KR101706818B1 - 이방 도전성 필름용 조성물, 이방 도전성 필름 및 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DSC 로 측정 시, 발열 피크 온도가 80 내지 110℃ 인 제1 에폭시 수지 및 발열 피크 온도가 120 내지 200℃인 제2 에폭시 수지를 포함하는 이방 도전성 필름용 조성물, 이방 도전성 필름, 및 이를 통해 접속된 반도체 장치에 관한 것이다. 이를 통해 열 가압착시 저온에서 급속히 경화되고, 충분한 안정성을 가지며 또한 본딩 후 우수한 접속 특성을 나타내는 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공한다.

Description

이방 도전성 필름용 조성물, 이방 도전성 필름 및 반도체 장치{A composition for use of anisotropic conductive film, anisotropic conductive film, and semiconductor device}
본 발명은 열 가압착시 저온에서 급속히 경화되고, 충분한 안정성을 가지며 또한 본딩 후 우수한 접속 특성을 나타내는 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
FPC(가요성 인쇄 회로) 또는 TAB(테이프 자동화 접합)과 PCB(인쇄 회로 기판)또는 유리 회로 기판 등의 회로 기재를 접합함과 함께 전극의 사이에 전기적 접속을 얻는데 사용되는 접착제로서 에폭시 수지계 접착제를 함유하는 이방 도전성 접착제가 사용되고 있다. 이러한 접착제에 요구되는 주된 특성은 회로 기재에 열적 손상을 주지 않도록 비교적으로 낮은 온도로 단시간내에 경화가능하고, 기재간의 전기적 접속을 제공하는 것이다.
이러한 이방 도전성 접착제의 조성물로 양이온 중합성 에폭시 수지 조성물이 사용되고 있다. 상기 양이온 중합성 에폭시 수지 조성물에는 열 및 빛에 의해 프로톤을 발생하여 양이온 중합을 개시시키는 양이온 경화 촉매가 사용되고 있으며 대표적으로 술포늄 안티모네이트 착물이 알려져 있다. 하지만 상기 술포늄 안티모네이트 착물은 불소 원자가 금속인 안티몬에 결합되어 있는 SbF6를 카운터 음이온으로 갖기 때문에, 양이온 중합시에 불소이온을 다량으로 발생시키고, 이종 금속 사이에 마이그레이션을 유발하여, 금속 배선이나 접속 패드를 부식시킨다는 문제가 있었다. 따라서, 상기와 같은 부식의 문제가 없으며 저온속경화가 가능한 반응성을 가지는 여러 양이온 경화 촉매가 필요하게 되었다.
이와 관련하여, 일본 공개 특허 제2008-308596호에는 에폭시 수지와 설포늄계 양이온 중합 개시제를 기재하고 있으나, 상기 중합 개시제는 에폭시 용액 내에서 저장 안정성이 1시간 이하로 짧아 안정성 개선이 필요하다.
따라서 저온에서 급속히 경화되고, 충분한 저장 안정성을 가지며 또한 본딩 후 우수한 접속 특성을 나타내는 이방 도전성 필름의 개발이 요구된다.
일본 공개 특허공보 제2008-308596호 (2008.12.25공개)
없음
이에, 본 발명은 열 가압착시 저온에서 급속히 경화되고, 충분한 안정성을 가지며 또한 본딩 후 우수한 접속 특성을 나타내는 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에서, 25℃에서 170시간 보관 후, DSC로 측정한 하기 식 1의 발열량 변화율이 35% 이하인 이방 도전성 필름이 제공된다.
<식 1> 발열량 변화율(%) = [(H0 - H1)/H0]X 100
(상기 식 1에서, H0 는 이방 도전성 필름에 대해 25℃ 에서 0시간에 측정한 DSC 상 발열량을 나타내고, H1은 상기 이방 도전성 필름을 25℃ 에서 170 시간 방치 후 측정한 DSC 상 발열량을 나타낸다)
또한, 본 발명의 일 양태에서, DSC에서 발열 피크 온도가 80 내지 110℃ 인 제1 에폭시 수지 및 발열 피크 온도가 120 내지 200℃인 제2 에폭시 수지를 포함하고,
이방 도전성 필름용 조성물의 전체 고형분 총 중량에 대해, 상기 제1 에폭시 수지와 상기 제2 에폭시 수지의 중량합은 30 내지 50 중량%이고, 상기 중량합 100 중량부를 기준으로 상기 제2 에폭시 수지는 60 내지 90 중량부인 이방 도전성 필름용 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명은 상기 일 양태에 따른 이방 도전성 필름 또는 상기 일 양태에 따른 이방 도전성 필름용 조성물로부터 형성된 필름에 의해 접속된, 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치는 100℃ 내지 150℃의 저온에서 급속히 경화되고, 충분한 안정성을 가지며 또한 본딩 후 우수한 접속 특성을 나타낸다.
도 1은 제1 전극(70)을 함유하는 제1 피접속부재(50)와, 제2 전극(80)을 포함하는 제2 피접속부재(60), 및 상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는 본원에 기재된 이방 도전성 필름의 접착층(10)을 포함하는, 본 발명의 일 예에 따른 반도체 장치(30)의 단면도이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, DSC(열시차주사열량계)로 측정 시, 발열 피크 온도가 80 내지 110℃ 인 제1 에폭시 수지 및 발열 피크 온도가 120 내지 200℃인 제2 에폭시 수지를 포함하는 이방 도전성 필름용 조성물을 제공한다.
본원에서 에폭시 수지의 발열 피크 온도는 에폭시 수지에 본원에 개시된 화학식 1의 양이온 경화 촉매를 추가한 뒤, 열시차주사열량계, 예를 들어, TA社 Q20 model을 이용하여 10℃/1min로 측정할 수 있다.
제1 에폭시 수지의 발열 피크 온도는 80 내지 110℃이며, 구체적으로는 85 내지 105℃이다. 제2 에폭시 수지의 발열 피크 온도는 120 내지 200℃이며, 구체적으로는 130 내지 185℃ 이다.
발열 피크 온도가 상이한 두 종류의 에폭시 수지를 사용함으로써 경화 속도를 조절하여 저온에서 신속히 경화될 뿐 아니라 상온에서 보관 안정성을 확보할 수 있다.
상기 제1 에폭시 수지의 예는 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A 에폭시 수지, 시클로알리파틱류 에폭시 수지 및 나프탈렌 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다. 구체적으로, 제1 에폭시 수지는 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지 또는 수소화 비스페놀 A 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
상기 제2 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지, 프탈레이트 에폭시 수지 및 바이페닐계 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다. 구체적으로, 제2 에폭시 수지는 비스페놀 A계 에폭시 수지(예: JER834, 미쓰비시케미컬, 일본) 또는 프탈레이트계 에폭시 수지(예: EX 721, 산신케미컬, 일본)를 사용할 수 있다. 이방 도전성 필름용 조성물의 전체 고형분 총 중량에 대해, 상기 제1 에폭시 수지와 상기 제2 에폭시 수지의 중량합은 30 내지 50 중량%이고, 상기 에폭시 수지의 중량합 100 중량부를 기준으로 상기 제2 에폭시 수지는 60 내지 90 중량부일 수 있다. 상기 범위이면 100 내지 150?J의 저온에서 급속히 경화되면서도 충분한 저장 안정성을 가질 수 있다.
일 예에서, 상기 제2 에폭시 수지는 조성물 전체 고형분 총 중량에 대하여, 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 제2 에폭시 수지가 상기 범위이면 이방 도전성 필름용 조성물의 상온 안정성 측면에서 유리할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방 도전성 필름용 조성물은 양이온 경화 촉매를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용되는 양이온 경화 촉매는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다.
상기 양이온 경화 촉매는 설포늄계 양이온 경화촉매를 사용할 수 있고, 구체적으로는 설포늄 보레이트계 양이온 경화촉매를 사용할 수 있다.
상기 설포늄 보레이트계 양이온 경화촉매의 예로 하기 화학식 1의 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014041865261-pat00001
상기 화학식 1에서, R1 내지 R5는 각각, 수소 원자, 치환되거나 비치환된 C1-6 알킬기, 아세틸기, 알콕시카르보닐기, 벤조일기 및 벤질옥시카르보닐기로 이루어진 군에서 선택되며, R6 및 R7은 각각, 알킬기, 벤질기, o-메틸벤질기, m-메틸벤질기, p-메틸벤질기 및 나프틸메틸기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 화학식 1의 양이온 경화 촉매는 양이온 중합시 불소 이온의 다량 방출을 방지할 수 있어 금속 배선 또는 접속 패드 등의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 보다 낮은 온도에서 양이온을 발생시켜 저온에서, 예를 들어, 150℃ 이하, 구체적으로, 140℃ 이하, 보다 구체적으로 130℃ 이하에서 이방 도전성 필름의 경화를 가능하게 할 수 있다.
상기 설포늄 보레이트계 양이온 경화 촉매는 상기 이방 도전성 필름용 조성물 전체 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 15 중량%, 구체적으로 3 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방 도전성 필름용 조성물은 바인더 수지를 추가로 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 바인더 수지를 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 바인더 수지의 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. 상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량은 그 크기가 클수록 필름 형성이 용이하나, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량은 구체적으로 5,000 내지 150,000 g/mol일 수 있고, 보다 구체적으로는 10,000 내지 80,000 g/mol일 수 있다. 바인더 수지의 중량 평균 분자량이 5,000 g/mol 미만일 경우에는 필름 형성이 저해될 수 있으며, 150,000 g/mol을 초과할 경우에는 다른 성분들과의 상용성이 나빠질 수 있다. 상기 바인더 수지는 상기 이방 도전성 필름용 조성물 고형분 총 중량에 대하여 30 내지 70 중량%로 함유될 수 있으며, 구체적으로 30 내지 60 중량%로 함유될 수 있고, 예를 들어 35 내지 50 중량%로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 우수한 필름 형성력 및 접착력을 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방 도전성 필름용 조성물은 도전성 입자를 추가로 포함할 수 있다.
본 양태에서 사용되는 도전성 입자는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 도전성 입자를 사용할 수 있다.
본 양태에서 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, Pd 등을 포함하는 금속으로 도금 코팅한 입자; 그 위에 절연입자를 추가로 코팅한 절연화 처리된 도전입자 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, 1 내지 20 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 구체적으로 1 내지 10 ㎛ 의 평균 입경을 가지는 도전입자를 사용할 수 있다.
상기 이방성 도전 필름용 조성물 총 중량에 대하여 상기 도전성 입자를 1 내지 25 중량%를 포함할 수 있으며, 구체적으로 1 내지 15 중량%를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 범위에서 안정적인 접속 신뢰성을 확보할 수 있으며, 낮은 접속 저항을 나타낼 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방 도전성 필름용 조성물은 안정화제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 안정화제의 예로는 설포늄류, 아민류, 페놀류, 크라운 에스테르류, 포스핀류, 트리아진류 등을 포함한다. 상기 안정화제의 첨가량은 화합물의 특성에 따라 달라질 수 있으므로 특별히 제한되지는 않지만, 이방 도전성 필름용 조성물의 총 고형 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.02 내지 3 중량%로 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 또 다른 양태에서 이방 도전성 필름용 조성물은 상기 성분들 외에 실란 커플링제를 추가로 포함할 수 있다.
실란 커플링제의 예로는 비닐 트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시 실란, (메타)아크릴옥시 프로필 트리메톡시실란 등의 중합성 불화기 함유 규소 화합물; 3-글리시드옥시 프로필 트리메톡시실란, 3-글리시드옥시 프로필메틸 디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리메톡실란 등의 에폭시 구조를 갖는 규소 화합물; 3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 메틸 디메톡시실란 등의 아미노기 함유 규소 화합물; 및 3-클로로 프로필 트리메톡시실란 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 실란 커플링제는 이방 도전성 필름용 조성물의 전체 고형 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 이방 도전성 필름은 기본 물성을 저해하지 않으면서 부가적인 물성을 제공하기 위해, 중합방지제, 산화방지제, 열안정제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 첨가제는 특별히 제한되지 않지만, 고형분 기준으로 이방 도전성 필름 조성물 중 0.01-10중량%로 포함될 수 있다.
중합방지제의 예로는 히드로퀴논, 히드로퀴논 모노메틸에테르, p-벤조퀴논, 페노티아진 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 산화방지제는 페놀릭계 또는 히드록시 신나메이트계 물질 등을 사용할 수 있다. 예로 테트라키스-(메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-히드록신나메이트)메탄, 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시 벤젠 프로판산 티올 디-2,1-에탄다일 에스테르 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기한 어느 하나의 양태에 따른 이방 도전성 필름용 조성물로부터 형성된 이방 도전성 필름을 제공한다.
본원에서 이방 도전성 필름은 이방 도전성 필름용 조성물로부터 형성된 이방 도전성 접착층 및 이형 필름을 포함할 수 있다. 상기 이형 필름은 이방 도전성 필름을 제1 피접속부재 혹은 제2 피접속부재와 가압착시 제거될 수 있다. 따라서, 본원에서 이방 도전성 필름은 이방 도전성 접착층과 호환되어 사용될 수 있다.
본원에서 이방 도전성 필름은 하나의 이방 도전성 접착층을 포함하는 단층 구조이거나, 도전입자를 함유하지 않는 비도전성 접착층과 도전입자를 함유하는 도전성 접착층이 순차적으로 적층된 2층 구조이거나, 도전성 접착층을 사이에 두고 비도전성 접착층이 양면에 적층된 3층 구조일 수 있다. 본원에 개시된 이방 도전성 필름용 조성물은 비도전성 접착층, 도전성 접착층 혹은 이 둘 다에 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 25℃에서 170시간 보관 후, DSC 로 측정한 하기 식 1의 발열량 변화율이 35% 이하인 이방 도전성 필름을 제공한다.
<식1> 발열량 변화율(%) = [(H0-H1)/H0] X 100
상기 식 1에서, H0 는 이방 도전성 필름에 대해 25℃ 에서 0시간에 측정한 DSC 상 발열량을 나타내고, H1은 상기 이방 도전성 필름을 25℃ 에서 170 시간 방치 후 측정한 DSC 상 발열량을 나타낸다. . 상기 이방 도전성 필름은 DSC상 발열 피크 온도가 120 내지 200℃인 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 또는, 상기 이방 도전성 필름은 발열 피크 온도가 80 내지 110℃ 인 제1 에폭시 수지 및 발열 피크 온도가 120 내지 200℃인 제2 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 발열량 변화율의 측정방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 측정할 수 있다. 발열량 변화율을 측정하는 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다: 본 양태의 이방 도전성 필름을 1mg 분취하여 25℃에서 시차열량주사열량계, 예를 들어, TA社 Q20 model을 사용하여 10℃/1min, -50~250℃ 온도 구간에서 초기 발열량을 측정(H0)하고, 이후 상기 필름을 25℃ 에서 170 시간 방치한 후 동일한 방법으로 발열량을 측정(H1)하여 이로부터 식 1에 따른 변화율을 계산한다.
발열량 변화율이 상기 범위이면 이방 도전성 필름의 저장 안정성이 양호하며 이로 인한 접착력 저하 혹은 접속저항 증가를 방지할 수 있다.
상기 이방 도전성 필름은 열시차주사열량계 상 개시 온도가 62 내지 90℃의 범위이고, 피크 온도가 85 내지 120 ℃일 수 있다. 구체적으로, 열시차주사열량계 상 개시 온도가 63 내지 87℃의 범위이고, 피크 온도가 89 내지 110 ℃일 수 있다. 개시 온도 및 피크 온도가 상기 범위인 것은 이방 도전성 필름의 저온, 예를 들어 150℃ 이하의 조건에서 신속히 경화되는 것과 관련이 있다. 본원에서 DSC 상 개시 온도는 DSC 를 이용해 온도 변화에 따른 이방 도전성 필름의 발열량을 측정시 발열에 의해 기울기가 최초로 증가하게 되는 시점의 온도를 말하고, 본원에서 피크 온도는 DSC 그래프에서 발열량이 최대가 되는 지점의 온도를 말한다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방성 도전 필름 중 어느 하나로 접속된 반도체 장치를 제공한다. 구체적으로, 상기 반도체 장치는 제1 전극을 함유하는 제1 피접속부재; 제2 전극을 함유하는 제2 피접속부재; 및 상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는, 본 발명의 일 양태에 따른 이방 도전성 필름 혹은 본 발명의 일 양태에 따른 이방 도전성 필름용 조성물로부터 형성된 이방 도전성 필름을 포함하는 반도체 장치일 수 있으며, 상기 배선 기판, 반도체 칩은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다. 상기 제1 피접속부재는 예를 들어, COF(chip on film) 또는 fPCB(flexible printed circuit board)일 수 있고, 상기 제2 피접속부재는 예를 들어, 유리 패널 또는 PCB(printed circuit board)일 수 있다. 도 1을 참조하여 반도체 장치(30)를 설명하면, 제1 전극(70)을 함유하는 제1 피접속부재(50)와, 제2 전극(80)을 포함하는 제2 피접속부재(60)는, 상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는 본원에 기재된 도전 입자(3)를 포함하는 이방 도전성 접착층을 통해 상호 접착될 수 있다. 또한, 본 양태의 반도체 장치를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 방법으로 수행될 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 기술함으로써 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명의 일 예시에 불과하며, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
실시예 비교예
이방성 도전 필름용 조성물의 제조
하기의 표 1과 같은 조성과 함량으로 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 이방성 도전 필름의 각 조성물을 제조하였다.
원료 상품명 Maker 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
바인더 수지 PKHH Inchemlez 40 40 40 40 40
제1 에폭시 수지 EP4000S ADEKA 13 11 9 23 35
제2 에폭시 수지 JER-834 Mitubishi 17 14 11 0 0
EX 721 NAGASE 5 10 15 12 0
경화 촉매 SI-B2A 산신케미칼 5 5 5 5 5
도전성입자 AUL704F SEKISUI 20 20 20 20 20
Total 100 100 100 100 100
실시예 1
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로서는 40 부피%로 자일렌/초산에틸 공비 혼합용매에 용해된 페녹시 수지 (PKHH, Inchemrez사, 미국) 40 중량%, 경화 반응이 수반되는 경화부로서는 DSC 발열 피크 온도가 90℃인 프로필렌 옥사이드계 에폭시수지 (EP-4000S, Adeka사, 일본) 13 중량%, DSC 발열 피크 온도가 130℃인 비스페놀 A계 에폭시수지 (JER834, 미쓰비시 케미컬, 일본) 17 중량%, DSC 발열 피크 온도가 180℃인 프탈레이트계 에폭시 수지 (EX721, 산신케미컬, 일본) 5 중량%, 양이온 경화 촉매로 (Si-B2A, 산신화학, 일본) 5 중량%, 이방 전도성 필름에 도전 성능을 부여해주기 위한 필러로서 도전성 입자 (AUL-704, 평균입경 4um, SEKISUI사, 일본) 20 중량%를 절연화 처리한 후 혼합하여 이방 도전성 필름용 조성물을 제조하였다.
상기 에폭시 수지들의 DSC 발열 피크 온도는 제1에폭시 수지 또는 제2 에폭시 수지 95 중량%에 양이온 경화 촉매, SI-B2A 5중량%를 첨가하여 에폭시 수지 조성물을 제조하고 상기 조성물에 대해 TA社 Q20 model을 이용하여 10℃/1min으로 측정하였다.
상기와 같이 제조한 이방도전성 필름용 조성물을 각각 백색 이형필름 위에 도포한 후 60℃ 건조기에서 5분간 용제를 휘발시켜 16um 두께의 건조된 이방 도전성 필름을 얻었다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, 프로필렌 옥사이드계 에폭시수지 (EP-4000S, Adeka사, 일본) 11 중량%, 비스페놀 A계 에폭시수지 (JER834, 미쓰비시 케미컬, 일본) 14 중량%, 프탈레이트계 에폭시수지 (EX721, 산신케미컬, 일본) 10 중량%로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에 있어서, 프로필렌 옥사이드계 에폭시수지 (EP-4000S, Adeka사, 일본) 9 중량%, 비스페놀 A계 에폭시수지 (JER834, 미쓰비시 케미컬, 일본) 11 중량%, 프탈레이트계 에폭시수지 (EX721, 산신케미컬, 일본) 15 중량%로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 프로필렌 옥사이드계 에폭시수지 (EP-4000S, Adeka사, 일본) 23 중량%, 비스페놀 A계 에폭시수지 (JER834, 미쓰비시 케미컬, 일본) 0 중량%, 프탈레이트계 에폭시수지 (EX721, 산신케미컬, 일본) 12 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에 있어서, 프로필렌 옥사이드계 에폭시수지 (EP-4000S, Adeka사, 일본) 35 중량%을 사용하고, 비스페놀 A계 에폭시수지 (JER834, 미쓰비시 케미컬, 일본) 와 프탈레이트계 에폭시수지 (EX721, 산신케미컬, 일본)를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름을 제조하였다.
실험예1
이방성 도전 필름의 DSC 상 개시 온도, 피크 온도, 발열량 변화율 및 접속 저항 증가율
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 이방 도전성 필름을 하기의 방법에 따라 DSC 상 개시 온도, 피크 온도, 발열량 변화율 및 접속 저항 증가율을 측정하고 그 결과를 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.
(1) DSC 상 개시 온도( onset temperature ) 및 피크 온도
이방 도전성 필름의 접착층에 대해 DSC(시차주사열량계, TA Instruments Q20)를 이용하여 질소 가스 분위기 하에서 10℃/min의 속도로 0 내지 300℃의 범위에서 발열량을 측정시 발열에 의해 DSC 그래프의 기울기가 최초로 증가하게 되는 시점의 온도를 개시 온도로 측정하였다. 또한, DSC 그래프에서 발열량이 최대인 지점의 온도를 피크 온도로 측정하였다.
(2) 25℃에서 170시간 경과 후 발열량의 변화율
초기 및 170시간으로 방치한 각각의 상기 이방 도전성 필름 접착층을 1mg 분취하여 25℃에서의 TA社 Q20 model을 이용하여, 10℃/1min, -50~250℃ 온도구간에서의 25℃에서 초기 필름의 발열량(H0)과 25℃에서 170시간 방치한 필름의 발열량(H1)을 측정하였다. 이후 초기 필름의 발열량 대비 170시간 방치한 필름의 발열량의 변화량을 백분율로 산출한다.
(3) 25℃에서 170시간 경과 후 접속 저항 증가율
이방 도전성 필름의 전기적 특성을 파악하기 위하여 범프 면적 1200㎛2, 두께 2000
Figure 112014041865261-pat00002
의 인듐틴옥사이드(ITO) 회로가 있는 유리 기판, 및 범프 면적 1200㎛2, 두께 1.5mm의 IC를 사용하여, 각각의 상기 이방 도전성 필름으로 상, 하 계면 간을 압착한 후, 150℃, 70 Mpa, 5초의 조건으로 가압, 가열하여 이방 도전성 필름에 대해 시편을 제조하였다. 이렇게 제조된 시편을 Keithley社 2000 Multimeter를 사용하여, 4-probe 방식으로 test current 1mA를 인가하여 초기 접속 저항을 측정하였다. 또한, 이방 도전성 필름을 25℃에서 170시간으로 방치한 후 상기와 동일한 조건으로 가압, 가열하여 시편을 제조하고, 상기와 동일한 방법으로 접속 저항을 측정하였다.
조건 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
초기 Onset (℃) 64 69 86 60 52
Peak (℃) 90 97 108 87 82
25℃, 170시간 Onset (℃) 71 75 91 65 59
Peak (℃) 103 109 116 95 91
발열량 변화율(%) 32 17 14 43 65
150℃/70MPa 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
초기 접속저항 (
Figure 112014041865261-pat00003
)
0.1 0.1 2.4 0.1 0.1
25℃, 170시간 후 접속저항(
Figure 112014041865261-pat00004
)
5.2 3.1 4.5 X X
상기 표 2, 3에서 실시예 1 내지 3의 이방 도전성 필름은 DSC 상 개시 온도가 62 내지 90℃의 범위 내이고, 피크 온도가 85 내지 120 ℃ 내로써, 저온 속경화가 가능할 뿐 아니라, 발열량 변화율이 35% 이하를 만족하여, 저장 안정성이 우수하다. 반면, 제2 에폭시 수지를 에폭시 수지 전체 중량에 대해 60 이하의 중량부로 사용한 비교예 1과 제2 에폭시 수지를 사용하지 않은 비교예 2의 경우, 발열량 변화율이 35% 이상으로 저장 안정성이 저해되고, 가압착 및 본압착 후 측정한 접속 저항의 증가율이 크다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 25℃에서 170시간 보관 후, 열시차주사열량계(DSC)로 측정한 하기 식 1의 발열량 변화율이 35% 이하인, 이방 도전성 필름이고,
    <식 1> 발열량 변화율(%) = [(H0-H1)/H0] X 100
    상기 식 1에서, H0 는 이방 도전성 필름에 대해 25℃ 에서 0시간에 측정한 DSC 상 발열량을 나타내고, H1은 상기 이방 도전성 필름을 25℃ 에서 170 시간 방치 후 측정한 DSC 상 발열량을 나타낸다,
    상기 이방 도전성 필름은 열시차주사열량계(DSC)에서 발열 피크 온도가 80 내지 110℃ 인 제1 에폭시 수지 및 발열 피크 온도가 120 내지 200℃인 제2 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 이방 도전성 필름은 열시차주사열량계 상 개시 온도가 62 내지 87℃의 범위이고, 피크 온도가 85 내지 120 ℃인, 이방 도전성 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 에폭시 수지는 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A 에폭시 수지, 시클로알리파틱류 에폭시 수지 및 나프탈렌 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 이방 도전성 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 에폭시 수지는 비스페놀 A 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지, 프탈레이트 에폭시 수지 및 바이페닐계 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 이방 도전성 필름.
  6. 제1항, 제4항, 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 에폭시 수지 및 제2 에폭시 수지의 중량합 100 중량부를 기준으로 상기 제2 에폭시 수지가 60 내지 90 중량부인, 이방 도전성 필름.
  7. 삭제
  8. 제1항, 제4항, 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름은 화학식 1의 양이온 경화 촉매를 포함하는 이방 도전성 필름.
    [화학식 1]
    Figure 112016100578552-pat00007

    (상기 화학식 1에서, R1 내지 R5는 각각, 수소 원자, 치환되거나 비치환된 C1-6 알킬기, 아세틸기, 알콕시카르보닐기, 벤조일기 및 벤질옥시카르보닐기로 이루어진 군에서 선택되며, R6 및 R7은 각각, 알킬기, 벤질기, o-메틸벤질기, m-메틸벤질기, p-메틸벤질기 및 나프틸메틸기로 이루어진 군에서 선택된다.)
  9. 열시차주사열량계에서 발열 피크 온도가 80 내지 110℃ 인 제1 에폭시 수지 및 발열 피크 온도가 120 내지 200℃인 제2 에폭시 수지를 포함하고,
    이방 도전성 필름용 조성물의 전체 고형분 총 중량에 대해, 상기 제1 에폭시 수지와 상기 제2 에폭시 수지의 중량합은 30 내지 50 중량%이고, 상기 중량합 100 중량부를 기준으로 상기 제2 에폭시 수지는 60 내지 90 중량부인 이방 도전성 필름용 조성물이고,
    상기 제1 에폭시 수지는 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A 에폭시 수지, 시클로알리파틱류 에폭시 수지 및 나프탈렌 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하고,
    상기 제2 에폭시 수지는 비스페놀 A 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지, 프탈레이트 에폭시 수지 및 바이페닐계 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 이방 도전성 필름용 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름용 조성물이 바인더 수지, 양이온 경화 촉매 및 도전성 입자를 추가로 포함하는 이방 도전성 필름용 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름용 조성물 전체 고형분 총 중량에 대하여 상기 바인더 수지는 30 내지 60 중량%, 상기 양이온 경화 촉매는 1 내지 15 중량%, 상기 도전성 입자는 1 내지 25 중량%인 이방 도전성 필름용 조성물.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름용 조성물은 안정화제를 추가로 포함하는 이방 도전성 필름용 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 안정화제가 설포늄류, 아민류, 페놀류, 크라운 에스테르류, 포스핀류, 또는 트리아진류인 이방 도전성 필름용 조성물.
  14. 제1 전극을 함유하는 제1 피접속부재;
    제2 전극을 함유하는 제2 피접속부재; 및
    상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는, 제1항, 제4항, 제5항 중 어느 하나의 항의 이방성 도전 필름 또는 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항의 이방 도전성 필름용 조성물에 의해 형성된 필름을 포함하는 반도체 장치.



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