KR20030086812A - 미세 피치용 이방성 도전성 접착제 및 이를 포함하는ｃｏｇ 실장형 ｌｃｄ 모듈 - Google Patents

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Abstract

미세 피치로 형성된 전극의 간격에 따라 적절히 조절된 크기를 가지는 도전성 입자 및 비도전성 입자를 포함하는 미세 피치용 이방성 도전성 접착제 및 이를 포함하는 COG 실장형 LCD 모듈에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 미세 피치용 이방성 도전성 접착제는 일정 간격으로 배치되어 있는 복수의 전극을 가지는 글라스 기판상에 집적회로를 상기 전극과 전기적 연결될 수 있도록 접속시키는 데 사용하기 적합한 것으로서, 열경화성 수지와, 상기 열경화성 수지를 경화시키기 위한 경화제와, 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/2 이하인 평균 입경을 가지고, 제1 분산 밀도로 함유되어 있는 복수의 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 이하인 평균 입경을 가지고, 상기 제1 분산 밀도보다 더 큰 제2 분산 밀도로 함유되어 있는 복수의 비도전성 입자를 포함한다.

Description

미세 피치용 이방성 도전성 접착제 및 이를 포함하는 ＣＯＧ 실장형 ＬＣＤ 모듈 {Anisotropic conductive adhesives for fine pitch and COG packaged LCD modules}
본 발명은 이방성 도전성 접착제 및 이를 포함하는 표시 소자 모듈에 관한 것으로, 특히 미세 피치의 전극을 구비한 글라스 기판상에 구동 IC(integrated circuit)를 접속시키는 데 사용되는 이방성 도전성 접착제와, 이를 사용하여 LCD(liquid crystal display) 패널상에 상기 LCD를 구동시키기 위한 구동 IC를 COG(chip on glass) 방식으로 실장한 COG 실장형 LCD 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 구동 IC를 LCD 패널에 실장하는 방식은 도전성 와이어를 통하여 LCD 패널 전극에 구동 IC를 접속하는 방식인 와이어 본딩 방식, 베이스 필름을 이용하여 LCD 패널상의 전극에 구동 IC를 실장하는 방식인 TAB(tape automated bonding) 방식, 소정의 접착제를 사용하여 구동 IC를 LCD 패널상에 직접 실장하는 방식인 COG 방식 등으로 분류할 수 있다. 그 중, COG 실장 방식은 실장 면적의 최소화 및 코스트(cost) 절감 측면에서 유리하다는 장점을 가지고 있어, 그 사용 영역이 점차 확대되고 있는 추세이다. 통상적으로, COG 실장 방식에 의하여 LCD 패널과 구동 IC를 접속시키는 데 있어서, LCD 패널상의 전극과 구동 IC의 전극을 상호 전기적으로 연결시키기 위하여 이방성 도전성 접착제를 사용한다.
최근, LCD 패널은 표시 정보의 대용량화, 고화질화 등과 같은 요구에 부응하기 위하여 그 치수가 대형화되고 전극은 미세화되는 경향이 있다. 그에 따라, LCD 패널상의 신호선의 폭 및 두께가 점차 작아지고 있으며, LCD 패널과 구동 IC가 전기적으로 연결될 수 있는 전극 또는 범프의 면적이 줄어들면서 전극간의 피치 또는 간격이 점차 줄어들고 있다. 실제로, 현재 PC 모니터 또는 휴대폰 화면 등에 사용되고 있는 COG 실장의 범프 또는 전극간의 피치는 약 100㎛, 전극간의 간격은 약 50㎛ 정도이며, 이 피치 및 간격은 점차 줄어들고 있는 추세이다.
따라서, 제한된 공간 내에서 보다 많은 수의 전극을 전기적으로 연결시켜야 하는 동시에 보다 강한 접착력으로 LCD 패널과 구동 IC의 접착 상태를 유지시킬 수 있는 이방성 도전성 접착제가 필요하다.
그러나, 종래 기술에 따른 이방성 도전성 접착제로는 미세 피치로 형성된 전극을 구비한 LCD 패널상에 구동 IC를 접속시키는 데 한계가 있으며, 범프와 범프간의 전기적 저항이 커지게 된다. 그 이유는 도전성 접착제 내에 함유되어 전기적 신호를 전달하여야 하는 도전성 입자의 크기 및 갯수가 한정되어 있어서 전기 전도도를 높이는 데 한계가 있기 때문이다. 따라서, 전기 전도도를 향상시키기 위하여는 보다 많은 수의 도전성 입자를 이방성 도전성 접착제 내에 함유시킬 필요가 있다. 이와 같은 한계를 극복하기 위하여 단순히 이방성 도전성 접착제 내에 함유되는 도전성 입자의 수를 증가시키면 전기적 저항은 낮출 수는 있으나, 도전성 입자간의 단락이 발생될 가능성이 커지는 문제가 있다. 상기와 같은 한계를 극복하기 위한 다른 방법으로서 도전성 입자의 크기를 줄임으로써 범프간 접촉시 많은 도전성 입자들이 전기 신호 전달에 기여할 수 있도록 하는 방법이 있다. 그러나, 도전성 입자는 적정 수준의 전기 전도도, 탄성, 크기 및 형상의 균일성 등과 같은 요구 조건을 만족시켜야 하므로 고도의 제조 기술이 필요하고, 그 결과 이방성 도전성 접착제의 원가 상승을 주도하는 요인으로 작용하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 이방성 도전성 접착제를 사용하여 COG 실장 방식으로 LCD 패널을 구성하는 글라스 기판(10)과 구동 IC(20)를 접속시킨 구조의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 1에서, 상기 글라스 기판(10)상의 ITO (indium tin oxide) 전극(12) 및 구동 IC(20)의 범프(22)는 약 25㎛의 폭을 가지고 약 50㎛의 피치로 형성된다. 또한, 상기 전극(12)은 상기 글라스 기판(10)상에 약 1㎛의 높이로 형성되고, 상기 범프(22)는 상기 구동 IC(20)의 Al 전극(도시 생략)상에 약 25㎛의 높이로 형성된다.
상기 글라스 기판(10)과 구동 IC(20)의 접착 공정시 상기 범프(22)와 전극(10) 사이에 위치하는 이방성 도전성 접착제(30)의 수지 및 도전성 입자(32)들은 열과 압력을 받게 된다. 이 과정에서 상기 이방성 도전성 접착제(30)의 점도가 낮아지고, 상기 각 범프(22)들의 사이로 상기 수지 및 도전성 입자(32)들이 흘러 나오게 된다. 이 때, 상기 범프(22)들 사이의 공간이 상기 전극(12)들 사이의 공간보다 더 넓기 때문에 상기 범프(22)와 전극(12) 사이에는 상기 범프(22)들 사이의 공간에 존재하는 도전성 입자(32)의 갯수 보다 평균적으로 더 작은 갯수의 도전성 입자(32)가 존재하게 된다. 따라서, 상기 전극(12)과 범프(22) 사이의 저항을 낮게 유지시키지 못하게 될 뿐 만 아니라, 상기 범프(22)들 사이에서는 상기 도전성 입자(32)들끼리 도통되어 상기 범프(22)들끼리 단락될 위험성이 높아진다. 여기서, 단락 발생 가능성은 상기 도전성 입자(32)가 클수록, 또한 상기 도전성 입자(32)의 함량이 높을수록 더 커지게 된다.
도 2는 종래 기술에 따른 이방성 도전성 접착제를 사용하여 COG 실장 방식으로 LCD 패널을 구성하는 글라스 기판(10)과 구동 IC(20)를 접속시켰을 때 미스얼라인(misalign)이 발생한 경우를 나타낸 단면도이다.
통상적으로, 미스얼라인 마진은 상기 전극(12) 피치의 약 10%까지 허용된다. 즉, 도 1에 도시된 LCD 모듈의 경우에는 얼라인 마진이 약 5㎛이다. 최악의 경우로서 5㎛의 미스얼라인이 발생한 경우에는 상기 전극(12)과 상기 범프(22) 사이에서 상기 도전성 입자(32)에 의하여 도통될 수 있는 최대 폭은 10㎛ 밖에 안된다. 그 결과, 상기 전극(12)과 상기 범프(22) 사이에서 전기 신호를 충분히 전달하는 데 문제가 발생되며, 상기 범프(22)와 도통되어야 할 전극(12)에 인접한 다른 전극(12)과의 거리가 더욱 짧아지게 되어 범프(22)간 또는 전극(12)간 단락의 위험이 높아진다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술에 따른 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 대형화된 치수 및 미세화된 전극을 가지는 LCD 패널상에 구동 IC를 낮은 단가로 안정적이고 신뢰성 있게 접속시킬 수 있는 이방성 도전성 접착제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 액정 표시 장치의 표시 정보의 대용량화, 고화질화등과 같은 요구에 부응할 수 있도록 미세 피치로 형성된 전극을 구비한 LCD 패널과, 액정 표시 장치를 구동 동작시키기 위한 구동 IC가 도전성 입자들간의 단락의 위험성 없이 안정적으로 신뢰성 있게 접속된 구조를 가지는 COG 실장형 LCD 모듈을 제공하는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 이방성 도전성 접착제를 사용하여 LCD 패널을 구성하는 글라스 기판과 구동 IC를 COG 실장 방식으로 접속시킨 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 이방성 도전성 접착제를 사용하여 LCD 패널을 구성하는 글라스 기판과 구동 IC를 COG 실장 방식으로 접속시켰을 때, 미스얼라인이 발생한 경우를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제 내에 분산되어 있는 도전성 입자 및 비도전성 입자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제의 제조 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 COG 실장형 LCD 모듈을 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 글라스 기판, 110: 전극, 130: 이방성 도전성 접착제, 132: 수지 조성물, 134: 도전성 입자, 136: 비도전성 입자, 140: 박리 필름, 200: 구동 IC, 210: 입출력 범프.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 미세 피치용 이방성 도전성 접착제는 일정 간격으로 배치되어 있는 복수의 전극을 가지는 글라스 기판상에 집적회로를 상기 전극과 전기적 연결될 수 있도록 접속시키는 데 사용하기 적합한 것으로서, 열경화성 수지와, 상기 열경화성 수지를 경화시키기 위한 경화제와, 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/2 이하인 평균 입경을 가지고, 제1 분산 밀도로 함유되어 있는 복수의 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 이하인 평균 입경을 가지고, 상기 제1 분산 밀도보다 더 큰 제2 분산 밀도로 함유되어 있는 복수의 비도전성 입자를 포함한다.
바람직하게는, 상기 도전성 입자는 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/3 이하인 평균 입경을 가지고, 상기 비도전성 입자는 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 ∼ 1/10 의 평균 입경을 가진다.
또한 바람직하게는, 상기 도전성 입자는 2만 ∼ 5만 개/㎟ 의 분산 밀도를 가지고, 상기 비도전성 입자는 4만 ~ 30만 개/㎟, 특히 6만 ∼ 18만 개/㎟ 의 분산 밀도를 가진다. 상기 비도전성 입자는 단위 면적당 총 갯수가 상기 도전성 입자 보다 2 ∼ 6배 더 많은 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자는 금속 분말, 또는 고분자 비드(bead)의 표면에 금속이 코팅되어 있는 복합체로 구성될 수 있으며, 상기 비도전성 입자는 폴리머 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 비도전성 입자는 테플론, 폴리에틸렌, 알루미나, 실리카, 글라스 및 실리콘 카바이드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나로 이루어진다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 COG 실장형 LCD 모듈은 일정 간격으로 배치되어 있는 복수의 전극을 가지는 투명한 글라스 기판과, 상기 전극에 대향하도록 정렬되어 있는 입출력 범프를 구비한 구동 IC와, 상기 글라스 기판과 상기 구동 IC가 상호 접착되도록 이들 사이에 개재되어 있는 이방성 도전성 접착제를 포함하며, 상기 이방성 도전성 접착제는 상기 전극 및 입출력 범프가 상호 전기적 연결이 가능한 접속 상태로 유지될 수 있도록 제1 분산 밀도로 함유되어 있고, 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/2 이하인 평균 입경을 가지는 복수의 도전성 입자를 포함한다. 또한, 상기 이방성 도전성 접착제는 상기 제1 분산 밀도보다 더 큰 제2 분산 밀도로 함유되어 있고, 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 이하인 평균 입경을 가지는 복수의 비도전성 입자를 포함한다.
본 발명에 따르면, 미세 피치로 형성된 전극의 간격에 따라 적절히 조절된 크기를 가지는 도전성 입자 및 비도전성 입자를 포함하는 이방성 도전성 접착제를 사용하여 대형화된 치수 및 미세화된 전극을 가지는 LCD 패널상에 구동 IC를 낮은 단가로 안정적이고 신뢰성 있게 접속시킬 수 있으며, 미세 피치로 형성된 전극을 구비한 LCD 패널과, 액정 표시 장치를 구동 동작시키기 위한 구동 IC가 도전성 입자들간의 단락의 위험성 없이 안정적으로 신뢰성 있게 접속된 구조를 가지는 COG 실장형 LCD 모듈을 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제는 미세 피치를 가지고 일정 간격으로 배치되어 있는 복수의 전극을 가지는 글라스 기판상에, 구동 IC와 같은 집적 회로를 상기 전극과 전기적으로 연결시킬 수 있도록 접속시키는 데 사용되는 것으로, 상기 글라스 기판과 집적 회로간의 신뢰성 있는 접속 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있도록 접착제 수지의 점도를 증가시키는 동시에, 도전성 입자들간의 단락을 방지할 수 있도록 도전성 입자들 사이의 절연성을 확보할 수 있는 조성으로 구성되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제는 기본적으로 열경화성 수지와, 상기 열경화성 수지를 경화시키기 위한 경화제를 포함하며, 상기 구동 IC의 범프와 상기 글라스 기판상의 전극과의 사이에서 낮아진 저항으로 전기 신호 전달을 신뢰성 있게 행할 수 있도록 하기 위하여, 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/2 이하, 바람직하게는 1/3 이하인 평균 입경을 가지는 미세한 크기를 가지는 도전성 입자가 이방성 도전성 접착제 내에 포함되어 있다. 상기 도전성 입자는 예를 들면 금속 분말, 또는 고분자 비드(bead)의 표면에 니켈 또는 금과 같은 금속이 코팅되어 있는 복합체로 구성될 수 있다.
상기 이방성 도전성 접착제 내에서의 도전성 입자의 함량은 글라스 기판과 집적 회로와의 접속 후 원하는 전기 저항을 얻을 수 있는 최소 함량으로 포함되도록 한다. 또한, 안정적인 전기 전도도를 얻기 위하여는 상기 도전성 입자는 상기 이방성 도전성 접착제 내에 약 2만 ∼ 5만 개/㎟, 바람직하게는 약 3만 개/㎟의 분산 밀도로 분산되도록 한다. 예를 들면, 30㎛의 폭을 가지는 전극이 50㎛ 피치로 형성된 글라스 기판상에 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제를 사용하여 집적 회로를 접속시키는 경우, 금속이 코팅된 폴리머 입자로 이루어지고 약 4㎛의 평균 입경을 가지는 입자를 도전성 입자를 사용할 때, 상기 도전성 입자는 상기 이방성 도전성 접착제의 총 중량을 기준으로 약 5 ∼ 20 중량%, 바람직하게는 약 10 중량%의 양으로 포함시키면 원하는 범위의 분산 밀도를 얻을 수 있다.
또한, 상기 복수의 도전성 입자들간의 단락을 방지하기 위하여, 상기 이방성 도전성 접착제 내에는 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 이하, 바람직하게는 상기 도전 입자의 평균 입경의 약 1/2 ∼ 1/10, 특히 바람직하게는 1/5인 평균 입경을 가지는 비도전성 입자가 분산되어 있다.
상기 비도전성 입자로는 접착 공정시 가해지는 열 및 압력에 견딜 수 있도록 접착시의 가열 온도보다 더 높은 유리 전이 온도를 가지고, 접착시의 압력에 파괴되지 않을 수 있는 경도 및 탄성을 가지는 재질로 이루어진 것을 사용한다. 바람직하게는, 상기 비도전성 입자는 테플론, 폴리에틸렌 등과 같은 폴리머, 또는 알루미나, 실리카, 글라스, 실리콘 카바이드 등과 같은 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 비도전성 입자는 상기 도전성 입자들 사이에 위치하여 상기 도전성 입자들간의 단락을 방지하는 역할을 하여야 하므로, 상기 도전성 입자보다 더 큰 분산 밀도로 상기 이방성 도전성 접착제 내에 함유되어야 한다. 즉, 상기 이방성도전성 접착제 내에서 상기 비도전성 입자의 수는 도전성 접착제의 수 보다 더 많아야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 이방성 도전성 잡착제 내에 분산되어 있는 도전성 입자(50) 및 비도전성 입자(60)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에서, 이방성 도전성 접착제 내에서 도전성 입자(50) 및 비도전성 입자(60)가 이상적으로 분산되어 있다고 가정하면, 인접한 도전성 입자(50)들 사이에는 각각 1개씩의 비도전성 입자(60)가 위치되어 있다고 볼 수 있다. 이 때, 1개의 도전성 입자(50) 주위에는 6개의 비도전성 입자(60)가 둘러 싸여진 구조를 가지게 된다. 즉, 상기 도전성 입자(50)들간의 단락을 완전히 방지하기 위하여는 1개의 도전성 입자(50)에 대하여 필요한 비도전성 입자(60)의 최대 갯수는 6개이다. 반면, 모든 도전성 입자(50)들 사이에 각각 1개씩의 비도전 입자(60)가 위치한다고 가정하면, 1개의 도전성 입자(50)에 대하여 6개의 절반인 3개의 비도전성 입자(60)만 있으면 단락이 방지될 수 있다. 따라서, 이방성 도전성 접착제 내에는 비도전성 입자(60)의 총 갯수가 도전성 입자(50)의 갯수보다 적어도 3 배 이상 많게 함유되어 있는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제에 함유되어 있는 비도전성 입자의 갯수는 도전성 입자의 갯수의 2배, 바람직하게는 3 ∼ 6배의 양으로 포함된다. 상기 비도전성 접착제는 상기 이방성 도전성 접착제 내에 4만 ~ 30만 개/㎟, 바람직하게는 약 6만 ∼ 18만 개/㎟, 특히 바람직하게는 약 9만 ∼ 18만 개/㎟의 분산 밀도로 분산되도록 한다. 상기 비도전성 입자는 단위 면적당 총 갯수가 상기도전성 입자 보다 약 2 ∼ 6배 더 많도록 한다.
본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제 내에서 도전성 입자와 비도전성 입자의 함량을 결정하기 위하여 다음과 같은 관계식을 이용할 수 있다.
(Nn × 2) ≤ Nc
바람직하게는, (Nn × 3) ≤ Nc ≤ (Nn × 6)
여기서, Nc는 도전성 입자의 총 갯수이고, Nn은 비도전성 입자의 총 갯수를 의미한다. 도전성 입자의 총 갯수(Nc)는 도전성 입자의 총 중량(Wc)을 도전성 입자의 단위 중량(Wuc)으로 나눈 값으로부터 알 수 있으며(즉, Nc = Wc/Wuc), 도전성 입자의 총 중량은 이방성 도전성 접착제의 총 중량(Wa)에 대한 도전성 입자의 중량비로부터 알 수 있다. 도전성 입자의 중량비는 상기 접착제 총 중량(Wa)에 대하여 미리 정해진 양 만큼 함유시키므로, 도전성 입자의 종류 및 질량을 알면 첨가되는 비도전성 입자의 종류 및 질량에 따라 첨가량을 적절히 조절하여 결정할 수 있다. 이 때, 도전성 입자는 동일한 함량비일 경우 입자의 크기가 작을수록 더 많은 수의 입자를 함유시킬 수 있어 전기 전도도 향상에 기여할 수 있다. 그러나, 역으로 도전성 입자간의 단락의 위험이 커지므로 이를 고려하여 도전성 입자의 크기를 적절한 범위 내에서 선택하여야 한다. 도전성 입자 및 비도전성 입자는 각각 그 재질 및 크기에따라 중량이 달라지고, 따라서 접착제 내에 함유되는 함량도 달라지게 된다. 상기한 바와 같은 관계식에 의거하여 도전성 입자 및 비도전성 입자의 함량을 조절하면 도전성 입자간의 단락 현상을 방지하면서 안정적으로 전기 신호를 전달시킬 수 있다.
본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제를 구성하는 데 사용될 수 있는 열경화성 수지로는 예를 들면 비스페놀 A와 같은 고체 에폭시 수지, 비스페놀 F와 같은 액체 에폭시 수지, 페녹시 수지, 또는 이들이 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는 비스페놀 A : 비스페놀 F : 페녹시 수지의 질량비가 약 1 : 1∼5 : 1∼5인 혼합물을 베이스 수지로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제에 첨가될 수 있는 경화제로는 예를 들면 2-메틸 이미다졸, 2-에틸 이미다졸, 2-페닐 이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸 이미다졸 등과 같은 이미다졸계 유도체; 디시안디아마이드와 같은 아마이드계 유도체; 아민 유도체; 산 무수물; 페놀 유도체 등이 있다. 상기 경화제는 상기 에폭시 수지의 총 중량을 기준으로 약 20 ∼ 50 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제에는 커플링제가 첨가될 수 있다. 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제에 첨가될 수 있는 커플링제로는 예를 들면 3-글리시딜프로메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필메틸디에톡시실란 등과 같은 실란 유도체가 있다. 상기 커플링제는 상기 에폭시 수지의 총 중량을 기준으로 약 2 ∼ 4 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이방성 도전성 접착제의 제조 방법을 설명하기 위한 플로차트이다. 본 실시예에서는 박리 필름(separation film)상에 코팅되어 있는 필름 타입의 이방성 도전성 접착제를 제조하는 방법에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 본 발명에 따른 기본 사상에 의거하여 페이스트 타입 또는 다른 다양한 형태의 이방성도전성 접착제를 제조하는 것이 가능하다.
도 4을 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제를 제조하는 데 필요한 베이스 수지로 사용되는 수지 혼합물을 준비한다 (단계 72). 상기 베이스 수지는 고체 에폭시 수지, 액체 에폭시 수지 및 페녹시 수지가 각각 1 : 1∼5 : 1∼5의 질량비로 혼합된 수지 혼합물로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 수지 혼합물은 용제가 혼합된 솔벤트와 혼합하여 사용한다. 상기 고체 에폭시 수지의 용제로는 예를 들면 메틸에틸케톤을 사용하고, 상기 액체 에폭시 수지로는 예를 들면 톨루엔을 사용한다.
바람직하게는, 상기 수지 조성물은 상기 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량%의 비스페놀 A 타입 고체 에폭시 수지와, 상기 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 13 중량%의 비스페놀 F 타입 액체 에폭시 수지와, 상기 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 23 중량%의 페녹시 수지로 구성되며, 상기 수지 조성물을 메틸에틸케톤 : 톨루엔이 약 1 : 3의 부피비로 혼합된 용제에 녹여 상온에서 3시간 이상 혼합한다.
그 후, 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제를 제조하는 데 필요한 도전성 입자 및 비도전성 입자로 이루어지는 입자 혼합물을 준비한다 (단계 74).
바람직하게는, 상기 도전성 입자로서 금속이 코팅된 폴리머 입자를 사용하며, 상기 도전성 입자의 평균 입경이 약 4㎛인 것을 사용한다. 이 경우, 상기 도전성 입자의 함량은 상기 수지 조성물, 도전성 입자 및 비도전성 입자의 총 중량을 기준으로 약 10 중량%가 되도록 한다. 또한, 상기 비도전성 입자로서 실리카 입자를 사용하며, 상기 비도전성 입자의 평균 입경이 약 0.8㎛인 것을 사용한다. 상기 비도전성 입자의 함량은 상기 수지 조성물, 도전성 입자 및 비도전성 입자의 총 중량을 기준으로 약 20 중량%가 되도록 한다. 이 때, 상기 실리카 입자의 밀도는 2.65 g/㎠이고, 상기 도전성 입자의 밀도는 약 1 g/㎠이다. 따라서, 각 입자의 중량%는 각각의 밀도 배 만큼 줄게 되나, 각 입자들의 단위 입자 직경을 작게 하여 입자들의 갯수가 많아지도록 한다. 상기한 조건으로 상기 입자 조성물을 준비하면, 이론적으로 비도전성 입자의 갯수는 도전성 입자의 갯수보다 3.77 배 많아지게 된다.
상기 설명한 바와 같은 조건으로 상기 입자 혼합물을 준비한 후, 얻어진 입자 혼합물을 단계 72에서 얻어진 수지 혼합물과 함께 상온에서 물리적으로 약 2 ∼ 4 시간 동안 혼합한다 (단계 76).
그 후, 단계 76에서 얻어진 혼합물에 커플링제를 첨가한다 (단계 78). 상기 커플링제로는 3-글리시딜프로메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필메틸디에톡시실란 등과 같은 다양한 실란 유도체를 사용할 수 있다. 상기 커플링제는 상기 수지 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 2 ∼ 4 중량%, 바람직하게는 4 중량%의 양으로 혼합된다.
이어서, 상기 결과물에 경화제를 첨가한다 (단계 80). 상기 경화제로서 예를 들면 2-메틸 이미다졸, 2-에틸 이미다졸, 2-페닐 이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸 이미다졸 등과 같은 이미다졸계 유도체; 디시안디아마이드와 같은 아마이드계 유도체; 아민 유도체; 산 무수물; 페놀 유도체 등을 사용할 수 있다. 상기 경화제는 상기 에폭시 수지의 총 중량을 기준으로 약 20 ∼ 50 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 상기 경화제를 첨가한 후, 상온에서 약 0.5 ∼ 3 시간 동안 기계적으로 휘젓는다.
단계 80까지 진행하여 얻어진 혼합물에는 혼합 과정중 발생된 공기 입자가 포함되어 있을 수 있다. 이와 같이 상기 혼합물 내에 포함되어 있는 공기 입자에 의하여 발생되는 기포를 제거한다 (단계 82). 만약, 단계 80까지의 공정을 진공 하에서 행하였다면 상기 기포 제거 단계를 생략할 수 있다. 그러나, 어떤 경우이건 기포 검사는 기본적으로 행하는 것이 좋다.
상기 기포가 제거된 혼합물을 약 10 ∼ 50 ㎛의 두께를 가지는 박리 필름상에 23㎛ 또는 25㎛의 두께로 코팅하고, 약 70 ∼ 80℃의 온도 하에서 약 0.5 ∼ 1분 동안 건조시켜 접착제 필름을 형성한다 (단계 84). 상기 박리 필름은 PET(polyethyleneterephthalate)로 이루어진다.
그 후, 상기 접착제 필름이 형성된 박리 필름을 1.5 ∼ 5 ㎜의 폭을 가지는 테이프 형태로 슬리팅(slitting)하고, 릴 테이프 형상으로 원하는 길이 만큼, 바람직하게는 50 ∼ 100 m의 길이가 되도록 한 롤씩 와인딩(winding)하여 필름 형상의 이방성 도전성 접착제 제품을 완성한다 (단계 86).
상기와 같은 방법으로 제조된 이방성 도전성 접착제에 있어서, 상기 도전성 입자가 금속 입자로 구성된 경우, 비도전성 입자의 단위 질량은 도전성 입자 보다 더 작다. 그러나, 도전성 입자로서 금속으로 코팅된 폴리머 입자를 사용하는 경우에는 오히려 비도전성 입자의 질량이 더 크게 될 수도 있다. 따라서, 사용하고자하는 도전성 입자 및 비도전성 입자의 무게 또는 밀도에 따라 이들 입자의 함량을 다양하게 조절하여야 한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 COG 실장형 LCD 모듈을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 먼저 일정 간격으로 배치되어 있는 ITO 전극(110)이 형성되어 있는 투명한 글라스 기판(100)을 준비한다. 상기 전극(110)은 약 1㎛의 높이 및 약 30㎛의 폭을 가지고, 상기 글라스 기판(100)상에 약 50㎛의 피치로 형성되어 있다. 따라서, 상기 전극(110)간 간격은 약 20㎛가 된다.
그리고, 입출력 범프(210)가 형성된 구동 IC(200)를 준비한다. 상기 입출력 범프(210)는 상기 구동 IC(200)의 Al 전극(도시 생략) 표면에 형성된 무전해 Ni/Au 도금 범프로 구성된다. 상기 입출력 범프(210)를 형성하는 데 있어서, 고가의 Au 범프를 대체하기 위하여 무전해 Ni/Au 도금 범프를 형성하는 것이다. 이를 위하여, 먼저 구동 IC의 Al 전극 표면의 일부를 아연으로 치환하는 징케이트 처리 공정을 행하여 Ni 도금시 반응성을 갖도록 한다. 상기 Al 전극의 징케이트 처리는 다음 순서로 행해진다. 먼저, 상기 Al 전극 표면의 자연 산화막을 제거한다. 그 후, 상기 Al 전극을 Zn 용액에 수 초 동안 딥핑(dipping)한다. 그 후, 상기 Al 전극을 Zn 용액에서 꺼내어 세정한다. 이와 같은 일련의 공정을 수 회 바람직하게는 2 ∼ 3회 반복한다. 이와 같은 공정의 반복 횟수가 많을수록 Al 전극 표면에서 고르고 미세한 Zn 원자 결합이 얻어질 수 있다. 그 후, 상기 징케이트 처리된 Al 전극상에 무전해 도금 방법으로 Ni 범프를 형성하고, 그 결과 얻어진 Ni 표면에 역시 무전해도금 방법으로 Au 도금 공정을 행하여 상기 무전해 Ni/Au 도금 범프를 형성한다.
상기 입출력 범프(210)는 25㎛ 이하의 높이를 가지고, 약 50㎛의 피치로 형성된다.
도 5b를 참조하면, 상기 전극(110)이 형성된 글라스 기판(100)상에 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 방법으로 제조되어 박리 필름(140)상에 코팅된 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제(130)를 정렬하고, 약 70 ∼ 90℃의 온도 및 3 ∼ 10 kgf/cm2의 압력으로 약 3 ∼ 5 초 동안 압력을 가하여 가압착한다. 도 4를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 상기 이방성 도전성 접착제(130)는 수지 조성물(132), 도전성 입자(134) 및 비도전성 입자(136)를 함유하고 있다.
그 후, 상기 가압착된 이방성 도전성 접착제(130)로부터 상기 박리 필름(140)을 제거한다.
도 5c를 참조하면, 상기 전극(110)과 상기 입출력 범프(210)가 대응하여 정렬되도록 상기 가압착된 이방성 도전성 접착제(130)상에 상기 구동 IC(200)를 정렬한다.
도 5d를 참조하면, 상기 정렬된 글라스 기판(100)과 구동 IC(200)를 약 190 ∼ 220℃의 온도 및 500 ∼ 1500 kgf/cm2의 압력으로 약 5 ∼ 10 초 동안 압력을 가하여 본압착한다. 그 후, 냉각 스테이지(stage)상에서 상기 압착된 결과물에 압력을 가하지 않고 상온에서 상기 압착된 결과물을 냉각시킨다.
상기와 같은 방법으로 얻어진 본 발명에 따른 COG 실장형 LCD 모듈에서는 작은 입경을 가지는 상기 도전성 입자(134)들에 의하여 미세 피치로 형성된 상기 전극(110)과 입출력 범프(210)사이에서 보다 많은 도전성 입자(134)들이 전기 신호 전달에 기여함으로써 전기 전도도가 향상될 수 있으며, 상기 이방성 전도성 접착제(130) 내에서 도전성 입자(134)들 사이에 비도전성 입자(136)가 위치하므로, 상기 도전성 입자(134)들 사이의 단락을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제는 미세 피치로 형성된 복수의 전극을 가지는 글라스 기판상에 집적회로를 상기 전극과 전기적 연결될 수 있도록 접속시키는 데 사용하기에 적합한 것으로서, 열경화성 수지와, 상기 열경화성 수지를 경화시키기 위한 경화제와, 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/2 이하인 평균 입경을 가지고, 제1 분산 밀도로 함유되어 있는 복수의 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 이하인 평균 입경을 가지고, 상기 제1 분산 밀도보다 더 큰 제2 분산 밀도로 함유되어 있는 복수의 비도전성 입자를 포함한다. 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제로부터 얻어진 본 발명에 따른 COG 실장형 LCD 모듈에서는 전극 사이의 간격 폭의 1/2 이하인 작은 평균 입경을 가지는 도전성 입자들에 의하여 미세 피치로 형성된 상기 전극과 입출력 범프사이에서 보다 많은 도전성 입자들이 전기 신호 전달에 기여함으로써 전기 전도도가 향상될 수 있으며, 상기 이방성 전도성 접착제 내에서 상기 도전성 입자들 사이에 비도전성 입자가 위치하므로 상기 도전성 입자들 사이의 단락을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이방성 도전성 접착제를 사용하여 대형화된 치수 및미세화된 전극을 가지는 LCD 패널상에 구동 IC를 낮은 단가로 안정적이고 신뢰성 있게 접속시킬 수 있으며, 미세 피치로 형성된 전극을 구비한 LCD 패널과, 액정 표시 장치를 구동 동작시키기 위한 구동 IC가 도전성 입자들간의 단락의 위험성 없이 안정적으로 신뢰성 있게 접속된 구조를 가지는 COG 실장형 LCD 모듈을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

Claims (15)

  1. 일정 간격으로 배치되어 있는 복수의 전극을 가지는 글라스 기판상에 집적회로를 상기 전극과 전기적 연결될 수 있도록 접속시키기 위한 이방성 도전성 접착제에 있어서,
    열경화성 수지와,
    상기 열경화성 수지를 경화시키기 위한 경화제와,
    상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/2 이하인 평균 입경을 가지고, 제1 분산 밀도로 함유되어 있는 복수의 도전성 입자와,
    상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 이하인 평균 입경을 가지고, 상기 제1 분산 밀도보다 더 큰 제2 분산 밀도로 함유되어 있는 복수의 비도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 피치용 이방성 도전성 접착제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/3 이하인 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 하는 미세 피치용 이방성 도전성 접착제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비도전성 입자는 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 ∼ 1/10 의 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 하는 미체 피치용 이방성 도전성 접착제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 2만 ∼ 5만 개/㎟ 의 분산 밀도를 가지고,
    상기 비도전성 입자는 6만 ∼ 18만 개/㎟ 의 분산 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 미세 피치용 이방성 도전성 접착제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비도전성 입자는 단위 면적당 총 갯수가 상기 도전성 입자 보다 2 ∼ 6배 더 많은 것을 특징으로 하는 미세 피치용 이방성 도전성 접착제.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비도전성 입자는 폴리머 또는 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는미세 피치용 이방성 도전성 접착제.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비도전성 입자는 테플론, 폴리에틸렌, 알루미나, 실리카, 글라스 및 실리콘 카바이드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세 피치용 이방성 도전성 접착제.
  8. 일정 간격으로 배치되어 있는 복수의 전극을 가지는 투명한 글라스 기판과,
    상기 전극에 대향하도록 정렬되어 있는 입출력 범프를 구비한 구동 IC와,
    상기 글라스 기판과 상기 구동 IC가 상호 접착되도록 이들 사이에 개재되어 있는 이방성 도전성 접착제와,
    상기 전극 및 입출력 범프가 상호 전기적 연결이 가능한 접속 상태로 유지될 수 있도록 상기 이방성 도전성 접착제 내에 제1 분산 밀도로 함유되어 있고, 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/2 이하인 평균 입경을 가지는 복수의 도전성 입자와,
    상기 이방성 전도성 접착제 내에 상기 제1 분산 밀도보다 더 큰 제2 분산 밀도로 함유되어 있고, 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 이하인 평균 입경을 가지는 복수의 비도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 COG 실장형 LCD 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 상기 복수의 전극 사이의 간격 폭의 1/3 이하인 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 하는 COG 실장형 LCD 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 비도전성 입자는 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1/2 ∼ 1/10 의 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 하는 COG 실장형 LCD 모듈.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 2만 ∼ 5만 개/㎟ 의 분산 밀도를 가지고,
    상기 비도전성 입자는 6만 ∼ 18만 개/㎟ 의 분산 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 COG 실장형 LCD 모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 비도전성 입자는 단위 면적당 총 갯수가 상기 도전성 입자 보다 2 ∼ 6배 더 많은 것을 특징으로 하는 COG 실장형 LCD 모듈.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 비도전성 입자는 폴리머 또는 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 COG 실장형 LCD 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비도전성 입자는 테플론, 폴리에틸렌, 알루미나, 실리카, 글라스 및 실리콘 카바이드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 COG 실장형 LCD 모듈.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 글라스 기판상의 복수의 전극은 50㎛ 이하의 미세 피치로 형성된 것을 특징으로 하는 COG 실장형 LCD 모듈.
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