KR101929073B1 - 필름상 회로 접속 재료 및 회로 접속 구조체 - Google Patents

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스나오 구도우
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Abstract

본 발명에서는, 대향하는 회로 전극 사이에 개재하여 상기 회로 전극끼리를 전기적으로 접속하기 위해 사용되는 접착제층을 갖고, 접착제층이 (a) 열가소성 수지, (b) 경화성 물질, (c) 경화제 및 (d) 염료를 함유하는 접착제 성분과, 플라스틱 핵체 및 상기 플라스틱 핵체를 피복하는 금속층을 가지며, 상기 금속층의 최외층이 Ni, Ni 합금 및 Ni 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 도금에 의해 형성된 층이며, 평균 입경이 2.0 내지 3.5㎛인 도전 입자를 포함하는 필름상 회로 접속 재료가 개시된다.

Description

필름상 회로 접속 재료 및 회로 접속 구조체{FILM-SHAPED CIRCUIT CONNECTING MATERIAL AND CIRCUIT CONNECTING STRUCTURE}
본 발명은, 필름상 회로 접속 재료 및 회로 접속 구조체에 관한 것이다.
종래 서로 대향하는 회로 전극 사이에 개재되어, 가열 및 가압에 의해 가압 방향의 전극간을 전기적으로 접속하기 위해 사용되는 필름상 회로 접속 재료로서, 이방 도전성 접착 필름이 알려져 있다. 예를 들면, 에폭시계 접착제 또는 아크릴계 접착제에 도전 입자를 분산시켜 얻어지는 이방 도전성 접착 필름이 알려져 있다. 이러한 이방 도전성 접착 필름은, 주로 액정 디스플레이(이하, 「LCD」라 함) 를 구동시키는 반도체가 탑재된 TCP(Tape Carrier Package) 또는 COF(Chip On Flex)와, LCD 패널과의 전기적 접속, 또는 TCP 또는 COF와 프린트 배선판의 전기적 접속을 위해 널리 사용되고 있다.
최근에는, 반도체를 페이스 다운에서 LCD 패널이나 프린트 배선판에 직접 실장한 경우, 종래의 와이어 본딩법이 아닌 박형화 및 협소 피치 접속에 유리한 플립 칩 실장이 채용되고 있다. 이 플립 칩 실장에 있어서도, 이방 도전성 접착 필름이 회로 접속용 접착 필름으로서 사용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 4 참조).
그러나, 최근, LCD 모듈의 COF화 및 파인 피치화에 따라, 필름상 회로 접속 재료를 사용한 접속시에 인접하는 회로 전극 사이에 단락이 발생한다는 문제가 발생하고 있다. 이 대응책으로서, 접착제 성분 중에 절연 입자를 분산시켜 단락을 방지하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 5 내지 9 참조).
절연 입자를 접착제 성분 중에 분산시키는 경우, 필름상 회로 접속 재료의 접착력의 저하, 기판과 회로 접속부의 계면에서의 박리가 문제가 되는 경향이 있다. 그 때문에, 기판이 절연성 유기물 또는 유리로 이루어지는 배선 부재, 또는 표면의 적어도 일부가 질화규소, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지 중 적어도 1개로 이루어지는 배선 부재 등에 접착하기 위해, 필름상 회로 접속 재료에 실리콘 입자를 함유시켜 접착력을 향상시키는 방법(예를 들면, 특허문헌 10 참조) 및 접착 후의 열팽창률차에 기초한 내부 응력을 감소시키기 위해 필름상 회로 접속 재료에 고무 입자를 분산시키는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 11 참조).
또한, 회로 전극간의 단락을 방지하는 수단으로서 절연성을 갖는 피막으로 표면을 피복한 도전 입자를 필름상 회로 접속 재료에 분산시키는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 12, 13 참조).
일본 특허 공개 (소)59-120436호 공보 일본 특허 공개 (소)60-191228호 공보 일본 특허 공개 (평)1-251787호 공보 일본 특허 공개 (평)7-90237호 공보 일본 특허 공개 (소)51-20941호 공보 일본 특허 공개 (평)3-29207호 공보 일본 특허 공개 (평)4-174980호 공보 일본 특허 제3048197호 공보 일본 특허 제3477367호 공보 국제 공개 01/014484호 일본 특허 공개 제2001-323249호 공보 일본 특허 제2794009호 공보 일본 특허 공개 제2001-195921호 공보
최근, 비용을 저하시키는 관점에서, 유리 기판 위에 설치되는 회로 전극(박막 전극)으로서 인듐-주석 산화물(ITO: Tin doped Indium Oxide) 전극 대신에 인듐-아연 산화물(IZO: Zinc doped Indium Oxide) 전극이 사용되기 시작하고 있다. IZO 전극에 대해서는, 회로 전극간의 접속 저항을 감소시키는 관점에서 Au 등으로 이루어지는 최외층으로 덮인 도전 입자가 분산된 필름상 회로 접속 재료 대신에, Ni, Ni 합금 또는 Ni 산화물 등을 포함하는 최외층으로 덮인 도전 입자가 분산된 필름상 회로 접속 재료가 검토되고 있다.
TFT-LCD에 있어서는, 상술한 박막 전극의 바탕(下地)으로서 Mo 또는 Al 등의 금속 회로를 형성하는 것이 일반적으로 되어 있다. 그러나, 비용 삭감을 목적으로서 드라이버 IC 등의 부품 개수를 삭감하고 있는 사정으로부터, 박막 회로의 배치 방법이 매우 복잡해지고 있으며, 그 때문에 특히 IZO 전극을 사용한 패널에서는, 회로 저항에 기인하는 전극 버닝(번트(burnt) 현상)이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, Ni, Ni 합금, Ni 산화물 등을 포함하는 최외층으로 덮인 도전 입자를 분산시킨 저저항형의 필름상 회로 접속 재료가 주목받고 있다.
이러한 필름상 회로 접속 재료를 사용하여 회로의 접속을 행하는 경우, 크게 나누어 (1) 가열 및 가압에 의한 필름상 회로 접속 재료의 기판(예를 들면 유리 기판)으로의 부착 및 기재 필름의 박리, (2) 가열 및 가압에 의한 플렉시블 기판의 필름상 회로 접속 재료 위로의 임시 접속, (3) 가열 및 가압에 의한 플렉시블 기판의 필름상 회로 접속 재료 위로의 본 접속의 3개의 공정을 거치게 된다.
(1)의 공정에서는, 필름상 회로 접속 재료가 기판 위의 소정의 위치에 부착되어 있는지 아닌지를 확인하기 위해 생산 설비에 CCD 카메라 또는 레이저 센서가 설치된다. 그러나, Ni, Ni 합금, Ni 산화물 등을 포함하는 최외층으로 덮인 도전 입자를 분산시킨 필름상 회로 접속 재료의 경우, 예를 들면 레이저 센서를 사용하는 경우의 시인성이 저하되는 것이 문제가 되고 있다. 또한, 필름상 회로 접속 재료의 투명도가 높은 경우, 또는 필름상 회로 접속 재료의 두께가 얇은 경우, 레이저 센서 뿐만 아니라 CCD 카메라에 대해서도 시인성이 부족한 경향이 있다. 특히, 보다 작은 도전 입자를 사용하여 고정밀 접속에 대응하는 필름상 회로 접속 재료의 경우, 현저하게 시인성의 저하가 일어나는 것이 문제가 되고 있다. 한편, 산화티타늄 등의 미립자를 사용하여 시인성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 미립자의 입경이 큰 경우 또는 접착제 중에서의 분산 상태가 악화된 경우, 특히 고정밀 회로에 있어서 미립자의 응집체에 기인하여 도전 입자가 회로간에서 막힘에 따른 쇼트가 발생한다는 문제가 있다. 따라서, 고정밀 접속에 대응하는 필름상 회로 접속 재료에 있어서, 미립자에 의한 시인성 향상을 도모하는 것은 곤란하다.
본 발명은 상기 과제의 해결을 위해 이루어진 것이며, 회로 전극간의 접속 저항을 감소시키면서 절연성이 우수하고, 센서에 의한 시인성을 확보할 수 있는 필름상 회로 접속 재료, 및 이것을 사용한 회로 접속 구조체를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명은, 대향하는 회로 전극 사이에 개재하여 회로 전극끼리를 전기적으로 접속하기 위해 사용되는 접착제층을 갖는 필름상 회로 접속 재료에 관한 것이다. 접착제층은, (a) 열가소성 수지, (b) 경화성 물질, (c) 경화제 및 (d) 염료를 함유하는 접착제 성분과, 플라스틱 핵체 및 상기 플라스틱 핵체를 피복하는 금속층을 가지며, 상기 금속층의 최외층이 Ni, Ni 합금 및 Ni 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 도금에 의해 형성된 층(금속 도금)이며, 평균 입경이 2.0 내지 3.5㎛인 도전 입자를 포함한다.
도전 입자의 평균 입경이 2.0㎛ 내지 3.5㎛이면, 고정밀도의 회로 전극에 있어서도 회로 전극간의 단락을 억제할 수 있다. 이러한 평균 입경의 도전 입자를 염료 등과 조합함으로써, 접속 저항을 감소시키면서 필름상 회로 접속 재료가 부착되고 있는 부분과 부착되어 있지 않은 부분의 색차가 커진다. 그 결과, 센서의 종류에 의존하지 않고 시인성을 확보할 수 있으며, 부착 상태의 인식이 용이해진다.
필름상 회로 접속 재료에서의 도전 입자의 개수는, 접착제층의 두께 방향으로부터 보았을 때에 2000 내지 15000개/mm2인 것이 바람직하다. 이 경우, 비용을 억제하면서 양호한 접속 저항을 얻기 위해 충분한 접촉 면적을 확보할 수 있다. 또한, 절연 저항의 악화를 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 회로 접속 구조체는, 제1 회로 전극을 갖는 제1 회로 부재와, 제2 회로 전극을 갖는 제2 회로 부재 사이에 상기 필름상 회로 접속 재료의 접착제층을 개재시키면서 필름상 회로 접속 재료를 가열 및 가압함으로써 제1 회로 전극 및 제2 회로 전극을 전기적으로 접속하여 얻어지는 것이다.
이 회로 접속 구조체에서는 상기 회로 접속 재료를 사용함으로써, 회로 전극의 종류에 의존하지 않고 회로 전극간의 접속 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 센서의 종류에 의존하지 않고 시인성을 확보할 수 있으며, 부착 상태의 인식이 용이해지기 때문에 접속 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명에 따르면, 회로 전극간의 접속 저항을 감소시키면서 센서에 의한 충분한 시인성을 확보할 수 있다. 또한, 필름상 회로 접속 재료를 릴상으로 권취하고 있는 상태에서도 접착제층의 유무의 확인이 용이하다는 점, 회로 접속 후에 회로 접속 재료가 적정하게 유동하고 있는지 용이하게 확인할 수 있다는 점에서도 본 발명은 유리한 효과를 갖는다.
도 1은 필름상 회로 접속 재료의 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 필름상 회로 접속 재료에 함유되는 도전 입자를 예시한 모식 단면도이다.
도 3은 회로 접속 구조체의 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 4는 회로 접속 구조체를 제조하는 방법의 한 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 5는 실시예에 관한 필름상 회로 접속 재료의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 참고예 또는 비교예에 관한 필름상 회로 접속 재료의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 필름상 회로 접속 재료의 평가 결과를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 필름상 회로 접속 재료 및 회로 접속 구조체의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 필름상 회로 접속 재료의 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다. 동 도에 나타내는 필름상 회로 접속 재료 (1)은, 접착제 성분 (3)과, 도전 입자 (5)를 함유하는 접착제층(이방 도전 접착제층) (61)을 갖고 있다. 필름상 회로 접속 재료(접착제층) (1)은, 후술하는 바와 같은 회로 접속 구조체를 제조할 때에, 대향하는 회로 전극 사이에 개재하여 회로 전극끼리를 전기적으로 접속하기 위해 사용된다. 이 필름상 회로 접속 재료 (1)은, 예를 들면 LCD를 구동시키는 반도체가 탑재된 TCP 또는 COF와 LCD 패널의 FOG(Film on Glass) 접속, 또는 TCP 또는 COF와 프린트 배선판의 FOG 접속에 사용된다. 필름상 회로 접속 재료 (1)은, FOP(Film on Plastic) 접속에도 유용하다.
접착제 성분 (3)은, (a) 열가소성 수지, (b) 경화성 물질, (c) 경화제 및 (d) 염료를 함유한다.
(a) 열가소성 수지는, 예를 들면 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리페닐렌옥시드, 요소 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 크실렌 수지, 에폭시 수지, 폴리이소시아네이트 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지 및 폴리에스테르우레탄 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함한다.
이들 중에서도, 접착성이 향상된다는 관점에서 수산기 등의 관능기를 갖는 수지가 보다 바람직하다. 또한, 상기 열가소성 수지를 라디칼 중합성의 관능기로 변성하여 얻어지는 수지도 사용할 수 있다. 열가소성 수지의 중량 평균 분자량은 10000 이상인 것이 바람직하다. 또한, 열가소성 수지의 중량 평균 분자량은, 다른 성분과의 양호한 혼합성이 얻어진다는 점에서 1000000 미만인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서의 중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 분석에 의해 하기 조건으로 측정되며, 표준 폴리스티렌의 검량선을 사용하여 환산함으로써 구해지는 값이다.
GPC 조건은 이하와 같다.
사용 기기: 히타치 L-6000형((주) 히타치 세이사꾸쇼 제조, 상품명)
검출기: L-3300RI((주) 히타치 세이사꾸쇼 제조, 상품명)
칼럼: 겔 팩 GL-R420+겔 팩 GL-R430+겔 팩 GL-R440(합계 3개)(히타치 가세이 고교(주) 제조, 상품명)
용리액: 테트라히드로푸란
측정 온도: 40℃
유량: 1.75ml/분
(a) 열가소성 수지의 함유량은, 접착제 성분 (3)의 100질량부에 대하여 30질량부 내지 80질량부인 것이 바람직하고, 35질량부 내지 70질량부인 것이 보다 바람직하다.
(b) 경화성 물질은, 예를 들면 (b1) 라디칼에 의해 중합하는 관능기를 갖는 라디칼 중합성 물질일 수 있다. 라디칼 중합성 물질로서는, 예를 들면 아크릴레이트(대응하는 메타크릴레이트를 포함하고, 이하 동일함), 말레이미드 화합물을 들 수 있다.
아크릴레이트는, 예를 들면 우레탄아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 2-히드록시-1,3-디아크릴옥시프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시메톡시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시폴리에톡시)페닐]프로판, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트, 비스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, ε-카프로락톤 변성 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 및 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물일 수도 있다.
말레이미드 화합물은, 분자 중에 말레이미드기를 2개 이상 갖는 것이 바람직하다. 말레이미드 화합물은, 예를 들면 1-메틸-2,4-비스말레이미드벤젠, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드, N,N'-P-페닐렌비스말레이미드, N,N'-m-톨루일렌비스말레이미드, N,N'-4,4-비페닐렌비스말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디메틸-비페닐렌)비스 말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디메틸디페닐메탄)비스말레이미드, N,N'-4,4-(3,3'-디에틸디페닐메탄)비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐메탄비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐프로판비스말레이미드, N,N'-4,4-디페닐에테르비스말레이미드, N,N'-3,3'-디페닐술폰비스말레이미드, 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[3-s-부틸-4,8-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판, 1,1-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]데칸, 4,4'-시클로헥실리덴-비스[1-(4-말레이미드페녹시)-2-시클로헥실]벤젠 및 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]헥사플루오로프로판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물일 수도 있다. 이들은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수도 있고, 알릴페놀, 알릴페닐에테르, 벤조산알릴 등의 알릴 화합물과 병용하여 사용할 수도 있다.
(b1) 라디칼 중합성 물질로서는, 접착성이 향상된다는 관점에서 아크릴레이트가 바람직하고, 우레탄아크릴레이트 또는 우레탄메타크릴레이트가 보다 바람직하다. (b1) 라디칼 중합성 물질은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
접착제 성분 (3)은, 25℃에서의 점도가 100000 내지 1000000mPaㆍs인 라디칼 중합성 물질을 적어도 함유하는 것이 바람직하고, 100000 내지 500000mPaㆍs인 라디칼 중합성 물질을 함유하는 것이 보다 바람직하다. 라디칼 중합성 물질의 점도의 측정은 시판되어 있는 E형 점도계를 사용하여 측정할 수 있다.
(b1) 라디칼 중합성 물질의 함유량은 접착제 성분 100질량부에 대하여 20 내지 70질량부가 바람직하고, 30 내지 65질량부가 보다 바람직하다.
(b1) 라디칼 중합성 물질은, 상기 라디칼 중합성 물질 이외에 내열성을 향상시키기 위해 경화제(유기 과산화물)에 의해 가교하여, 단독으로 100℃ 이상의 Tg를 나타내는 라디칼 중합성 물질을 더 함유하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 라디칼 중합성 물질로서는, 디시클로펜테닐기, 트리시클로데카닐기 및/또는 트리아진환을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 트리시클로데카닐기 또는 트리아진환을 갖는 라디칼 중합성 물질이 적절하게 사용된다. 또한, 필요에 따라, 접착제 성분은 히드로퀴논, 메틸에테르히드로퀴논류 등의 중합 금지제를 적절히 포함하고 있을 수도 있다.
(b1) 라디칼 중합성 물질은, 상기 라디칼 중합성 물질 이외에 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질을 더 함유하는 것이 바람직하다. 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질은, 예를 들면 무수 인산과 2-히드록실(메트)아크릴레이트의 반응물로서 얻어진다. 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 화합물의 구체예로서, 2-메타크릴로일옥시에틸 애시드 포스페이트, 2-아크릴로일옥시에틸 애시드 포스페이트 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질의 함유량은, 금속 등의 무기물 표면과의 접착 강도가 향상된다는 관점에서 접착제 성분 100질량부에 대하여 0.1질량부 내지 10질량부인 것이 바람직하고, 0.5질량부 내지 5질량부인 것이 보다 바람직하다.
(b) 경화성 물질은, (b2) 열경화성 수지일 수도 있다. 열경화성 수지는, 바람직하게는 에폭시 수지이다. 에폭시 수지로서, 1 분자 내에 2개 이상의 에폭시기(글리시딜기)를 갖는 각종 에폭시 화합물 등이 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 에폭시 수지는, 예를 들면 에피클로로히드린과 비스페놀 A, 비스페놀 F 및/또는 비스페놀 AD 등으로부터 유도되는 비스페놀형 에폭시 수지, 에피클로로히드린과 페놀노볼락 또는 크레졸노볼락으로부터 유도되는 에폭시노볼락 수지, 나프탈렌환을 포함하는 골격을 갖는 나프탈렌계 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지 및 지환식 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수도 있다. 에폭시 수지가 불순물 이온(Na+, Cl- 등) 및 가수분해성 염소 등을 300ppm 이하로 감소시킨 고순도품인 것이 일렉트로 마이그레이션 방지를 위해 바람직하다.
(c) 경화제는, 목적으로 하는 접속 온도, 접속 시간, 피착재 등에 따라 적절히 선정된다. (c1) 과산화 화합물(유기 과산화물), 아조계 화합물 또는 광개시제와 같은 가열 및 광조사 중 적어도 하나의 처리에 의해 활성 라디칼을 발생하는 화합물(유리 라디칼 발생제)이 경화제로서 사용될 수 있다.
유기 과산화물은, 높은 반응성과 우수한 가용 시간을 양립하는 관점에서 반감기 10시간의 온도가 40℃ 이상이고, 반감기 1분의 온도가 180℃ 이하인 것이 바람직하다. 유기 과산화물은 반감기 10시간의 온도가 60℃ 이상이고, 반감기 1분의 온도가 170℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 유기 과산화물은, 회로 부재의 회로 전극의 부식을 방지하기 위해 염소 이온 및 유기산의 함유량이 5000ppm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 유기 과산화물의 가열 분해 후에 발생하는 유기산이 적은 것이 보다 바람직하다.
유기 과산화물은, 예를 들면 디아실퍼옥시드, 퍼옥시디카르보네이트, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥시드 및 히드로퍼옥시드로부터 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수도 있다. 이들 중에서도, 회로 부재의 접속 단자의 부식을 억제하는 관점에서 퍼옥시에스테르, 디알킬퍼옥시드, 히드로퍼옥시드로부터 선정되는 것이 바람직하고, 높은 반응성이 얻어진다는 관점에서 퍼옥시에스테르로부터 선정되는 것이 보다 바람직하다.
디아실퍼옥시드로서는, 예를 들면 이소부틸퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥시드, 3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥시드, 옥타노일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드, 스테아로일퍼옥시드, 숙시닉퍼옥시드, 벤조일퍼옥시톨루엔 및 벤조일퍼옥시드를 들 수 있다.
퍼옥시디카르보네이트로서는, 예를 들면 디-n-프로필퍼옥시디카르보네이트, 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디-2-에톡시메톡시퍼옥시디카르보네이트, 디(2-에틸헥실퍼옥시)디카르보네이트, 디메톡시부틸퍼옥시디카르보네이트 및 디(3-메틸-3-메톡시부틸퍼옥시)디카르보네이트를 들 수 있다.
퍼옥시에스테르로서는, 예를 들면 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시이소부티레이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(m-톨루오일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트 및 t-부틸퍼옥시아세테이트를 들 수 있다.
퍼옥시케탈로서는, 예를 들면 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-(t-부틸퍼옥시)시클로도데칸 및 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)데칸을 들 수 있다.
디알킬퍼옥시드로서는, 예를 들면 α,α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 디쿠밀퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥시드를 들 수 있다.
히드로퍼옥시드로서는, 예를 들면 디이소프로필벤젠히드로퍼옥시드 및 쿠멘히드로퍼옥시드를 들 수 있다.
아조 화합물로서는, 예를 들면 2,2'-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 1,1'-아조비스(1-아세톡시-1-페닐에탄), 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 디메틸-2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산) 및 1,1'-아조비스(1-시클로헥산카르보니트릴)을 들 수 있다.
광개시제로서는, 예를 들면 벤조인에틸에테르 및 이소프로필벤조인에테르 등의 벤조인에테르, 벤질, 히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 벤질케탈, 벤조페논 및 아세토페논 등의 케톤류 및 그의 유도체, 티오크산톤류, 및 비스이미다졸류가 적절하게 사용된다.
광개시제를 사용하는 경우, 사용하는 광원의 파장 및 원하는 경화 특성 등에 따라 적절한 광개시제가 선택된다. 필요에 따라, 아민류, 황 화합물, 인 화합물 등의 증감제를 임의의 비율로 광개시제와 병용할 수도 있다.
증감제로서는, 지방족 아민, 방향족 아민, 질소 함유 환상 구조를 갖는 피페리딘 등의 환상 아민, o-톨릴티오요소, 나트륨디에틸디티오포스페이트, 방향족 술핀산의 가용성염, N,N'-디메틸-p-아미노벤조니트릴, N,N'-디에틸-p-아미노벤조니트릴, N,N'-디(β-시아노에틸)-p-아미노벤조니트릴, N,N'-디(β-클로로에틸)-p-아미노벤조니트릴, 트리-n-부틸포스핀 등이 바람직하다. 증감제로서는, 프로피오페논, 아세토페논, 크산톤, 4-메틸아세토페논, 벤조페논, 플루오렌, 트리페닐렌, 비페닐, 티오크산톤, 안트라퀴논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 페난트렌, 나프탈렌, 4-페닐아세토페논, 4-페닐벤조페논, 1-요오도나프탈렌, 2-요오도나프탈렌, 아세나프텐, 2-나프토니트릴, 1-나프토니트릴, 크리센, 벤질, 플루오란텐, 피렌, 1,2-벤조안트라센, 아크리딘, 안트라센, 페릴렌, 테트라센 및 2-메톡시나프탈렌 등의 비색소계 증감제, 및 티오닌, 메틸렌 블루, 루미플라빈, 리보플라빈, 루미크롬, 쿠마린, 소랄렌, 8-메톡시소랄렌, 6-메틸쿠마린, 5-메톡시소랄렌, 5-히드록시소랄렌, 쿠마릴피론, 아크리딘 오렌지, 아크리플라빈, 프로플라빈, 플루오레세인, 에오신 Y, 에오신 B, 에리트로신 및 로즈 벤갈 등의 색소계 증감제를 들 수 있다.
이들 유리 라디칼 발생제는, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 유리 라디칼 발생제와, 분해 촉진제, 억제제 등을 조합하여 사용할 수도 있다. 유리 라디칼 발생제의 함유량은, 접착제 성분 전체에 대하여 0.05중량％ 내지 10질량％인 것이 바람직하고, 0.1중량％ 내지 5질량％인 것이 보다 바람직하다.
(c) 경화제는, 보다 긴 가용 시간을 얻는 관점에서, (c2) 잠재성 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. (b) 중합성 물질이 (b2) 열경화성 수지로서의 에폭시 수지인 경우, 잠재성 경화제는 예를 들면 이미다졸계, 히드라지드계, 삼불화붕소-아민 착체, 술포늄염, 아민이미드, 폴리아민의 염 및 디시안디아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수도 있다. 잠재성 경화제와, 분해 촉진제, 억제제 등을 조합할 수도 있다. 잠재성 경화제는, 가사 시간이 연장되기 때문에 폴리우레탄계, 폴리에스테르계의 고분자 물질 등으로 피복함으로써 마이크로 캡슐화되는 것이 바람직하다.
(d) 염료는, 흑색 염료, 녹색 염료 및 청색 염료로부터 선택되는 적어도 1종의 염료를 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우, 가장 범용적으로 사용되고 있는 적색 레이저를 사용한 센서에 있어서도 충분히 인식하는 것이 가능하다. 특히 적색의 보색인 청색의 염료를 접착제층이 함유한 경우 보다 인식성이 높아진다.
12 가지의 상이한 색으로 구성되는 색 상환에 있어서, 레이저에 사용되는 색과 보색 관계에 있는 색의 염료, 보색 관계에 있는 색의 유사색(색 상환에 있어서 각 색의 근처에 위치하는 색)의 염료를 사용하는 것이 바람직하고, 레이저에 사용되는 색과 보색 관계에 있는 색의 염료를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 따라서, 예를 들면 적색 레이저를 사용하는 경우에는 청색 염료 및/또는 녹색 염료가 바람직하고, 녹ㆍ청색 레이저를 사용하는 경우에는 적색 염료가 바람직하고, 적ㆍ황색 레이저를 사용하는 경우에는 청색 염료가 바람직하다.
염료는, 가열 가압시의 응집을 억제하는 관점에서 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세트산에틸 등의 저비점 용매에 용해 가능한 것이 바람직하다. 저비점 용매의 비점은 50 내지 140℃인 것이 바람직하고, 60 내지 130℃인 것이 보다 바람직하다. 회로 접속 재료의 보존 안정성, 회로 접속 구조체의 접속 신뢰성의 관점에서는 친수성의 염료가 아닌 비친수성의 염료를 사용하는 것이 바람직하다.
염료의 함유량은 접착제 성분 100질량부에 대하여 0.05 내지 1.0질량부인 것이 바람직하고, 0.05 내지 0.5질량부가 보다 바람직하고, 0.05 내지 0.3질량부가 더욱 바람직하다. 이 경우, 필름상 회로 접속 재료 자체의 시인성이 특히 향상될 수 있음과 함께, 필름상 회로 접속 재료를 피착재에 부착한 후, 피착재 위에 설치된 위치 정렬 마크를 의해 용이하게 인식할 수 있다.
이어서, 도전 입자 (5)에 대하여 설명한다. 도 2는, 도전 입자 (5)의 한 실시 형태를 나타낸 모식 단면도이다.
예를 들면 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 도전 입자 (5)는 핵체 (21)과, 핵체 (21)의 표면을 피복하는 금속층 (22)를 갖고 있다. 이 도전 입자 (5)에 있어서, 핵체 (21)은, 중핵부 (21a)와, 중핵부 (21a)의 표면에 형성되는 돌기부 (21b)를 갖고 있다. 금속층 (22)는, 중핵부 (21a) 및 돌기부 (21b)를 포함하는 핵체 (21)의 전체를 덮도록 형성되어 있다. 이에 따라, 도전 입자 (5)의 표면에는 돌기부 (21b)를 덮는 부분의 금속층 (22)에 의해 돌기부 (14)가 형성되어 있다.
핵체 (21)은, 예를 들면 플라스틱 등의 유기 고분자 화합물을 포함하는 플라스틱 핵체인 것이 바람직하다. 플라스틱 핵체를 사용함으로써, 금속으로 이루어지는 핵체에 비해 핵체 (21)의 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 플라스틱 핵체는, 열팽창률 및 압착 접합시의 치수 변화에 대한 탄성 변형 범위를 확보할 수 있기 때문에 회로 접속 용도에 특히 적합하다.
핵체 (21)의 중핵부 (21a)를 구성하는 유기 고분자 화합물은, 예를 들면 아크릴 수지, 스티렌 수지, 벤조구아나민 수지, 실리콘 수지, 폴리부타디엔 수지 및 이들의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수도 있다. 이들이 가교되어 있을 수도 있다. 핵체 (21)의 돌기부 (21b)를 구성하는 유기 고분자 화합물은, 중핵부 (21a)를 구성하는 유기 고분자 화합물과 동일할 수도 상이할 수도 있다.
핵체 (21)의 중핵부 (21a)의 평균 입경은 2.0㎛ 내지 3.5㎛인 것이 바람직하고, 2.0㎛ 내지 3.25㎛인 것이 보다 바람직하고, 2.5㎛ 내지 3.0㎛인 것이 더욱 바람직하다. 평균 입경이 1㎛ 미만이면 입자의 2차 응집이 발생하고, 인접하는 회로와의 절연성이 저하되는 경향이 있다. 평균 입경이 5㎛를 초과하면, 핵체의 크기에 기인하여 인접하는 회로와의 절연성이 저하되는 경향이 있다. 따라서, 중핵부 (21a)의 평균 입경을 상기 범위로 함으로써 회로의 절연성을 보다 적합하게 확보할 수 있다.
핵체 (21)은, 예를 들면 중핵부 (21a)의 표면에 중핵부 (21a)보다 작은 직경을 갖는 돌기부 (21b)를 복수개 흡착시킴으로써 형성할 수 있다. 돌기부 (21b)를 중핵부 (21a)의 표면에 흡착시키는 방법으로서는, 예를 들면 중핵부 (21a) 및 돌기부 (21b)의 양쪽 또는 한쪽 입자를 실란, 알루미늄, 티타늄 등의 각종 커플링제 및 접착제의 희석 용액으로 표면 처리한 후, 양자를 혼합하여 부착시키는 방법을 들 수 있다. 돌기부 (21b)의 평균 입경은 50nm 내지 500nm인 것이 바람직하다.
금속층 (22)는, Ni, Pd, Rh 등의 비커스 경도가 300Hv 이상인 금속을 포함하는 것이 바람직하다. Ni는, 순Ni, Ni 합금 및 Ni 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로서 금속층 (22)에 포함된다. 이들 중에서도 순Ni가 바람직하다. 순Pd도 바람직하다. Ni 합금으로서는, 예를 들면 Ni-B, Ni-W, Ni-B, Ni-W-Co, Ni-Fe 및 Ni-Cr을 들 수 있다. Ni 산화물로서는, 예를 들면 NiO 등을 들 수 있다. 금속층 (22)는 단일층으로 구성되어 있을 수도 있고, 복수의 층으로 구성되어 있을 수도 있다. 금속층 (22)가 복수의 층으로 구성되는 경우, 그의 최외층은 Ni, Ni 합금 및 Ni 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 도금에 의해 형성된 층(금속 도금)인 것이 바람직하다. 비커스 경도는, 예를 들면 재팬 하이 테크사 제조의 「Maicroharadness Tester MHT-4(상품명)」를 사용하여, 부하 하중 20kgf, 부하 속도 20kgf/초, 유지 시간 5초의 조건으로 측정할 수 있다.
금속층 (22)는, 예를 들면 상기한 금속을 핵체 (21)에 대하여 무전해 도금법을 사용하여 도금함으로써 형성할 수 있다. 무전해 도금법은, 크게 배치 방식과 연속 적하 방식으로 나누어지지만, 어떠한 방식도 사용할 수 있다.
금속층 (22)의 두께는 50nm 내지 170nm인 것이 바람직하고, 50nm 내지 150nm인 것이 보다 바람직하다. 금속층 (22)의 두께를 이러한 범위로 함으로써, 회로 전극간의 접속 저항을 감소시킬 수 있다. 금속층 (22)의 두께가 50nm 미만이면 도금의 결손 등이 발생하는 경향이 있고, 170nm를 초과하면 도전 입자간에서 응결이 발생하여 인접하는 회로 전극 사이에 단락이 발생하는 경향이 있다. 따라서, 금속층 (22)의 두께를 상기 범위로 함으로써, 회로 전극간을 보다 적합하게 접속할 수 있다.
도전 입자 (5)에 있어서, 부분적으로 핵체 (21)이 노출되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 접속 신뢰성의 관점에서 핵체 (21)의 표면적에 대한 금속층 (22)의 피복률은 70％ 이상인 것이 바람직하고, 80％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 90％이상인 것이 더욱 바람직하다.
도전 입자 (5)의 돌기부 (14)의 높이는 50nm 내지 500nm인 것이 바람직하고, 75nm 내지 300nm인 것이 보다 바람직하다. 돌기부 (14)의 높이가 50nm 미만이면 고온 고습 처리 후에 접속 저항이 높아지는 경향이 있다. 돌기부 (14)의 높이가 500nm를 초과하면, 도전 입자와 회로 전극의 접촉 면적이 작아지기 때문에 접속 저항이 높아지는 경향이 있다. 따라서, 돌기부 (14)의 높이를 상기 범위로 함으로써, 접속 저항을 더 효과적으로 억제할 수 있다.
인접하는 돌기부 (14), (14) 사이의 거리는 1000nm 이하인 것이 바람직하고, 500nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 인접하는 돌기부 (14), (14) 사이의 거리는, 도전 입자 (5)와 회로 전극 사이에 접착제 성분 (3)의 경화체 (11)(후술)이 인입되지 않고, 도전 입자 (5)와 회로 전극을 충분히 접촉시키기 위해 50nm 이상인 것이 바람직하다. 돌기부 (14)의 높이 및 인접하는 돌기부 (14) 사이의 거리는 전자 현미경에 의해 측정할 수 있다.
도전 입자 (5)는, 도 2(b)에 도시한 바와 같이 돌기부 (21b)가 설치되지 않고, 핵체 (21)이 중핵부 (21a)만으로 구성되어 있을 수도 있다. 이러한 도전 입자 (5)는 중핵부 (21a)의 표면을 금속 도금하고, 중핵부 (21a)의 표면에 돌기부 (14)를 갖는 금속층 (22)를 형성함으로써 얻을 수 있다.
이러한 돌기부 (14)는, 금속 도금시에 도금 조건을 도중에 변경하여, 금속층 (22)의 두께를 부분적으로 변화시킴으로써 형성할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 최초에 사용한 도금액보다 농도가 높은 도금액을 도금 반응의 도중에 추가하여, 도금액의 농도를 불균일하게 하는 방법을 채용할 수 있다.
또한, 도전 입자 (5)는, 도 2(c)에 도시한 바와 같이 돌기부 (14)를 설치하지 않고 평탄한 표면을 갖는 입자(단순한 구체 형상)일 수도 있다.
이상과 같은 도전 입자 (5)는, 비도전성의 유리, 세라믹, 플라스틱 등의 절연 입자를 Ni 등을 포함하는 금속층 (22)로 피복한 것일 수도 있다. 금속층 (22)가 Ni를 포함하고 핵체 (21)이 플라스틱인 경우나, 또는 도전 입자 (5)가 열용융 금속 입자인 경우에는 가열 가압에 의해 변형성을 갖고, 접속시에 도전 입자 (5)와 회로 전극의 접촉 면적이 증가하여 접속 신뢰성이 향상되기 때문에 바람직하다.
도전 입자 (5)의 함유량은, 이방 도전층에서의 접착제 성분 (3)의 100부피부에 대하여 0.1부피부 내지 20부피부인 것이 바람직하고, 용도에 따라 적절히 조정된다. 또한, 도전 입자 (5)의 함유량은, 인접하는 회로끼리의 단락 등을 더욱 충분히 억제하는 관점에서, 이방 도전층에서의 접착제 성분 (3)의 100부피부에 대하여 0.1부피부 내지 10부피부인 것이 보다 바람직하다.
또한, 회로 전극간의 도통을 더욱 확실하게 하는 관점에서, 도전 입자 (5)의 10％ 압축 탄성률(K값)은 100kgf/mm2 내지 1000kgf/mm2인 것이 바람직하다. 10％ 압축 탄성률(K값)이란, 도전 입자 (5)를 10％ 압축 변형시켰을 때의 탄성률을 말하고, 예를 들면 가부시끼가이샤 피셔 인스트루먼츠 제조 H-100 미소 경도계에 의해 측정할 수 있다.
도전 입자 (5)의 평균 입경은, 접속하는 회로 전극의 높이보다 낮게 함으로써 인접하는 회로 전극간의 단락을 더욱 억제하기 쉬워진다는 관점에서 2.0㎛ 내지 3.5㎛인 것이 바람직하고, 2.0㎛ 내지 3.25㎛인 것이 보다 바람직하고, 2.5㎛ 내지 3.0㎛인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 도전 입자 (5)의 「평균 입경」이란, 돌기부 (14)의 높이를 포함하지 않고 산출되는 입경을 의미하고 있다.
도전 입자 (5)의 평균 입경은, 이하와 같이 하여 측정할 수 있다. 우선, 시차 주사형 전자 현미경(SEM: 예를 들면, 히타치(HITACHI) 제조, S800)으로 3000배로 확대된 도전 입자의 입자상으로부터 50개의 입자를 임의로 선택한다. 이어서, 확대된 입자상을 사용하여, 선택한 복수의 입자 각각에 대하여 돌기부가 있는 경우에는 돌기부 이외의 부분의 최대 직경과 최소 직경을 측정한다. 또한, 각각의 입자의 최대 직경 및 최소 직경의 곱의 평방근을 그 입자의 입경으로 한다. 임의로 선택한 도전 입자 50개에 대하여 상기와 같이 하여 각각 입경을 측정하고, 측정한 입자 개수로 입경의 합을 나눈 값을 평균 입경으로 한다.
필름상 회로 접속 재료 (1)의 두께 방향(주면에 수직인 방향)으로부터 보았을 때에 도전 입자 (5)의 1mm2당에 존재하는 개수는 2000 내지 15000개인 것이 바람직하고, 3000 내지 13000개인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 더욱 양호한 접속 저항을 얻기 위해 충분한 도전 입자의 접촉 면적을 얻음과 함께, 회로간의 단락을 충분히 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 필름상 회로 접속 재료 (1)은, 고무 미립자, 충전재, 연화제, 촉진제, 노화 방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 커플링제, 페놀 수지, 멜라민 수지, 이소시아네이트류 등을 함유할 수도 잇다.
고무 미립자로서는, 입자의 평균 입경이 배합하는 도전 입자 (5)의 평균 입경의 2배 이하이며, 실온(25℃)에서의 저장 탄성률이 도전 입자 (5) 및 접착제 성분 (3)의 실온에서의 저장 탄성률의 1/2 이하인 것이 바람직하다. 특히, 고무 미립자는, 실리콘, 아크릴 에멀전, SBR, NBR 및 폴리부타디엔 고무로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 적합하다. 3차원 가교한 이들 고무 미립자는 내용제성이 우수하고, 접착제 성분 (3) 중에 용이하게 분산된다.
충전재는, 접속 신뢰성 등의 향상에 기여한다. 충전재의 최대 직경은, 도전 입자 (5)의 평균 입경 미만인 것이 바람직하다. 충전재의 함유량은, 회로 접속용 접착 필름 (1)의 전체에 대하여 5부피％ 내지 60부피％의 범위가 바람직하다. 함유량이 60부피％를 초과하면, 신뢰성 향상의 효과가 포화되는 경향이 있다.
커플링제는, 비닐기, 아크릴기, 아미노기, 에폭시기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기를 함유하는 화합물인 것이 접착성 의 향상의 면에서 바람직하다.
필름상 회로 접속 재료 (1)(접착제층 (61))은 접속시에 용융 유동되어, 서로 대향하는 회로 전극이 접속된 후, 경화되어 접속을 유지한다. 그 때문에, 회로 접속 재료의 유동성은 중요한 인자이다. 두께 0.7mm, 15mm×15mm의 2매의 유리판 사이에 두께 35㎛, 5mm×5mm의 필름상 회로 접속 재료 (1)(접착제층 (61))을 끼우고, 170℃, 2MPa, 10초의 조건으로 가열 및 가압을 행했을 때에, 초기의 면적 (A)와 가열 가압 후의 면적 (B)를 사용하여 표시되는 (B)/(A)의 값에 의해 유동성을 평가할 수 있다. 이 (B)/(A)는 1.3 내지 3.0인 것이 바람직하고, 1.5 내지 2.5인 것이 보다 바람직하다. (B)/(A)가 1.3 미만이면 유동성이 부족하여, 양호한 접속이 얻어지기 어려워지는 경향이 있으며, 3.0을 초과하는 경우에는 기포가 발생하기 쉽고 신뢰성이 저하되는 경향이 있다. 필름상 회로 접속 재료 (1)의 경화 후의 40℃에서의 탄성률은 100MPa 내지 3000MPa인 것이 바람직하고, 500MPa 내지 2000MPa인 것이 보다 바람직하다.
이어서, 필름상 회로 접속 재료 (1)을 사용하여 형성되는 회로 접속 구조체 (100)에 대하여 설명한다. 도 3은, 회로 접속 구조체의 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다. 동 도에 도시한 바와 같이, 회로 접속 구조체 (100)은, 서로 대향하는 회로 부재(제1 회로 부재) (30) 및 회로 부재(제2 회로 부재) (40)과, 회로 부재 (30) 및 회로 부재 (40) 사이에 개재하여 이들을 접속하는 회로 접속 부재 (10)을 구비하고 있다.
회로 부재 (30)은, 회로 기판 (31)과, 회로 기판 (31)의 주면 (31a) 위에 형성되는 회로 전극(제1 회로 전극) (32)를 구비하고 있다. 회로 부재 (40)은, 회로 기판 (41)과, 회로 기판 (41)의 주면 (41a) 위에 형성되는 회로 전극(제2 회로 전극) (42)를 구비하고 있다.
회로 기판 (31), (41)의 재질은 특별히 제한되지 않지만, 통상은 유기 절연성 물질, 유리 또는 실리콘이다. 회로 전극 (32), (42)의 재질로서는, Au, Ag, Sn, Pt족의 금속, 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-아연 산화물(IZO), Al, Cr을 들 수 있다. 회로 전극 (32), (42) 중 적어도 하나는, 전기적 접속이 현저하게 양호해진다는 관점에서 인듐-주석 산화물(ITO) 및 인듐-아연 산화물(IZO) 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 회로 전극 (32), (42)는 전체가 상기 재질로 구성되어 있을 수도 있고, 최외층만이 상기 재질로 구성되어 있을 수도 있다.
회로 부재 (30), (40) 중 적어도 하나, 바람직하게는 플렉시블 기판인 회로 부재의 회로 피치(회로 전극끼리의 간격)는 200㎛ 이하이다. 회로 피치의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 약 20㎛일 수도 있다. 회로 전극 (32), (42)의 표면은 평탄한 것이 바람직하다. 여기서 말하는 「회로 전극의 표면이 평탄」하다는 것은, 회로 전극의 표면의 요철이 20nm 이하인 것을 말한다.
돌기부를 갖는 도전 입자 (5)를 사용하는 경우에는, 회로 전극 (32), (42)의 두께가 50nm 미만이면 회로 부재 (30) 및 회로 부재 (40) 사이에서 회로 접속용 접착 필름 (1)을 가압할 때에 도전 입자 (5)의 돌기부가 회로 전극 (32), (42)를 관통하여 회로 기판 (31), (41)과 직접 접촉할 가능성이 있다. 그 때문에, 회로 전극 (32), (42)의 두께를 50nm 이상으로 함으로써, 회로 전극 (32), (42)와 도전 입자 (5)의 접촉 면적을 증가시키고, 접속 저항을 보다 저하시킬 수 있다. 회로 전극 (32), (42)의 두께는, 제조 비용 등의 면에서 1000nm 이하인 것이 바람직하고, 500nm 이하인 것이 보다 바람직하다.
회로 부재 (30)에서 회로 전극 (32) 및 회로 기판 (31) 사이에 절연층이 더 설치될 수도 있고, 회로 부재 (40)에서 회로 전극 (42) 및 회로 기판 (41) 사이에 절연층이 더 설치될 수도 있다. 절연층의 재질은 절연 재료로 구성되어 있으면 특별히 제한되지 않지만, 통상은 유기 절연성 물질, 이산화규소 또는 질화규소이다.
제1 회로 부재 (30) 및 제2 회로 부재 (40)의 구체예로서는, 반도체 칩, 저항체 칩, 콘덴서 칩 등의 칩 부품, 프린트 기판 등의 기판을 들 수 있다. 이들 회로 부재 (30), (40)에는 통상 회로 전극(접속 단자) (32), (42)가 다수(경우에 따라서는 단수일 수도 있음) 설치되어 있다.
회로 접속 부재 (10)은, 상술한 필름상 회로 접속 재료 (1)이 경화되어 형성되는 층이다. 회로 접속 부재 (10)은, 접착제 성분 (3)이 경화되어 형성된 경화체 (11)과 도전 입자 (5)를 포함한다.
회로 접속 구조체 (100)에 있어서, 대향하는 회로 전극 (32)와 회로 전극 (42)는 도전 입자 (5)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 도전 입자 (5)가 회로 전극 (32), (42)의 양쪽에 직접 접촉함으로써 회로 전극끼리 전기적으로 접속되어 있다. 도전 입자 (5)가 복수의 돌기부를 갖는 경우에는, 이들 돌기부의 일부가 회로 전극 (32) 또는 회로 전극 (42)에 잠식되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 도전 입자의 돌기부와 회로 전극 (32), (42)의 접촉 면적이 보다 증가하고, 접속 저항을 보다 감소시킬 수 있다.
도 4는, 회로 접속 구조체의 제조 방법을 모식적으로 도시하는 공정도이다. 도 4(a)는, 회로 부재끼리를 접속하기 전의 상태를 나타내고 있고, 도 4(b)는 회로 부재끼리를 접속할 때의 상태를 나타내고 있고, 도 4(c)는 회로 부재끼리를 접속한 후의 회로 접속 구조체를 나타내고 있다.
우선, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 주면 위에 회로 전극 (72) 및 액정 표시부 (74)를 갖는 LCD 패널 (73)을 준비한다. 이어서, 필름상 회로 접속 재료 (1)과 동등한 필름상 회로 접속 재료(접착제층) (61)을 회로 전극 (72) 위에 접착하여 적재한다. 또한, COF 등의 회로 전극 (76)이 설치된 회로 기판 (75)를 회로 전극 (72)와 회로 전극 (76)이 필름상 회로 접속 재료 (61)을 통해 서로 대향하도록 위치 정렬한다. 또한, 회로 전극 (72) 및 회로 전극 (76)은, 예를 들면 복수의 전극이 배열된 구조를 갖고 있다.
이어서, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, LCD 패널 (73)과 회로 기판 (75)를 위치 정렬하면서, 회로 전극 (72)와 회로 전극 (76)이 필름상 회로 접속 재료 (61)을 통해 서로 대향하도록 필름상 회로 접속 재료 (61) 위에 회로 기판 (75)를 적재한다. 이에 따라, 회로 전극 (72)와 회로 전극 (76)이 필름상 회로 접속 재료 (61) 중의 도전 입자 (5)에 의해 접속될 수 있다.
이어서, 회로 전극 (76)이 배치된 면과는 반대측의 면으로부터(도 4(b) 중의 화살표 A 방향) 회로 기판 (75)를 가압함과 함께, 필름상 회로 접속 재료 (61)을 가열한다. 이에 따라, 필름상 회로 접속 재료 (61)이 경화되어, 회로 접속 부재 (60)이 형성된다. 이상에 따라, 도 4(c)에 도시한 바와 같이 LCD 패널 (73)과 회로 기판 (75)가 회로 접속 부재 (60)을 통해 강고하게 접속된 회로 접속 구조체 (70)이 얻어진다. 경화 처리의 방법은, 사용하는 접착제 성분에 따라 가열 및 광조사 중 하나 또는 양쪽을 채용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
중량 평균 분자량 800의 폴리카프로락톤디올 400질량부와, 2-히드록시프로필아크릴레이트 131질량부와, 촉매로서 디부틸주석디라우레이트 0.5질량부와, 중합 금지제로서 히드로퀴논모노메틸에테르 1.0질량부를 교반하면서 50℃로 가열하여 혼합하였다. 이어서, 이소포론디이소시아네이트 222질량부를 적하하고, 교반하면서 80℃로 승온시켜 우레탄화 반응을 행하였다. 이소시아네이트기의 반응률이 99％ 이상이 된 것을 확인한 후, 반응 온도를 낮추어 우레탄 아크릴레이트를 얻었다.
디카르복실산으로서 테레프탈산, 디올로서 프로필렌글리콜, 이소시아네이트로서 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를 사용하여, 테레프탈산/프로필렌글리콜/4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트의 몰비가 1.0/1.3/0.25인 폴리에스테르우레탄 수지 A를 제조하였다.
이어서, 폴리에스테르우레탄 수지 A를 메틸에틸케톤에 용해하여, 농도 20질량％의 용액을 얻었다. 폴리에스테르우레탄 수지 A의 메틸에틸케톤 용액을 한쪽면이 표면 처리(실리콘 처리)된 두께 80㎛의 PET 필름에 도공 장치를 사용하여 도포하였다. 또한, 70℃, 10분의 열풍 건조에 의해 두께가 35㎛인 필름을 형성시켰다. 광역 동적 점탄성 측정 장치(레오메트릭 사이언티픽(Rheometric Scientific)사 제조, 상품명: RSAII)를 사용하여 인장 하중 5g, 주파수 10Hz의 조건으로 형성된 필름(폴리에스테르우레탄 수지 A)의 탄성률의 온도 의존성을 측정하였다. 측정 결과로부터 얻어진 폴리에스테르우레탄 수지 A의 유리 전이 온도는 105℃였다.
라디칼 중합성 물질로서의 상기 우레탄 아크릴레이트 25질량부, 이소시아누레이트형 아크릴레이트(제품명: M-325, 도아 고세사 제조) 20질량부, 2-메타크릴로일옥시에틸 애시드 포스페이트(제품명: P-2M, 교에샤 가가꾸사 제조) 1질량부 및 유리 라디칼 발생제로서의 벤조일퍼옥시드(제품명: 나이퍼 BMT-K40, 니찌유사 제조) 4질량부를 필름 형성성 고분자(열가소성 수지)로서의 폴리에스테르우레탄 수지 A의 20질량％ 메틸에틸케톤 용액 55질량부에 혼합하고, 흑색 염료(제품명: 누비안 블랙(NUBIAN BLACK), 오리엔트 고교사 제조)를 0.5질량부 분산시키고, 교반하여 접착제 성분으로서의 결합제 수지의 용액을 얻었다.
또한, 핵체로서의 폴리스티렌 입자와, 핵체를 피복하며 Ni를 포함하는 최외층을 갖고, 최외층의 표면에 돌기가 형성되어 있는 도전 입자(평균 입경: 3㎛, 이하, 경우에 따라 「Ni 피복 입자」라 표기함)를 준비하였다. 이 도전 입자를 상기 접착제 성분의 용액에 대하여 접착제 성분의 부피을 기준으로 하여 2부피％(입자 개수 7000개/mm2)의 비율로 배합하고, 접착제 성분(결합제 수지)을 포함하는 용액 중에 분산시켰다. 얻어진 혼합액을 한쪽면이 표면 처리(실리콘 처리)된 두께 50㎛의 PET 필름의 표면 처리가 실시되어 있지 않은 측에 도공 장치를 사용하여 도포하였다. 70℃, 10분의 열풍 건조에 의해 두께가 18㎛인 접착제층(폭 15cm, 길이 70m)을 이방 도전 접착제층 A로서 형성시켰다. 얻어진 이방 도전 접착제층 A를 1.5mm 폭으로 재단하고, 플라스틱제 릴에 접착 필름면(접착제층면)을 내측으로 하여 50m 권취하여, 테이프상의 필름상 회로 접속 재료를 얻었다.
(실시예 2 내지 16)
도전 입자의 평균 입경, 도전 입자 개수, 염료 종류, 염료량, 필름상 회로 접속 재료의 두께를 도 5에 나타낸 바와 같이 변화시킨 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 필름상 회로 접속 재료를 제작하였다.
(실시예 17, 18)
라디칼 중합성 물질로서의 상기 우레탄아크릴레이트 25질량부, 이소시아누레이트형 아크릴레이트(제품명: M-325, 도아 고세사 제조) 20질량부, 2-메타크릴로일옥시에틸 애시드 포스페이트(제품명: P-2M) 1질량부 및 유리 라디칼 발생제로서의 벤조일퍼옥시드(제품명: 나이퍼 BMT-K40) 4질량부를 필름 형성성 고분자로서의 폴리에스테르우레탄 수지 A의 20질량％ 메틸에틸케톤 용액 55질량부에 혼합하고, 흑색 염료(제품명: 누비안 블랙, 오리엔트 고교사 제조)를 0.5질량부 분산시키고, 교반하여 접착제 성분으로서의 결합제 수지의 용액을 얻었다.
또한, 핵체로서의 폴리스티렌 입자와, 핵체를 피복하여 Ni를 포함하는 최외층을 갖고, 최외층의 표면에 돌기가 형성되어 있는 도전 입자(평균 입경: 3㎛)를 준비하였다. 이 도전 입자를 상기 결합제 수지의 용액에 대하여 접착제 성분의 부피을 기준으로 하여 4부피％(6000개/mm2) 배합하고, 결합제 수지 중에 분산시켰다. 얻어진 혼합액을 한쪽면이 표면 처리(실리콘 처리)된 두께 50㎛의 PET 필름의 표면 처리가 실시되어 있지 않은 측에 도공 장치를 사용하여 도포하였다. 70℃, 10분의 열풍 건조에 의해 두께 3㎛의 접착제층(폭 15cm, 길이 70m)을 이방 도전성 접착제층 A로서 형성시켰다.
라디칼 중합성 물질로서의 상기 우레탄아크릴레이트 25질량부, 이소시아누레이트형 아크릴레이트(제품명: M-325) 20질량부, 2-메타크릴로일옥시에틸 애시드 포스페이트(제품명: P-2M) 1질량부 및 유리 라디칼 발생제로서의 벤조일퍼옥시드(제품명: 나이퍼 BMT-K40) 4질량부를 필름 형성성 고분자로서의 상기 폴리에스테르우레탄 수지 A의 20질량％ 메틸에틸케톤 용액 55질량부에 혼합하고, 교반하여 접착제 성분으로서의 결합제 수지의 용액을 얻었다. 얻어진 접착제 성분의 용액을 한쪽면이 표면 처리(실리콘 처리)된 두께 50㎛의 PET 필름의 표면 처리가 실시되어 있지 않은 측에 도공 장치를 사용하여 도포하였다. 70℃, 10분의 열풍 건조에 의해 두께가 10㎛인 접착제층 B(폭 15cm, 길이 70m)를 형성시켰다.
이방 도전 접착제층 A 및 접착제층 B를 중첩하고, 라미네이터(듀퐁(Dupont)사 제조 리스톤(RISTON), 모델; HRL, 롤 압력은 스프링 하중만, 롤 온도 40℃, 속도 50cm/분)를 사용하여 라미네이트하였다. 그 후, 이방 도전 접착제층 A측의 PET 필름을 박리하여, 두께 14㎛의 2층 구성의 접착제층(폭 15cm, 길이 60m)을 이방 도전 접착제로서 얻었다. 얻어진 이방 도전 접착제를 1.5mm 폭으로 재단하고, 플라스틱제 릴에 접착 필름면을 내측으로 하여 50m 권취하여, 테이프상의 필름상 회로 접속 재료를 얻었다.
(참고예 1, 비교예 1 내지 11)
도전 입자의 평균 입경, 도전 입자의 입자수, 필름상 회로 접속 재료의 두께, 염료량, 필름상 회로 접속 재료의 층 구성을 도 6에 나타낸 바와 같이 변화시킨 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 필름상 회로 접속 재료를 제작하였다.
(회로의 접속)
실시예, 비교예에서 얻어진 필름상 회로 접속 재료(폭 1.5mm, 길이 3cm)의 접착제층을 70℃, 1MPa로 1초간의 가열 및 가압에 의해 두께 0.7mm의 Cr/인듐-아연 산화물(IZO) 코트 유리 기판 위에 전사하였다. 전사 후, PET 필름을 박리하였다. 이어서, 피치 40㎛, 두께 8㎛의 주석 도금 구리 회로를 500개 갖는 플렉시블 회로판(FPC)을 전사한 접착제층 위에 놓고, 24℃, 0.5MPa로 1초간 가압하여 임시 고정하였다(단, 도전 입자의 직경이 10㎛인 샘플에 대해서는, 금으로 도금된 구리 회로(피치 100㎛, 두께 18㎛)를 100개 갖는 플렉시블 회로 기판을 사용하였음). FPC가 회로 접속 재료의 접착제층에 의해 임시 고정된 유리 기판을 본 압착 장치에 설치하였다. 150㎛ 두께의 테플론(등록 상표) 시트를 쿠션재로서 사용하면서, FPC측으로부터 히트 툴에 의해 180℃, 3MPa에서 5초간 가열 및 가압하고, FPC와 유리 기판을 폭 1.5mm에 걸쳐서 접속하여 접속체를 얻었다.
(접속 저항의 측정)
상기 접속체에 대하여, 4 단자법에 의해 각각의 전극에서의 저항값을 디지털 멀티 미터(장치명: TR6845, 어드밴테스트사 제조)로 측정하고, 10개의 전극의 평균값을 구하였다.
(도전 입자의 개수의 측정)
올림푸스(주) 제조 BH3-MJL 액정 패널 검사용 현미경을 사용하여, 필름상 회로 접속 재료를 그의 두께 방향으로부터 관찰하고, 1mm2당의 도전 입자의 개수를 화상 해석에 의해 측정하였다.
(필름상 회로 접속 재료의 시인성)
필름상 회로 접속 재료(폭 1.5mm, 길이 3cm)의 접착제층을 70℃, 1MPa에서 1초간 가열 및 가압함으로써, 두께 0.7mm의 슬라이드 유리 기판 위에 전사하고, PET 필름을 박리하여 시료를 준비하였다. 백색의 작업대에 A4 크기의 OA 용지를 놓고, 그 위에 상기 시료를 올려놓았다. 키엔스(KEYENCE)사 제조 스위칭 파워 서플라이(Switching Power Supply) MS2-H50에 적색 LED 광원으로서 하이브리드 파이버 센서 FS-V11을 탑재한 센서를 사용하여, 필름상 회로 접속 재료가 부착된 부분 (B)과 부착되어 있지 않은 슬라이드 글래스만의 부분 (A)에 대하여 필름상 회로 접속 재료측으로부터 적색광을 조사하고, 각각의 부분에서의 반사광의 강도를 측정하였다. 부분 (A)와 부분 (B)의 반사광의 강도의 값의 차가 충분히 큰 경우를 OK, 작은 경우를 NG로 판정하였다.
(시인성의 확인)
필름상 회로 접속 재료(폭 1.2mm, 길이 4cm)의 접착제층을 파나소닉(Panasonic)사 제조 필름상 회로 접속 재료 부착 장치를 사용하여 70℃, 1MPa에서 1초간 가열 및 가압함으로써, 두께 0.7mm의 TFT 유리 기판 위에 전사하고, PET 필름을 박리하였다. 또한, 동 장치에 설치된 레이저 센서를 사용하여, 유리 기판 위에 필름상 회로 접속 재료가 적절하게 부착되어 있는지 아닌지를 필름측으로부터 확인하였다. 어떠한 필름 회로 형상 접속 재료에 대해서도, 필름측으로부터의 시인성에 문제는 없었다.
(위치 정렬 마크의 시인성)
필름상 회로 접속 재료(폭 1.5mm, 길이 3cm)의 접착제층을 70℃, 1MPa로 1초간 가열 및 가압하고, 위치 정렬 마크가 탑재된 주석으로 도금된 구리 회로(피치 40㎛, 두께 6㎛)를 500개 갖는 플렉시블 회로판 (FPC) 위에 전사하고, PET 필름을 박리하여, 시료를 준비하였다. 상기 시료를 올림푸스(주) 제조 BH3-MJL 액정 패널 검사용 현미경을 사용하여 필름상 회로 접속 재료의 두께 방향으로부터 관찰하고, 위치 정렬 마크부가 시인 가능한지의 여부를 확인하였다. 위치 정렬 마크의 시인이 가능한 경우를 A, 위치 정렬 마크의 확인이 비교적 곤란한 경우가 있었던 경우를 B, 위치 정렬 마크의 시인을 할 수 없었던 경우를 C로 판정하였다.
도 7은, 실시예 및 비교예에 관한 회로 접속용 필름의 평가 결과를 도시하는 도면이다. 참고예 1로부터, 3.5㎛보다 큰 평균 입경을 갖는 도전 입자를 사용한 경우에는 시인성의 문제가 발생하지 않는 것을 알 수 있었다.
1, 61…필름상 회로 접속 재료(접착제층), 3…접착제 성분, 5…도전 입자, 14…돌기부, 21…핵체, 22…금속층(최외층), 30, 40…회로 부재, 32, 42, 72, 76…회로 전극, 70, 100…회로 접속 구조체.

Claims (3)

  1. 대향하는 회로 전극 사이에 개재하여 상기 회로 전극끼리를 전기적으로 접속하기 위해 사용되는 접착제층을 갖고,
    상기 접착제층이
    (a) 열가소성 수지, (b) 경화성 물질, (c) 경화제 및 (d) 염료를 함유하는 접착제 성분과,
    플라스틱 핵체 및 상기 플라스틱 핵체를 피복하는 금속층을 가지며, 상기 금속층의 최외층이 Ni, Ni 합금 및 Ni 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 도금에 의해 형성된 층이며, 평균 입경이 2.0 내지 3.5㎛인 도전 입자를 포함하고,
    상기 (d) 염료가 흑색 염료, 녹색 염료, 및 청색 염료로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하거나 또는 적색 염료를 포함하는
    필름상 회로 접속 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전 입자의 개수가 상기 접착제층의 두께 방향으로부터 보았을 때에 2000 내지 15000개/mm2인 필름상 회로 접속 재료.
  3. 제1 회로 전극을 갖는 제1 회로 부재와, 제2 회로 전극을 갖는 제2 회로 부재 사이에 제1항 또는 제2항에 기재된 필름상 회로 접속 재료의 접착제층을 개재시키면서, 상기 필름상 회로 접속 재료를 가열 및 가압함으로써 상기 제1 회로 전극 및 상기 제2 회로 전극을 전기적으로 접속하여 얻어지는, 회로 접속 구조체.
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