KR20070120591A

KR20070120591A - 도전성 물품의 접속 방법, 및 이 접속 방법에 의해 접속된부품을 갖는 전기 또는 전자 성분

Info

Publication number: KR20070120591A
Application number: KR1020077026042A
Authority: KR
Inventors: 고히찌로 가와떼; 앤드류 씨. 로테스; 제임스 쥐. 쥬니어 바나; 바바라 엘. 비렐; 알렉산더 더블유. 바르
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-12-24
Also published as: CN101194540B; CN101194540A; US7888604B2; US20080171182A1; EP1875787A2; WO2006110634A3; WO2006110634A2; JP2008537338A

Abstract

본 발명은 도전성 입자를 함유하는 접착제를 사용하여 한 기판 상 도전성 트레이스와 다른 기판 상 도전성 트레이스를 접속하는 방법 및 그로부터 생성된 물품을 제공한다.

도전성 물품, 도전성 트레이스, 가요성 기판

Description

도전성 물품의 접속 방법, 및 이 접속 방법에 의해 접속된 부품을 갖는 전기 또는 전자 성분 {CONNECTION METHOD OF CONDUCTIVE ARTICLES, AND ELECTRIC OR ELECTRONIC COMPONENT WITH PARTS CONNECTED BY THE CONNECTION METHOD}

본 발명은 기판 상에 형성된 도전성 트레이스(trace)를 접속하는 방법에 관한 것이다.

전기 또는 전자 성분에서는, 다수의 도체 또는 트레이스가 한 부재 상에 배열된 다중 도체가 다른 다중 도체에 접속된다. 예를 들어, 다양한 전자 부품이 위에 패키징된 한 회로 기판을 다른 회로 기판과 접속할 경우, 한 회로 기판 및 다른 회로 기판 각각의 위에 다수의 도전성 트레이스를 형성하고, 다중 도체들의 두 말단 부분들을 각각 서로 접속해서 두 회로 기판을 접속한다.

이러한 다중 도체의 접속에는 납땜, 압축 접속, 커넥터 이용 접속 등과 같은 다양한 접속 방법이 고려된다. 그러나, 최근 몇 년간, 전기 및 전자 장치의 본체가 더 얇아지고 더 작아짐에 따라, 도체의 폭 및 분리 간격이 점증적으로 작아지게 되었고, 따라서 현존하는 접속 수단은 최적이 아니다.

<발명의 개요>

본 발명의 일 측면은 기판의 제1 말단에서 제2 말단까지 연장된 표면 상에 1 개 이상의 도전성 트레이스를 갖는 가요성 기판 및 기판의 제1 및 제2 말단 상의 열경화성 접착제를 포함하며, 상기 1개 이상의 도전성 트레이스는 기판의 제1 말단에 접속될 제1 회로와 기판의 제2 말단에 접속될 제2 회로 사이에 전기적 접속을 형성하도록 구성되고, 상기 접착제는 도전성 입자를 포함하는 것인 물품을 제공한다.

본 발명의 또다른 측면은 1개 이상의 도전성 트레이스를 표면 상에 갖는 제1 가요성 기판을 제공하는 단계; 상기 1개 이상의 트레이스의 일부 상에 도전성 입자를 포함하는 열경화성 접착제 조성물을 배치하는 단계; 1개 이상의 트레이스를 갖는 제2 기판을 제공하는 단계; 제1 기판 및 제2 기판 상에 상응하는 트레이스를 정렬하는 단계; 및 도전성 트레이스의 융점 미만의 온도에서 열 및 압력 적용 하에 제1 기판과 제2 기판을 결합시켜 상응하는 트레이스를 전기적 접촉시키고 트레이스 주변의 접착제를 유동 및 경화시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 다음 도면, 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.

도 1은 가요성 다중 도체 및 경성 다중 도체의 도체 상에서 수행되는 비부식성 금속의 도금을 설명하는 데 유용한 도면이다.

도 2는 다이를 이용하여 가요성 다중 도체의 도체 상에 조도(roughness)를 형성하는 것을 설명하는 데 유용한 도면이다.

도 3은 조도가 위에 형성된 가요성 다중 도체의 도체를 설명하는 데 유용한 도면이다.

도 4는 도체 상에 형성된 조도의 치수를 설명하는 데 유용한 도면이다.

도 5는 접착제가 위에 적층된 가요성 다중 도체를 보여주는 도면이며, 여기서 (A)는 도체의 축방향으로부터 본 도면이고, (B)는 도체의 축에 대해 수직인 방향으로부터 본 도면이다.

도 6은 롤러 적층기를 보여주는 도면이다.

도 7은 현미경을 이용한 위치 정렬 절차를 설명하는 데 유용한 도면이다.

도 8은 적소에 정렬된 가요성 다중 도체 및 경성 다중 도체를 보여주는 도면이다.

도 9는 임시 결합용 납땜 인두를 보여주는 도면이다.

도 10은 완전 결합을 설명하는 데 유용한 도면이다.

도 11은 이동전화기에서 가요성 다중 도체와 상호접속된 2개의 경성 다중 도체를 보여주는 도면이다.

본 발명의 1개 이상의 측면은 좁고 소형화된 도전성 트레이스를 신뢰성있게 접속할 수 있고 수복 작업이 쉽게 수행되도록 하는 접속 방법을 제공한다.

본 발명의 1개 이상의 측면은 상기한 접속 방법과 관련해서 이 접속 방법에 의해 접속된 전기 또는 전자 장치를 제공한다.

본 발명의 기판은 단일 트레이스를 가질 수 있지만, 전형적으로는, 그 표면 상에 배열된 다수의 도전성 트레이스, 또는 도체를 가질 것이고, 일반적으로 "다중 도체"라고 부른다. 다중 도체는 일반적인 인쇄 회로 기판(경성 회로 기판, 가요성 회로 기판) 및 장치의 표면 상에 직접 제공된 회로를 포함한다. 또한, 다중 도체는 장치 및 기판과 같은 2개의 다른 다중 도체를 접속할 수 있는 "점퍼 회로"일 수 있다.

본 발명의 방법의 1개 이상의 측면은 1 쌍의 도전성 트레이스의 중첩된 영역을 제공한다. 도전성 트레이스들은 금속 결합에 의해 또는 금속 간의 기계적 또는 물리적 접촉에 의해 접속시키고, 주변 부분들은 열경화성 접착제에 의해 접속시켜서 매우 강력한 접속을 실현할 수 있다. 카프로락톤 개질 에폭시 수지를 함유하는 열경화성 조성물과 같은 열경화성 접착제를 사용함으로써, 수복 작업을 위한 단절 및 재접속을 쉽게 달성할 수 있다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 중첩된 영역은 1 쌍의 다중 도체 (10 및 20)이 서로 겹친 영역이다.

이제, 본 발명의 측면들을 그의 실시양태를 보여주는 첨부 도면과 관련해서 상세하게 설명할 것이다.

예를 들어, 전자 부품을 패키징하기 위한 경성 기판 상에 직접 도체를 배열함으로써 형성된 경성 다중 도체, 가요성 필름 상에 도체를 배열함으로써 형성된 가요성 다중 도체 등과 같은 한 기판 부재 상에 다수의 도체를 배열함으로써 형성된 다양한 다중 도체가 있다. 가요성 다중 도체는 소위 가요성 기판을 포함한다. 본 발명은 경성 다중 도체들의 접속, 가요성 다중 도체들의 접속, 또는 경성 다중 도체와 가요성 다중 도체의 접속과 같은 다양한 접속에 이용할 수 있다.

기판, 특히 가요성 기판 상의 도체는 손가락 모양일 수 있고, 즉, 기판이 개별 도체의 말단 부분들 사이에서 슬릿화되거나 또는 다른 방법으로 분리될 수 있고, 따라서 한 다중 도체 상의 개별 도체들은 추가의 가요성을 가져서 함께 연접될 때 제2 다중 도체 상의 도체들에 정합한다. 이것은 하나의 다중 도체는 경성이고 하나의 다중 도체는 가요성인 실시양태의 경우에 특히 적합할 수 있다. 가요성 다중 도체 상의 트레이스들이 손가락 모양이면, 그들은 경성 다중 도체 상의 트레이스들에 정합할 수 있을 것이고, 이것은 개별적인 중첩된 트레이스들 사이에 더 나은 접속을 허용할 것이다.

다중 도체들의 접속은 한 예로서 경성 다중 도체와 가요성 다중 도체의 접속에 대해 기술될 것이다. 그러나, 상기한 바와 같이, 이 접속 방법은 트레이스 도체를 갖는 가요성 기판 및 경성 기판의 어떠한 조합에 대해서도 적당하다. 접속되는 기판 상의 도체들은 동일하거나 또는 상이한 물질로 제조할 수 있다.

가요성 다중 도체 (10) 및 경성 다중 도체 (20)이 도 1에 나타나 있다. 가요성 다중 도체 (10)은 가요성 수지 필름 (11) 상에 특정한 간격으로 배열된 구리 합금과 같은 도전성 물질로 제조된 다수의 도체 (12)로 형성되고, 경성 다중 도체 (20)은 경성 수지 기판 (21) 상에 특정한 간격으로 배열된 구리 합금과 같은 금속으로 제조된 다수의 도체 (22)로 형성된다. 상기 도체들 (12 및 22)의 배치는 예를 들어 포토리소그래피 방법 등에 의해 수행한다.

이어서, 이 도체 위에 도체의 가장 바깥 층으로서 비부식성 금속 층을 형성할 수 있다. 도체 (12 및 22)의 높이는 약 5 내지 약 250 ㎛이고, 도체 (12) 및 도체 (22)의 폭은 서로 동일하게 하고 수 십 ㎛ 내지 약 100 ㎛이고, 간격도 또한 수 십 ㎛ 내지 약 100 ㎛이다. 이들을 도 1에는 약간 과장해서 나타내었다.

상기 비부식성 금속 층은 보통은 도금법에 의해 형성하지만, 형성하는 방법이 이 방법에 제한되는 것은 아니다. 비부식성 층을 형성하기 위해서는, 가요성 다중 도체 (10) 및(또는) 경성 다중 도체 (20)을 도 1의 중앙에 나타낸 비부식성 금속 도금조 (30)에 함침시킬 수 있고, 도금된 비부식성 금속 층 (13 및 23)이 각각 도체 (12 및 22)의 표면 상에 형성된다. 도금층 (13 및 23)의 두께는 약 0.1 내지 약 0.5 ㎛이다.

도 1의 하부에, 도금된 비부식성 금속 층 (13 및 23)이 각각 위에 접착된 가요성 다중 도체 (10) 및 경성 다중 도체 (20)이 나타나 있다.

소위 침지 브레이징 방법의 한 예를 위에서 기술하였지만, 다른 도금법, 예를 들어, 전해 도금 또는 무전기 도금을 이용할 수도 있다.

도체의 가장 바깥 층을 구성하기 위한 비부식성 금속으로 적당한 금속은 금, 은, 팔라듐, 백금, 주석을 포함하고, 이들의 합금도 이용할 수 있다. 이들 물질의 이용은 냉간 용접, 마찰 용접 및 확산 결합에 의해 형성되는 것들과 같은 고체상 접합이 실현될 수 있도록 허용한다. 그러나, 본 발명의 접속 방법에서는 접착제가 금속 도체를 둘러싸서 고정하기 때문에, 고체상 접합은 필요하지 않으며, 도체들의 접촉이면 접속을 형성하기에 충분할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 안정한 접속을 보장하기 위해, 고체상 접합을 형성해서 도체들을 서로 신뢰성있게 접속할 수 있다. 마찰 결합에서는, 초음파 진동을 적용해서 고체상 접합을 촉진할 수 있다.

이어서, 바람직하게는, 가요성 다중 도체 (10)의 도체 (12) 상에 엠보싱된 또는 비평편 부분 (14)를 형성한다. 이것은 나중에 수행될 가요성 다중 도체 (10)의 도체 (12)와 경성 다중 도체 (20)의 도체 (22)의 접속을 확실하게 하기 위해 행해진다. 도 2는 가요성 다중 도체 (10) 상에 비평편 부분 (14)를 형성하는 것을 설명하는 데 유용한 도면이다. 도 1의 하부에 나타낸 상태의 가요성 다중 도체 (10)을 반원 실린더 형상의 돌출부 (41)이 나란히 형성되어 있는 금형 (40)에 대해서 가압한다. 도 3은 상기한 바와 같이 형성된 비평편 부분 (14)를 갖는 가요성 다중 도체 (10)을 보여주는 도면이다. 돌출부는 피라미드형, 직사각형, 둥근형, 정사각형 등과 같은 임의의 적합한 형상일 수 있다. 비평편 부분들은 접착제가 금속 접촉 지점들로부터 더 쉽게 이동할 수 있도록 하기 때문에 양호한 금속 대 금속 접촉을 제공하는 것을 도울 수 있다.

비평편 부분 (14)의 크기는 도전성 트레이스의 높이, 깊이 및 폭의 크기, 다중 도체의 계획된 용도 등과 같은 인자에 좌우될 것이다. 비평편 부분 (14)의 바람직한 크기는 도 4와 관련하여 다음에서 기술될 것이다.

비평편 부분 (14)의 폭 R은 바람직하게는 도체 높이 H x (약 0.5 내지 약 10)과 동일하고, H = 20 ㎛이면, R은 약 10 내지 약 200 ㎛이다.

비평편 부분 (14)의 오목부의 깊이 D는 바람직하게는 도체 높이 H x (약 0.2 내지 약 0.8)과 동일하고, H = 20 ㎛이면, D는 5 내지 약 100 ㎛이다.

비평편 부분 (14)의 오목부 사이의 간격 L은 바람직하게는 도체 높이 H x (약 0.5 내지 약 10)과 동일하고, H = 20 ㎛이면, L은 약 10 내지 약 200 ㎛이다.

이 때, 임의의 비부식성 금속(도 2, 도 3 및 도 4에는 나타내지 않음)을 첨가할 수 있다.

이어서, 다중 도체 중 1개 이상에 중첩될 도체들이 함유되는 영역에 접착제를 부착한다. 본 발명에 사용되는 접착에 대해서는 몇 가지 추가적인 특성들이 바람직하다. 이러한 특성들을 아래에서 고찰한다.

첫째, 가요성 다중 도체 (10) 및 경성 다중 도체 (20)을 상응하는 도체들이 적절하게 중첩되도록 적소에 정렬한다. 접착제가 점착성을 나타내면, 정렬 오류를 수정하기 위해 두 다중 도체를 분리하는 것이 어려울 수 있고 시간 소모적일 수 있다. 따라서, 접착제는 위치 정렬 동안, 즉 실온에서는 점착성을 거의 또는 전혀 나타내지 않는 것이 바람직하다.

이어서, 적소에 정렬된 가요성 다중 도체 (10) 및 경성 다중 도체 (20)을 일시적으로 결합시키 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 접착제는 단기간 동안 가열된 후 점착성을 나타내는(그러나, 완전히 경화되지는 않는) 것이 바람직하다.

그 다음, 고온 가압 결합(hot press bonding)을 수행한다. 즉, 가열하는 동안에, 가요성 다중 도체 (10) 및 경성 다중 도체 (20)을 함께 가압해서 도체 상의 금속 층들을 서로 접촉시킨다. 몇몇 실시양태에서, 금속은 바람직하게는 그들 사이에 고체상 접합을 형성한다. 고온 가압 결합에 의해 기포가 발생하면, 금속 접촉이 손상 또는 파괴될 수 있거나, 또는 고습 하에서 기포 중의 물의 응축으로 인해 단락이 발생할 수 있다. 따라서, 접착제 조성물이 가열될 때 기포를 발생하지 않는 것이 요망된다.

다른 한편, 고온 가압 결합의 초기 상태, 즉, 상대적으로 낮은 온도에서는, 도체들이 서로 접촉할 수 있도록 기판 (21) 또는 필름 (11)로부터 돌출하는 도체들이 접착제 조성물 층을 통해 관통할 수 있는 것이 요망된다.

추가로, 가요성 다중 도체 (10)과 경성 다중 도체 (20) 사이의 접속을 실패할 경우, 접착제 조성물은 이러한 접속이 쉽게 단절되는 것을 허용하고, 다중 도체 (10) 또는 다중 도체 (20) 어느 하나의 교체와 같은 수복 작업이 완료된 후에 접속이 복구되는 것을 허용하는 것이 바람직하다. 따라서, 접착제 조성물은 접속이 쉽게 단절되고 다시 쉽게 복구되는 것을 허용하는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 접착제는 재부착성(removable)이며 재작업성(reworkable)이다. 이 맥락에서, "재부착성"이라는 것은 접착제를 가열 및 연화시켜서 결합된 물품을 분리할 수 있다는 것을 의미하고, "재작업성"이라는 것은 물품을 분리한 후 접착제를 가열 및 연화시켜서 이전의 결합된 물품으로 재결합시킬 수 있거나, 또는 상이한 물품으로 결합시킬 수 있다는 것을 의미한다.

상기 요건을 충족시키는 접착제 조성물은 본 발명의 열경화성 접착제이다. 본 발명의 열경화성 접착제의 1개 이상의 실시양태는 경화 후 약하게 가교되고, 경화된 후 후속해서 가열될 때 연화하는 것을 허용한다. 열경화성 접착제 조성물의 1개 이상의 실시양태는 카프로락톤 개질 에폭시 수지를 함유한다.

본 발명의 열경화성 접착제의 1개 이상의 실시양태는 결정상을 갖는다. 예를 들어, 결정상은 주성분으로 카프로락톤 개질 에폭시 수지(이하, "개질된 에폭시 수지"라고 칭함)를 함유할 수 있다. 개질된 에폭시 수지는 열경화성 접착제 조성물에 적당한 가요성을 부여하고, 따라서 열경화성 접착제의 점탄성 성질을 개선할 수 있다. 그 결과, 열경화성 접착제는 심지어 경화 전에도 응집성을 나타내고, 가열될 때 접착 성능을 발달시킨다. 보통의 에폭시 수지처럼, 개질된 에폭시 수지는 가열시 3 차원 망상 구조를 갖는 경화된 제품을 형성하고, 이렇게 함으로써 열경화성 접착제 조성물에 응집 강도를 부여한다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 이러한 개질된 에폭시 수지는 전형적으로 약 100 내지 약 9,000, 바람직하게는 약 200 내지 약 5,000, 더 바람직하게는 약 500 내지 약 3,000의 에폭시 당량을 갖는다. 이러한 에폭시 당량을 갖는 개질된 에폭시 수지는, 예를 들어 다이셀 케미칼 인더스트리즈 코포레이션(Daicel Chemical Industries, Co.)으로부터 플라셀(PLACCEL) G 시리즈의 상표명으로 시판되고 있다.

본 발명의 열경화성 접착제 조성물은 바람직하게는 점착성 감소제를 함유한다. 적당한 점착성 감소제는 상기 개질된 에폭시 수지와 조합되는 멜라민/이소시아누르산 부가 생성물(이하, 본 명세서에서는 "멜라민/이소시아누르산 복합체"라고도 부름)이다. 유용한 멜라민/이소시아누르산 복합체는, 예를 들어 닛산 케미칼 인더스트리즈 코포레이션(Nissan Chemical Industries Co.)으로부터 MC-600이라는 상표명으로 시판되고 있으며, 열경화성 접착제 조성물의 보강, 틱소트로피 발달로 인한 열경화 전의 열경화성 접착제 조성물의 점착성 감소, 및 열경화성 접착제 조성물의 흡습성 및 유동성 억제에 효과적이다. 상기한 효과를 손상시킴이 없이 경화 후 취약성 방지라는 점에서, 열경화성 접착제 조성물은 멜라민/이소시아누르산 복합체를 개질된 에폭시 수지 100 중량부에 대해 전형적으로는 약 1 내지 약 200 중량부의 범위, 바람직하게는 약 2 내지 약 100 중량부의 범위, 더 바람직하게는 약 3 내지 약 50 중량부의 범위의 양으로 함유할 수 있다.

열경화성 접착제 조성물은 수복 성능 개선을 위해 열가소성 수지를 추가로 함유할 수 있다. 적당한 열가소성 수지는 페녹시 수지이다. 페녹시 수지는 분자량이 상대적으로 높은 사슬 또는 직쇄 구조를 갖는 열가소성 수지이고, 에피클로로히도린 및 비스페놀 A로 이루어진다. 페녹시 수지는 우수한 작업성을 가지고, 원하는 형상의 열경화성 접착제 조성물을 형성하는 데 유리하게 사용할 수 있다. 본 발명의 1개 이상의 측면에 따르면, 페녹시 수지는 열경화성 접착제 조성물에 개질된 에폭시 수지 100 중량부에 대해 전형적으로 약 10 내지 약 300 중량부의 범위, 바람직하게는 약 20 내지 약 200 중량부의 범위의 양으로 함유될 수 있다. 이는 이 범위에서는 페녹시 수지가 상기 개질된 에폭시 수지와 효과적으로 공용해될 수 있기 때문이다. 이러한 방식에서는, 열경화성 접착제 조성물로부터 개질된 에폭시 수지의 블리딩(bleeding)을 효과적으로 방지할 수 있다. 페녹시 수지는 개질된 에폭시 수지의 상기 경화된 생성물과 엔탱글링(entangling)하여 열경화성 접착제 조성물의 극한 응집 강도 및 내열성을 증가시킨다. 또한, 접속 후 양호한 수복 성능을 얻을 수 있다.

또한, 열경화성 접착제 조성물은 상기한 페녹시 수지와 조합해서 또는 그것과는 독립적으로 제2 에폭시 수지(이하, 간단히 "에폭시 수지"라 칭함)를 필요에 따라 함유할 수 있다. 이 에폭시 수지는 그것이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 타입 에폭시 수지, 페놀 노볼락 타입 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 타입 에폭시 수지, 플루오렌 에폭시 수지, 글리시딜 아민 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지, 불소화 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 에폭시 수지는 개질된 에폭시 수지와 마찬가지로, 페녹시 수지와 공용해될 수 있고, 열경화성 접착제 조성물로부터의 블리딩을 거의 나타내지 않는다. 특히, 열경화성 접착제 조성물이 개질된 에폭시 수지 100 중량부에 대해 제2 에폭시 수지를 바람직하게는 약 50 내지 약 200 중량부, 더 바람직하게는 약 60 내지 약 140 중량부 함유할 때, 내열성을 유리하게 개선시킬 수 있다.

본 발명을 이행할 때, 특히, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 타입 에폭시 수지(이하, "디글리시딜 에테르 타입 에폭시 수지"라고 칭함)를 바람직한 에폭시 수지로 사용할 수 있다. 이 디글리시딜 에테르 타입 에폭시 수지는 액체이고, 예를 들어 열경화성 접착제 조성물의 고온 특성을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 디글리시딜 에테르 타입 에폭시 수지를 사용함으로써, 고온 경화 및 유리 전이 온도로 인해 내화학성을 개선시킬 수 있다. 추가로, 경화제 적용 범위를 확장할 수 있고, 경화 조건을 상대적으로 온화하게 할 수 있다. 이러한 디글리시딜 에테르 타입 에폭시 수지는, 예를 들어 다우 케미칼(저팬) 코포레이션(Dow Chemical(Japan) Co.)으로부터 D.E.R. 332라는 상표명으로 시판되고 있다.

개질된 에폭시 수지 및 제2 에폭시 수지의 경화 반응을 용이하게 하기위해 경화제를 열경화성 접착제 조성물에 첨가할 수 있다. 경화제의 유형 및 양은 원하는 효과를 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 내열성 개선의 관점에서, 열경화성 접착제 조성물은 개질된 에폭시 수지 및 필요한 제2 에폭시 수지 100 중량부에 대해 전형적으로 약 1 내지 약 50 중량부, 바람직하게는 약 2 내지 약 40 중량부, 더 바람직하게는 약 5 내지 약 30 중량부의 경화제를 함유할 수 있다. 유용한 경화제의 예로는 아민 경화제, 산 무수물, 디시안아미드, 양이온성 중합 촉매, 이미다졸 화합물, 히드라진 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히, 실온에서의 열안정성 관점에서 볼 때, 디시안아미드가 유망한 경화제로서 언급될 수 있다. 디글리시딜 에테르 타입 에폭시 수지에 관해서는, 바람직하게는 지환족 폴리아민, 폴리아미드, 아미드아민 및 그의 변체를 사용할 수 있다.

억제된 발포 성질을 갖고 접착제 조성물을 통한 도체의 양호한 관통을 허용하는 수지를 얻기 위해서는 100 중량부의 열경화성 접착제 조성물에 약 25 내지 약 90 중량부의 유기 입자를 첨가할 수 있다. 이러한 수지는 가소성 유동 특성을 나타낸다. 즉, 항복 응력을 초과하는 응력을 적용할 때, 그것은 가소성 유동하지만, 항복 응력 이하의 외부 힘에 응답해서 탄성적으로 변형된다. 도체의 돌출부를 상대적으로 높은 압력으로 이 수지에 대해 가압할 때, 이러한 성질을 갖는 수지는 유동해서 도체가 그것을 통해 관통하는 것을 허용한다. 그러나, 가열시 기판의 물 함량에 기인하는 수증기압이 수지 상에 적용될 때, 수지는 유동하고 거의 기포를 생성하지 않는다.

첨가될 수 있는 유기 입자는 아크릴 수지, 스티렌-부타디엔 수지, 스티렌-부타디엔-아크릴 수지, 멜라민 수지, 멜라민-이소시아누레이트 부가 생성물, 폴리이미드, 실리콘 수지, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리벤조이미다졸, 폴리알릴레이트, 액정 중합체, 올레핀 수지, 에틸렌-아크릴 공중합체의 입자를 포함하고, 입자 크기는 약 0 ㎛ 이하, 바람직하게는 약 5 ㎛ 이하이다.

예를 들어, 참고로 인용된 미국 특허 제4,606,962호 (레이렉(Reylek) 등) 및 동 제4,740,657호 (츠카고스키(Tsukagoski) 등)에 기재된 것을 비롯한 전기 전도성 입자를 본 발명의 접착제 조성물에 첨가할 수 있다. 도전성 입자는 금속 입자, 응집된 금속 입자, 용융 금속 입자, 또는 금속이 중합체 핵 물질 상에 코팅된 입자일 수 있다. 도전성 입자는 단일 물질, 예컨대 금속 (예를 들어, 은, 금, 구리, 니켈 등), 인듐 주석 옥시드 또는 알루미늄 아연 옥시드와 같은 금속 산화물 또는 카본 블랙과 같은 도전성 비금속 또는 도전성 중합체로 제조될 수 있다. 이러한 입자는 1 종 이상의 물질, 예컨대 납땜 표면층 및 금속성 또는 비금속성 코어로 제조될 수 있다. 도전성 입자는 구형 또는 비구형일 수 있다. 바람직하게는, 도전성 입자의 직경은 이웃 회로와 단락을 야기시키지 않는 크기이다. 입경의 범위는 전형적으로 약 5 ㎛, 약 4 ㎛ 또는 약 2 ㎛ 이상 약 30 ㎛, 약 20 ㎛ 또는 약 6 ㎛ 이하일 수 있으며, 일반적으로 접착제층의 두께 미만이어야 한다. 본 발명의 접착제 조성물에 함유되는 도전성 입자는 조성물내에 무작위로 분산되거나, 목적하는 구성의 균일한 배열로 배치될 수 있다.

도전성 입자를 접착제에 첨가하여 Z-축 방향으로 도전성을 제공하는 이방 도전성 필름(ACF)을 형성할 수 있다. 또한, 열 전도성 강화, 접지 제공, EMI 쉴딩 제공 또는 접착제의 3 차원 모두에서 전도성 제공, 즉 이방 도전성 접착제 제공과 같은 다른 이유로 도전성 입자를 첨가할 수 있다.

또한, 접착제 중 도전성 입자의 양은 입자의 목적하는 기능에 따라 달라질 수 있다. 도전성 입자를 첨가하여 ACF를 형성할 경우, 접착제에 의해 함께 접착된 대향 도전성 부재 사이에 전기적 접촉을 형성하기에 충분한 양이 첨가되어야 한다. 도전성 입자를 다른 목적을 위해 첨가할 경우, 더 많거나 더 적은 양이 첨가될 수 있다. 전기 전도성 입자를 경제적으로 사용하기 위하여, 개별 전기적 도체와 접촉되는 접착제 필림의 세그먼트에만 입자가 존재할 수 있다. 고체 금속 또는 복합체 입자가 본 발명의 접착제 조성물에 사용될 경우, 이들은 전형적으로 조성물의 전체 부피를 기준으로 약 1 부피％ 내지 약 15 부피％ 범위의 농도로 제공된다. 상기한 바와 같이 얻은 접착제 조성물을 가요성 다중 도체 (10) 및(또는) 경성 다중 도체 (20)의 표면에 부착한다. 접착제는 건조 필름으로 제조해서 열적 적층시킬 수 있거나, 또는 액체 형태로 코팅시킬 수 있다. 부착된 접착제에 의해 덮이는 영역은 도체의 영역으로 제한되지 않으며, 그 영역이 도체의 주변까지 연장되어도 문제가 없다.

도 5는 약 80 내지 약 120 ℃에서 열적 적층된 건조 필름 형태의 접착제를 갖는 가요성 다중 도체 (10)을 보여주는 도면이다. 도 5(A)는 도체 (12)의 축방향으로부터 본 도면이고, 도 5(B)는 도체 (12)의 축에 대해 수직인 방향으로부터 본 도면이다. 참조 부호 (15)는 접착층을 표시한다. 접착층(15)의 두께는 도체 높이의 약 0.2 내지 약 2.5 배이고, 약 5 내지 약 200 ㎛, 바람직하게는 약 10 내지 약 50 ㎛이고, 더 바람직하게는 약 10 내지 약 20 ㎛이다.

도 6은 1 쌍의 롤러 (51) 및 도시되지 않은 가열 장치를 포함하는, 가요성 다중 도체 (10) 상에 건조 필름 형태로 접착제를 열적 적층시키는 롤러 적층기 (50)을 보여주는 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 접착제가 부착된 가요성 다중 도체 (10)을 현미경을 이용해서 적소에 정렬한다. 이 실시양태에서는, 가요성 다중 도체 (10)을 도 8에 나타낸 바와 같이 경성 다중 도체 (20) 상에서 접착층 (15)를 아래로 향하게 한 채로 이동시켜서, 가요성 다중 도체 (10)의 도체 (12) 및 경성 다중 도체 (20)의 도체 (22)의 상응하는 도체들이 동일 위치에 오도록 정렬한다. 이 위치 정렬은 실온에서 수행하고, 접착제가 바람직하게는 실온에서 점착성을 거의 내지 전혀 나타내지 않기 때문에, 도체들이 달라붙는 일이 발생하지 않고, 위치 정렬을 원활하게 수행할 수 있다.

위치 정렬 완료 후, 바람직하게는, 도 9에 나타낸 납땜 인두 (70)으로 최소한의 가열, 예를 들면 약 1 초 동안 약 120 ℃ 내지 150 ℃의 가열을 수행한다. 이어서, 접착제는 점착성을 나타내고, 적소에 정렬된 가요성 다중 도체 (10) 및 경성 다중 도체 (20)은 서로 일시적으로 결합해서 상대적 이동이 더 이상 일어나지 않는다.

이어서, 상기한 바와 같이 일시적으로 결합된 가요성 다중 도체 (10) 및 경성 다중 도체 (20)을 더 영구적으로 가압 결합시킨다(완전 가압 결합). 도 10은 결합기 (80)을 사용해서 고온 가압 결합을 수행한 후의 완전 가압 결합의 결과를 보여주는 도면이다. 나타낸 바와 같이, 가요성 다중 도체 (10) 및 경성 다중 도체 (20)의 금속 층들이 서로 접촉한다. 그 결과, 가요성 다중 도체 (10)의 도체 (11) 및 경성 다중 도체 (20)의 도체 (21)이 강력하게 접속된다. 가압 결합은 하중 하에서, 임의로는 마찰 용접을 촉진하기 위한 초음파 진동을 적용하거나 또는 전류를 적용해서 수행한다. 가열 조건은 일반적으로 약 100 내지 약 250 ℃에서 약 1 초 내지 약 30 초 동안이다. 온도가 더 높거나 또는 가열 시간이 더 길면, 다중 도체 (10 또는 20)이 손상될 수 있고, 온도가 더 낮거나 또는 가열 시간이 더 짧으면, 효과적인 접속을 얻을 수 없다. 가압력(pressing force)은 약 2x10² 내지 약 10 x 10² kPa이다.

도전성 입자를 접착제에 첨가할 경우, 그의 적어도 일부는 다중 도체 (10 및 20)의 하나 이상의 도체 (11 및 21) 사이에 존재할 것이다. 이방 도전성 접착제를 형성하기에 충분한 양의 도전성 입자가 접착제에 첨가될 경우, 입자는 개별 대향 도체들 (11 및 21) 사이에 전기적 접속을 제공할 것이다. 또한, 이러한 이방 접착제가 사용될 경우, 도체 (11 및 21)는 비평편 부분을 가질 필요가 없다.

본 발명에서는, 위치 이탈 등과 같은 고장이 발생할 때 또는 접속된 다중 도체 (10 또는 20)이 결함이 있을 때, 250 ℃ 이하의 상대적으로 낮은 온도에서 가열함으로써 접속을 쉽게 끊을 수 있다. 단절된 다중 도체 (10 또는 20)은 상기한 바와 같은 조건 하에서 고온 가압 결합에 의해 다시 쉽게 접속할 수 있다.

따라서, 본 발명의 측면들을 사용하여 제1 기판을 제2 기판에 기계적으로 결합시킬 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 보다 구체적으로, 측면들을 사용하여 개별 기판 상 도체들의 직접적인 상호접속을 제공함으로써, 제1 기판 상 도체들 및 제2 기판 상 도체들 사이에 전기적 접속을 형성할 수 있다.

특정 예시적 실시예로서, 본 발명의 측면들을 사용하여 칩 또는 칩 모듈러스 상 전기 전도성 패드 및 기판(여기서, 상기 기판은 가요선 회로 (스마트 카드 본체 포함), 인쇄 회로 기판, 인듐 주석 옥시드(ITO)-코팅된 유리 또는 다른 전기 전도성 트레이스를 갖는 유리일 수 있음) 상 전기 전도성 트레이스 사이에 전기적 상호접속; 또는 가요선 회로 상 전기 전도성 트레이스 및 제2 가요선 회로, 인쇄 회로 기판, ITO-코팅된 유리 및/또는 다른 전기 전도성 트레이스를 갖는 유리 상 전기 전도성 트레이스 사이의 전기적 상호접속; 또는 2 개의 인쇄 회로 기판 상 전기 전도성 트레이스 사이의 또는 인쇄 회로 기판 및 접지면 사이의 전기적 상호접속이 성립되도록 보조할 수 있다. 이러한 종류의 전기적 상호접속은 휴대용 전자 제품, 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 키보드, 터치 스크린, 디스플레이 (유리 및 플라스틱 둘다), 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 페이저(pager), 스마트 카드, 무선 주파수 인식(RFID) 태그, 스마트 라벨, 휴대용 전자 제품용 안테나, 계산기, 시계, 라디오, 엔진 제어 장치 등과 같은 응용 분야에서 용도를 찾을 수 있다. 도 11은 휴대 전화기 (100)에 사용된 본 발명의 성분을 나타낸다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점을 다음 실시예에 의해 추가로 예시하지만, 이 실시예에 인용된 특별한 물질 및 그의 양 뿐만 아니라 다른 조건 및 세부 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

가요성 다중 도체 및 경성 다중 도체의 접속에 대한 구체적인 예 및 성능 시험의 결과를 아래에서 기술할 것이다.

1. 경성 회로 기판(PCB)(경성 다중 도체) 및 가요성 인쇄 회로 기판(FPC)(가요성 다중 도체)의 접속

PCB : 기판 : JIS C6484에 정의된 유리 섬유 기재 에폭시 수지 인쇄 기판(두께: 0.4 ㎜), 도체의 높이: 금/니켈/구리 = 0.3 ㎛/5 ㎛/18 ㎛, L/S (선형 도체의 폭/선형 도체 사이 분리 간격) = 100 ㎛/100 ㎛, 회로 수 (선형 도체의 수) : 50.

FPC : 기판: 폴리이미드(캡톤(KAPTON); 듀폰 코포레이션(DuPont Co.)에서 제조)(두께 25 ㎛), 도체의 높이: 금/니켈/구리 = 0.3 ㎛/1.5 ㎛/18 ㎛, L/S (선형 도체의 폭/선형 도체 사이 분리 간격) = 100 ㎛/100 ㎛, 회로 수 (선형 도체의 수) : 50.

2. 다이에 가압함으로써 FPC 회로의 표면 상에 돌출부 형성

다이 : SKD - 11 (JIS G4404에 정의된 바와 같음), 피치 200 ㎛ 및 높이　30 ㎛로 8개의 선형 오목부로 이루어짐.

가압 : 400 kgf 하중 하의 가압, 선형 돌출부가 FPC 회로에 대해 수직임.

3. 접착제 조성물 제조

표 1에 나타낸 조성을 혼합하고 실온에서 제조하여, 실리콘 처리 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 코팅하고, 100 ℃ 오븐에서 30 분 동안 건조시켜서 25 ㎛ 두께의 접착 필름을 얻었다.

접착제의 원료 조성
상표 표시	물질
YP50S	페녹시 수지	30
DER332	에폭시 수지	34
G-402	폴리카프로락톤 개질 에폭시 수지	30
EXL-2314	아크릴 중합체 입자	80
DICY	디시안디아미드	2.9
MeOH	메탄올	40
THF	테트라히드로푸란	550
MC600	멜라민/이소시아누르산 부가 생성물	20

페녹시 수지 : YP50S, 토토 카세이 코포레이션(Tohto Kasei Co.) 제조, 수 평균 분자량 : 11,800.

에폭시 수지 : DER 332, 다우 케미칼 저팬 코포레이션 제조, 에폭시 당량 : 174.

폴리카프로락톤 개질 에폭시 수지 : 플라셀(PLACCEL) G402, 다이셀 케미칼 인더스트리즈 코포레이션 제조, 에폭시 당량: 1350.

글리시딜 관능기를 갖는 아크릴 입자 : EXL 2314, 쿠레하 파라로이드 이엑스엘(KUREHA PARALOID EXL), 쿠레하 케미칼 인더스트리 코포레이션(Kureha Chemical Industry Co.) 제조.

DICY : 디시안디아미드 : CG - NA, 피티아이 저팬 코포레이션(PTI Japan Co.) 제조.

멜라민/이소시아누르산 부가 생성물 : MC-600, 닛산 케미칼 인더스트리즈 코포레이션 제조.

4. 접착 필름의 적층

돌출부가 형성된 후의 FPC의 회로의 표면 상에 접착제를 놓고, 120 ℃에서 고온 가압으로 적층하였다.

5. 수지로 밀봉된 전기적 접속

접착제를 위에 적층한 상기한 바와 같이 제조한 FPC를 다음 온도 스케쥴에 따라 20 ㎏의 하중 하에서 상기 PCB에 접속하였다.

175 ℃ 이상의 온도에서 5 초 동안 유지함.

최대 온도 : 200 ℃.

적용된 하중은 145 ℃에서 히터로 해제하였다.

6. 접속 저항 측정 결과

PCB 및 FPC 회로 사이의 접속 저항의 값을 저항 측정기(milliohmmeter)를 사용해서 4 단자 방법에 의해 측정하였다. FPC의 기판 및 모든 회로가 1 Ω 이하의 저항으로 접속되었음을 확인하였고, 그 접속이 다음 조건 하에서 환경 저항성을 가진다는 것을 확인하였다. 이 값은 4 단자 측정 이외에 배선 저항을 포함한다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

환경 시험 전후 저항값(Ω)

초기값	열 사이클¹⁾후
0.090	0.091
초기값	수열 숙성²⁾ 후
0.091	0.091

1) 열 사이클 : - 40 ℃/30 분 <-> 80 ℃/30 분, 500 사이클

2) 수열 숙성 : 60℃/90％ RH, 500 시간

7. 간단한 단절

상기 방법에 의해 형성된 전기적 접속에 히터로 150 ℃에서 가열하면서 힘을 적용하였다. 이 방법으로, PCB 또는 FPC에 전혀 손상을 일으킴이 없이 접속을 끊을 수 있었다.

8. 수복 성능

상기 방법으로 끊은 전기적 접속에 대해 상기한 수지 밀봉 접속을 다시 수행하고, 접속 저항을 측정해서 다음 결과를 얻었다. 재접속 후 저항값의 변화가 전혀 관찰되지 않았고, 따라서, 양호한 수복 성능을 확인하였다.

수복 전후의 저항값

초기값	단절 후 다시 접속되었을 때
0.089	0.088

예상 실시예

표시	물질	로딩	공급원
YP50S	페녹시 수지	30	토토 가세이 고교(Toto Kasei K.K.)
DER332	에폭시 수지	34	다우 케미칼
G-402	폴리카프로락톤 개질 에폭시 수지	30	다이셀
EXL-2314	아크릴 중합체 입자	80	쿠레하 케미칼
DICY	디시안디아미드	2.9	피티아이 저팬
MC600	멜라민/이소시아누르산 복합체	20	닛산 케미칼
THF	테트라히드로푸란	550
MeOH	메탄올	40

상기 물질을 성분들의 균일한 혼합물이 생성될 때까지 교반하였다. 이 혼합물에 상기 접착제의 건조 필름의 Z-방향으로만 도전성을 제공하기에 충분한 양의 도전성 입자 (예를 들어, JCI 7GNM-Ni Au-코팅된 니켈 입자)를 첨가하였다. 이 양은 선택된 도전성 입자 및 생성된 필름의 두께 (건조 필름의 경우 전형적인 두께는 40 내지 80 마이크론 범위임)에 따라 달라질 것이다. 필름의 제조를 위하여, 접착제 혼합물을 목적하는 건조 필름 두께를 제공하기에 충분한 양으로 적합한 릴리스 라이너 상에 코팅하였다. 이어서, 생성된 코팅된 배킹을 100 ℃에서 30분 동안 건조시켰다. 접착제 필름을 150 ℃에서 1 내지 2 시간 동안 열처리하여 약간 가교시켰다. 생성된 물질의 중요한 특성은 특정 항복 응력 미만에서 고체로서 거동하고, 특정 항복 응력 초과에서는 유체로 거동한다는 것이다. 필름과의 결합은 접착제를 유동시키기에 충분한 열 및 압력으로 수행하였다. 이러한 결합 조건 하에서 접착제에 분산된 도전성 입자를 지지체와 접촉시킬 수 있다. 결합된 부품을 용이하게 분리할 수 있도록 접착제를 연화시키기에 충분한 온도로 상기 부품을 재가열함으로써 재작업을 수행하였다.

당업자들은 본 명세서의 개시 내용에 비추어, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어남 없이 본 명세서에 개시된 실시양태에 변화를 가할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims

기판의 제1 말단에서 제2 말단까지 연장된 표면 상에 1개 이상의 도전성 트레이스(trace)를 갖는 가요성 기판 및 기판의 제1 및 제2 말단 상의 열경화성 접착제를 포함하며, 상기 1개 이상의 도전성 트레이스는 기판의 제1 말단에 접속될 제1 회로와 기판의 제2 말단에 접속될 제2 회로 사이에 전기적 접속을 형성하도록 구성되고, 상기 접착제는 도전성 입자를 포함하는 것인 물품.
제1항에 있어서, 열경화성 접착제에 의해 가요성 기판의 제1 말단에 부착된 제1 회로 및 임의로 열경화성 접착제에 의해 가요성 기판의 제2 말단에 부착된 제2 회로를 더 포함하는 물품.
제2항에 있어서, 제1 회로 및 제2 회로 중 적어도 하나가 장치의 일부를 형성하는 물품.
제1항에 있어서, 1개 이상의 트레이스가 그의 표면에 비부식성 금속을 갖는 것인 물품.
제1항에 있어서, 기판의 제1 및 제2 말단 중 하나 또는 둘 모두가 각각 다수의 트레이스를 갖는 것인 물품.
제1항에 있어서, 하나 이상의 도전성 트레이스의 제1 및 제2 말단 중 하나 또는 둘 모두가 엠보싱된 것인 물품.
제1항에 있어서, 열경화성 접착제가 실온에서 결정상을 갖는 것인 물품.
1개 이상의 도전성 트레이스를 표면 상에 갖는 제1 가요성 기판을 제공하는 단계;

상기 1개 이상의 트레이스의 일부 상에 도전성 입자를 포함하는 열경화성 접착제 조성물을 배치하는 단계;

1개 이상의 트레이스를 갖는 제2 기판을 제공하는 단계;

제1 기판 및 제2 기판 상에 상응하는 트레이스를 정렬하는 단계; 및

열 및 압력 적용 하에 제1 기판과 제2 기판을 결합시켜 상응하는 트레이스를 전기적 접촉시키고 도전성 트레이스의 융점 미만의 온도에서 트레이스 주변의 접착제를 유동 및 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
제1항 또는 제8항에 있어서, 접착제가 이방 도전성 필름인 물품 또는 방법.
제8항에 있어서, 제1 및 제2 기판 중 하나 또는 둘 모두가 각각 다수의 트레이스를 갖는 것인 방법.
제1항 또는 제8항에 있어서, 열경화성 접착제가 재부착성(removable) 및 재작업성(reworkable) 중 하나 또는 둘 모두인 물품 또는 방법.
제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 열경화성 접착제 조성물이 점착성 감소제를 더 함유하는 것인 물품 또는 방법.
제12항에 있어서, 점착성 감소제가 멜라민/이소시아누르산 부가 생성물을 포함하는 것인 물품 또는 방법.
제8항에 있어서, 전기적 접촉시킨 트레이스의 적어도 일부분이 엠보싱된 것인 방법.
제8항에 있어서, 초음파 진동 및 전류 중 하나 또는 둘 모두를 적용하는 동안 열 및 압력 적용을 수행하는 방법.
제1항 또는 제8항에 있어서, 열경화성 접착제가 발포 억제제를 포함하는 것인 물품 또는 방법.
제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 열경화성 접착제가 페녹시 수지를 더 포함 하는 것인 물품 또는 방법.
제17항에 있어서, 상기 열경화성 접착제가 제2 에폭시를 더 포함하는 것인 물품 또는 방법.
제8항에 있어서, 트레이스를 정렬한 후 및 접착제를 경화시키기 전에, 열경화성 접착제의 점착성이 증가되도록 충분히, 그러나 경화시키기에는 충분하지 않을 정도로 상기 접착제를 가열하는 방법.
제8항에 있어서, 결합된 제1 기판 및 제2 기판을 가열하여 제1 기판 및 제2 기판이 분리될 수 있도록 열경화성 접착제를 용융시키는 것을 더 포함하는 방법.
제20항에 있어서, 열 및 압력을 적용하여 제1 기판 및 제2 기판을 재결합시키는 것을 더 포함하는 방법.
제1항의 물품을 포함하는 전자 조립 물품.
제22항에 있어서, 가요성 회로 기판 또는 인쇄 회로 기판인 물품.