KR20070031525A - 전자부품용 이방전도성 접착테이프, 그 제조방법 및이로부터 접속된 전자기기 - Google Patents

전자부품용 이방전도성 접착테이프, 그 제조방법 및이로부터 접속된 전자기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접속단자 사이에 배치하여 사용되고, 미세한 도전성 금속과 접속하고자 하는 두 접속단자가 접촉하여 연결됨으로써 도통하도록 하는 도전층을 갖는 이방전도성 접착테이프를 제공하는 바, 이는 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에, 절연수지가 충진되어 단전된 형태를 가지며 면 방향으로 절연되고 면에 대하여 상하방향으로 전도성을 부여시키도록 형성된 도전층을 갖는 것으로서, 종래 주로 도전성 입자를 절연수지에 분산하여 필름 형상으로 제시되는 이방전도성 접착테이프와는 구별되며 제조에 필요한 소요비용이 저렴하고 도통 신뢰성이 높고 회로간의 쇼트 발생비율이 낮아서, COG, COF, COB 및 TCP, FPC 등 미세 회로의 접착에 적용되고 LCD, PDP, OLED 등 고집적회로를 갖는 전자부품 기기에 사용되기에 유리하고, 또한 기존의 이방전도성 접착테이프가 비싼 가격으로 인해 적용되기 어려웠던 회로 간격이 상대적으로 큰 전자부품에도 적용될 수 있다.

Description

전자부품용 이방전도성 접착테이프, 그 제조방법 및 이로부터 접속된 전자기기{Anisotropic conductive film, manufacturing method thereof and its usage}
도 1은 종래의 이방전도성 접착테이프로 접속된 회로의 단면도이고,
도 2는 종래의 이방전도성 접착테이프로 접속된 회로의 평면 사진이며,
도 3은 도 2의 회로 평면 사진에 있어서, 절연수지에 분산된 도전 입자(a) 및 절연수지 중에서 뭉쳐져 있는 도전성 입자(b)를 보여주기 위한 사진이며,
도 4는 본 발명에 따른 이방전도성 접착테이프로 접속된 회로의 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따라 전기적으로 서로 독립적으로 격리된 형태로 배열된 미세 금속 박막을 얻기 위한 노광의 일예이며,
도 6은 본 발명에 따라 기재필름 상에 전기적으로 서로 독립적으로 격리된 형태로 배열된 미세 금속의 사시도(a) 및 이의 평면사진(b)이다.
<도면 주요부호의 설명>
1 - Bump 2 - 회로
3 - 도전입자 4, 40 - 절연수지
10 - 기재필름 30 - 도전성 금속
30'-도전성 금속의 요철 표면
본 발명은 서로 독립된 전자부품의 회로를 전기적으로 연결하여 전자기기를 제조하기 위한 전자부품용 접착테이프, 이를 제조하는 방법 및 이로부터 접속된 전자기기에 관한 것이다.
최근 기술의 발전을 통해 지속적으로 고집적화하는 회로 소재가 많은 전자기기에 적용되고 있다. 이와 같은 전자기기를 제조하기 위해, 미세한 반도체 소자의 접속단자와 반도체 소자가 탑재되는 기판의 접속단자, 서로 독립된 회로기판의 접속단자를 전기적으로 접속하기 위한 이방성 도전접속 재료로써 접속 신뢰성이 높고 쇼트 발생 문제가 적은 이방성 도전접속 재료가 요구되고 있다.
이방성 도전접속 재료로는 이방성의 도전 접착제나 이방 도전성 엘라스토머 시트 등을 들 수 있는 바, 이들을 전자부품과 회로 기판 사이에 개재시켜 도통시키는 방법으로 접속이 이루어진다.
이방 도전성 접속재료와 관련된 종래 기술들을 살펴보면, 대한민국특허공개 제2001-56198호 등에는 회로접착용 저온경화 이방성 전도필름이 개시되어 있는데, 이는 에폭시 수지와 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 수지로 구성된 수지혼합물에 라우로일 퍼옥사이드 및 벤조일 퍼옥사이드의 과산화물로부터 선택된 경화제, 그리고 소정량의 니켈 분말로 이루어진 조성을 기재필름 상에 코팅하여 얻어진 필름 형상으로서, 미세한 도전입자가 절연수지 내에 분산된 형태이다.
또한 일본 특개평7-140480 및 특개2000-195339호 등에도 이방 도전성 접착필름이 개시되어 있는데, 여기서도 도전성 미립자가 절연수지에 분산된 형태의 접착제를 기재필름 상에 도포한 것으로서, 이때 도전성 미립자로서 요철형상을 갖는 도전성 미립자를 절연성 접착제 중에 소정량 함유시킴으로써 접속단자의 산화막을 뚫는 기능과 또한 도전입자의 표면적을 증가시켜 도통성을 증가시키고자 하였다.
한편, 대한민국 공개특허 제2002-0042547호에는 절연성 접착물질을 포함하고 경화에 의해 접촉부위들을 접착시키기 위한 접착층과, 상기 접착층 상에 적층되어 있고 경화에 의해 상기 접촉 부위들에 접촉함으로써 상기 접촉 부위들을 두께 방향으로만 전기적으로 연결시키기 위한 도전층을 포함하는 이방성 도전 필름이 개시되어 있는데, 상술한 이전의 기술들과는 달리 절연성 수지층과 도전성 미립자층을 개별적으로 형성한 경우로서 접속을 통한 수단에 의해 도전층의 연결이 끊어져 도전층과 전기적으로 절연되고 단자간에는 도통하도록 하는 기술이다.
그러나, 도전접속의 대상이 되는 접속단자의 패턴이 점점 미세화하고 있는 추세에 따라 쇼트 발생을 방지하기 위해 도전입자의 크기가 점차 작아지고 있으며, 일부 기술에서는 도전입자에 절연수지를 피복하는 추가적인 제조공정을 도입하기도 하였다.
상술한 바와 같이 도전입자를 분산시킨 형태의 접속재료는 입자간의 접촉으로 인한 회로간 쇼트를 원천적으로 방지하기 어려운 바, 이를 방지하기 위해 도전입자가 접속하지 않을 정도로 밀도를 조절하게 되면 회로간 접촉이 어려워져 도통이 어려워진다. 예를 들어 일부 시판되고 있는 COG용 이방성 도전필름 제품은 단위 부피(㎣)당 직경이 4㎛인 100만개 내지 235만개의 도전입자가 분산되어 있으나, 이론적으로 균일하게 분산된 경우에 면적이 400μ㎡이고 4㎛ 공간을 두고 압착된 회로 사이에 도전입자가 불과 1.6개 내지 3.8개 존재하게 된다.
도 1에는 절연수지(4) 내에 도전입자(3)가 분산된 형태의 접착층을 갖는 접속재료로써 접속된 회로의 단면을 나타내었으며, 도 2에는 이의 회로 평면 사진을 나타내었다. 구체적으로, 도 2는 50㎛ 간격으로 길게 배열된 금속회로(2)와 유리기판 위의 회로를 단위부피(㎣)당 직경이 4㎛인 100만개 내지 235만개의 도전입자(3)가 분산된 접착필름으로 접속한 후 유리기판을 통해 확대하여 관찰한 사진이다. 또한 도 3은 상기 제품과 같은 방법으로 제조된 도전입자 분산형 이방 도전성 접착필름에서 입자들이 서로 뭉쳐있는 부분을 확대한 사진(b)이다. 이와 같이 서로 뭉쳐있는 도전입자는 인접한 회로간의 쇼트를 유발하게 된다.
또한 도전입자를 절연수지로 피복하여 수지 내에 분산하더라도 용제에 의해 피복이 벗겨지기 쉽고, 가압 및 가열을 통해 피복된 수지가 점성을 띠고 흐르게 설계되어 있기 때문에 인접하는 회로간의 쇼트 발생 문제를 무시하기 어렵다.
또한, 이와 같은 도전입자는 kg당 수천만원을 넘는 수준으로 제품의 원가가 매우 높아 비경제적이다. 특히 도전입자 표면에 요철을 형성한 것은 기능성이 증가할 수는 있으나 제품원가가 더욱 증가하는 단점이 있다. 또한 도전입자의 표면에 요철을 형성하였다 하더라도 접속 단자와의 접촉면적 증가율이 극히 작은 편이어서 큰 영향을 주지 못하며, 수지입자에 금속막을 피막한 경우에는 접속단자에 형성된 산화막을 뚫을 정도의 강도가 부족한 면이 있어 원가 증가에 비해 효율성도 떨어진 다.
뿐만 아니라 이와 같은 도전입자 분산형 이방 전도성 접착테이프는 도전입자 크기가 작을수록 접속을 위한 조건이 가혹해지는 단점이 있다. 예를 들어 COG용의 경우에는 대략 190℃로 가열된 핫프레스로 20내지 100Mpa의 압력이 주어진 상태로 5초 내지 20초간 유지하여야 한다.
한편, 단순히 절연수지층 상에 면 방향으로 연장된 도전층을 포함하는 소재는 가압 또는 가열과 같은 수단에 의해 도전층이 완전히 끊어지기 어려워 단락을 유발할 가능성이 매우 높아서 기술적인 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.
상기한 기술 이외에 절연필름을 관통하는 도전성 기둥을 형성하는 기술이 제시된 바 있는데, 이와 같은 기술은 도전성 기둥이 접속회로를 받치고 있어 접착성을 겸하고 있는 절연수지에 의한 두 전자회로 부품의 접착성능이 발현되기 어려운 문제가 있어서 단순히 회로간 도통만 이루어낸 수준에 불과하고 전자부품의 물리적 접속에 실패하거나 쉽게 탈리되어 근본적으로 적용하기 어렵다.
기술의 발전을 통해 지속적으로 고집적화하는 회로 소재가 많은 전자기기에 적용되고 있다. 이와 같은 전자기기를 제조하기 위해, 미세한 반도체 소자의 접속단자와 반도체 소자가 탑재되는 기판의 접속단자, 서로 독립된 회로기판의 접속단자를 전기적으로 접속하기 위한 이방성 도전접속 재료로써 접속 신뢰성이 높고 쇼트 발생 문제가 적은 이방성 도전접속 재료가 요구되고 있다.
이에, 본 발명은 이와 같은 이방성 도전접속 재료로서 종래의 도전입자 분산형 제품과 단순히 전도층을 포함한 제품의 결점을 해결하여 접속 신뢰성이 높고 쇼트 발생 문제가 적은 이방성 도전접속 재료를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이방성 도전접속 재료는 접속단자 사이에 배치하여 사용되고, 미세한 도전성 금속과 접속하고자 하는 두 접속단자가 접촉하여 연결됨으로써 도통하도록 하는 것으로서, 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에, 절연수지가 충진되어 단전된 형태를 가지며; 면 방향으로 절연되고 면에 대하여 상하방향으로 전도성을 부여시키도록 형성된 도전층을 갖는 전자부품용 접착테이프이다.
또한 본 발명은 접속단자 사이에 배치하여 사용되고, 미세한 도전성 금속과 접속하고자 하는 두 접속단자가 접촉하여 연결됨으로써 도통하도록 하는 이방 전도성 전자부품용 접착테이프를 제조방법에 있어서, 비금속 기재의 한 면에 적층된 금속층을 에칭공정을 포함하는 방법에 의해 미세 패턴화하여, 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막을 형성하는 단계; 및 상기 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에 절연수지를 충진하는 단계를 포함하여 도전층을 형성하는 방법에도 그 특징이 있다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전자부품용 이방전도성 접착테이프는 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에 절연수지가 충진되어 단전된 형태로 배열되어, 면 방향으로 절연되고 면에 대하여 상하방향으로 전도성을 부여시키도록 도전층이 형성된 것으로서, 이것을 이용하여 접속된 회로의 단면을 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바와 같이 도전성 금속 박막(30)의 사이에 절연수지(40)가 충진된 형태인 바, 여기서의 도전성 금속 박막(30)은 기재필름 상에 금속층을 적층한 다음, 서로 전기적으로 독립되도록 미세 패턴을 형성시켜 형성되어진 것이다.
여기서 금속층이 적층되는 기재필름은 금속층에 대하여 점착성을 갖고, 미세한 도전성 금속 사이에 충진되는 절연성 수지에 대하여 박리가 용이하도록, 실리콘 또는 불소 화합물이 혼합되어 이형성이 부여된 점착수지가 적층되어 이형층이 형성된 것이 바람직하고, 상기 이형층 위에 금속층이 적층되도록 하는 것이 바람직하다. 만일 이형층이 없으면 금속층이 에칭공정과 박리공정에서 탈리될 수 있으며, 이형성이 없으면 제조된 제품으로부터 기재필름을 제거하기 어려워진다.
이에, 박리가 용이한 이형층이 적층되고 표면이 평평한 기재필름, 예를들어 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 이형층 상에 스퍼터링을 통해 도전성 금속을 적층한다.
여기서 도전성 금속으로는 철, 구리, 납, 주석, 아연, 금, 백금, 니켈, 알루미늄, 마그네슘, 베릴륨, 티탄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 인듐, 탄탈, 몰리브덴, 텅스텐, 나트륨, 칼륨 및 갈륨 중에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 또는 합금으로서, 이들은 전도성을 갖고 에칭공정에 의해 형상화가 용이한 금속이다.
금속의 선택은 전자부품의 전기적 접속이 요구하는 특성에 따라 다르게 적용될 수 있다. 예를 들어 요구되는 저항값에 따라 선택적으로 적용하는 것이 좋다. LCD의 액정 구동은 전압 구동 방식으로서, 저항값이 상대적으로 높아야 한다. 따라서, 바람직하게는 비저항값이 높은 주석, 인듐, 티타늄을 포함하는 금속을 도전성 금속층으로 사용하는 것이 좋다. 예를 들면 산화주석(SnO2), 산화인듐(ITO), 산화티탄(TiO2) 등을 들 수 있다.
반면, PDP와 같이 전류 구동방식의 전자부품은 저항값이 낮아야 한다. 따라서 바람직하게는 구리, 은, 금(Au)을 포함하는 금속이 좋다. 또한, 절연수지나 이온, 불순물 등으로부터 금속이 내화학성을 갖도록 하기 위해서는 백금, 탄탈, 몰디브덴, 텅스텐을 포함하는 합금이 바람직하다.
그리고, 기재필름 상에 적층되어지는 금속층의 두께는 0.5 내지 100㎛인 것이 바람직한 바, 금속층의 두께는 전도성 금속이 더욱 작은 크기로 요구될수록 얇은 것이 바람직하다. 그러나 만약 금속층의 두께가 1㎛보다 얇으면 전자부품용 이방전도성 접착테이프의 접착압력이 부적절하게 가혹해지는 원인을 제공하고, 100㎛보다 두꺼우면 미세 패턴이 형성된 도전성 금속 박막을 제조하기가 어려울 뿐만 아니라 접속단자 사이에서 기둥역할을 하여 접착성 절연수지가 적절히 접속단자를 감싸주지 못하여 접착성능이 저하될 우려가 있다.
이와같이 기재필름 상에 도전성 금속층을 도포한 다음에는, 미세 패턴을 형성시켜 전기적으로 서로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막을 형 성시켜야 하는데, 이는 에칭공정을 포함하는 패턴화 기술, 구체적으로는 리소그래피법에 의해 형성되어질 수 있다.
리소그래피법에 의하여 서로 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 미세 패턴이 형성된 도전성 금속 박막을 형성하는 방법을 상세히 살펴보면, 기재필름 상에 적층된 금속층 위에 감광성 수지를 적층한다. 통상 감광성 수지로는 Negative형과 Positive형을 사용할 수 있는데, Negative형 감광성 수지는 노광에 노출된 부위가 광경화되어 현상액에 의해 씻겨지지 않고, 반대로 Positive형 감광성 수지는 노광에 노출되지 않은 부위가 현상액에 의해 씻겨지지 않는다. Negative형 감광성 수지는 미세 도전성 금속 박막의 최소폭이 5㎛ 이상인 경우 바람직하고, 더욱 바람직하게는 금속 박막의 최소 폭이 10㎛ 이상이고 1mm 이하 되도록 형성시키고자 할 때 바람직하다. 만약 Negative형 감광성 수지를 통해 최소폭이 5㎛ 미만의 미세 금속 박막을 제조하게 되면 경화된 부위의 감광성 수지가 현상액에 의해 씻겨져 원하는 모양이나 배열을 얻지 못할 수 있다. 만약 최소폭이 1mm 보다 클 경우에는 와이어 본딩 또는 땜질을 통해 접속하는 것이 수월하기 때문에 편의성에 따라 선택적으로 적용할 수 있다.
한편, 서로 전기적으로 독립되도록 격리된 형태의 전도성 금속 박막의 최소폭이 0.1㎛ 내지 20㎛인 경우에는 Positive형 감광성 수지를 이용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 최소폭이 0.5㎛ 내지 10㎛ 되도록 전도성 금속 박막을 형성시키고자 할 때 적용하는 것이 바람직하다. 만약 최소폭이 20㎛ 보다 큰 미세 금속을 제조할 때는 Negative형 감광성 수지로 가능하기 때문에 상대적으로 제조원가 가 높은 Positive형 감광성 수지의 사용은 불필요한 비용 증가의 원인이 되고, 0.1㎛ 미만의 미세 금속을 제조하는 것은 미세 금속의 폭이 작아질수록 두께도 작아지는 것이 바람직한데 0.1㎛ 이하의 폭을 갖는 수준의 미세금속은 이방 도전성 전자부품용 접착테이프의 접착압력이 부적절하게 가혹해지는 원인을 제공한다.
이와같이 도전성 금속층 상에 감광성 수지 조성물을 도포한 다음, 원하는 패턴에 따라 포토마스크를 적층한 다음 노광하게 되는데, 포토마스크는 노광에 의해 감광성수지가 화학적 변화를 일으켜 목적하는 부분만을 남기고 현상액에 의해 나머지 부분이 제거되도록 하기위해 감광성 수지층 위에 위치하여 노광부위를 선택적으로 차단하는 역할을 수행한다. 노광의 일예를 도 5로 나타내었다.
포토마스크는 감광성 수지 조성물의 형태에 따라 적의 선택하여 사용할 수 있다.
감광성 수지층 위에 포토마스크를 밀착하여 노광하고, 현상액에 의해 경화되지 않은 감광성 수지 부위를 제거한다. 금속층 위에 감광성 수지가 배열되었으며 감광성 수지의 모양은 포토마스크에 따라 결정된다.
노광한 다음, 에칭액으로 에칭한 후 박리액을 사용하여 감광성 수지를 제거한다. 여기서의 에칭액은 황산이 포함된 산성용액일 수 있다.
이와같은 과정을 통해, 기재필름 상에 서로 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막을 얻을 수 있게 되는 바, 이는 금속 박막 간이 서로 전기적으로 독립되어지도록 격리된 형태로서, 감광성 수지로 덮여진 부분과 기재필름 표면과 접촉된 부분은 에칭액으로부터 보호되어 평면을 이루고 있는 반면 에칭액에 직접적으로 노출되었던 부분은 돌출부와 함몰부가 존재하게 된다. 즉 요철이 형성된다. 이를 도 6으로 나타내었다. 이와같이 미세 패턴이 형성된 금속 박막에 형성되어진 요철은 접착액과의 접착력을 강하게 해주며 접속단자의 산화막을 뚫고 접촉하기 쉽도록 하여 접속저항을 감소시켜준다. 따라서 선택적으로 요철을 증가시킬 필요가 있으며, 그 요철의 증가방법이 제한되는 것은 아니나 본 발명에서는 묽은 산성용액을 통해 약하게 에칭시켜 표면의 요철을 증가시킨다. 이와같이 요철을 증가시키게 되면, 전자현미경을 통해 검사한 결과 약 0.1 내지 5㎛의 요철이 미세금속 표면에서 관찰되고(도 5 참조) 감광성 수지로 덮여 있었던 평면의 표면에도 요철이 형성되어 기재필름 표면과 접촉된 부분만이 평면을 이루게 된다. 즉 금속 박막이 기재필름과 접촉된 부분을 제외하고는 나머지의 모든 면에 요철이 형성되어진 것이 바람직하다. 그런데, 요철의 크기가 지나치게 커지게 하면 미세금속이 지나치게 에칭되어 크기가 작아지고, 이에 따라 제품의 사용조건이 가혹해지는 문제가 있을 수 있고, 요철의 크기가 지나치게 작으면 요철의 형성으로 인한 잇점이 미약하다.
이와같이 기재필름 상에 서로 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 전도성 금속 박막을 갖는 필름은 세정 및 건조를 반복하여 이온과 이물질을 제거하는 것이 바람직하다.
이같은 일련의 과정을 거치게 되면, 이형층이 적층된 투명 PET 필름 위에, 한 면이 평면이면서 나머지의 표면에는 요철을 갖는 미세 전도성 금속 박막이 배열된 필름을 얻을 수 있다.
그 다음, 여기에 절연성 수지를 도포하면 본 발명의 이방전도성 접착테이프를 제조할 수 있는 바, 여기서 절연성 수지는 접착성능을 갖는 절연성 고분자 수지일 수 있고, 여기에 절연성 미세 입자가 하나 이상 포함되어진 것일 수도 있다. 접착성능을 갖는 절연성 고분자 수지의 일예로는 에폭시 수지와 아민계 경화제를 포함하는 에폭시 수지 접착제를 들 수 있고, 이외에도 폴리우레탄 수지 접착제, 페놀 수지 접착제, 폴리에스테르 수지 또는 요소 수지 등을 들 수 있다. 그리고, 절연성 미세 입자로는 실리카, 알루미나, 몬모릴로나이트, 카본 파우더 및 탄산칼슘 등을 들 수 있다. 절연성 미세 입자를 포함하고자 할 경우는 절연성 수지 100중량부에 대해 1 내지 20중량부 정도로 포함하는 것이 바람직하다. 만일 절연성 미세 입자의 함유량이 20중량부를 초과할 경우는 제품의 접착력이 낮아지는 문제가 있을 수 있다.
이와같은 절연성 수지를 도포하는 두께는 부위별로 약간의 차이가 있을 수 있으나 금속 박막의 두께에 비하여 1 내지 20㎛ 정도 두꺼운 것이 바람직하다. 만약 금속 박막의 두께에 비하여 1㎛ 정도 두껍게 도포하면 접착성능이 저하되는 불량의 원인이 될 수 있고, 20㎛ 이상으로 두껍게 도포되면 제품의 사용 중에 수지의 흐름으로 인한 불량의 원인이 될 수 있다. 절연성 수지를 도포한 후에 40℃ 내지 130℃, 더욱 바람직하게는 60℃ 내지 100℃에서 건조하는 바, 만약 건조온도가 40℃ 보다 낮으면 건조 시간이 오래 걸리게 되고, 130℃ 보다 높으면 열경화성 수지가 경화되어 건조 후 접착력이 저하되고, 접착할 때 가압에 대한 탄성이 증가하여 금속이 잘 접촉될 수 있는 조건을 보유하기 어렵게 된다.
절연성 수지는 미세 금속 박막이 충분히 덮힐 수 있도록 도포하는 것이 바람직한 바, 이는 이방 도전성 접착테이프가 두께방향으로의 전도성을 부여하는 것 이외에도 전자부품을 접착하기 위해 필수적이며, 그 범위는 적용되는 전자부품의 조건에 따라 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 이방전도성 접착테이프는 기재필름으로부터 박리될 수 있는 바, 접속단자 사이에 배치하여 사용되고, 미세한 도전성 금속과 접속하고자 하는 두 접속단자가 접촉하여 연결됨으로써 도통하도록 하는 기능과 전자부품을 접착하여 고정시키는 기능을 한다.
본 발명이 제시하는 이방 전도성 전자부품용 접착테이프는 추구하는 목적과 그 기능에 변함이 없는 한, 한층 이상 포함하여 다층구조로 제조될 수 있다.
기재필름은 앞서 상술한 바와 같이 실리콘 또는 불소 성분을 함유하는 점착성 수지가 적층된 것(이형층)으로서, 점착성 수지와 기재필름과의 박리력(이하, 제1박리력이라 함)은 100mN/5cm 내지 3000mN/5cm이 바람직하다. 만일 박리력이 100mN/5cm 보다 작으면 미세금속 박막을 형성하기 위한 에칭공정, 감광성 수지 박리 공정, 세정공정 중에 금속층이 이탈될 수 있고, 3000mN/5cm 보다 박리력이 커지면 전자부품 회로 접속 공정에서 절연성 수지와 회로간의 접착력보다 큰 박리력이 요구되어 기재필름을 제거하기 어렵게 된다.
또한 제조된 이방전도성 접착테이프를 원통형의 관에 감는 형태로 제조할 수도 있는 바, 이를 고려하였을 때는 미세 금속박막을 포함하는 절연수지층이 적층되지 않은 기재필름의 다른 한 면은, 절연성 수지층과 접촉하였을 때 그 박리력이 상 기한 제1박리력보다 작아야만 쉽게 탈착할 수 있다. 만약 미세 금속박막을 포함하는 절연수지층이 적층되지 않은 기재필름의 다른 한 면과 절연성 수지층과 접촉되는 박리력이 상기 제 1 박리력보다 크면 미세 금속을 포함하는 절연성 수지층의 전사가 발생하게 된다.
한편, 보호필름을 기재필름 위에 형성된 미세금속을 포함하는 절연성 수지층 위에 적층하여 이방전도성 접착테이프를 제조할 수 있는 바, 이때에는 보호필름의 박리력 또한 상기 제 1 박리력보다 작아야 한다.
상기와 같이 제조된 2종의 필름을 라미네이션하여 절연수지표면이 서로 붙고 기재필름이 외면을 이루도록 제조하여 적용될 수 있고, 기재필름을 제거하여 미세 금속이 표면에 노출되는 면을 다른 절연수지표면과 라미네이션하여 제조할 수 있다
본 발명의 이방전도성 접착테이프로 접속된 회로의 단면은 도 4에 나타낸 바와 같이, 이방전도성 접착테이프는 가압 및 가열에 의해 점성을 갖고 그 위치가 변동되면서, 접속하고자 하는 회로의 접속단자가 절연 수지로 덮여 고정된다.
이하, 본 발명에 대한 상세한 설명과 실시 형태로서의 전자부품용 이방전도성 접착테이프를 제시하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것이 아니다. 아래의 실시예 및 제시된 도면은 본 발명이 제시하는 접속단자 사이에 배치하여 사용되고, 미세한 도전성 금속과 접속하고자 하는 두 접속단자가 접촉하여 연결됨으로써 도통하도록 하는 전도성 전자부품용 접착테이프에 있어서, 하나 이상의 표면이 평면을 이루고, 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에 절연수지가 충진되어 단전된 형태를 가지며, 면 방향으로 절연되고 면에 대하여 상하방향으로 전도성을 부여시킨 도전층을 갖는 전자부품용 이방전도성 접착테이프를 설명하기 위한 것으로써 본 발명이 이에 제한되지 않고 통상의 기술적 지식을 지닌 자가 본 설명을 통해 응용하여 실시할 수 있는 범위를 포함한다.
또한 본 발명이 제시하는 접속단자 사이에 배치하여 사용되고, 미세한 도전성 금속과 접속하고자 하는 두 접속단자가 접촉하여 연결됨으로써 도통하도록 하는 이방 전도성 전자부품용 접착테이프를 제조방법에 있어서, 비금속 기재의 한 면에 적층된 금속층을 에칭공정을 포함하는 방법에 의해 미세 패턴화하여 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막을 형성하는 단계, 상기 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에 절연수지를 충진하는 단계를 포함하여 도전층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 것으로써 본 발명이 이에 제한되지 않고 통상의 기술적 지식을 지닌 자가 본 설명을 통해 응용하여 실시할 수 있는 범위를 포함한다.
실시예 1 내지 15
이형력이 500mN/5cm인 실리콘 수지 이형층이 2㎛ 두께로 적층된 PET 필름(코오롱 제품, 표면조도 약 100nm) 상에, 다음 표 1에 나타낸 바와 같이 두께가 1 내지 12㎛인 금박, 알루미늄박 또는 동박을 스퍼터링을 통해 적층하였다.
여기에 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 세 종류의 감광성 수지(Negative형: PhotomasterTM Nd, AccuimageTM UH, Positive형: PhotomasterTM PG)를 적층하였다. 그 리고 나서, 다음과 같은 네 종류의 포토마스크를 각기 밀착하여 노광하였다. 이때 노광조건은 300mJ/㎠이었다.
A: 세로폭 1㎛, 가로폭 3㎛의 사각형의 광차단 부위가 각각에 대하여 3㎛의 간격으로 배열된 Positive형 감광성 수지용 Glass 포토마스크
B: 직경 5㎛ 원형 광차단부위가 각각에 대하여 1㎛ 내지 5㎛ 간격으로 불규칙하게 배열된 Positive 감광성 수지용 Glass 포토마스크
C: 세로폭 1mm, 가로폭 10㎛의 사각형의 광투과부위가 각각에 대하여 10㎛의 간격으로 배열된 Negative형 감광성 수지용 Glass 포토마스크
D: 직경 20㎛ 원형 광차단부위가 각각에 대하여 1㎛ 내지 5㎛ 간격으로 불규칙하게 배열된 Positive 감광성 수지용 Glass 포토마스크.
상기 포토마스크 A와 B는 감광성 수지가 Positive형인 경우 사용하였고, 감광성 수지가 Negative형인 경우에는 포토마스크 C와 D를 사용하였다.
노광 후 현상액에 의해 경화되지 않은 감광성 수지 부위를 제거하였다.
이로써 금속층 상에 감광성 수지가 배열되었으며 감광성 수지의 모양은 포토마스크에 따라 결정되었다.
그 다음 얻어진 필름을 황산이 포함된 산성용액으로 에칭한 후, 박리액을 사용하여 남은 감광성 수지를 제거하였다. 이로써 기재필름 상에, 서로 연결되지 않고 전기적으로 독립되어 존재하고 에칭액에 노출된 부위에는 요철이 형성된 미세 금속 박막을 얻었다. 요철의 형성은 도 6으로부터 확인하였다. 이 요철의 크기는 0.1 내지 5㎛이었다
그리고 나서, 미세 도전성 금속 박막이 배열된 기재필름을 증류수로 세 차례 세정 및 건조를 반복하여 이온과 이물질을 제거하였다.
그 다음, 미세 도전성 금속 박막이 배열된 필름 상에, 열경화성 에폭시 수지(나프탈렌계 에폭시, 국도화학 제품) 100중량부와 열경화성 경화제(DDS, 시그마사 제품) 10중량부, 잠재성 경화제(HX3721, 아사히가세이에폭시(주) 제품) 10중량부, 실리카 5중량부를 용제(메틸에틸케톤:톨루엔=70:30)에 혼합하여 고형분 30%로 제조된 접착액을 도포한 후 80℃에서 4분간 건조하여 이방전도성 접착테이프를 제조하였다. 이때 절연수지층의 두께는 부위별로 약간의 차이가 있었으나 미세 도전성 금속 박막 두께를 포함하여 22 내지 24㎛였다. 한편, 절연수지층은 상기한 기재필름과의 이형력이 50mN/cm이었다.
이와같이 얻어진 접착테이프를 사용하여 도통 시험을 수행하였는 바, 구체적인 도통 시험 방법은 다음과 같다.
전자부품 회로를 모사한 폭 25㎛, 25㎛ 간격으로 배열된 이방 전도성 전자부품용 접착테이프를 통해 상하간 전기적으로 접속하기 위한 부위를 갖고, 각각의 회로가 연장되어 도통 평가를 위한 회로 연결 단자가 각각 1mm 간격으로 150개 배열된 도통 평가용 회로기판을 2개 제작하였다.
상기 방법들에 의해 제조된 각각의 이방전도성 접착테이프를 폭 1cm 및 길이 10cm로 준비하고 도통 평가용 회로기판의 사이에 두고 테프론 시트와 실리콘 고무판을 기판 위에 놓고 80℃로 가열된 핫프레스에서 0.2초간 0.1Mpa 압력으로 가압하여 살짝 부착한 후 기재필름을 제거하고, 180℃로 가열된 핫프레스로 3초간 접촉되 는 회로 면적당 20Mpa의 압력으로 가압하였다. 이때, 기재필름에는 미세 금속과 절연수지층의 잔유물이 거의 남지 않았다. 또한 압착된 후에 절연수지는 회로를 감싸고 강하게 접착되었다.
이와 같이 제조된 평가용 전자부품은 서로 대치되어 있는 회로기판의 대응되는 회로연결단자를 전류계로 연결하여 인접한 20개 회로의 도통 또는 단락 여부를 평가하였다. 이때, 20개 모두 도통하고 인접하는 회로와 단락이 없어야 시험조건을 통과하는 것으로 평가하였다.
도통 시험 결과는 다음 표 1에 나타내었다.
비교실시예.
본 발명에서 제시된 제품과 종래의 기술을 비교하기 위하여, Au/Ni가 도금된 수지입자를 절연막으로 피복한 도전성 입자를 분산하여 제조된 소니 케미컬사의 CP8830IH에 대하여 상기 실시예와 동일한 조건에서 도통 시험을 수행하였다. 결과적으로 접착 온도가 낮고 가압 시간이 짧아서 도통하지 않은 회로가 20개 중 7개 발생하였다.
도통 시험 결과는 다음 표 1에 나타내었다.
번호 금속 종류 금속 두께 (㎛) 감광성 수지 종류 사용된 포토마스크 종류 미세 금속 박막 최소폭(㎛) 도통 시험 통과 여부
실시예 1 금 1 Photomasterㄾ PG B 0.1 O
실시예 2 동 1 Photomasterㄾ PG B 0.3 O
실시예 3 알루미늄 1 Photomasterㄾ PG B 0.2 O
실시예 4 금 3 Photomasterㄾ PG A 0.4 O
실시예 5 동 3 Photomasterㄾ PG A 0.5 O
실시예 6 알루미늄 3 Photomasterㄾ PG A 0.4 O
실시예 7 금 5 Photomasterㄾ PG A 0.8 O
실시예 8 동 5 Photomasterㄾ PG A 0.6 O
실시예 9 알루미늄 5 Photomasterㄾ PG A 0.9 O
실시예 10 금 12 Accuimageㄾ UH C 3.2 O
실시예 11 동 12 Accuimageㄾ UH C 3.7 O
실시예 12 알루미늄 12 Accuimageㄾ UH C 4.3 O
실시예 13 금 12 Photomasterㄾ ND D 1.5 O
실시예 14 동 12 Photomasterㄾ ND D 1.6 O
실시예 15 알루미늄 12 Photomasterㄾ ND D 2.1 O
비교실시예 소니 케미컬사의 CP8830IH X
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명을 통해 제시되는 이방 전도성 전자부품용 접착테이프는 절연수지로 단전된 미세한 도전성 금속이 배열된 층을 포함하는 구조로 제시되는 바, 종래의 기술이 주로 도전성 입자를 절연수지에 분산하여 필름 형상으로 제시되는 것과 구별된다. 또한 종래의 기술에 비해 제조에 필요한 소요비용이 저렴하고 도통 신뢰성이 높고 회로간의 쇼트 발생비율이 낮다.
본 발명을 통해 제시되는 이방 전도성 전자부품용 접착테이프는 COG, COF, COB 및 TCP, FPC 등 미세 회로의 접착에 적용되고 LCD, PDP, OLED 등 고집적회로를 갖는 전자부품 기기에 사용되기에 유리하다. 또한 기존의 이방 전도성 전자부품용 접착테이프가 비싼 가격으로 인해 적용되기 어려웠던 회로 간격이 상대적으로 큰 전자부품에도 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 접속단자 사이에 배치하여 사용되고, 미세한 도전성 금속과 접속하고자 하는 두 접속단자가 접촉하여 연결됨으로써 도통하도록 하는 도전층을 갖는 이방전도성 접착테이프에 있어서,
    상기 도전층은 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에, 절연수지가 충진되어 단전된 형태를 가지며; 면 방향으로 절연되고 면에 대하여 상하방향으로 전도성을 부여시키도록 형성된 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  2. 제 1 항에 있어서, 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막은 그 두께가 1 내지 100㎛인 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  3. 제 1 항에 있어서, 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막은 적어도 일 표면이 0.1 내지 5㎛ 크기의 요철을 갖는 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  4. 제 1 항에 있어서, 도전성 금속은 철, 구리, 납, 주석, 아연, 금, 백금, 수은, 니켈, 알루미늄, 마그네슘, 카드뮴, 우라늄, 토륨, 플루토늄, 베릴륨, 티탄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 하프늄, 인듐, 탄탈, 몰리브덴, 텅스텐, 규소, 게르마늄, 나트륨, 칼륨 및 갈륨 중에서 선택된 1종 이상의 금속 원소를 포함하는 금속 또는 합금인 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  5. 제 1 항에 있어서, 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막은 비금속 기재 상에 적층된 두께 0.5㎛ 내지 100㎛의 도전성 금속층을 에칭공정을 포함하는 패턴화 기술을 수행하여 형성된 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  6. 제 1 항에 있어서, 절연수지는 유기화합물에 절연성 미세 입자가 하나 이상 포함된 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 절연수지는 접착성능을 갖는 고분자 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  8. 제 6 항에 있어서, 절연성 미세 입자는 실리카, 알루미나, 몬모릴로나이트, 카본 파우더 및 탄산칼슘 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  9. 제 7 항에 있어서, 접착성능을 갖는 고분자 수지는 에폭시 수지와 아민계 경화제를 포함하는 에폭시 수지 접착제, 폴리우레탄 수지 접착제, 페놀 수지 접착제, 폴리에스테르 수지 및 요소 수지 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  10. 제 1 항에 있어서, 도전층은 기재필름으로 라미네이션되며, 그 사이에는 기재필름과는 100mN/5cm 내지 3000mN/5cm의 힘(제 1 박리력)으로 박리되는 이형층이 구비되고, 기재필름은 절연수지와는 제 1 박리력에 비해 작은 힘으로 박리되는 것임을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프.
  11. 접속단자 사이에 배치하여 사용되고, 미세한 도전성 금속과 접속하고자 하는 두 접속단자가 접촉하여 연결됨으로써 도통하도록 하는 도전층을 갖는 전자부품용 이방전도성 접착테이프의 제조방법에 있어서,
    비금속 기재의 한 면에 적층된 금속층을 에칭공정을 포함하는 방법에 의해 미세 패턴화하여, 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에 절연수지를 충진하는 단계를 포함하여 도전층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 금속층은 두께 1 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 에칭공정을 포함하는 방법은 리소그래피법인 것을 특징으로 하는 전자부품용 이방전도성 접착테이프의 제조방법.
  14. 전기적으로 독립된 전자부품 회로를,
    전기적으로 독립되도록 격리된 형태로 배열된 도전성 금속 박막의 사이에, 절연수지가 충진되어 단전된 형태를 가지며, 면 방향으로 절연되고 면에 대하여 상 하방향으로 전도성을 부여시키도록 도전층이 형성된 전자부품용 이방전도성 접착테이프로 전기적으로 접속시킨 회로를 포함하는 전자기기.
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