KR102350347B1 - 마이크로 led 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트, 이를 포함하는 마이크로 led 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents
마이크로 led 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트, 이를 포함하는 마이크로 led 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트, 이를 포함하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 50㎛ 이하의 피치(pitch)를 가지는 마이크로 LED 칩과 회로기판을 전기적, 물리적 및 화학적으로 접합시킬 수 있는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트, 이를 포함하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트, 이를 포함하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 50㎛ 이하의 피치(pitch)를 가지는 마이크로 LED 칩과 회로기판을 전기적, 물리적 및 화학적으로 접합시킬 수 있는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트, 이를 포함하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(이하, LED)라 함은 칩(chip)의 크기가 300㎛ 이상이다. 이와 같이 칩(chip)의 크기가 300㎛ 이상인 LED의 패키징(packaging) 공정을 수행하는 과정 중 하나로서 LED 칩과 기판 또는 리드프레임을 연결하여 전기적으로 접속시키는 공정이 수행되며, LED 칩과 기판 또는 리드프레임을 연결하여 전기적으로 접속시키는 방법으로 와이어 본딩(Wire Bonding) 방법, 솔더페이스트(solder paste) 방법, 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 방법(= LED 칩 하단의 전극패드와 기판의 전극을 열압착하여 붙이는 방식) 등이 수행되고 있다.
와이어 본딩(Wire Bonding) 방법은 금(Au)을 사용하여 와이어(Wire) 형태로 LED 칩과 기판 또는 리드프레임을 연결하는 방법으로, 솔더페이스트 방법 및 플립칩 본딩 방법에 비해 저항이 높아 전기적 특성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 일반적으로 솔더페이스트 방법이나 플립칩 본딩 방법을 이용하여 LED 칩과 기판 또는 리드프레임을 연결하는 실정이다.
한편, LED 기술에 발전에 있어서 화질이 우수할 뿐만 아니라 화면 응답 속도가 우수한 OLED(Organic Light Emitting Diodes)가 현재 가장 많이 사용되고 있으며, OLED 기술을 이어갈 차세대 기술로 마이크로(micro) LED 기술이 각광을 받고 있다. 마이크로 LED는 OLED를 보다 두께가 얇고, 더 높은 전력효율, 더 높은 해상도를 구현할 수 있으며, 버닝(Burn in) 현상을 개선할 수 있는 장점이 있다.
마이크로 LED는 앞서 언급한 칩(chip)의 크기가 300㎛ 이상인 LED와 달리 칩의 크기가 대략 30 ~ 90㎛으로, 대략 50㎛ 이하의 극미세 피치(pitch ; 마이크로 LED 칩에 형성된 단자의 중심선과 이웃하는 단자의 중심선 간의 거리)가 형성되어 있다.
마이크로 LED 칩과 기판 또는 리드프레임을 연결하여 전기적으로 접속시키기 위해 앞서 언급한 솔더페이스트 방법(= LED 칩에 형성된 단자에 극소량의 페이스트를 도포하여 기판 또는 리드프레임을 연결하는 방법)을 이용하게 된다면, 마이크로 LED 칩의 피치가 좁기 때문에 쇼트(short)가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 플립 칩 본딩 방법을 이용하여, 마이크로 LED 칩과 기판 또는 리드프레임을 연결하는 경우에는 플립 칩 본딩 방법이 고온의 열압착 공정이 수행되기 때문에 마이크로 LED 칩의 손상이 발생하는 문제가 있다. 따라서, 극미세 피치가 형성된 마이크로 LED 칩을 기판 또는 리드프레임을 연결할 때, 마이크로 LED 칩에 손상이 없이 연결가능한 접속 소재 및 접촉 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 50㎛ 이하의 피치(pitch)를 가지는 마이크로 LED 칩과 회로기판을 본딩하는데 있어서, 접착력이 우수할 뿐만 아니라, 접속저항이 낮고, 인쇄성, 절연성 및 자가융착성이 우수한 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트, 이를 포함하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지 및 도전성 입자를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 20 ~ 30℃에서 30,000 ~ 90,000 cps의 점도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 20 ~ 30℃에서 35,000 ~ 150,000 cps의 점도를 가지는 제1에폭시 수지 및 20 ~ 30℃에서 1,000 ~ 30,000 cps의 점도를 가지는 제2에폭시 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 제1에폭시 수지는 에폭시 당량이 245 ~ 275g/eq일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 제2에폭시 수지는 에폭시 당량이 180 ~ 230g/eq일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 1 : 2 ~ 9.2 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고, A1, A2, A3 및 A4는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-이며, E는 C3 ~ C30의 알킬렌기이고, R9 및 R10은 각각 독립적으로 
또는 
이며, R11은 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고, G1 및 G2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2CH2-이며, n은 1 ~ 10을 만족하는 유리수이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트는 전체 중량%에 대하여, 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지 28.34 ~ 45 중량% 및 도전성 입자 35 ~ 55 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트는 환원제, 실란커플링제, 경화제 및 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 자가융착성 도전접속 페이스트는 전체 중량%에 대하여, 환원제 5 ~ 30 중량%, 실란커플링제 0.5 ~ 1.5 중량%, 경화제 2.83 ~ 4.5 중량% 및 경화촉진제 2.83 ~ 4.5 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 도전성 입자의 입경은 2 ~ 75㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트는 마이크로 LED 칩과 회로기판을 접합할 수 있다.
한편, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈은 일면에 복수의 제1단자가 형성된 적어도 하나 이상의 마이크로 LED 칩, 상기 제1단자에 대향하여 일면에 복수의 제2단자가 형성된 회로기판 및 상기 마이크로 LED 칩과 상기 회로기판 사이에 개재되어 마이크로 LED 칩과 회로기판을 전기적으로 연결하는 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈은 하기 관계식 1 및 2를 만족할 수 있다.
[관계식 1]
5㎛ ≤ B - A ≤ 87㎛
[관계식 2]
1.2 ≤ B/A ≤ 30
상기 관계식 1 및 2에 있어서, A는 상기 자가융착형 도전접속 페이스트에 포함된 도전성 입자의 입경을 나타내고, B는 상기 마이크로 LED 칩의 크기를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈은 하기 관계식 3 내지 6을 만족할 수 있다.
[관계식 3]
3㎛ ≤ A ≤ 25㎛
[관계식 4]
30㎛ ≤ B ≤ 90㎛
[관계식 5]
10㎛ ≤ C ≤ 30㎛
[관계식 6]
20㎛ ≤ D ≤ 80㎛
상기 관계식 3에 있어서, A는 상기 자가융착형 도전접속 페이스트에 포함된 도전성 입자의 입경을 나타내고, 상기 관계식 4에 있어서, B는 상기 마이크로 LED 칩의 크기를 나타내며, 상기 관계식 5에 있어서, C는 상기 마이크로 LED 칩에 형성된 제1단자의 크기를 나타내고, 상기 관계식 6에 있어서, D는 상기 마이크로 LED 칩에 형성된 제1단자의 중심선과 이웃하는 제1단자의 중심선 간의 거리(pitch)를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 회로기판은 유리회로기판, 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.
나아가, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제조하는 방법은 일면에 복수의 제1단자가 형성된 적어도 하나 이상의 마이크로 LED 칩과 일면에 복수의 제2단자가 형성된 회로기판을 준비하는 제1단계, 회로기판의 복수의 제2단자가 형성된 일면에 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트를 인쇄하는 제2단계, 상기 복수의 제2단자에 대향하여 상기 마이크로 LED 칩의 복수의 제1단자를 마주보게 배치시키고, 상기 자가융착형 도전접속 페이스트 일면에 마이크로 LED 칩을 가접착시키는 제3단계 및 상기 자가융착형 도전접속 페이스트를 열처리하는 제4단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지를 포함함으로서, 유리와 같은 무기 피착 기재뿐만 아니라, 마이크로 LED 칩 및 회로기판에 형성된 단자에 사용되는 금속과의 접착력이 우수하고, 인쇄성, 디스펜싱 특성, 절연성 및 자가융착성이 우수하다.
또한, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법은 안정적인 전기적 도통 특성을 구현할 뿐만 아니라, 마이크로 LED 칩에 압력을 가하지 않으므로서, 마이크로 LED 칩에 가해지는 물리적 데미지를 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트(Self-assembled conductive bonding paste)의 도통 구현방식을 개략적으로 나타내고, 도전성 입자가 열처리 과정에서 용융되어, 마이크로 LED 칩의 제1단자와 회로기판의 제2단자에 응집되어 마이크로 LED 칩과 회로기판 간의 전기적 도통이 이루어진 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 마이크로 LED 칩의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 마이크로 LED 칩의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 도통 구현방식을 설명하면, 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트(Self-assembled conductive bonding paste)(100)는 압력의 가함이 없이 열처리 만으로 도전성 입자(conductive particle)(1)가 용융되고, 용융된 도전성 입자(1)는 마이크로 LED 칩(20)의 제1단자(전극 부위 ; electrode)(21)와 회로기판(10)의 제2단자(전극 부위 ; electrode)(11)에만 선택적으로 자가 융착하는 효과가 발생한다. 이 때, 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트(100)의 도전성 입자(1)를 제외한 구성 성분 부분에는 잔류된 도전성 입자(1)가 없어 접착력이 우수하고, 접속저항은 낮을 뿐만 아니라 절연성이 우수하다.
또한, 도 2를 참조하면, 본 발명의 마이크로 LED 칩(20)은 칩의 크기(a)가 30 ~ 90㎛, 바람직하게는 30 ~ 70㎛, 더욱 바람직하게는 30 ~ 60㎛인 LED 칩으로서, 마이크로 LED 칩(20)의 피치(pitch)(b)는 50㎛ 이하, 바람직하게는 10 ~ 50㎛, 더욱 바람직하게는 20 ~ 40㎛일 수 있다. 피치(b)는 마이크로 LED 칩(20)에 형성된 제1단자(21)의 중심선과 이웃하는 제1단자(21)의 중심선 간의 거리(pitch)를 나타낸다.
또한, 마이크로 LED 칩(20)에 형성된 제1단자(21)의 크기(d)는 5 ~ 30㎛, 바람직하게는 10 ~ 30㎛, 더욱 바람직하게는 10 ~ 25㎛, 더욱 바람직하게는 15 ~ 25㎛일 수 있다. 또한, 마이크로 LED 칩(20)에 형성된 제1단자(21)의 높이(c)는 0.1 ~ 4㎛, 바람직하게는 1 ~ 3㎛일 수 있다.
본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 마이크로 LED 칩과 회로기판을 접합할 수 있으며, 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지 및 도전성 입자를 포함한다.
먼저, 본 발명의 유기관능기(organofunctional group) 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 에폭시 수지, 다이머(dimer) 및 유기관능기 함유 알콕시 실란이 반응 및 합성하여 제조된 수지로서, 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지를 포함함으로서, PCB, FPCB와 같이 유기소재로 된 회로기판 뿐만 아니라, 유리와 같은 무기 피착 기재, 마이크로 LED 칩 및 회로기판에 형성된 단자에 사용되는 금속과의 접착력이 우수하고, 인쇄성, 디스펜싱 특성, 절연성 및 자가융착성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기, 더욱 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기이다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서, A1, A2, A3 및 A4는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-, 바람직하게는 -CH2-, -CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2-이다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서, E는 C3 ~ C30의 알킬렌기, 바람직하게는 C10 ~ C20의 알킬렌기, 더욱 바람직하게는 C16 ~ C18의 알킬렌기이다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서, R9 및 R10은 각각 독립적으로 
또는 
, 바람직하게는 
이다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서, R11은 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기, 더욱 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기이다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서, G1 및 G2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2CH2-, 바람직하게는 -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-이다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서, n은 1 ~ 10, 바람직하게는 1 ~ 5을 만족하는 유리수이다.
또한, 본 발명의 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트 전체 중량%에 대하여, 28.34 ~ 45 중량%, 바람직하게는 28.6 ~ 43.1 중량%, 더욱 바람직하게는 32.2 ~ 39.5 중량%, 더더욱 바람직하게는 34.0 ~ 41.3 중량%로 포함할 수 있으며, 만일 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지가 28.34 중량% 미만으로 포함하면 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트가 페이스트(paste) 상태로 제조가 안되거나 쇼트(short) 불량이 발생하는 문제가 있을 수 있고, 45 중량%를 초과하여 포함한다면 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트를 포함하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈의 전기적 특성 저하 및 공정성에서 불량이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1에폭시 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 본 발명의 제1에폭시 수지는 20 ~ 30℃, 바람직하게는 23 ~ 27℃에서 35,000 ~ 150,000 cps, 바람직하게는 40,000 ~ 100,000 cps, 더욱 바람직하게는 50,000 ~ 90,000 cps, 더더욱 바람직하게는 60,000 ~ 80,000 cps 의 점도를 가질 수 있으며, 만일 점도가 35,000 cps 미만이면 자가융착형 도전접속 페이스트를 회로기판 또는 마이크로 LED 칩에 인쇄 후, 인쇄현상의 유지가 어려운 문제가 있을 수 있고, 150,000 cps를 초과하면 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조시 혼합 및 분산이 어려운 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 제1에폭시 수지는 에폭시 당량이 245 ~ 275g/eq, 바람직하게는 250 ~ 270g/eq, 더욱 바람직하게는 255 ~ 265g/eq일 수 있으며, 만일 에폭시 당량이 245g/eq 미만이면 접착력이 낮아지는 문제가 있을 수 있고, 275g/eq를 초과하면 에폭시가 겔(gel)화 되는 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 제2에폭시 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 본 발명의 제2에폭시 수지는 20 ~ 30℃, 바람직하게는 23 ~ 27℃에서 1,000 ~ 30,000 cps, 바람직하게는 5,000 ~ 20,000 cps, 바람직하게는 8,000 ~ 17,000 cps, 더욱 바람직하게는 10,000 ~ 14,000 cps 의 점도를 가질 수 있으며, 만일 점도가 1,000 cps 미만이면 자가융착형 도전접속 페이스트를 회로기판 또는 마이크로 LED 칩에 인쇄 후, 인쇄현상의 유지가 어려운 문제가 있을 수 있고, 30,000 cps를 초과하면 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조시 혼합 및 분산이 어려운 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 제2에폭시 수지는 에폭시 당량이 180 ~ 230g/eq, 바람직하게는 185 ~ 225g/eq일 수 있으며, 만일 에폭시 당량이 180g/eq 미만이면 접착력이 낮아지는 문제가 있을 수 있고, 230g/eq를 초과하면 에폭시가 겔(gel)화 되는 문제가 있을 수 있다.
나아가, 본 발명의 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 1 : 2 ~ 9.2 중량비, 바람직하게는 1 : 2.5 ~ 7.5 중량비, 더욱 바람직하게는 1 : 3.5 ~ 5 중량비로 포함할 수 있으며, 만일, 중량비가 1 : 2 미만이면 공정성의 문제가 있을 수 있고, 중량비가 1 : 9.2 을 초과하면 인쇄성의 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 도전성 입자는 마이크로 LED 칩과 회로기판을 전기적으로 도통시키는 물질로서, 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트 전체 중량%에 대하여, 35 ~ 55 중량%, 바람직하게는 36.8 ~ 55.2 중량%, 더욱 바람직하게는 41.4 ~ 50.6 중량%로 포함할 수 있으며, 만일 도전성 입자가 35 중량% 미만으로 포함하면 미도통의 문제가 있을 수 있고, 55 중량%를 초과하여 포함한다면 쇼트(short)가 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 도전성 입자는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 안티몬(Sb), 니켈(Ni) 및 이들의 합금 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 비스무트(Bi), 주석(Sn) 및 은(Ag)의 합금 및 비스무트(Bi) 및 주석(Sn)의 합금 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 비스무트(Bi) 및 주석(Sn)의 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 도전성 입자로서, 비스무트(Bi), 주석(Sn) 및 은(Ag)의 합금을 포함할 때, 비스무트 100 중량부에 대하여, 주석 58.2 ~ 87.4 중량부, 바람직하게는 65.5 ~ 80.1 중량부, 더욱 바람직하게는 69.1 ~ 76.5 중량부를 포함할 수 있다. 또한, 도전성 입자로서, 비스무트(Bi), 주석(Sn) 및 은(Ag)의 합금을 포함할 때, 비스무트 100 중량부에 대하여, 은 0.41 ~ 0.63 중량부, 바람직하게는 0.46 ~ 0.58 중량부, 더욱 바람직하게는 0.49 ~ 0.55 중량부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 도전성 입자로서, 비스무트(Bi) 및 주석(Sn)의 합금을 포함할 때, 비스무트 및 주석을 1 : 0.57 ~ 0.87 중량비, 바람직하게는 1 : 0.65 ~ 0.8 중량비, 더욱 바람직하게는 1 : 0.68 ~ 0.77 중량비로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 도전성 입자의 입경은 2 ~ 75㎛, 바람직하게는 5 ~ 45㎛, 더욱 바람직하게는 10 ~ 25㎛일 수 있다. 만일, 도전성 입자의 입경이 2㎛ 미만일 경우 공정성의 문제가 발생할 수 있고, 75㎛를 초과하면 마이크로 LED 칩 대비하여 입자의 크기가 커서 초과하면 마이크로 LED 칩 실장에 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 20 ~ 30℃, 바람직하게는 23 ~ 27℃에서 30,000 ~ 90,000 cps, 바람직하게는 40,000 ~ 80,000 cps, 더욱 바람직하게는 45,000 ~ 70,000 cps의 점도를 가질 수 있으며, 만일 점도가 30,000 cps 미만이면 전기적 특성의 문제가 있을 수 있고, 90,000 cps를 초과하면 인쇄 불량 및 전기적 특성에 문제가 있을 수 있다.
나아가, 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 환원제, 실란커플링제, 경화제 및 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있고, 바람직하게는 환원제, 실란커플링제, 경화제 및 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 환원제는 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트 전체 중량%에 대하여, 5 ~ 30 중량%, 바람직하게는 5 ~ 15 중량%, 더욱 바람직하게는 7 ~ 13 중량%, 더더욱 바람직하게는 8 ~ 12 중량%, 더더더욱 바람직하게는 9 ~ 11중량%로 포함할 수 있으며, 만일 환원제가 5 중량% 미만으로 포함하면 환원이 안되어 전기적인 문제가 있을 수 있고, 30 중량%를 초과하여 포함한다면 점도가 높아질 뿐만 아니라 경시성의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 환원제는 로진계 환원제, 유기산계 환원제, 금속성 환원제 및 아민염 환원제 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 유기산계 환원제를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 유기산계 환원제인 아디프 산(adipic acid) 및 시트르 산(citric acid) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 환원제는 염화아연, 염화아연과 무기 할로겐화물의 혼합물, 염화아연과 무기산의 혼합물, 용융염, 인산, 인산의 유도체, 유기 할로겐화물, 히드라진, 아민염 환원제, 유기산, 아세트산, 락트산, 카르복실기를 2개 가지는 옥살산, 말론산, 숙신(호박)산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 프탈산, 시트르산, 활성화 로진 및 비활성화 로진 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실란커플링제는 유리 등의 무기재료로 만들어진 기재와의 접착력 향상을 위해 포함될 수 있는 물질로서, 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트 전체 중량%에 대하여, 0.5 ~ 1.5 중량%, 바람직하게는 0.7 ~ 1.3 중량%, 더욱 바람직하게는 0.8 ~ 1.2 중량%, 더더욱 바람직하게는 0.9 ~ 1.1중량%로 포함할 수 있으며, 만일 실란커플링제가 0.5 중량% 미만으로 포함하면 접착력이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 1.5 중량%를 초과하여 포함한다면 경시성의 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 실란커플링제는 비닐트리메톡시실레인(vinyltrimethoxysilane), 비닐트리에톡시실레인(vinyltriethoxysilane), 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실레인(2-(3,4 epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane), 3-글리시독시프로필 메틸디메톡시실레인(3-glycidyloxypropyl methyldimethoxysilane), 3-글리시독시프로필 트리메톡시실레인(3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane), 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실레인(3-glycidyloxypropyl methyldiethoxysilane), 3-글리시독시프로필 트리에톡시실레인(3-glycidyloxypropyl triethoxysilane), 파라-스티릴트리메톡시실레인(p-styryltrimethoxysiane), 3-메타크릴록시프로필 메틸디메톡시실레인(3-methacryloxypropyl methyldimethoxysilane), 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시실레인(3-methacryloxypropyl trimethoxysilane) 및 3-메타크릴록시프로필 메틸디에톡시실레인(3-methacryloxypropyl methyldiethoxysilane) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실레인, 3-글리시독시프로필 메틸디메톡시실레인, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실레인 및 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실레인 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 경화제는 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트 전체 중량%에 대하여, 2.83 ~ 4.5 중량%, 바람직하게는 2.83 ~ 4.3 중량%, 더욱 바람직하게는 3.2 ~ 4.0 중량%로 포함할 수 있으며, 만일 경화제가 2.83 중량% 미만으로 포함하면 미경화 문제가 있을 수 있고, 4.5 중량%를 초과하여 포함한다면 점도가 높아지는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 경화제는 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 페놀계 경화제, 폴리티올 경화제, 잠재성 경화제 및 양이온 경화제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 잠재성 경화제는 이미다졸계 경화제, 하이드라지드계 경화제, 3불화붕소-아민착체 경화제, 아민이미드 경화제, 폴리아민계 경화제, 제3급 아민 경화제, 알킬요소계 경화제 및 디시안디아미드(Dicyandiamide)계 경화제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 경화촉진제는 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트 전체 중량%에 대하여, 2.83 ~ 4.5 중량%, 바람직하게는 2.83 ~ 4.3 중량%, 더욱 바람직하게는 3.2 ~ 4.0 중량%로 포함할 수 있으며, 만일 경화제가 2.83 중량% 미만으로 포함하면 미경화 문제가 있을 수 있고, 4.5 중량%를 초과하여 포함한다면 경시성의 문제가 생길 수 있다.
또한, 본 발명의 경화촉진제는 아민계 경화촉진제, 페놀계 경화촉진제 및 이미다졸계 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 1H-이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸 및 이의 변성물 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 150 ~ 180℃의 온도에서 열처리 후, 0.5 ~ 2 kgf/cm의 접착력을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트는 150 ~ 180℃의 온도에서 열처리 후, 0.1 ~ 1 Ω/cm의 접속저항을 가질 수 있다
나아가, 본 발명은 본 발명의 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트를 포함하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제공한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈은 일면에 복수의 제1단자(21)가 형성된 적어도 하나 이상의 마이크로 LED 칩(20), 상기 제1단자(21)에 대향하여 일면에 복수의 제2단자(11)가 형성된 회로기판(10) 및 상기 마이크로 LED 칩(20)과 상기 회로기판(10) 사이에 개재되어 마이크로 LED 칩(20)과 회로기판(10)을 전기적으로 연결하는 자가융착형 도전접속 페이스트(100)을 포함할 수 있다.
이 때, 마이크로 LED 칩(20)은 앞서 언급한 도 2에 기재된 마이크로 LED 칩(20)일 수 있으며, 회로기판(10)은 유리회로기판, 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.
한편, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈은 하기 관계식 1 및 2를 만족할 수 있다.
[관계식 1]
5㎛ ≤ B - A ≤ 87㎛, 바람직하게는 5㎛ ≤ B - A ≤ 62㎛, 더욱 바람직하게는 15㎛ ≤ B - A ≤ 57㎛
상기 관계식 1에 있어서, A는 자가융착형 도전접속 페이스트(100)에 포함된 도전성 입자(1)의 입경을 나타내고, B는 마이크로 LED 칩(20)의 크기를 나타낸다.
만일, 관계식 1을 만족하지 못한다면 마이크로 LED 칩(20)의 실장시 접속불량을 야기하는 문제가 있을 수 있다.
[관계식 2]
1.2 ≤ B/A ≤ 30, 바람직하게는 1.2 ≤ B/A ≤ 20, 더욱 바람직하게는 1.5 ≤ B/A ≤ 10, 더더욱 바람직하게는 2 ≤ B/A ≤ 7
상기 관계식 1 및 2에 있어서, A는 자가융착형 도전접속 페이스트(100)에 포함된 도전성 입자(1)의 입경을 나타내고, B는 마이크로 LED 칩(20)의 크기를 나타낸다.
만일, 관계식 2를 만족하지 못한다면 마이크로 LED 칩(20)의 실장시 접속불량을 야기하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈은 하기 관계식 3 내지 6을 만족할 수 있다.
[관계식 3]
3㎛ ≤ A ≤ 38㎛, 바람직하게는 3㎛ ≤ A ≤ 25㎛, 더욱 바람직하게는 5㎛ ≤ A ≤ 25㎛
상기 관계식 3에 있어서, A는 자가융착형 도전접속 페이스트(100)에 포함된 도전성 입자(1)의 입경을 나타낸다.
만일, 관계식 3을 만족하지 못한다면 마이크로 LED 칩(20)의 실장시 접속불량을 야기하는 문제가 있을 수 있다.
[관계식 4]
30㎛ ≤ B ≤ 90㎛, 바람직하게는 30㎛ ≤ B ≤ 70㎛, 더욱 바람직하게는 30㎛ ≤ B ≤ 60㎛
상기 관계식 4에 있어서, B는 마이크로 LED 칩(20)의 크기를 나타낸다.
만일, 관계식 4를 만족하지 못한다면 마이크로 LED 칩(20)을 이용한 디스플레이의 해상도 저하의 문제가 있을 수 있다.
[관계식 5]
10㎛ ≤ C ≤ 30㎛, 바람직하게는 10㎛ ≤ C ≤ 25㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛ ≤ C ≤ 20㎛
상기 관계식 5에 있어서, C는 마이크로 LED 칩(20)에 형성된 제1단자(21)의 크기를 나타낸다.
만일, 관계식 5를 만족하지 못한다면 전기적 접속의 문제가 있을 수 있다.
[관계식 6]
20㎛ ≤ D ≤ 80㎛, 바람직하게는 20㎛ ≤ D ≤ 70㎛, 더욱 바람직하게는 20㎛ ≤ D ≤ 60㎛
상기 관계식 6에 있어서, D는 상기 마이크로 LED 칩(20)에 형성된 제1단자(21)의 중심선과 이웃하는 제1단자(21)의 중심선 간의 거리(pitch)를 나타낸다.
만일, 관계식 6을 만족하지 못한다면 전기적 접속의 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제조하는 방법은 제1단계 내지 제4단계를 포함한다.
먼저, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제조하는 방법의 제1단계는 일면에 복수의 제1단자가 형성된 적어도 하나 이상의 마이크로 LED 칩과 일면에 복수의 제2단자가 형성된 회로기판을 준비할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제조하는 방법의 제2단계는 회로기판의 복수의 제2단자가 형성된 일면에 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트를 인쇄할 수 있다. 이 때, 인쇄는 20 ~ 30℃의 온도, 바람직하게는 23 ~ 27℃의 온도에서 수행할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제조하는 방법의 제3단계는 복수의 제2단자에 대향하여 마이크로 LED 칩의 복수의 제1단자를 마주보게 배치시키고, 자가융착형 도전접속 페이스트 일면에 마이크로 LED 칩을 가접착시킬 수 있다. 이 때, 가접착은 20 ~ 30℃의 온도, 바람직하게는 23 ~ 27℃의 온도에서 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제조하는 방법의 제4단계는 자가융착형 도전접속 페이스트를 열처리할 수 있다. 열처리는 히팅 툴(Heating tool)을 이용하여, 140 ~ 230℃, 바람직하게는 150 ~ 180℃에서 1분 ~ 20분, 바람직하게는 2 ~ 15분, 더욱 바람직하게는 3 ~ 8분동안 가열하여 수행할 수 있다. 만일, 열처리 온도가 140℃ 미만일 경우에는 도전성 입자가 미융착 되는 문제가 있을 수 있고, 230℃를 초과하면 부품의 열화 또는 수지의 과경화로 인해 접착력이 저하될 수 있다.
히팅 툴은 본 발명의 자가융착형 도전접속 페이스트에 열을 가하여 도전성 입자들을 용융시킬 수 있는 수단이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 가열 오븐 또는 리플로우 건조단 등을 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예 1 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지 35.84 중량%, 도전성 입자(입경 : 10 ~ 25㎛, Sn 및 Bi가 42 : 58 중량비로 포함하는 합금) 46 중량%, 환원제인 아디프산 10 중량%, 실란커플링제인 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실레인 1 중량%, 디시안디아미드계 경화제 3.58 중량%, 경화촉진제인 2-운데실이미다졸 3.58 중량%를 혼합하여, 절연화 처리한 후 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 1 : 4 중량비로 혼합한 수지로서, 제1에폭시 수지는 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 포함하고, 25℃에서 70,000 cps의 점도를 가지며, 에폭시 당량이 260g/eq인 수지이다. 또한, 제2에폭시 수지는 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 포함하고, 25℃에서 12,000 cps의 점도를 가지며, 에폭시 당량이 205g/eq인 수지이다.
[화학식 1-1]
상기 화학식 1-1에 있어서, R1, R2, R3 및 R4은 수소원자이고, R5, R6, R7 및 R8은 메틸기이며, A1, A2, A3 및 A4는 -CH2-이고, E는 C17의 알킬렌기이며, R9 및 R10은 
(* 표시는 Si와 결합되는 결합부위를 뜻한다.)이고, R11은 수소원자이며, G1는 -CH2CH2CH2-이고, n은 1을 만족하는 유리수이다.
실시예 2 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지로 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 1 : 3 중량비로 혼합한 수지를 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
실시예 3 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지로 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 1 : 2.33 중량비로 혼합한 수지를 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
실시예 4 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지로 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 1 : 5.67 중량비로 혼합한 수지를 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
실시예 5 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지로 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 1 : 9 중량비로 혼합한 수지를 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
실시예 6 ~ 11 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 하기 표 1와 같이 혼합되는 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지, 도전성 입자 및 아디프산의 중량%를 달리하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
실시예 12 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지로 제1에폭시 수지만을 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
실시예 13 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지로 제2에폭시 수지만을 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
비교예 1 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지가 아닌 비스페놀A형 에폭시 수지(YD128, 국도화학, 점도 : 11,500 ~ 13,500 cps, 에폭시 당량 : 184 ~ 190g/eq)를 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
비교예 2 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지가 아닌 비스페놀 F형 에폭시 수지(YDF-170, 국도화학, 점도 : 2,000 ~ 5,000 cps, 에폭시 당량 : 160 ~ 180g/eq)를 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
비교예 3 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지가 아닌 NBR 변성 에폭시 수지(KR-415, 국도화학, 점도 : 50,000 ~ 100,000 cps, 에폭시 당량 : 375 ~ 425g/eq)를 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
비교예 4 : 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지가 아닌 CTBN 변성 에폭시 수지(KR-170, 국도화학, 점도 : 30,000 ~ 60,000 cps, 에폭시 당량 : 200 ~ 235g/eq)를 사용하여 자가융착형 도전접속 페이스트를 제조하였다.
실험예 1
실시예 1 ~ 13 및 비교예 1 ~ 4에서 제조된 자가융착형 도전접속 페이스트를 각각 다음과 같은 물성평가법을 기준으로 하여 평가를 실시하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈의 제조
일면에 2개의 제1단자가 형성된 마이크로 LED 칩(마이크로 LED 칩의 크기 : 50㎛, 제1단자의 크기 : 20 ㎛, 마이크로 LED 칩에 형성된 제1단자의 중심선과 이웃하는 제1단자의 중심선 간의 거리(pitch) : 30㎛, 제1단자 높이 : 1 ㎛)과 일면에 2개의 제2단자가 형성된 회로기판(회로기판의 크기 : 50㎛, 제2단자의 크기 : 20 ㎛, 회로기판에 형성된 제2단자의 중심선과 이웃하는 제2단자의 중심선 간의 거리(pitch) : 30㎛, 제2단자 높이 : 5 ㎛)을 준비하였다.
실시예 1 ~ 13 및 비교예 1 ~ 4에서 제조한 도전접속 페이스트를 각각 회로기판에 15㎛의 두께로 인쇄하고, 이어서 회로기판의 제2단자에 대향하게 마이크로 LED 칩의 제1단자를 마주보게 배치시키고, 실시예 1 ~ 13 및 비교예 1 ~ 4에서 제조한 도전접속 페이스트 각각의 일면에 마이크로 LED 칩을 가접착시켰다. 그 후, 180℃의 건조오븐에 8분간 열처리(경화 및 자가융착)하여 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제조하였다.
(2) 접속저항 측정(Ω/cm)
제조된 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 각각에 측정기(Keithley 사 2000 Multimeter)를 이용하여 4-probe 방식으로 시험 전류 1 mA를 인가하여 초기 접속 저항을 측정하여 그 평균값을 계산하였다.
(3) 접착력 측정(kgf/cm)
제조된 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 각각에 Dage4000(Nordson 사) 장치를 사용하여, 0.5mm/초의 속도로 전단강도를 측정하여 접착력을 측정하였다.
(4) 절연성 측정
제조된 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 각각에 멀티테스터기(HIOKI社, 3244-60 CARD HITESTER)를 이용하여, 단자간의 전기적 도통 유무를 확인하여 절연성을 측정하였다.
(5) 자가융착성 측정
제조된 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 각각에 멀티테스터기(HIOKI社, 3244-60 CARD HITESTER)를 이용하여, 페이스트에 의해 연결된 마이크로 LED 칩 및 회로기판의 단자의 전기적 도통 유무를 확인 및 고배율 현미경으로 확인하여 자가융착성을 측정하였다.
(6) 인쇄성 측정
제조된 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈 각각에 외관을 육안(또는 현미경)으로 확인하여 인쇄성을 측정하였다.
(7) 점도 측정
Malcom 사의 PCU-205를 이용하여, JIS 측정법에 의거하여 25℃의 온도 범위에서 실시예 1 ~ 13 및 비교예 1 ~ 4에서 제조된 자가융착형 도전접속 페이스트의 점도를 측정하였다.
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1에서 제조한 자가융착형 도전접속 페이스트가 다른 실시예 및 비교예에서 제조한 자가융착형 도전접속 페이스트 접속저항, 절연성, 자가융착성이 우수할 뿐만 아니라 접착력이 우수함을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 실시예에서 제조된 자가융착형 도전접속 페이스트와 비교하여, 비교예 1 및 2에서 제조한 자가융착형 도전접속 페이스트는 접착력이 현저히 저하될 뿐만 아니라 인쇄성이 현저히 나빠지고, 비교예 3에서 제조한 자가융착형 도전접속 페이스트는 접속저항이 현저히 나빠질 뿐만 아니라, 절연성, 자가융착성 및 인쇄성이 현저히 나빠지며, 비교예 4에서 제조한 자가융착형 도전접속 페이스트는 접착력이 저하되고, 인쇄성이 현저히 나빠짐을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
1 : 도전성 입자
10 : 회로기판
11 : 제2단자
20 : 마이크로 LED 칩
21 : 제2단자
100 : 자가융착형 도전접속 페이스트
10 : 회로기판
11 : 제2단자
20 : 마이크로 LED 칩
21 : 제2단자
100 : 자가융착형 도전접속 페이스트
Claims (15)
- 20 ~ 30℃에서 35,000 ~ 150,000 cps의 점도를 가지는 제1에폭시 수지 및 20 ~ 30℃에서 1,000 ~ 30,000 cps의 점도를 가지는 제2에폭시 수지를 포함하는 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지; 및 도전성 입자; 를 포함하고,
20 ~ 30℃에서 30,000 ~ 90,000 cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1에폭시 수지는 에폭시 당량이 245 ~ 275g/eq이고,
상기 제2에폭시 수지는 에폭시 당량이 180 ~ 230g/eq인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트.
- 제1항에 있어서,
상기 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 제1에폭시 수지 및 제2에폭시 수지를 1 : 2 ~ 9.2 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트.
- 제1항에 있어서,
상기 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트;
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고, A1, A2, A3 및 A4는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-이며, E는 C3 ~ C30의 알킬렌기이고, R9 및 R10은 각각 독립적으로또는
이며, R11은 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고, G1 및 G2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2CH2-이며, n은 1 ~ 10을 만족하는 유리수이다.
- 제1항에 있어서,
상기 자가융착형 도전접속 페이스트는 전체 중량%에 대하여, 유기관능기 함유 알콕시실란 변성 에폭시 수지 28.34 ~ 45 중량% 및 도전성 입자 35 ~ 55 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트.
- 제1항에 있어서,
상기 자가융착형 도전접속 페이스트는 환원제; 실란커플링제; 경화제; 및 경화촉진제; 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트.
- 제7항에 있어서,
상기 자가융착형 도전접속 페이스트는 전체 중량%에 대하여, 환원제 5 ~ 30 중량%, 실란커플링제 0.5 ~ 1.5 중량%, 경화제 2.83 ~ 4.5 중량% 및 경화촉진제 2.83 ~ 4.5 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트.
- 제1항에 있어서,
상기 도전성 입자의 입경은 2 ~ 75㎛인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트.
- 제1항에 있어서,
상기 자가융착형 도전접속 페이스트는 마이크로 LED 칩과 회로기판을 접합하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 페이스트.
- 일면에 복수의 제1단자가 형성된 적어도 하나 이상의 마이크로 LED 칩;
상기 제1단자에 대향하여 일면에 복수의 제2단자가 형성된 회로기판; 및
상기 마이크로 LED 칩과 상기 회로기판 사이에 개재되어 마이크로 LED 칩과 회로기판을 전기적으로 연결하는 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항의 자가융착형 도전접속 페이스트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈.
- 제11항에 있어서,
상기 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈은 하기 관계식 1 및 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈.
[관계식 1]
5㎛ ≤ B - A ≤ 87㎛
[관계식 2]
1.2 ≤ B/A ≤ 30
상기 관계식 1 및 2에 있어서, A는 상기 자가융착형 도전접속 페이스트에 포함된 도전성 입자의 입경을 나타내고, B는 상기 마이크로 LED 칩의 크기를 나타낸다.
- 제12항에 있어서,
상기 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈은 하기 관계식 3 내지 6을 만족하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈.
[관계식 3]
3㎛ ≤ A ≤ 25㎛
[관계식 4]
30㎛ ≤ B ≤ 90㎛
[관계식 5]
10㎛ ≤ C ≤ 30㎛
[관계식 6]
20㎛ ≤ D ≤ 80㎛
상기 관계식 3에 있어서, A는 상기 자가융착형 도전접속 페이스트에 포함된 도전성 입자의 입경을 나타내고,
상기 관계식 4에 있어서, B는 상기 마이크로 LED 칩의 크기를 나타내며,
상기 관계식 5에 있어서, C는 상기 마이크로 LED 칩에 형성된 제1단자의 크기를 나타내고,
상기 관계식 6에 있어서, D는 상기 마이크로 LED 칩에 형성된 제1단자의 중심선과 이웃하는 제1단자의 중심선 간의 거리(pitch)를 나타낸다.
- 제11항에 있어서,
상기 회로기판은 유리회로기판, 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성인쇄회로기판(FPCB)인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈.
- 일면에 복수의 제1단자가 형성된 적어도 하나 이상의 마이크로 LED 칩과 일면에 복수의 제2단자가 형성된 회로기판을 준비하는 제1단계;
회로기판의 복수의 제2단자가 형성된 일면에 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항의 자가융착형 도전접속 페이스트를 인쇄하는 제2단계;
상기 복수의 제2단자에 대향하여 상기 마이크로 LED 칩의 복수의 제1단자를 마주보게 배치시키고, 상기 자가융착형 도전접속 페이스트 일면에 마이크로 LED 칩을 가접착시키는 제3단계; 및
상기 자가융착형 도전접속 페이스트를 열처리하는 제4단계;
를 포함하는 마이크로 LED 칩-회로기판 본딩 모듈을 제조하는 방법.
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