KR20060074314A

KR20060074314A - 이방성 도전필름

Info

Publication number: KR20060074314A
Application number: KR1020040113027A
Authority: KR
Inventors: 정성륜; 이재원; 김수주; 김도현; 이원흥
Original assignee: 에스케이케미칼주식회사
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-03
Also published as: KR101117768B1

Abstract

미세 회로 기판의 전기적 접속, 특히 액정 디스플레이(LCD)와 연성 회로기판(FPC)의 접속, 및 테이프 자동화 접착(TAB) 등에 이용되는 이방성 도전필름이 개시된다. 상기 이방성 도전필름은 절연성 접착제에 도전성 입자들이 균일하게 분산되어 있는 이방성 도전필름부 및 상기 이방성 도전필름부의 일 측면에 나란히 배열된 절연 필름부를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 이방성 도전필름으로 피접속체를 접속시킨 접속 구조체를 제공한다. 본 발명에 따른 이방성 도전필름은 단락의 발생 없이, 고 정밀 이방성 도전 접속이 가능하다.

이방성 도전 필름, 도전성 입자, 절연 필름, 접속 구조체

Description

이방성 도전필름{Anisotropic Conductive Film}

도 1은 이방성 도전필름부 및 절연 필름부를 포함하는 이방성 도전필름의 단면도.

도 2는 본 발명의 이방성 도전필름을 구성하는 이방성 도전필름부의 단면도.

도 3은 본 발명의 이방성 도전필름을 구성하는 절연 필름부의 단면도.

도 4는 종래의 이방성 도전필름으로 접속시킨 접속 구조체의 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이방성 도전필름으로 접속시킨 접속 구조체의 단면도.

본 발명은 이방성 도전필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세 회로기판의 전기적 접속, 특히 액정 디스플레이(LCD)와 연성 회로기판(FPC: Flexible Printed Circuits)의 접속, 및 테이프 자동화 접착(TAB: Tape Automated Bonding) 등에 이용되는 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film: ACF)에 관한 것이 다.

최근 전자 기기의 경량화, 소형화, 박형화 추세에 따라, 테이프 자동화 접착(TAB), 연성회로기판(FPC), 칩 온 필름(Chip On Film: COF) 등을 이용한 평판디스플레이와의 접속 방법은 컴퓨터, 정보통신, 이동통신, 고급가전제품 등의 필수 부품으로 사용되고 있으며, 이와 같은 접속 방법은 액정표시장치(LCD) 및 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP) 등의 디스플레이(Display) 패키징, 컴퓨터, 휴대용 전화기, 각종 통신시스템 (Communication system) 등에 폭 넓게 활용되고 있다. 또한 최근 급속히 발전하고 있는 디스플레이 기술은 화소수의 증가에 따라 접속회로의 고정세를 요구하고 있으나 접속재료의 이를 뒷받침하지 못하고 있는 실정이다. 전자 패키지 기술은 최종전자 제품의 성능, 크기, 가격, 신뢰성 등을 결정하는 중요한 기술 중의 한 분야로서, 특히 고전기적 성능, 극소형/고밀도, 저전력, 다기능, 초고속 신호 처리, 영구적 신뢰성 등을 필요로 한다.

이러한 패키지 방법으로, 미세한 도전성 입자를 절연성 접착제 중에 분산시켜 제조한 이방성 도전필름을 피접속체 사이에 끼워 넣고 가열 가압하여, 피접속체를 전기적으로 연결시키는 방법이 이용되고 있으나, 최근에는 이방성 도전 접속의 대상인 피접속 전극의 피치가 점점 미세화되고 있기 때문에 이방성 도전 접속시 단락의 발생이 우려되고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 열가소성 또는 열경화성의 전기절연성 고분자 재료로 도전성 입자를 피복하여 마이크로 캡슐화 한 후, 압력을 가하여 피복된 마이크로 캡슐을 깨뜨려 도전성 입자에 의한 도통부를 형성하는 이방성 도전 접속용 재료(일본국특허 특공평 7-99644), 도전성 입자의 표면을 이방성 도전 접속시의 가열온도보다 높은 연화점을 갖는 절연성 겔상 수지로 피복하는 이방성 도전 접속용 재료(대한민국 공개특허공보 특2001-0060234) 등 도전성 입자에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 이방도전성필름의 수직한 방향의 한쪽 면에 상대적으로 용융점도가 낮은 절연성수지 접착제층을 부착한 이방도전성접착필름(일본국공개특허공보 특개평6-45204) 등의 방법이 시도되고 있다. 하지만, 우수한 특성의 도전성 입자를 사용하거나 수직 방향의 2층 구조를 갖는 이방도전성필름의 경우에도, 피접속체의 접속을 위한 가열 압착시, 절연성 접착제 중에 분산된 도전성 입자가 유동하여 유동 말단부에서 응집되고, 그 결과 회로간의 단락이 발생하는 문제는 해결할 수 없다.

따라서 본 발명의 목적은 단락의 발생 없이 이방성 도전 접속이 가능한 이방성 도전필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고 정밀 이방성 도전 접속이 가능한 이방성 도전필름을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 절연성 접착제에 도전성 입자들이 균일하게 분산되어 있는 이방성 도전필름부 및 상기 이방성 도전필름부의 일 측면에 형성된 절연 필름부를 포함하는 이방성 도전필름을 제공한다. 본 발명은 또한 상기 이방성 도전필름으로 피접속체를 접속시킨 접속 구조체를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이방성 도전필름의 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 이방성 도전필름은 이방성 도전필름부(1) 및 상기 이방성 도전필름부(1)의 일 측면에 형성된 절연 필름부(10)를 포함하며, 필요에 따라 상기 이방성 도전필름부(1)와 절연 필름부(10)의 상부 또는 하부에 위치하는 이형필름(9)을 더욱 포함할 수 있으며, 상기 절연 필름부는 이방성 도전필름부의 양 측면에 형성될 수도 있다.

상기 도전성 입자(4)는 미세 회로 전극 등 피접속체를 전기적으로 접속하기 위한 것으로서, 융점 및 경도가 높고 도전성이 우수한 입자를 광범위하게 사용할 수 있다. 사용 가능한 도전성 입자의 예로는 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 비스무스(Bi), 인듐(In), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 플라티늄(Pt), 크로뮴(Cr) 등이 코팅된 폴리스티렌, 폴리메타아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐아세테이트, 디비닐벤젠, 벤조구아나민 등의 고분자를 예시할 수 있으며, 은(Ag) 분말 또는 니켈(Ni) 분말을 그대로 사용할 수도 있다. 상기 도전성 입자의 크기는 직경이 3 내지 20㎛인 것이 바람직하고, 5 내지 10㎛인 것이 더욱 바람직하며, 상기 절연성 접착제(2)는 열경화성 수지, 열가소성 수지 또는 광경화성 수지 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 이방성 도전필름의 이방성 도전필름부(1)를 제조하기 위해서는 먼저, 액상의 절연성 접착제 수지(2)에 도전성 입자(4)를 투입하고 균일하게 혼합한다. 이때 필요에 따라 커플링제를 첨가하거나, 경화제를 첨가할 수 있다. 또한 상기 혼합물을 이용하여 필름을 성형하기 위해서는, 고체 성분이 균일하게 분산되어야 할 뿐 만 아니라, 혼합물이 적절한 점도를 가져야 하므로, 상기 혼합물의 점도 조절 및 고체 성분의 분산을 위하여 유기용제를 더욱 첨가할 수도 있다. 상기 유기용제로는 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(Toluene), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate) 등을 사용할 수 있으며, 상기 유기용제의 사용량은 사용되는 절연성 접착제 수지, 도전성 입자의 종류 및 사용량에 따라 적절히 선정할 수 있다. 다음으로 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 혼합물을 10 내지 100㎛의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 위에 실리콘수지, 불소수지 등으로 이형 처리한 이형필름(3)에 대략 100㎛ 이하, 바람직하게는 15 내지 45㎛의 두께, 더욱 바람직하게는 20 내지 40㎛의 두께로 코팅하고 건조 후, 원하는 폭으로 절단한다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 도전성 입자가 포함되지 않은 상기 절연 필름부(10)의 제조는 절연성 접착제(2)를 상기와 동일한 이형필름(3) 위에 상기 이방성 도전 필름부(1)와 동일한 두께로 코팅하고 건조 후, 원하는 폭으로 절단한다. 상기 절연필름부(10)의 폭은 적용되는 장치에 따라 전기적 절연이 필요한 전극부를 덮을 수 있는 정도의 폭으로 절단할 수 있다. 상기와 같이 이방성 도전 필름부(1)와 절연 필름부(10)가 완성되면, 이들을 병렬로 인접시키고, 상기의 이형필름(3)보다 박리하중 값이 2배 이상의 값이 되도록 10 내지 100㎛의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 실리콘수지, 불소수지로 이형 처리한 이형필름을 개재하여 40 내지 200℃, 바람직하게는 60℃로 가열된 롤러를 통과시키면서 가열 압착 시키고, 최초의 이형필름(3)을 박리하여 이방성 도전성 입자(4)를 포함한 이방성 도전필름부(1)와 절연 필름부(10)가 나란히 연결된 이방성 도전필름을 제작한다.

상기 이방성 도전필름은 액정 표시기판과 반도체 소자 등의 피접속체를 간단하게 접속하기 위하여 사용된다. 도 4는 종래의 이방성 도전필름을 사용한 접속 구조체 단면을 도시한 것으로, 이형필름을 제거한 이방성 도전필름은 액정 디스플레이의 유리기판(26)에 형성된 얇은 전극(ITO, Al)과 테이프 자동화 접착(TAB), 연성회로기판(FPC) 등의 회로기판(22)의 전극(23) 사이에 개재되고, 외부 환경으로부터 회로를 보호하기 위하여 전극부를 제외한 회로에 도포된 레지스트 잉크(24)가 이방성 도전필름의 한쪽 끝단과 마주하고 있다. 여기서 회로 기판의 전극(23)은 약 18 내지 35㎛ 두께의 동박에 주석 등의 도금을 실시한 것이 많이 사용된다. 회로기판(22)과 유리기판(26)의 접속을 위해 미세 회로의 간격을 맞춘 후, 100 내지 250℃의 온도로 일정시간 가열 후 압착헤드(21)로 압착하면 도전성 입자를 포함한 이방성 도전필름은 레지스트 잉크(24) 쪽으로 유동되고, 유동된 이방성 도전필름은 레지스트 잉크층(24)에서 막히게 된다. 따라서, 분산되어 있던 이방성 도전필름의 도 전성입자들이 응집되고, 그 결과 전극간의 단락이 발생한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이방성 도전필름은 절연성 접착제에 도전성 입자들이 균일하게 분산되어 있는 이방성 도전필름부(1) 및 상기 이방성 도전필름부(1)의 일 측면에 나란히 배열된 절연 필름부(10)를 포함하고 있다. 도전성 입자를 포함하지 않는 상기 절연 필름부(10)가 회로 기판의 솔더 마스크 잉크 등의 레지스트 잉크(24)에 접하고 있어, 회로기판(22)과 유리기판(24)의 접속을 위한 가열 압착을 하더라도, 도전성 입자를 포함하지 않은 절연 필름부(10)가 레지스트 잉크(24) 방향으로 유동하여 공극을 채우기 때문에, 이방성 도전필름부(1)의 도전성 입자들이 레지스트 잉크층(24) 방향으로 유동하여도 레지스트 잉크층과 경계가 되는 말단부에서 도전성 입자의 응집이 발생하지 않고, 초기의 분산 상태가 유지될 수 있다. 따라서, 도전성 입자의 응집에 의한 전기적 단락이 발생하지 않는다. 본원 발명의 이방성 도전필름은 접착제의 종류, 도전성 입자의 직경 및 종류와 관계없이 사용이 가능하며, 상기의 단락 방지 및 고 정밀 접속 효과를 얻을 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 본 발명이 아래에 기술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1] 이방성 도전필름 제조

에폭시계 접착제 100중량부에 도전성 미립자로서 평균입경 5㎛의 금(Au) 도 금된 니켈 입자를 15 중량부 첨가하여 균일하게 혼합한 후, 50㎛의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 위에 실리콘으로 이형 처리된 이형필름(박리하중: 50mN/cm)에 35㎛ 두께로 코팅 후 건조하고, 3mm 폭으로 절단하여 이방성 도전필름을 제작하였고, 도전성 입자를 포함하지 않은 에폭시계 접착제를 상기 이방성 도전필름 제작에서 사용한 것과 동일한 이형필름(박리하중: 50mN/cm)에 35㎛ 두께로 코팅 후 건조하고, 1.5mm 폭으로 절단하여 절연필름을 제작하였다. 상기와 같이 제작된 이방성 도전필름과 절연필름을 병렬로 인접시키고, 그 위에 50㎛의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 위에 실리콘으로 이형 처리된 폭 4.5mm의 이형필름(박리하중: 150mN/cm)을 개재하여 100℃로 가열된 롤러를 통과시키면서 가열 압착 후, 최초의 이형필름을 벗겨내어 이방성 도전성 입자를 포함한 이방성 도전필름부와 절연 필름부가 나란히 연결된 이방성 도전필름을 제작하였다.

[실시예 2] 이방성 도전필름을 이용한 접속 구조체 제조

상기 실시예 1에 따라 제조된 이방성 도전필름을 70㎛ 피치의 FPC 회로기판(두께 75㎛ 폴리이미드 필름 위에 높이 25㎛의 주석(Sn)이 도금된 동박 전극이 160개 형성됨)과 70㎛ 피치의 ITO(Indium Tin Oxide)를 형성한 액정 디스플레이용 유리기판 사이에 끼워넣고, 20kg/㎠의 압력으로 180℃에서 20초간 압착을 하여 접속 구조체를 제조한 후, 접속저항 및 단락 여부를 측정하였다.

[비교예 1] 이방성 도전필름 제조

에폭시계 접착제 100중량부에 도전성 입자로서 평균입경 5㎛의 금(Au) 도금된 니켈 입자를 15 중량부 첨가하여 균일하게 혼합한 후, 실리콘이 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이형필름에 35㎛ 두께로 코팅 후 건조하고, 4.5mm 폭으로 절단하여 이방성 도전필름을 제작하였다.

[비교예 2] 이방성 도전필름을 이용한 접속 구조체 제조

상기 비교예 1에서 제작된 이방성 도전필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 접속 구조체를 제조한 후, 접속저항 및 단락 여부를 측정하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 접속저항 및 회로간의 단락 측정은 5장의 기판에 대하여 실시하였으며, 접속저항은 실시예 및 비교예 모두 평균 1.3옴(Ω)을 나타내었다. 회로간 단락 측정에 있어서, 실시예는 단락의 발생이 없었지만, 비교예는 10 내지 40의 단락이 발생하였다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 이방성 도전필름은 단락의 발생이 없이, 고 정밀 이방성 도전 접속이 가능하다.

Claims

절연성 접착제에 도전성 입자들이 균일하게 분산되어 있는 이방성 도전필름부 및 상기 이방성 도전필름부의 일 측면에 형성된 절연 필름부를 포함하는 이방성 도전필름.
제1항에 있어서, 상기 절연 필름부가 상기 이방성 도전필름부의 양 측면에 모두 형성되어 있는 이방성 도전필름.
제1항에 있어서, 상기 이방성 도전필름부와 상기 절연 필름부를 지지하는 이형 필름을 더욱 포함하는 이방성 도전필름.
제1항에 따른 이방성 도전필름으로 피접속체를 접속시킨 접속 구조체.