KR101716548B1 - 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 - Google Patents

이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101716548B1
KR101716548B1 KR1020140123838A KR20140123838A KR101716548B1 KR 101716548 B1 KR101716548 B1 KR 101716548B1 KR 1020140123838 A KR1020140123838 A KR 1020140123838A KR 20140123838 A KR20140123838 A KR 20140123838A KR 101716548 B1 KR101716548 B1 KR 101716548B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive film
anisotropic conductive
particles
group
epoxy resin
Prior art date
Application number
KR1020140123838A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160032979A (ko
Inventor
신영주
김지연
정광진
최현민
강경구
박경수
박영우
황자영
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020140123838A priority Critical patent/KR101716548B1/ko
Publication of KR20160032979A publication Critical patent/KR20160032979A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101716548B1 publication Critical patent/KR101716548B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/38—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
    • C09J9/02—Electrically-conducting adhesives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form

Abstract

본 발명은 판상 또는 침상형 무기 입자, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 도전 입자를 포함하는 이방 도전성 필름으로, 130 내지 170℃, 4 내지 7 초간 및 50 내지 90 MPa 압력 조건 하의 본압착 후 측정한 식 1에 따른 입자포착율이 30 내지 70 % 인, 이방 도전성 필름에 관한 것이다.
[식 1]
입자포착율 = (압착 후 입자수 /압착 전 입자수) × 100
상기 식 1에서, 압착 전 입자수는 접착층의 도전 입자의 입자 밀도(개/mm2)와 단자의 면적(mm2)의 곱이고, 압착 후 입자수는 본압착 후 단자 상에 있는 도전 입자의 개수를 의미한다.
본 발명의 이방 도전성 필름은 판상 또는 침상형 무기입자와 비스페놀 F형 에폭시 수지를 포함함으로써 입자포착성능 및 접착력이 우수한 장점이 있다.

Description

이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치{ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM AND THE SEMICONDUCTOR DEVICE USING THEREOF}
본 발명은 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
이방 도전성 필름(Anisotropic conductive film, ACF)이란 일반적으로 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. 이방 도전성 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 디스플레이 패널의 박형화, 고해상도화가 진행됨에 따라 최소접속면적에 최대의 도전입자를 포착시키는 기술이 연구되어 왔다. 도전입자 포착율 향상을 위하여 도전입자의 밀도를 증가시키거나, 유체의 흐름을 억제시키는 방법이 연구되어 왔는데, 이는 인접 전극간의 절연저항 특성을 악화시키거나 경화 후 모듈러스의 증가로 접착력이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 유체의 흐름을 효과적으로 억제시키면서도, 절연저항 특성이 우수하여 전극간 쇼트 발생 위험이 적고, 접착력이 뛰어난 이방 도전성 필름의 개발이 필요하다.
일본 특허 출원 공개 제2004-359830호 (2004.12.14 공개)
본 발명의 목적은 판상 또는 침상형 무기 입자를 포함하여 유체의 흐름을 효과적으로 조절하면서도, 모듈러스를 감소시켜 접착성능이 우수한 이방 도전성 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 예에서, 판상 또는 침상형 무기 입자, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 도전 입자를 포함하는 이방 도전성 필름으로, 130 내지 170℃, 4 내지 7 초간 및 50 내지 90 MPa 압력 조건 하의 본압착 후 측정한 식 1에 따른 입자포착율이 30 내지 70 % 인, 이방 도전성 필름이 제공된다.
[식 1]
입자포착율 = (압착 후 입자수 /압착 전 입자수) × 100
상기 식 1에서, 압착 전 입자수는 접착층의 도전 입자의 입자 밀도(개/mm2)와 단자의 면적(mm2)의 곱이고, 압착 후 입자수는 본압착 후 단자 상에 있는 도전 입자의 개수를 의미한다.
본 발명의 다른 예에서, 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, 본원에 기재된 이방 도전성 필름에 의해 접속된 반도체 장치가 제공된다.
본 발명의 일 예들에 따른 이방 도전성 필름은, 판상 또는 침상형 무기입자와 비스페놀 F형 에폭시 수지를 포함함으로써 입자포착성능 및 접착력이 우수한 장점이 있다.
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 필름을 포함하는, 본 발명의 일 예에 따른 반도체 장치(30)의 단면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에 기재되지 않은 내용은 본 발명의 기술 분야 또는 유사 분야에서 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
본 발명의 일 예는, 판상 또는 침상형 무기 입자, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 도전 입자를 포함하는 이방 도전성 필름으로, 130 내지 170℃, 4 내지 7 초간 및 50 내지 90 MPa 압력 조건 하의 본압착 후 측정한 식 1에 따른 입자포착율이 30 내지 70 % 인, 이방 도전성 필름에 관한 것이다.
[식 1]
입자포착율 = (압착 후 입자수 /압착 전 입자수) × 100
상기 식 1에서, 압착 전 입자수는 접착층의 도전 입자의 입자 밀도(개/mm2)와 단자의 면적(mm2)의 곱이고, 압착 후 입자수는 본압착 후 단자 상에 있는 도전 입자의 개수를 의미한다.
판상 또는 침상형 무기 입자
상기 판상 또는 침상형 무기 입자는 탈크, 운모, 석영, 장석, 벤토나이트, 카오린크레이, 옥, 규석, 방해석, 인산 지르코늄, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 철몬모릴로나이트, 바이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트 및 논트로나이트로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 판상 또는 침상형 무기 입자는 탈크, 운모, 석영, 장석, 벤토나이트일 수 있으며, 보다 구체적으로 탈크일 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재되지 않은 무기 입자라도 판상 또는 침상 형태이면 제한 없이 사용될 수 있다.
판상 또는 침상형 무기 입자는 구형 무기 입자에 비해서 도전 입자의 유동성을 억제하는 효과가 우수하여, 접속 면적에 가능한 많은 수의 도전 입자를 포착할 수 있고 디스플레이 패널의 박형화, 고해상도화를 가능하게 할 수 있다.
상기 판상 또는 침상형 무기 입자의 장축의 길이는 0.5 내지 5μm일 수 있다. 구체적으로 0.6 내지 3.0 μm일 수 있으며, 보다 구체적으로 0.6 내지 1.0μm일 수 있다. 장축의 길이가 상기 범위 미만인 경우 도전 입자 포착 효과가 나타나지 않을 수 있으며, 장축의 길이가 상기 범위를 초과하는 경우 경화 후 모듈러스가 높아져 접착력이 떨어질 수 있다.
상기 판상 또는 침상형 무기 입자는 이방 도전성 필름의 고형분 총 중량을 기준으로 5 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 구체적으로, 10 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 유동성 억제 효과가 미미하며, 상기 범위를 초과하는 경우 조성물이 굳어버릴 수 있다.
에폭시 수지
비스페놀 F형 에폭시 수지는 비스페놀 A형의 분자 가운데 메틸기(-CH₃) 대신에 수소(H)가 있는 수지로, 비스페놀 A형에 비해 저점도이며, 다른 수지와의 상용성, 기계적·화학적 내성이 우수하다. 본 발명에 의한 이방 도전성 필름은 비스페놀 F형 에폭시 수지를 포함함으로써, 판상 또는 침상형 무기 입자를 이방 도전성 필름에 사용했을 때 모듈러스가 높아지지 않게 하여 접착력을 더욱 우수하게 하는 효과가 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 비스페놀 F형 에폭시 수지는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 비스페놀 F형 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014088262162-pat00001
상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소이거나 C1 내지 C4의 알킬일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 비스페놀 F형 에폭시 수지는, 이방 도전성 필름의 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로는 10 내지 30중량%로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로 10 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 경화 후 모듈러스를 낮춤으로써 접착력이 우수한 이방 도전성 필름을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 필름은 상기 비스페놀 F형 수지 이외에 다른 에폭시 수지를 추가로 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 에폭시 수지로는 비스페놀 A형, 노볼락형, 글리시딜형, 지방족 및 방향족 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
도전 입자
본 발명에서 사용되는 도전 입자는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술분야에서 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 따라, 예를 들어 1 내지 20㎛ 범위, 구체적으로 1 내지 10㎛의 범위일 수 있다.
상기 도전 입자는 이방 도전성 필름의 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 40중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로는 10 내지 30중량%로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로는 10 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 도전 입자가 단자 간에 용이하게 압착되어 안정적인 접속 신뢰성을 확보할 수 있으며, 통전성 향상으로 접속 저항을 감소시킬 수 있다.
바인더 수지
상기 이방 도전성 필름은 바인더 수지를 추가로 포함하는 것일 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 바인더 수지의 비제한적인 예로는 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 폴리메타크릴레이트 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 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 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지는 페녹시 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 바인더 수지는 이방 도전성 필름의 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 10 내지 40중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 이방 도전성 필름용 조성물의 흐름성 및 접착력이 향상될 수 있다.
경화제
또한 본 발명의 이방 도전성 필름은 경화제를 추가로 포함할 수 있다. 경화제는 상기 에폭시 수지를 경화시켜 이방 도전성 필름을 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 경화제의 비제한적인 예로 산무수물계, 아민계, 이미다졸계, 이소시아네이트계, 아미드계, 히드라지드계, 페놀계, 양이온계 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 양이온성 중합 촉매일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 양이온성 중합 촉매는 하기 화학식 2의 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014088262162-pat00002
상기 화학식 2에서, R1 내지 R5는 각각, 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 아세틸기, 알콕시카르보닐기, 벤조일기 또는 벤질옥시카르보닐기이고, R6 및 R7은 각각, 독립적으로 알킬기, 벤질기, o-메틸벤질기, m-메틸벤질기, p-메틸벤질기 또는 나프틸메틸기이다.
더욱 더 구체적으로, 상기 화학식 2의 양이온성 중합 촉매는, R1이 아세틸기, R2 내지 R5는 수소, R6는 o-메틸벤질기, R7은 메틸기일 수 있다. 또는, R1, R2, R4 및 R5는 수소, R3 및 R6은 메틸기, R7는 나프틸메틸기일 수 있다.
상기 경화제는, 이방 도전성 필름의 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 구체적으로, 1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 이방 도전성 필름의 접착력 및 안정성이 우수할 수 있다.
기타 첨가제
또한, 본 발명의 이방 도전성 필름은 기본 물성을 저해하지 않으면서 부가적인 물성을 제공하기 위해, 중합방지제, 산화방지제, 열안정제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 첨가제는 특별히 제한되지 않지만, 이방 도전성 필름의 고형분 총 중량에 대하여 이방 도전성 필름 중 0.01 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
비제한적인 예로, 중합방지제는 하이드로퀴논, 하이드로퀴논 모노메틸에테르, p-벤조퀴논, 페노티아진 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한 산화방지제는 페놀릭계 또는 하이드록시 신나메이트계 물질 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로 테트라키스-(메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록신나메이트)메탄, 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시 벤젠 프로판산 티올 디-2,1-에탄다일 에스테르 등을 사용할 수 있다.
입자포착율
본 발명의 이방 도전성 필름은 130 내지 170℃, 4 내지 7 초간 및 50 내지 90 MPa 압력 조건 하의 본압착 후 측정한 식 1에 따른 입자포착율이 30 내지 70%일 수 있다.
[식 1]
입자포착율 = (압착 후 입자수 /압착 전 입자수) × 100
상기 식 1에서, 압착 전 입자수는 접착층의 도전 입자의 입자 밀도(개/mm2)와 단자의 면적(mm2)의 곱이고, 압착 후 입자수는 본압착 후 단자 상에 있는 도전 입자의 개수를 의미한다.
상기 입자포착율은 구체적으로 30 내지 50% 일 수 있다. 상기 범위에서 도전층의 유동성이 효과적으로 억제되어 단자 상에 도전 입자가 충분히 위치하여 통전성이 개선되고, 도전 입자의 유출을 감소시켜 단자 간 쇼트를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 입자포착율을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다. 입자포착율 측정 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다:
제조된 이방 도전성 필름에 대해, 압착 전 단자 상에 있는 도전 입자의 개수(압착 전 입자 수)를 산출한다. 압착 전 입자수는 접착층의 도전 입자의 입자 밀도(개/mm2)와 단자의 면적(mm2)의 곱으로 계산된다.
이후, 이방 도전성 필름을 제 1 피접속부재와 제 2 피접속부재 사이에 위치시키고 압착한 후, 단자 상에 있는 도전 입자의 개수(압착 후 입자수)를 금속 현미경으로 카운트하고 상기 식 1에 의해 도전 입자의 입자포착율을 산출한다.
접착력
본 발명에 의한 이방 도전성 필름은 이를 유리 기판과 드라이버 IC(Integrated Circuit) 칩 사이에 위치시키고, 130 내지 170℃, 4 내지 7 초간 및 50 내지 90 MPa 압력 조건 하의 본압착 후, 다이 전단 측정기를 이용하여 상기 칩 부위를 180°로 밀어 측정된 접착력이 20 MPa 이상일 수 있다. 접착력이 20 MPa 미만인 이방 도전성 필름의 경우, 이를 이용한 반도체 장치의 장기간 사용이 어려워 수명이 단축되는 문제가 있다.
본 발명에서 접착력의 측정 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있으나 접착력 측정 방법의 비제한적인 구체적 예는 다음과 같다:
제조된 이방 도전성 필름을, 유리 기판(범프 면적 1200㎛2, 범프 피치 10㎛, 범프 두께 2000Å의 Ti 회로가 있는 유리 기판, 유리 기판 두께 0.5mm) 위에 위치시키고 70℃, 1초, 1MPa로 가압착한 후, 이형 필름을 제거하고 드라이버 IC(Integrated Circuit) 칩 (범프 면적 1200㎛2, 범프 피치 10㎛, 범프 두께 12㎛, 드라이버 IC칩 두께 0.5mm)을 대치시킨 후, 130℃, 5초, 70MPa로 본압착한다. 이후 압착 부위를 Die shear 측정기(제품명: DAGE2000)를 이용하여 칩 부위를 180°로 밀어 가해지는 힘을 측정한다.
이방 도전성 필름의 제조방법
본 발명의 이방 도전성 필름을 형성하는 데에는 특별한 장치나 설비가 필요하지 않다. 예를 들면, 본원에 개시된 각 조성을 포함하는 이방 도전성 필름 조성물을 톨루엔과 같은 유기 용매에 용해시켜 액상화한 후 도전성 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 일정 시간 동안 교반하고, 이를 이형 필름 위에 일정한 두께 예를 들면 10-50㎛의 두께로 도포한 다음 일정시간 건조시켜 톨루엔 등을 휘발시킴으로써 이방 도전성 필름을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 예는, 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 명세서에 따른 이방 도전성 필름에 의해 접속된 반도체 장치에 관한 것이다.
상기 제1 피접속부재 또는 제2 피접속부재는, 전기적 접속을 필요로 하는 전극이 형성되어 있는 것으로, 구체적으로는, 액정 디스플레이에 사용되고 있는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 전극이 형성되어 있는 유리 기판 또는 플라스틱 기판, 프린트 배선판, 세라믹 배선판, 플렉시블 배선판, 반도체 실리콘 칩, IC 칩 또는 드라이버 IC 칩 등을 들 수 있고, 보다 구체적으로는, 제1 피접속부재 및 제2 피접속부재 중 어느 하나가 IC 칩 또는 드라이버 IC 칩이고 다른 하나가 유리 기판일 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)을 포함하는 이방 도전성 접착층을 통해 상호 접착될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1: 이방 도전성 필름의 제조
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로는 40부피%로 자일렌/초산에틸 공비 혼합용매에 용해된 페녹시 수지(YP50, 국도화학社, 한국) 30중량%, 경화 반응이 수반되는 경화부로서는 비스페놀 F형 에폭시 수지(SEF-1700, SHINA T&C社, 한국) 17.5중량%, 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지(EP-4000S, Adeka社, 일본) 17.5중량%, 열경화성 양이온 중합 촉매(SI-B3A, SANSHIN CHEMICAL社, 일본) 5중량%, 판상형 무기 입자(D-1000, Nippon Talc社, 일본) 15중량%, 도전 입자(AUL-704F, 평균입경 4μm, SEKISUI社, 일본) 15중량%를 절연화 처리한 후 혼합하여 이방 도전성 필름용 조성물을 제조하였다.
상기 이방 도전성 필름용 조성물을 이형필름 위에 도포한 후, 60℃ 건조기에서 5분간 용제를 휘발시켜 16μm 두께의 건조된 이방 도전성 필름을 얻었다.
실시예 2: 이방 도전성 필름의 제조
실시에 1에 있어서, 비스페놀 F형 에폭시 수지의 함량을 10중량%, 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지의 함량을 25중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 실시예 2의 이방 도전성 필름을 제조하였다.
비교예 1: 이방 도전성 필름의 제조
실시예 1에 있어서, 무기 입자로서 구상형 무기 입자(R-812, DEGUSSA社, 독일)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 비교예 1의 이방 도전성 필름을 제조하였다.
비교예 2 : 이방 도전성 필름의 제조
실시예 1에 있어서, 페녹시 수지의 함량이 40중량%, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지의 함량이 각각 20중량%, 판상형 무기 입자의 함량이 없는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 비교예 2의 이방 도전성 필름을 제조하였다.
비교예 3 : 이방 도전성 필름의 제조
실시예 1에 있어서, 페녹시 수지의 함량이 35중량%, 비스페놀 F형 에폭시 수지 대신 지환족 에폭시 수지(SER-2001, SHINA T&C社, 한국) 21중량% 및 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지의 함량이 21중량%, 판상형 무기 입자의 함량이 3중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 비교예 3의 이방 도전성 필름을 제조하였다.
비교예 4 : 이방 도전성 필름의 제조
실시예 1에 있어서, 판상형 무기 입자 대신 유기입자를 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 비교예 4의 이방 도전성 필름을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 함량 및 사양을 다음 표 1에 나타내었다:
원료 상품명 제조사 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
페녹시수지 YP50 국도화학 30 30 30 40 35 30
에폭시수지 EP-4000S Adeka 17.5 25 17.5 20 21 17.5
SEF-1700 SHINA T&C 17.5 10 17.5 20 17.5
SER-2001 SHINA T&C 21
무기 입자 D-1000 Nippon Talc 15 15 3
R-812 DEGUSSA 15
유기 입자 AC3355 AICA 15
경화제 SI-B3A SANSHIN CHEMICAL 5 5 5 5 5 5
도전 입자 AUL704F SEKISUI 15 15 15 15 15 15
합계 100 100 100 100 100 100
실험예 : 이방 도전성 필름의 물성 평가
상기 제조된 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4의 이방 도전성 필름에 대해 하기 조건 및 방법으로 입자포착율, 접착력, 접속저항 및 절연저항을 측정하고 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
가압착 및 본압착 조건, 접속 조건
1) 가압착 조건 : 70℃, 1초, 1 MPa
2) 본압착 조건 : 130℃, 5초, 70 MPa
3) 제 1 피접속부재 : 유리 기판(범프 면적 1200㎛2, 범프 피치 10㎛, 범프 두께 2000Å의 Ti 회로가 있는 유리 기판, 유리 기판 두께 0.5mm)
4) 제 2 피접속부재 : 드라이버 IC칩(범프 면적 1200㎛2, 범프 피치 10㎛, 범프 두께 12㎛, 드라이버 IC칩 두께 0.5mm)
입자포착율의 측정
상기 제조된 6개의 이방 도전성 필름에 대해, 압착 전 단자 상에 있는 도전 입자의 개수(압착 전 입자 수)를 산출한다.
압착 전 입자수는 접착층의 도전 입자의 입자 밀도(개/mm2)와 단자의 면적(mm2)의 곱으로 계산된다.
또한, 이방 도전성 필름을 상기 제 1 피접속부재와 제 2 피접속부재 사이에 위치시키고 상기 가압착 및 본압착 조건에서 압착 후, 단자 상에 있는 도전 입자의 개수(압착 후 입자수)를 금속 현미경으로 카운트하고 하기 식 1에 의해 도전 입자의 입자포착율을 산출한다.
[식 1]
입자포착율 = (압착 후 입자수 /압착 전 입자수) × 100
접착력의 측정
상기 제조된 6개의 이방 도전성 필름 각각을 상기 제1 피접속부재의 유리 기판 회로 형성부에 놓고 상기 조건으로 가압착하고, 이형 필름을 제거하고 상기 제2 피접속부재의 드라이버 IC(Integrated Circuit) 칩을 대치시킨 후 상기 조건으로 본압착하였다. 이후 압착 부위를 Die shear 측정기(DAGE2000)를 이용하여 칩 부위를 180°로 밀어 가해지는 힘을 측정하였다.
접속저항의 측정
상기 제조된 6개의 이방 도전성 필름 각각을 상기 제 1 피접속부재와 제 2 피접속부재 사이에 위치시키고, 상기 가압착 및 본압착 조건으로 접속하였다.
그 다음, 각각의 필름을 이용하여 10개씩 시편을 준비하고, 이들을 4 단자 측정 방법으로 접속 저항을 측정(ASTM F43-64T 방법에 준함)하여 평균값을 계산하였다.
절연저항의 측정
상기 형성된 이방 도전성 필름을 2mm×25mm로 잘라서 절연저항 평가 자재에 각각 본딩하여 평가하였다. 이때, 0.5㎜두께 유리기판상에 상기 가압착 조건으로 이방 도전성 필름을 가압착하고 PET필름을 벗겨 유리기판상에 이방 도전성 필름을 배치하였다. 그 다음 칩(칩 길이 19.5㎜, 칩 폭 1.5㎜, 범프 간격 8㎛)을 나란히 배치한 후, 상기 본압착 조건으로 압착하였다. 여기에 50V를 인가하며 2 단자법으로 총 38포인트에서 쇼트 발생 여부를 검사하였다.
물성 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
입자포착율(%) 35 42 15 16 18 28
접착력(Mpa) 25 20 20 25 18 26
접속저항(Ω) 0.08 0.10 0.09 0.04 0.08 1.0
절연저항(short%) 0 0 0 18 0 4
상기 표 2에서 나타난 바와 같이 실시예 1 및 2는 입자포착율, 접착력, 접속저항 및 절연저항 모두 우수한 것으로 나타났다. 반면, 구상형 무기 입자를 사용한 비교예 1은 무기 입자를 전혀 사용하지 않은 비교예 2와 유사한 입자 포착율을 나타내어 구상형 무기 입자의 사용이 입자 포착율 개선에 거의 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 다만 비교예 1은 비교예 2에 비해 쇼트 발생이 적었다. 비스페놀 F형 에폭시 수지 대신 지환족 에폭시 수지를 사용한 비교예 3은 피접속부재와의 접착력이 저하되고 입자포착율 역시 낮았다. 판상형 무기 입자 대신 유기 입자를 사용한 비교예 4는 전기적 쇼트가 발생했으며, 입자포착율 및 접속저항 면에서 낮은 성능을 나타내었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일뿐이며, 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 (13)

  1. 판상 또는 침상형 무기 입자, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 도전 입자, 바인더 수지 및 경화제를 포함하는 이방 도전성 필름으로,
    130 내지 170℃, 4 내지 7 초간 및 50 내지 90 MPa 압력 조건 하의 본압착 후 측정한 식 1에 따른 입자포착율이 30 내지 70 %이고,
    [식 1]
    입자포착율 = (압착 후 입자수 /압착 전 입자수) × 100
    (상기 식 1에서, 압착 전 입자수는 접착층의 도전 입자의 입자 밀도(개/mm2)와 단자의 면적(mm2)의 곱이고, 압착 후 입자수는 본압착 후 단자 상에 있는 도전 입자의 개수를 의미한다),
    상기 이방 도전성 필름은 이방 도전성 필름 고형분 총 중량을 기준으로,
    상기 무기 입자 5 내지 30중량%,
    상기 비스페놀 F형 에폭시 수지 10 내지 40중량%,
    상기 도전 입자 10 내지 40중량%,
    상기 바인더 수지 10 내지 50중량%, 및
    상기 경화제 1 내지 10중량%를 포함하는, 이방 도전성 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름을 유리 기판과 드라이버 IC(Integrated Circuit) 칩 사이에 위치시키고, 130 내지 170℃, 4 내지 7 초간 및 50 내지 90 MPa 압력 조건 하의 본압착 후, 다이 전단 측정기를 이용하여 상기 칩 부위를 180°로 밀어 측정된 접착력이 20 MPa 이상인, 이방 도전성 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 판상 또는 침상형 무기 입자가 탈크, 운모, 석영, 장석, 벤토나이트, 카오린크레이, 옥, 규석, 방해석, 인산 지르코늄, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 철몬모릴로나이트, 바이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트 및 논트로나이트로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 이방 도전성 필름.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자의 장축의 길이가 0.5 내지 5μm인, 이방 도전성 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지는 하기 화학식 1의 구조를 갖는, 이방 도전성 필름.
    [화학식 1]
    Figure 112014088262162-pat00003

    상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C4의 알킬이다.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름은 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지 외의 다른 에폭시 수지를 추가로 포함하는, 이방 도전성 필름.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 경화제가 하기 화학식 2의 구조를 갖는, 이방 도전성 필름.
    [화학식 2]
    Figure 112016096073017-pat00004

    상기 화학식 2에서, R1 내지 R5는 각각, 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 아세틸기, 알콕시카르보닐기, 벤조일기 또는 벤질옥시카르보닐기이고, R6 및 R7은 각각, 독립적으로 알킬기, 벤질기, o-메틸벤질기, m-메틸벤질기, p-메틸벤질기 또는 나프틸메틸기이다.
  11. 제10항에 있어서, 상기 화학식 2는, R1이 아세틸기이고, R2 내지 R5는 수소이고, R6는 o-메틸벤질기이며, R7은 메틸기인, 이방 도전성 필름.
  12. 제10항에 있어서, 상기 화학식 2는, R1, R2, R4 및 R5는 수소이고, R3 및 R6은 메틸기이며, R7는 나프틸메틸기인, 이방 도전성 필름.
  13. 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, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제7항, 제10항, 제11항, 제12항 중 어느 한 항의 이방 도전성 필름에 의해 접속된 반도체 장치.
KR1020140123838A 2014-09-17 2014-09-17 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 KR101716548B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140123838A KR101716548B1 (ko) 2014-09-17 2014-09-17 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140123838A KR101716548B1 (ko) 2014-09-17 2014-09-17 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160032979A KR20160032979A (ko) 2016-03-25
KR101716548B1 true KR101716548B1 (ko) 2017-03-14

Family

ID=55645603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140123838A KR101716548B1 (ko) 2014-09-17 2014-09-17 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101716548B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101991992B1 (ko) * 2016-04-29 2019-06-21 삼성에스디아이 주식회사 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 접속 구조체
KR102207299B1 (ko) * 2017-12-29 2021-01-25 국도화학 주식회사 이방 도전성 필름, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및／또는 이를 포함하는 반도체 장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10035562C1 (de) * 2000-07-21 2001-08-23 Bosch Gmbh Robert Anzeigenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
JP2004359830A (ja) 2003-06-05 2004-12-24 Kyocera Chemical Corp 導電性接着剤組成物
KR20110053115A (ko) * 2009-11-13 2011-05-19 제일모직주식회사 이방성 도전 필름
JP5555038B2 (ja) * 2010-04-13 2014-07-23 デクセリアルズ株式会社 光反射性異方性導電接着剤及び発光装置
KR20120076187A (ko) * 2010-12-29 2012-07-09 제일모직주식회사 이방 도전성 필름

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160032979A (ko) 2016-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI556266B (zh) 各向異性導電膜和使用其的半導體裝置
KR101568659B1 (ko) 도전성 접착층을 포함하는 이방 도전성 필름 및 상기 필름에 의해 접속된 반도체 장치
KR101355855B1 (ko) 이방성 도전 필름
EP1944346A1 (en) Anisotropic conductive adhesive
JP6203783B2 (ja) 導電性接着剤および電子基板の製造方法
JP2008094908A (ja) 電極接続用接着剤
KR101131162B1 (ko) 저온 속경화형 이방 전도성 필름용 조성물 및 이를 이용한 저온 속경화형 이방 전도성 필름
KR20150125882A (ko) 이방 도전성 필름용 조성물, 이방 도전성 필름 및 반도체 장치
KR101127099B1 (ko) 이방 전도성 필름용 조성물 및 이를 이용한 이방 전도성 필름
KR101716548B1 (ko) 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치
JP5556488B2 (ja) 対向電極接続用接着剤
JP2007056209A (ja) 回路接続用接着剤
TWI580757B (zh) 各向異性導電膜和由其連接的半導體裝置
JP4867805B2 (ja) 電極接続用接着剤
KR101955749B1 (ko) 이방 도전성 필름용 조성물, 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 반도체 장치
US20140097548A1 (en) Semiconductor device connected by anisotropic conductive adhesive film
JP2013004202A (ja) 異方性導電材料及び接続構造体
KR101893248B1 (ko) 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 접속 구조체
KR101737173B1 (ko) 이방 도전성 필름, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR20110053115A (ko) 이방성 도전 필름
KR101266543B1 (ko) 상용성이 향상된 이방도전성 필름용 조성물 및 이로부터 형성된 필름
CN107338008B (zh) 各向异性导电膜及使用其的连接结构
KR101900542B1 (ko) 이방 도전성 필름용 조성물, 이방 도전성 필름 및 이를 이용한 디스플레이 장치
KR102207299B1 (ko) 이방 도전성 필름, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및／또는 이를 포함하는 반도체 장치
KR101908185B1 (ko) 이방 도전성 필름 및 이를 이용해 접속된 디스플레이 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200110

Year of fee payment: 4