KR20000059817A

KR20000059817A - 이방성 도전필름의 제조방법

Info

Publication number: KR20000059817A
Application number: KR1019990007687A
Authority: KR
Inventors: 김진열; 임대우; 김순식
Original assignee: 한형수; 주식회사 새 한
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-10-05
Also published as: KR100584222B1

Abstract

본 발명은 주로 LCD 패키징에 접속재료로서 사용되는 이방성 도전필름에 관한 것으로서, 특히 상온에서의 보관안정성 및 양쪽면이 이질인 재료사용시 접착성을 개선하는 것을 목적으로 한 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하는 일 방법으로 열에 의해 경화반응을 일으키는 에폭시 성분과 경화제 성분을 분리시켜 반응의 기회를 차단시키고 이방성 도전필름의 앞면과 뒷면의 수지성분을 접속하려는 기판이 재질에 따라 다르게 함으로써 양면에 모두 우수한 접착성을 유지할 수 있도록 한 것이다.

Description

이방성 도전필름의 제조방법{METHOD FOR THE PREPARATION OF THE ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM}

본 발명은 LCD 패키징에 접속재료로서 사용되는 이방성 도전필름의 제조방법에 관한 것이다.

최근 액정디스플레이의 고해상도, 칼라화가 진행되면서 픽셀피치(Pixel pitch) (현재 LCD 판넬상에 ITO 증착된 미세회로의 한 패드에서 다음 패드까지의 거리)의 감소 및 그 판넬 위에 인쇄된 리드(Lead)수가 증가되고 있는 추세에 있다. 이러한 기술적 요구에 의해 LCD 판넬과 드라이버 IC 및 PCB를 접속하는 LCD 패키징기술도 이에 대응하여 발전해오고 있다. 특히, LCD 패키징 기술 중에서도 가장 많이 사용되고 있는 것으로 COF(Chip-On-Film)법에 의한 LCD판넬과 PCB의 전기적 접속을 이방성 도전막을 이용하여 패킹하는 법이며, 또한 차세대 LCD패키징법으로 드라이버 IP 베어 칩을 LCD판넬 위에 직접 IC 접속법으로 접속시키고 PCB와의 접속은 FPC를 이용하여 이방성 도전필름(ACF)으로 접속시키는 패키징법이 이용되고 있다. LCD패키징에 접속재료로서 사용되는 이방성 도전필름(Anisotropic Conductive Film)은 열경화형 접착제중에 도전성미립자를 분산시켜 이형 처리한 PET 필름상에 코팅하는 방법으로 접착필름 형태로 제조한 Z-축 도전성접착제 필름을 의미하며, x-y 평면방향으로는 절연성을 지닌다. 이러한 이방성 도전필름은 지난 10년간 일본의 히다찌 화성(일본특허공개 5-21094, 5-226020, 7-302666, 7-302667, 7-302668 등) 및 소니케미칼(일본특허공개 7-211374, 8-311420, 9-199206, 9-199207, 9-31419, 9-63355, 9-115335) 등에 의해 많은 연구 및 상품화가 진행되어 오고 있으나 아직까지 LCD공정상 많은 개선이 요구되어지고 있다. 특히, 열경화형 에폭시경화형 접착제가 사용되는 이유로 실온에서 장기간 보관시 자체경화의 우려가 있으며, ITO유리면과 FPC 또는 FPC면과 PCB화의 접속시 양쪽면이 이질의 재료를 사용하는 이유로 상호 접착성이 문제가 되고 있는 등 문제점이 야기되고 있다.

본 발명은 이방성 도전필름의 상온에서의 보관안전성을 향상시키는 것 외에 양쪽면이 이질인 재료의 사용시 접착성을 개선하는 것을 목적으로 한 것이다.

본 발명에서는 상기와 같은 발명의 목적을 달성하기 위해 열에 의해 경화반응을 일으키는 에폭시성분과 경화제성분을 분리시킴으로서 반응의 기회를 차단시키고 이방성 도전필름의 앞면과 뒷면의 수지성분을 접속하려는 기판의 재질에 따라 다르게 함으로서 양면에 모두 우수한 접착성을 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한 이방성 도전필름의 제조법을 제공한다.

본 발명은 액정표시소자의 기판에 형성되는 투명전극(ITO)단자와 외부구동회로의 구리배선전극(FPC)단자의 접속 또는 FPC와 PCB기판의 접속 등에 이용될 수 있으며, 사용되는 수지성분, 경화제성분 및 도전입자의 형태 및 재질 등의 경우는 특별히 본 발명에 의해 제한되지 않는다. 이방성 도전필름의 구조는 에폭시계 절연성 접착제내에 금속입자 또는 수지입자에 금속이 코팅된 입자가 분산되어 있는 필름상으로 액정표시소자와 외부구동회로 등의 2개의 배선패턴간에 접속을 목적으로 하며 이를 접속시키기 위해 LCD판넬기판과 외부구동회로기판(TAB 또는 FPC)을 접합한 후 가열, 가압함으로서 열경화수지를 경화시키는 한편, 금속입자는 판넬의 양쪽 배선패턴사이에 구속되어 전기접속을 이룬다. 이 때 단시간내에 접속시키기 위해 빠른 경화반응성이 요구되는데 기존에 사용되는 이방성 도전막은 제조후 판넬접속공정에 이르기까지 일정한 경과시간동안에 경화가 일부진행되는 문제점이 있었는데, 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 단시간 접속이 가능하면서도 상온에서 장시간 보관안정성이 우수한 특성을 지니며 에폭시기를 가진 수지가 1종류 이상 함유된 필름형성수지, 필름형성 보조수지, 경화제 및 경화촉진제로 구성되는 접착제를 제조하고 이를 이방성 도전필름에 사용하였다.

본 발명에서 필름형성수지로는 에폭시 수지로서 1분자내에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 다가 에폭시수지가 사용되며, 구체적인 예로는, 페놀노볼락이나 크레졸노볼락의 노볼락수지, 비스페놀A, 비스페놀F, 비스히드록시페닐에테르 등의 다가 페놀류 등이 있으며, 그 외에 에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 폴리프로필렌글리콜 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 트리에틸렌테트라아민, 아닐린 등의 폴리아미노화합물, 프탈산, 이소프탈산 등의 다가 카르복시화합물과 그 외 다양한 지방족, 방향족 에폭시수지 등을 함께 사용할 수 있다. 상기의 수지조성물에 필름형성 보조수지로는 선택된 경화제와 화학적인 반응을 하지 않으면서 필름형성이 잘 될 수 있는 수지가 사용가능한데, 구체적인 예로는, 아크릴레이트수지, 에틸렌아크릴레이트공중합체, 에틸렌아크릴산공중합체 등의 아크릴수지, 에틸렌수지, 에틸렌프로필렌공중합체 등의 올레핀수지, 부타디엔수지, 아크릴로나이트릴부타디엔공중합체, 스티렌부타디엔블록공중합체, 스티렌부타디엔스티렌블록공중합체, 카르복시화스티렌에틸렌부타디엔스티렌블록공중합체, 에틸렌스티렌부틸렌블록공중합체, 나이트릴부타디엔고무, 스티렌부타디엔고무, 클로로프렌고무 등의 고무류, 비닐부틸알수지, 비닐포름수지 등의 비닐류수지, 폴리에스터, 시아네이트에스터수지 등의 에스터수지류, 그 외에 페녹시수지, 실리콘 고무, 우레탄수지 등이 있으며, 이것들을 단독 혹은 2개 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

경화제 성분으로는 1분자내에 2개이상의 활성수소를 가진 경화제가 사용되며, 그 구체적인 예로는, 이미다졸계, 이소시아네이트계, 아민계, 아미드계, 산무수물계가 있으며, 이것들을 단독 혹은 2개 이상 혼합하여 사용함으로서 경화속도를 조정할 수 있다.

본 발명에서 사용된 도전입자로는 금속입자나 무기 또는 유기입자에 금속을 코팅한 것으로 입경이 미크론 단위의 입자가 사용가능하며, 그 구체적인 예로는, Fe, Mn, Zn, Au, Ag, Ni 등의 금속입자나 수지입자의 표면을 상기 금속으로 코팅한 입자가 사용될 수 있으며, 이것들을 단독 혹은 2개 이상 혼합하여 사용되며, 통상 실란 커플링제와 함께 사용된다.

본 발명에서는 상기에 제시된 각 성분을 이용하여 이방성 도전막을 제조하는데, 제1층은 필름형성을 돕는 수지, 경화제 및 도전입자로 구성되며, 여기에 제1층면에 접속하는 기판의 종류에 따라 접착성능을 향상시키는 제2의 수지성분이 포함될 수 있다. 필름형성을 돕는 수지 및 제2의 수지성분을 메틸에틸케톤(MEK)등의 적당한 용매에 용해시켜 고형분을 조절하고 경화제 및 도전입자를 적당한 양으로 첨가한 후 필름형상을 만들기 위해 이형 PET 필름 위에 대략 15~40㎛의 두께로 코팅한후 전술한 제1층 코팅 필름과 접합하는 방법으로 2층 구조의 이방성 도전필름을 만든다. 또한 이형 PET 필름 위에 제1층을 코팅한후, 제2층을 연속적으로 중첩해서 코팅함으로써 2층 구조의 이방성 도전필름을 만들 수도 있다. 상기의 방법에 의해 제조된 이방성 도전필름을 LCD판넬기판과 외부구동회로기판(TAB 또는 FPC) 사이에 끼우고, 가열, 가압하여 접착하면 제1층과 제2층의 수지는 용융되면서 서로 혼합되고 따라서 제1층의 경화제와 제2층의 에폭시수지가 경화반응에 참여하게되며, 용융온도 이하에서는 2개층이 분리하여 존재하기 때문에 제1층의 경화제와 제2층의 에폭시수지가 서로 혼합되지 않으므로 대부분의 경화반응이 미진행된 상태로 장기간보관 또는 대기중에서 노출돼도 재현성을 유지할 수 있게 된다.

이하, 실시예와 비교실시예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.

〈실시예 1〉

NBR고무(75중량부), 비스페놀A형에폭시수지(에폭시당량 6000, 15중량부) 와 경화제 2-메틸이미다졸(7중량부)을 톨루엔 및 메칠에틸케톤의 혼합용매에 용해시킨 후 입자크기가 5㎛ 정도되는 도전입자(폴리스티렌 비드에 Ni/Au도금, 3중량부)를 실란커플링제와 함께 잘 분산시킨 다음 이형PET필름 위에 코팅하여 건조 후 두께 10㎛의 필름 A를 만들었다. 다음에 비스페놀A형 에폭시수지(에폭시당량 200, 70중량부)와 NBR고무(30중량부)를 용매에 녹여 입자크기가 5㎛ 정도되는 도전입자(폴리스티렌 비드에 Ni/Au도금, 3중량부)를 실란커플링제와 함께 잘 분산시킨 다음 이형PET필름 위에 코팅하여 건조 후 두께 10㎛의 필름 B를 만들었다. 이어서 각각 제조된 필름 A와 필름 B를 라미네이션시켜 두께 20㎛의 2층이 중첩된 필름구조를 만들었다.

〈실시예 2〉

실시예 1에서 필름A를 형성시키는 수지를 페녹시 수지(50중량부)와 아크릴 수지(50중량부)의 혼합물로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이방성 도전필름을 제조하였다.

〈실시예 3〉

실시예 1에서 2-메틸이미다졸(100중량부)경화제를 다이페닐다이아민술폰(200중량부)과 1-도데실이미다졸(20중량부)의 혼합물로 대체한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이방성 도전필름을 제조하였다.

〈실시예 4〉

실시예 1에서 2개층을 라미네이션에 의해 중첩코팅하지 않고 A층 위에 B층을 연속적으로 중첩코팅하는 방법으로 제조한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이방성 도전필름을 제조하였다.

〈실시예 5〉

실시예 2에서 2개층을 라미네이션에 의해 중첩코팅하지 않고 A층 위에 B층을 연속적으로 중첩코팅하는 방법으로 제조한 것 외에는 실시예 2과 동일하게 실시하여 이방성 도전필름을 제조하였다.

〈실시예 6〉

실시예 3에서 2개층을 라미네이션에 의해 중첩코팅하지 않고 A층 위에 B층을 연속적으로 중첩코팅하는 방법으로 제조한 것 외에는 실시예 3과 동일하게 실시하여 이방성 도전필름을 제조하였다.

〈비교실시예 1〉

실시예 1에서 2개층으로 분리하지 않고 1개층으로 코팅하여 필름을 제조하였다.

〈비교실시예 2〉

실시예 2에서 2개층으로 분리하지 않고 처음부터 1개층으로 구성된 필름을 제조하였다.

〈비교실시예 3〉

실시예 3에서 2개층으로 분리하지 않고 처음부터 1개층으로 구성된 필름을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교실시예에 의해 제조된 이방성 도전필름을 실온에서 30일보관시 관측된 물성치중 저항값의 변화 및 DSC측정에 의한 열경화시의 발열량변화값을 하기 표 1에서 비교하였다. 또한, ITO Glass면과 FPC기판을 170℃×30㎏/㎠×20sec 압착조건에서 접합한후 인스트롱으로 180°에서 당기는 방법으로 접착강도를 측정하여 표 1에서 비교하였다.

항목	저항치(Ω)	경화발열량(J/g)	접착력(g/㎝)
항목	제조직후	30일 방치후	접착력(g/㎝)	제조직후	30일 방치후
실시예 1	0.95	1.08	218	214	250
실시예 2	0.76	1.11	205	201	250
실시예 3	0.84	0.98	217	198	255
실시예 4	0.89	0.95	211	146	250
실시예 5	0.91	1.14	220	162	240
실시예 6	0.88	0.98	198	156	250
비교실시예 1	0.87	0.89	206	89	170
비교실시예 2	0.92	1.06	214	74	170
비교실시예 3	0.86	0.93	208	83	175

상기 표 1에서 보듯이 제조직후와 상온에서 30일 방치후의 저항치와 경화발열량을 비교했을때 본 발명에 따른 실시예에서는 거의 차이가 없음에 비해 비교실시예 1,2,3 에서는 특히 발열량의 경우 급격한 차이를 보이고 있는데, 이는 보관과정에서 경화제와 에폭시수지가 일부 경화반응을 일으킴으로서 DSC측정시 발열량이 급격히 저하된 것을 보여주며, 또한, 실시예 4,5,6에서는 B층을 A층 위에 직접코팅한 것으로 B층이 완전히 건조되기 전에 용매의 일부가 A층에 침투함으로써 경화제가 에폭시와 섞여 일부가 반응에 참여 함으로서 상온에서 보관안정성이 떨어지고 실시예 1,2,3 보다 좋지 않음을 보여준다.

상기 실시예 및 비교실시예에서도 나타나듯이 에폭시수지와 경화제를 2개층으로 각각 분리한 후 라미네이션하여 제조한 본 발명에 따른 이방성 도전필름은 기존의 것에 비해 보관안정성 및 전기적 신뢰성이 우수하며, 아울러 접착제성분을 달리하여 각각 접촉하는 기판의 재질에 선택적으로 접착성을 부여함으로서 접착강도가 우수한 등의 특성을 지닌다.

Claims

이방성 도전필름의 상온에서의 보관안정성 향상시키는 방법으로 필름형성수지로 1분자내에 2개 이상의 수지성분과 보조수지 및 경화제 등으로 구성된 접착제를 2개의 층으로 분리시키고, 접착성을 높이는 방법으로 2개층간의 접착제성분을 달리하여 2층이 각각 접촉하는 기판의 재질에 선택적으로 접착성을 부여한 후, 상이 분리된 2개의 층을 라미네이션하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 필름성형수지는 노볼락에폭시수지, 페녹시수지, 다가 알코올류, 폴리아미노화합물, 카르복시 화합물, 지방족 에폭시수지, 방향족 에폭시수지 중에서 선택된 단독물질 또는 2종류 이상의 혼합물질임을 특징으로 하는 이방성 도전필름의 제조방법.