KR20060065784A

KR20060065784A - 돌기형 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방 도전성 필름

Info

Publication number: KR20060065784A
Application number: KR1020040104191A
Authority: KR
Inventors: 이재호; 박진규; 전정배
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-14
Also published as: KR100651177B1

Abstract

본 발명은 금속 미립자 또는 제1금속이 도금된 고분자 수지입자의 표면상에 유기 또는 무기 미립자를 고정화 한 후 그 표면에 제2금속을 도금한 돌기형 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방 도전성 필름에 관한 것이다.

이에 따라, 본 발명의 구성에 의하면 기재 미립자의 표면에 복수의 돌기를 형성함으로써 이방 도전성 필름의 열 경화성 접착 수지 내에서 가열, 압착 후 도전성 미립자와 접속체간의 접촉 면적을 최대화시켜 계면이탈을 최소화 할 수 있고, 이로 인하여 z축 방향으로 안정한 도전성을 나타내는 미립자를 제공할 수 있다.

또한, 미립자 개개의 표면적을 넓혀 열과 압력에 의해 미립자가 접속체 사이로 빠져나가는 유동성을 최소화 함으로써 보다 안정적인 접속 저항값을 얻을 수 있다는 탁월한 효과가 있다.

이방 도전성 필름, 돌기, 도전성 미립자, 금속 도금층

Description

돌기형 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방 도전성 필름{Bump Type Conductive Particle Composition with Anisotropic Conduction and Anisotropic Conductive Film Using the Same}

도 1은 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자의 기재 미립자의 단면도를 나타낸 것으로서, 각각 금속 미립자, 1차 심재 도전입자의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자의 표면 처리 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자의 개략적인 단면도 및 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자를 함유한 수지 조성물로 성형된 이방성 도전성 필름과 기판간의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도로서, 압착 전의 모형을 도시한 것,

도 5는 도4의 이방성 도전성 필름 접착제와 기판의 압착 후의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자가 회로기판의 범프 전극에 접속되기 전의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자가 회로기판의 범프 전극에 접속된 후의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

< 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 >

1 : 도전성 미립자 3 : 구동용 집적회로

4 : 액정 표시 기판

5 : 도전성 미립자를 함유한 이방성 필름

10: 기재 미립자 10a: 금속 미립자

10b: 1차 심재 도전입자 11 : 고분자 수지입자

12 : 제1금속층 13 : 제2금속층

21 : 돌기 형성 미립자 31 : 범프(bump) 전극

41 : 배선 패턴

본 발명은 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방성 도전성 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도전성 미립자의 표면에 돌기가 불연속적으로 고정되어 복합화된 구조를 갖는 돌기형 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방성 도전성 필름에 관한 것이다.

최근, 액정표시장치의 고해상도 및 칼라화가 진행되면서 픽셀피치(pixel pitch)가 감소하고, 액정표시장치 패널 위에 인쇄된 리드(lead)의 수가 증가되는 추세에 있다. 이러한 기술적 요구에 의해 기판간의 접속을 위한 패키징 기술도 이 에 대응하여 발전해 오고 있고, 회로가 미세화되면서 이에 따른 패키징 기술도 여러 가지 방법으로 발전되고 있다.

일반적인 이방성(anisotropic) 도전성 필름 접착제는 회로 기판의 접속 부품 사이에 위치하여 가열되고 압착되는데, 이때 기판과 평행한 방향(x축 및 y축 방향)으로 인접한 단자들은 전기를 통하지 않지만, 수직 방향(z축 방향)으로 인접한 단자들은 전기를 통하게 된다.

이러한 도전 기능은 필름내의 접착 고분자 물질에 분산되어 있는 도전성 미립자에 의하여 이루어지며, 상기 도전성 미립자는 고분자 성분으로 이루어진 고분자 기재 미립자 표면상에 금속물질을 코팅시켜 제조되어 왔고, 이와 같은 도전성 미립자의 제조방법은 일본 공개특허 소52-147797호, 소61-277104호, 평1-225776호, 평1-247501호, 평4-147513호 등에 개시되어 있다.

하지만 고분자 기재 미립자 표면상에 균일한 금속 층 만으로 구성되어진 도전성 미립자는 고분자 수지입자의 성분이 실리콘(silicone)이나 고무(rubber)와 같은 탄력성이 있는 물질로 이루어졌을 경우, 선팽창계수가 바인더에 비해 높기 때문에 가열, 가압에 의해 전기적 접속 전극 사이에 위치할 경우 접속 저항치가 불안정하게 되고, 이로 인해 도전입자와 접속 패턴간 계면 이탈로 인한 저항 증가 및 열 에이징 후 접속 신뢰성이 하락하는 문제가 있다.

또한 종래의 도전성 미립자는 조액 내에서의 응집으로 인해 분산성이 떨어지고, 제조된 이방성 도전성 접속 재료를 접속하고자 하는 전극과 단자 사이에 위치시킨 후 가열 및 압착하여 접착시킬 때, 일반적인 도전성 미립자는 열과 압력에 의 해 유동화 되고, 이로 인해 상하 접속체간에 위치한 도전성 미립자가 범프(bump) 사이로 빠져 나오면서 접속체간의 통전 역할을 해주는 도전성 미립자의 양이 줄어들어 통전도를 감소시키는 단점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 일본 등록특허 3083535호 등에서는 나라 기계 제작소의 하이브리다이져(Hybridizer)를 이용하여 건식 기류 마찰방법으로 고분자 수지입자 표면에 고분자 미세 돌기 입자를 고정화 하여 돌기를 부여한 후 금속층을 도금하는 방식이 개시되었다.

하지만 상기의 기기를 이용하여 입자간 복합화를 할 경우 상호 입자간의 비중차가 적을수록 균일한 복합화를 얻기 힘들다는 특징이 있다. 이러한 이유로, 상기 등록특허에서 제시된 비중이 서로 비슷한 고분자 입자들을 이용하여 고정화할 경우에는 돌기를 균일하게 형성하는 것이 어렵고, 고정된 돌기 형성 미립자들은 고분자 수지입자와의 결합력이 떨어져 금속층 도금의 전처리 및 도금 시 이탈되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 고분자 수지입자의 표면에 제1금속층을 도금하고,돌기 형성 미립자를 고정화한 후, 제2금속층을 도금하여 도전입자와 접속패턴의 계면에 있어서 박리현상 발생시 저항값 증가를 최소화 하고, 도전성 미립자의 응집을 방지함으로써 분산을 용이하게 하며, 가열 및 가압을 이용한 회로 접속 시 도전성 미립자의 이동으로 인한 손실을 방지하는 돌기형 도전성 미립자를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 돌기형 도전성 미립자를 포함하는 이방 도전성 필름을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기재 미립자의 표면에 돌기 형성 미립자를 고정화 한 후, 그 표면에 제2금속층이 도금된 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자를 제공한다.

상기 기재 미립자는 고분자 수지입자의 표면에 제1금속층을 도금한 것 또는 금속 미립자인 것을 특징으로 한다.

상기 돌기형 도전성 미립자는 상기 기재 미립자의 표면에 1개 이상의 돌기가 불연속적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

기재 미립자의 표면으로부터 제2금속층 까지의 최고 높이는 최저 높이의 1.1~10배인 것을 것을 특징으로 한다. 기재 미립자가 금속체인 경우는 제1금속층의 도금이 불필요하며, 금속 미립자의 표면으로부터 제2금속층 까지의 최고높이가 최저 높이의 1.1~10배인 것을 특징으로 한다.

상기 제2금속층은 제1금속층에 비해 전기 접속 저항값이 낮고 도전성이 뛰어난 금, 백금, 은 등을 이용하여 도금된 것을 특징으로 한다.

상기 돌기 형성 미립자는 무기 미립자 또는 표면이 금속과 화학적 친화력이 있는 관능기로 처리된 것을 특징으로 한다.

상기 무기 미립자는 100～800 ㎚ 크기의 단분산 실리카 미립자인 것을 특징으로 한다.

상기 금속과 화학적 친화력이 있는 관능기는 티올기 또는 카르복시기, 히드록시기, 글리콜기, 알데히드기, 옥사졸기, 아민기, 아미드기, 이미드기, 니트로기, 니트릴기, 술폰기인 것을 특징으로 한다.

상기 돌기 형성 미립자의 입경은 고분자 기재 미립자 입경의 0.5~ 20% 정도인 것을 특징으로 한다.

상기 돌기 형성 미립자는 기재 미립자의 표면적의 0.1~99.9%를 피복하는 것을 특징으로 한다.

상기 돌기형 도전성 미립자는 평균 입경이 1~20㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 돌기형 도전성 미립자는 입자의 비중이 1.5～3.5g/cm3 인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 돌기형 도전성 미립자를 절연성 접착제 수지에 분산시켜 성형된 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제 필름을 제공한다.

상기 절연성 접착제는 에폭시기 또는 아크릴기를 가지는 수지성분과 필름형성을 위한 수지성분으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 이방 도전성 접착제 필름은 경화제와 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도1 내지 도6을 참고하여 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방 도전성 필름에 대해 상세하게 설명한다.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 이방 도전성 필름에 분산되어 함유되는 도전성 미립자(1)는 도전성 미립자 내부에 돌기를 부여함으로써 도금된 표면에 복수형 돌기가 불연속적으로 고정되어진 구조를 갖는다. 이때 상기 기재 미립자의 표면에는 유기 또는 무기의 돌기형 미립자(21)가 불연속적으로 고정되고, 그 위에 제2금속층이 도금된 구조를 갖는 것을 그 특징으로 한다.

상기 돌기형 도전성 미립자(1)의 기재 미립자(10)는 고분자 수지입자(11) 표면에 제1금속층을 도금한 1차 심재 도전입자(10b) 또는 금속 미립자(10a)가 모두 적용 가능하다.

상기 돌기형 도전성 미립자(1)는 상기 기재 미립자(10a,10b)의 표면에 유기 또는 무기의 돌기형 미립자(21)가 고정되고, 그 위에 제2금속층(13)이 도금된 구조를 갖는다. 이때, 상기 제2금속층(13)은 금 도금층인 것이 바람직하다.

또한, 상기 기재 미립자(10a, 10b) 및 돌기 형성 미립자(21)의 표면에 도금되는 제2금속층의 두께는 기재 미립자(10a, 10b) 입경의 1~5% 가 바람직하다.

상기 기재 미립자(10)가 1차 심재 도전입자(10b)인 경우 상기 돌기형 도전성 미립자(1)는 고분자 수지입자(11) 표면에 금속 성분으로 도금한 제1금속층(12)이 형성되고, 순차적으로 유기 또는 무기의 돌기 형성 미립자(21)가 고정되고, 최 외곽에는 제2금속층(13)이 도금된 구조를 갖는다.

이때, 1차 심재 도전입자(10b)는 구형의 미립자로서, 이때 사용되는 고분자 수지입자의 수지는 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 불소 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 프로필렌 수지, 폴리올레핀 수지 등과 같은 열경화성 고분자 수지 뿐만 아니라, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리부틸렌 수지, 폴리메타크릴산 수지, 메틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 수지, 비닐 수지, 디비닐벤젠 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리에테르 설폰 수지, 폴리페닐옥사이드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리우레탄 수지 등의 열가소성 고분자 수지이다. 상기 고분자 수지입자(11)는 유화 중합법에 의하여 합성할 수 있다.

또한, 상기 제1금속층(12)은 니켈 도금층(12)인 것이 바람직하다. 상기 니켈을 대신하여 코발트(cobalt), 동, 아연, 철, 납, 알루미늄(aluminium), 망간(mangaan), 크롬(chrome), 팔라듐(palladium), 루테늄(ruthenium), 로듐(rhodium), 바나듐(vanadium), 지르코늄(zirconium), 인듐(indium), 레늄(rhenium), 티탄(titan), 몰리브덴(Molybdan), 주석, 텅스텐(tungsten) 등의 다른 도전성 금속을 사용할 수도 있다.

이때, 고분자 수지입자(11) 표면에 도금되는 제1금속층(12)의 두께는 고분자 수지입자(11) 입경의 1~5% 가 바람직하다.

상기와 같이 고분자 수지입자(11)의 표면에 1차적으로 금속층을 도금하여 비중을 크게 함으로써 돌기 형성 미립자와의 비중이 차이 나게 되면, 기류 복합 시 도금된 기재 미립자(10) 표면에 돌기 형성 미립자(21)의 결합율과 결합력이 높아 진다.

본 발명의 돌기형 도전성 미립자(1)의 입경은 1~20㎛인 것을 사용한다. 또한, 상기 돌기형 도전성 미립자(1)입자의 비중은 1.5～3.5g/cm3인 것이 바람직하다.

상기 고분자 수지입자(11)의 표면을 제1금속 성분으로 도금하는 방법으로는 무전해 도금법을 사용할 수 있다. 무전해 도금법을 사용하여 금속층을 형성하는 기술은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있다.

상기 기재 미립자(10) 표면에 돌기 형성을 위해 고정된 돌기 형성 미립자(21)는 가열 및 압착에 의한 전극간의 결합 시에 파괴되어서는 안 된다. 따라서 상기 돌기 형성 미립자(21)는 경질의 가교 고분자 미립자 또는 실리카와 같이 고강도를 지닌 무기 미립자를 사용한다.

또한 상기 돌기 형성 미립자(21)는 기재 미립자(10) 입경의 0.5~20%, 바람직하게는 1~10%의 입경을 가지는 것을 사용한다. 상기 돌기 형성 미립자(21)의 입경이 기재 미립자(10) 입경의 0.5% 미만에서는 돌기로서의 효과가 없게 되고, 20% 초과가 되면 돌기가 가열 및 압착 시 형상 유지가 힘들게 되기 때문이다.

물리/기계적 마찰을 이용한 건식법, 물리/화학적 마찰을 이용한 건식법, 습식처리에 의한 고착 등의 방법을 사용하여 돌기 형성 미립자(21)를 기재 미립자(10) 표면에 고착시킬 수 있다.

상기의 방법으로 돌기 형성 미립자(21)를 고착 시킨 후에 다시 그 표면상에 제2금속층(13)을 도금한 돌기형 도전성 미립자(1)는 경화성 에폭시 수지 또는 아크릴수지의 조액 내에 분산된다. 분산된 도전성 미립자는 이방 도전성 필름으로 가공되어 가열 및 가압 하에서 IC 칩의 접속전극 과 ITO 패턴의 패턴전극 간에 압착이 이루어 질 때 표면의 복수 돌기 층이 유지되어야 하며, 장기간 사용 후 돌기 형성부가 이탈 또는 변하여서도 안 된다.

상기 돌기 형성 미립자(21)는 기본적으로 고분자 가교 미립자로서 가교 중합성 단량체를 단독으로 사용하거나, 일정 함량의 가교 중합성 단량체와 1종 이상의 일반 중합성 단량체와의 공중합체로 구성될 수 있으며, 유화 중합, 무유화 중합 또는 분산 중합에 의해 제조될 수 있다.

또한 상기 돌기 형성 미립자(21)는 라디칼 중합이 가능한 것으로서, 디비닐벤젠, 1,4-디비닐옥시부탄, 디비닐술폰, 디알릴프탈레이트, 디알릴아크릴아미드, 트리알릴(이소)시아누레이트, 트리알리트리멜리테이트 등의 알릴 화합물과, (폴리)에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 펜타에릴트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에릴트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에릴트리톨 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레 이트, 디펜타에릴트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에릴트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 글리세롤 트리(메타)아크릴레이트 등의 아크릴 화합물 등을 사용할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 돌기 형성 미립자(21)는 경질의 성질을 지님과 동시에 금속과 강한 결합 및 친화성을 가지는 관능기를 포함하는 것이 바람직하다. 즉 상기 돌기 형성 미립자(21)의 표면이 티올(thiol)기, 친핵성기 및 금속 친화성 관능기인 카르복시기, 히드록시기, 글리콜기, 알데히드기, 옥사졸기, 아민기, 아미드기, 이미드기, 니트로기, 니트릴기, 술폰기 등으로 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 돌기 형성 미립자(21)로서 무기 미립자를 사용할 수 있으며, 일반적으로 100～800㎚ 범위의 단분산 실리카 미립자를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 통상적인 졸-겔(sol-gel) 방법에 의해 제조할 수 있다.

상기의 방법으로 도전성 미립자 표면에 돌기를 도입한 이방 도전성 필름의 열 경화성 접착 수지 내에 분산된 도전성 미립자는 도전입자와 접속패턴의 계면에 있어서 박리현상 발생시 저항값 증가를 최소화 하고, 도전성 미립자의 응집을 방지함으로써 분산을 용이하게 하며, 가열 및 가압을 이용한 회로 접속 시 도전성 미립자의 이동으로 인한 손실을 방지하는 역할을 하게 된다.

상기 돌기형 도전성 미립자를 에폭시 수지와 같은 접착제 수지 조성물에 분 산시켜 성형하여 이방성 도전성 필름을 제조하는데, 상기 이방 도전성 필름은 에폭시기를 가지는 수지성분 및 필름형성을 위한 수지성분으로 이루어지는 절연성 접착제, 경화제, 도전성 미립자, 및 첨가제로 이루어진다. 이때 첨가제는 주로 분산성이나 필름형성을 돕는 기능을 한다.

상기 이방성 도전성 필름은 기판 사이에 접착제로 사용되며, 기판의 회로 접속시 열 압착에 의하여 가압 방향(z축 방향)으로만 도전성을 띠고 x축과 y축 방향으로는 성을 띠지 않는 특성을 가진다.

도3은 본 발명에 따른 압착 전의 이방성 도전성 필름 접착제와 기판간의 구성 단면도이고, 도4는 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자(1)를 함유하고 있는 이방 성 접착 필름(5)을 기판(3,4) 사이에 압착시켜 전극(31)과 배선패턴(41) 간에 통전 되고 있는 전기적 접속 구조체를 나타낸 개략적인 단면도이다.

도5 와 도6은 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자(1)가 회로 기판(3,4)의 범프 전극(31,41)에 접속되는 상태를 나타낸 것으로서, 도5는 접속되기 전의 상태, 도6은 범프 전극(31,41)에 접속되어 있는 상태를 나타낸 개략적인 단면도이다.

상기 도면을 참조하면, 회로가 압착될 때에도 도전성 미립자(1)의 돌기부를 형성하는 미립자(21)는 압력 및 열에 의해 변형이 일어나지 않으며, 전극과 배선 패턴에 돌기부 및 도전성 미립자가 침투해 이러한 금속층이 상하 전극 패드(31,41) 간의 통전을 이룰 수 있게 한다.

기존의 균일한 입경을 유지하는 도전성 미립자의 경우 돌기형 도전성 미립자에 비해 상하 전극 패드(31,41)간의 접촉면이 작아 접속 저항값이 높고, 가열 시 도전성 미립자의 고분자 수지입자(11)는 바인더에 비해 선팽창계수가 높아 접속 신뢰성이 떨어지는 경향이 있으나, 상기 돌기형 도전성 미립자의 경우 상하 전극간 접촉면을 높여 접속 저항값을 낮추고, 온도 변화나 낙하, 진동 등의 외력에 대해 신뢰성이 높은 접속을 얻을 수 있다.

본 발명은 하기의 실시 예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시 예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

<실시예 1>

(1) 1차 심재 도전입자

유화 중합법에 의하여 입경이 균일한 디비닐벤젠 수지로 이루어진 구형의 고분자 수지입자를 합성하였다. 이때, 고분자 수지입자의 입경은 4 ㎛이었다.

고분자 수지입자의 표면에 무전해 도금법을 이용하여 NiSO4(0.5M)와 착화제(complexing agent)(0.5M), NaH2PO2(1M)의 조성으로 70℃, pH 6에서 30분 동안 니켈 도금 처리하였다. 상기의 방식으로 제조된 도금 미립자의 금속층은 니켈 도금층으로 형성되고, 이 때, 니켈의 막 두께는 110 ㎚였다.

(2) 돌기 형성 미립자의 제조

돌기 형성 미립자를 만들기 위해 반응기에 스타이렌(Styrene, 50중량부) 단량체와 디비닐벤젠(DVB, 50중량부)을 수용성 개시제인 과황산칼륨(KPS, 1중량부)이 포함된 초순수에 분산시키고, 무유화 중합법으로 70℃에서 24시간 중합하여 직경 140 ㎚의 미세 입자를 얻었다. 제조된 poly(St-DVB) 입자는 원심분리기를 이용하여 미 반응물과 기타 불순물을 제거시킨 후 48시간 동안 동결 건조하여 분말 형태로 얻었다.

이렇게 얻은 폴리(St-DVB) 입자 30g를 0.25% 소디움 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate: SLS) 수용액 150g에 초음파를 10분간 조사하여 유리 반응기에서 재분산시켜 분산체를 제조하였다. 상기 미립자가 완전히 분산된 후, 다시 초순수 100g을 투입하여 72.5℃까지 질소 분위기 하에서 승온 하였다. 여기에, 수용성 개시제인 포테지움 퍼설페이트(potassium persulfate: KPS) 0.4g의 수용액 50g을 투입하고, 30분 후에 스티렌(St), 디비닐벤젠(DVB), 아크릴산(Acrylic acid)을 각 30g, 5g, 5g을 혼합한 단량체 혼합물을 3 시간에 걸쳐 서서히 드로핑(dropping)하여 중합을 행하였다. 단량체의 드로핑 후, 추가 3시간 동안 반응을 더 진행하였고, 제조된 폴리(St-DVB)/폴리(St-DVB-AA) 코어-쉘 형태의 미립자를, 원심분리기를 이용하여 미반응물과 유화제를 제거한 후, 48시간 동안 동결 건조시켜 250nm 크기의 복합체인 돌기 형성 미립자를 분말 형태로 얻었다.

(3) 돌기 형성 미립자의 고착

상기 실시예1과 실시예2의 니켈이 도금된 고분자 수지입자와 돌기 형성 미립자를 나라기계 제작소(주)의 Hybridization System에 의해 복합화 하였다. 이때의 투입 비는 기재미립자 100에 대한 돌기 형성 미립자 7 중량부로 하였고, 10,000 rpm의 일정 교반 속도에서, 13분간 물리/화학적 마찰에 의해 돌기부 고착된 미립자 를 제조하였다.

(4) 금 도금

상기의 방법으로 제조된 돌기부가 고착된 니켈 도금 미립자의 표면에 무전해 도금법을 이용하여 KAuCN(0.5M)과 착화제(complexing agent)(0.5M)의 조성으로 60℃, pH 5에서 30분 동안 금 도금 처리하였다. 금으로 도금 처리된 막 두께는 40 nm 였다. 상기의 방식으로 제조된 돌기형 도전성 미립자의 최종 구성은 내부의 고분자 수지입자, 니켈 도금층, 돌기 형성용 미립자, 그리고 최외각에 금 도금층으로 이루어졌다.

(5) 이방 도전성 필름의 제조

그 다음, 상기의 방법에 의해 제조된 미립자를 이용하여 이방 도전성 필름을 제조하기 위해 NBR 고무 65 중량부, 에폭시 당량이 7000인 비스페놀 A형 에폭시수지 25 중량부 및 경화제로 2-메틸이미다졸 4 중량부를 톨루엔 및 메틸에틸케톤의 혼합용매에 용해시킨 후, 제조된 도전성 미립자를 실란 커플링제와 함께 각각 잘 분산시킨 다음 이형 PET 필름 위에 코팅하여 건조시킨 후 두께 24 ㎛의 이방 도전성 필름을 제조하였다. 단위 면적당의 필름 중에 함유된 도전성 미립자의 개수는 18,000 개/㎟ 였다.

(6) IC 칩의 접속 저항 평가

상기와 같이 제조한 이방 도전성 접착용 필름을 사용하여 다음과 같이 IC 칩의 접속 저항을 실시하였다.

사용된 평가용 IC 칩의 범프(bump) 높이는 약 40 ㎛, IC 칩의 크기는 6㎜×6 ㎜ 였다. BT 수지 0.8 ㎜ 두께의 기판 상에 8 ㎛ 두께의 구리 및 금도금으로 배선패턴을 형성한 기판을 사용하였다. 상기 IC 칩과 기판과의 사이(이 경우, 범프(bump) 높이와 배선패턴 높이와의 합계는 약 58 ㎛임)에 상기 이방 도전성 접착용 필름을 기재시킨 상태에서 온도 170 ℃, 압력 3 MPa-bump의 조건으로 7초간 가압하고, 압착하여 접속시켰다. 이렇게 이루어진 접속 샘플의 인접하는 두 개의 핀에 50 V의 전압을 10초간 인가하여 접속 저항을 평가하였으며, 이 접속 구조체 샘플을 85 ℃, 상대습도 85 %RH, 1,000 시간 동안 에이징(aging)한 후, 저항 상승치를 측정함으로써 통전 신뢰성을 평가하였다.

<실시예 2 내지 4>

돌기 형성 미립자의 투입비를 변화하거나 이방 도전성 필름 내의 도전성 미립자 투입비 변화를 제외한 것 외에는 상시 실시 예 1과 동일한 방법으로 이방 성 접착 필름을 제조하여, 접속 저항 및 통전 신뢰성 평가를 수행하였다.

<비교에 1, 2>

비교예 1, 2는 도전성 미립자의 도금 표면이 균일한 미립자를 이용하여 접속 저항 및 통전 신뢰성 평가를 실시하였다.

실시예 1 에서와 동일한 방법으로 유화중합법에 의해 입경이 균일한 디비닐벤젠 수지로 이루어진 구형의 고분자 수지입자를 합성하였고. 이때, 고분자 수지입자의 입경은 4 ㎛이었다.

다시 고분자 수지입자의 표면에 무전해 도금법을 이용하여 NiSO4(0.5M)와 Complexing agent(0.5M), NaH2PO2(1M)의 조성으로 70℃에서 pH6, 30분 동안 처리하였다. 상기의 방식으로 제조된 도전성 미립자의 금속층은 내부의 니켈층과 외부의 금층 두 개의 층으로 형성되고, 이 때, 니켈 및 금의 막 두께는 각각 110 ㎚, 40㎚이다.

상기의 방법으로 도금된 도전성 미립자를 실시예 1과 동일한 방법으로 이방 성 접착 필름을 제조하여, 접속 저항 및 통전 신뢰성 평가를 수행하였다. 평가 결과를 아래 표1 에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2
도전성 미립자의 함유량 (E.A/㎟)	18,000	18,000	26,000	26,000	18,000	26,000
돌기 형성용 미립자(nm)	250	250	250	250	-	-
통전평가에 사용한 IC 범프의 면적(㎛²)	3,000	3,000	3,000	3,000	3,000	3,000
압착시 하중(MPa)	3	3	3	3	3	3
돌기 형성용 미립자 표면 고정화율(%)	80	40	80	40	-	-
접속 저항값	◎	◎	◎	◎	△	◎
통전 신뢰성	◎	△	◎	◎	×	△

접속 저항 기준 :

◎ : 1Ω 이하, △: 1Ω 초과 1.2Ω 이하, × : 1.2Ω 초과

통전 신뢰성 기준 :

◎ : 0.2Ω 이하 상승, △: 0.2Ω 초과 0.4Ω 이하 상승, × : 0.4 Ω 이상 상승.

상기 실시예 1∼3 및 비교실시예 1∼2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 돌기형 도전성 미립자를 함유한 이방전도성 필름은 보다 높은 통전 신뢰성과 낮은 접속 저항값을 얻을 수 있었다.

제1금속이 도금된 1차 심재 도전입자 또는 금속 미립자의 표면상에 유기 또는 무기 미립자를 고정화 한 후 그 표면에 제2금속을 순차적으로 도금 함으로써, 표면에 복수의 돌기를 나타내는 도전성 미립자를 형성해, 이방 도전성 필름의 열 경화성 접착 수지 내에서 가열, 압착 시 도전성 미립자와 접속체간의 접촉 면적을 최대화 시켜 계면이탈을 최소화 하고, 이로 인한 z축 방향으로 안정한 도전성 을 나타내는 미립자를 제공하는 것, 또한 도전성 미립자 개개의 표면적을 넓혀 열과 압력에 의해 미립자가 접속체 간 사이로 빠져나가는 유동성을 최소화 함으로써 보다 안정적인 접속 저항값을 얻는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

기재 미립자의 표면에 돌기 형성 미립자를 고정화 한 후, 그 표면에 제2금속층을 도금한 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제1항에서,

상기 기재 미립자는 고분자 수지입자의 표면에 제1금속층을 도금한 것 또는 금속 미립자인 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제1항에서,

상기 돌기형 도전성 미립자는 상기 기재 미립자의 표면에 1개 이상의 돌기가 불연속적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제2항에서,

상기 제1금속층 또는 금속 미립자는 니켈, 코발트(cobalt), 동, 아연, 철, 납,알루미늄(aluminium), 망간(manganese), 크롬(chrome), 팔라듐(palladium), 루테늄(ruthenium), 로듐(rhodium), 바나듐(vanadium), 지르코늄(zirconium), 인듐(indium), 레늄(rhenium), 티탄(titan), 몰리브덴(Molybdan), 주석, 텅스텐(tungsten)으로 이루언진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제2항에서,

상기 기재 미립자의 표면으로부터 제2금속층까지의 최고 높이가 최저 높이의 1.1~10배인 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제4항에서,

상기 제2금속층은 금, 백금, 은으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것으로 도금된 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제1항에서,

상기 돌기 형성 미립자는 무기 미립자 또는 표면이 금속과 화학적 친화력이 있는 관능기로 처리된 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제7항에서,

상기 금속과 화학적 친화력이 있는 관능기는 티올기 또는 카르복실기, 하이드록시기, 글리콜기, 알데하이드기, 옥사졸기, 아민기, 아미드기, 이미드기, 니트로기, 니트릴기, 술폰기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제 1항에서,

상기 돌기 형성 미립자의 입경은 1차 심재 도전입자의 0.5~ 20% 인 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제 1항에서,

상기 돌기 형성 미립자는 기재 미립자의 표면적의 0.1~99.9%를 피복하는 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제1항에서,

상기 돌기형 도전성 미립자는 평균 입경이 1~20㎛인 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제1항에서,

상기 돌기형 도전성 미립자는 입자의 비중이 1.5～3.5g/cm3인 것을 특징으로 하는 돌기형 도전성 미립자.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 따른 돌기형 도전성 미립자를 절연성 접착제 수지에 분산시켜 성형된 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제 필름．