
본 발명의 실시예에 따른 이방성 도전 필름 또한 기타 분야의 미세 마이크로 전자 소자 접속에 적용되고, 압력 설비에 의해 일정한 강도의 고압을 제공하여 마이크로 캡슐의 구조를 파괴하기만 하면, 마이크로 전자 소자의 전기적 접속과 접속 강도를 보장할 수 있다.
도 2는 마이크로 캡슐 구조의 구조도이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 금속 도전 입자(103), 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체(105)와 마이크로 캡슐 벽(102)을 포함하고, 금속 도전 입자(103)는 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체(105)에 의해 둘러싸여 코어 재료를 이루고, 마이크로 캡슐 벽(102)의 외부 표면에 접착제가 부착되어 있다.
도 3은 망상 고분자 중합체(104)를 제조하는 것을 나타낸 단면도이고, 도 3에 도시된 바와 같이, 반구형 돌기를 갖는 망상 고분자 중합체 제조용 몰드(111)를 사용하여, 반구형 오목홈을 갖는 망상 고분자 중합체(104)를 제조한다.
도 4는 마이크로 캡슐 구조가 망상 고분자 중합체(104)에 삽입된 전체 평면도이고, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 캡슐 구조가 망상 고분자 중합체(104)에 삽입되어 있다.
도 5, 도 6, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이방성 도전 필름의 사용 원리를 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 이방성 도전 필름을 사용할 때, 전통적 이방성 도전 필름 부착 장치를 사용하여 먼저 보호막(101)을 제거한 다음, 커터를 이용하여 이방성 도전 필름을 필요한 길이로 절단하고, 상온에서 살짝 눌러서 제1 기재(107) 상에 부착하고, 베이스 필름(106)을 제거한다. 제2 기재(108)는 위치를 맞춘 후 이방성 도전 필름 상에 살짝 부착한 다음, 고압 하에서 마이크로 캡슐 벽(102)을 파괴하여, 내부의 도전 입자(103)와 상온 경화 고분자 중합체(105)를 누출시키면, 도전입자(103)는 제1 기재(107)와 제2 기재(108) 사이의 전기 부재에 정상적으로 접속되고, 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체가 경화되면 제1 기재(107)와 제2 기재(108) 사이의 접착 강도를 유지한다. 본 발명은 작업라인에 의한 대량 생산을 보장할 수 있다.
대체 방안으로, 망상 고분자 중합체(104)를 사용하지 않고, 마이크로 캡슐을 직접 사용할 수 있으나, 마이크로 캡슐의 설계는 변화가 필요하고, 마이크로 캡슐은 베이스 필름(106) 상에 직접 설치되고, 도 8에 도시된 바와 같이, 마이크로 캡슐은 드럼 모양이고, 마이크로 캡슐의 수평면은 베이스 필름(106)과 평행된다.
본 발명의 실시예는 전자 장치를 더 제공하고, 전자 장치 중의 서로 다른 부재는 전술한 이방성 도전 필름 중의 마이크로 캡슐 구조를 압착하는 것을 통해 전기적 접속을 실현한다.
이상의 실시예는 단지 본 발명의 기술방안을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 비록 바람직한 실시예를 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하였더라도, 본 발명의 기술방안을 보정하거나 등가 치환할 수 있고, 이러한 보정 또는 등가 치환도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는다는 것을 당업자는 이해해야 한다.
101: 이방성 도전 필름은 보호막
102: 마이크로 캡슐 벽
103: 금속 도전 입자
104: 망상 고분자 중합체
105: 상온 경화 고분자 중합체
106: 베이스 필름
107: 제1 기재
108: 제2 기재
111: 몰드

Claims (10)

  1. 베이스 필름과, 상기 베이스 필름 상에 설치되는 마이크로 캡슐 구조를 포함하고,
    상기 마이크로 캡슐 구조는 금속 도전 입자, 상기 금속 도전 입자의 외부에 피복된 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체, 및 상기 고분자 중합체의 외부에 피복된 마이크로 캡슐 벽을 포함하고, 또한 상기 마이크로 캡슐 벽의 외부 표면에 접착제가 부착되어 있는,
    이방성 도전 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐 구조는 드럼 모양이고, 상기 마이크로 캡슐 구조의 평면은 상기 베이스 필름과 접착되는, 이방성 도전 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름 상에 한 층의 망상 고분자 중합체가 설치되어 있고, 상기 마이크로 캡슐 구조는 상기 망상 고분자 중합체 상에 설치되는, 이방성 도전 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐 구조의 상부에 커버된 보호막을 더 포함하는 이방성 도전 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름을 구성하는 재료는 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트(polyethylene glycol terephthalate)를 포함하는, 이방성 도전 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 도전 입자의 재료는 금, 니켈 또는 구리이고, 상기 금속 도전 입자의 직경은 1㎛ 내지 20㎛인, 이방성 도전 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상온에서 경화될 수 있는 고분자 중합체는 비스페놀 A형 에폭시 수지와 실온 급속 경화제를 포함하는, 이방성 도전 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐 벽을 구성하는 재료는 에폭시 수지, 파라핀, 젤라틴 또는 폴리우레탄을 포함하는, 이방성 도전 필름.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 망상 고분자 중합체는 실란 가교 폴리에틸렌을 포함하는, 이방성 도전 필름.
  10. 전자 장치 중의 서로 다른 부재가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름의 마이크로 캡슐 구조를 압착하는 것을 통해 전기적 접속을 실현하는, 전자 장치.
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