KR20080062466A - 전기적 절연성이 개선된 이방성 도전 필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 LCD, PDP, EL 등 디스플레이 패키징에 사용되는 이방성 도전 필름에 관한 것으로서, 특히 마이카 또는 몬모릴로나이트 등의 층상 실리케이트를 첨가하여 절연성을 향상시키는 것을 목적으로 한 것이다. 이를 위하여 에폭시 바인더에 도전성 입자를 전체 혼합액 대비 1~30 중량%를 넣고 0.1~20 중량%의 층상 실리케이트를 첨가하여 이방성 도전 필름을 제조한다.

이방성 도전필름, 도전 입자, 절연성, 층상 실리케이트, ACF

Description

전기적 절연성이 개선된 이방성 도전 필름의 제조방법{Manufacturing method of anisotropic conductive film having improved electric insulation property}

도 1은 실시형태의 절연성이 향상된 이방성도전필름의 모식적 단면도이다.

(1) 절연성 접착제, (2) 도전성 입자,

(3) 유기화 처리된 층상 실리케이트 입자

(4) 범프, (5) ITO

본 발명은 전기적 절연성이 개선된 이방성 도전 필름의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게로는 도통신뢰성과 절연신뢰성이 향상된 이방성 도전 필름의 제조방법에 관한 것이다.

LCD 패키징 접속재료로서 사용되는 이방성 도전필름은 열경화형 접착제 중에 도전성 미립자를 분산시켜 이형 처리한 PET 필름상에 코팅하는 방법으로 접착필름 형태로 제조한 z-축 도전성 접착제 필름을 의미하며, X-Y 평면방향으로는 절연성을 지닌다. 이러한 이방성 도전필름은 지난 10년간 일본의 히다찌 화성사 (일본특허공개 5-21094, 5-226020, 7-3026666 등) 및 소니케미칼사 (일본특허공개 7-211374, 9-199206, 9-115335 등) 등에 의해 많은 연구 및 상품화가 진행되어 오고 있으나 아직까지 LCD 공정상 많은 개선이 요구되어 지고 있다.

그러나, 점점 미세피치화 및 IC 범프 면적의 최소화가 진행됨에 따라 이방도전성 접착제 중에 함유되는 도전성 입자의 입경을 작게 하여야 하며, 또 도통 신뢰성을 향상시키기 위해 도전 입자의 배합량을 증가시킨다. 그러나 도전입자의 입경을 작게 하면 2차 응집에 의해 접속의 불균일이나 패턴간의 쇼트가 문제가 되며, 배합량을 늘리면 역시 패턴간의 쇼트가 문제가 된다.

이의 대책으로 도전 입자의 표면을 절연층으로 코팅하거나, 이방도전성 접착 필름을 다층화 하여 전극으로부터 도전입자의 유출을 방지하는 시도가 이루어지고 있다.

또한, 일본국 특개평 4-174980호에는, 가열에 의해 변형되는 도전입자의 표면을 열가소성 절연층으로 피복한 절연피복입자와, 이 절연피복입자보다 경질인 두께 제어 입자를 가열에 의해 소성 유동성을 나타내는 절연성 접착제 중에 함유시킨 회로의 접속 부재가 기재되어 있다.

그러나 이 접속 부제는 두께제어 입자가 절연체인 경우 이 두께 제어 입자는 도통에는 관여하지 않으므로 높은 도통신뢰성이 얻어지기 어렵다. 또 두께제어입자가 도체인 경우는 배합량이 많아지면 단락이 일어나 절연신뢰성이 얻어지지 않는다. 또한 두께 제어 입자는 변형되지 않으므로 입경에 불균일이 있는 경우 가장 큰 입경의 입자에 의해 두께가 제어되고 이보다 작은 입경의 입자는 도통에 관여 하지 않으므로 도통신뢰성이 부족하다.

또 일본국 특개평 9-102661 호에는, 특정의 압축경도 (K값)와 특정의 변형 회복을 가지는 도전성 미립자를 사용한 전극간의 도전접속 방법이 기재되어 있으나, 상기 도전성 미립자를 사용한 경우라도, 미세피치 IC의 접속에 있어서는 높은 도통신뢰성과 높은 절연신뢰성을 얻기는 힘들다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도전성 입자를 첨가할 시 마이카 또는 몬모릴로나이트 등의 층상 실리케이트 입자를 첨가하여 절연성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 또한 상기 층상 실리케이트 입자를 첨가를 통하여 내습성 및 내구성 향상을 목적으로 한다.

본 발명은 주로 LCD, PDP, EL 등 디스플레이 패키징에 사용되는 이방성 도전 필름에 관한 것으로서, 특히 마이카 또는 몬모릴로나이트 등의 층상 실리케이트를 첨가하여 절연성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 에폭시기를 지닌 수지성분과 필름형성을 돕는 수지 성분을 주성분으로 하는 에폭시 바인더 중에 금속 입자이면서 가압에 의해 변형되는 입자인 도전입자와 층상 실리케이트 입자가 분산된 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착성 필 름에 관한 것으로서, 이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 얻어지는 이방도전성 접착용 필름은 에폭시기를 가지는 수지성분, 필름 형성을 돕는 수지 성분 및 경화제 그리고 도전성을 부여하기 위하여 도전입자 및 절연성 수지입자를 첨가하는 것으로 되어 있으며, 이 밖에 분산성 및 필름 형성을 돕는 첨가제 등의 성분들이 혼합된 것이다.

제조된 이방성도전필름을 26㎛ 피치인 IC Chip과 액정 표시장치의 유리기판상에 설계된 ITO 패턴이 서로 접속하는 사이에 이방성도전필름을 서로 겹치도록 넣어 가열 압착 후 전기적 접속 신뢰성 평가를 수행한다.

본 발명에 사용되는 절연성 접착제는 종래에 일반적으로 사용된 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노블락형 에폭시수지와 폴리에스테르 수지, 비닐 수지, 아크릴 수지, 폴리 폴리올레핀 수지, PVA 수지, 폴리카보네이트 수지, 셀룰로스 수지, 케톤 수지, 스티렌 수지 등의 열가소성 또는 열경화성 수지를 사용하고 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 극성 용매로는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트 등의 에스테르계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 이소부틸케톤, 사이클로핵사논 등의 케톤계 용매, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올계 용매 등을 사용하고 비극성 용매로는 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 등을 사용한다.

본 발명의 도전성입자는 고분자에 니켈, 금, 백금 등으로 도금된 입자를 사용하거나, 니켈, 금, 백금, 동 등의 금속입자를 그 크기는 1~8㎛를 사용하고 바람직하게는 2~5㎛ 크기의 입자를 사용한다. 그 크기가 1㎛ 이하인 경우에는 2차 응집 에 의해 접속 불균일이나 패턴간의 쇼트가 문제가 되며, 크기가 8㎛ 이상인 경우에는 미세피치에서 단락이 되거나 필름 평활성이 문제가 된다. 몬모릴로나이트, 마이카 등의 층상 실리케이트 입자는 전처리 없이 또는 에폭시 계통의 바인더에 분산을 잘 시키기 위하여 유기화 처리를 할 수 있으며 도전성 입자와 같이 혼합하여 톨루엔에 분산시켜 바인더에 첨가한다.

상기 유기화 처리는 ε-카프로락탐, 인산, 6-아미노도데카노산, 12-아미노도데카노산, 알킬 아민, 알킬 암모늄 이온, 실란 화합물 등으로 표면 처리하는 것이 바람직하다.

잠재성경화제는 상온에서 반응을 일으키지 않고 경화온도에서의 가열가압에 의해 경화반응을 일으키는 경화제로 이미다졸, 아민 등의 상기 경화제 성분을 마이크로 캡슐화한 것으로 시판품을 사용한다. 이밖에 본 발명의 접착제 성분으로는 계면활성제, 커플링제 등의 첨가제를 배합할 수 있다.

본 발명의 접속재료에 있어서, 절연성 접착제 성분은 열경화성 수지를 20~90 중량부, 바람직하게는 30~60중량부, 열가소성 수지를0~60중량부, 바람직하게는 10~30 중량부, 도전성입자1~30중량부, 바람직하게는 2~10 중량부를 포함한다. 상기 도전성 입자가 1 중량부 미만일 경우에는 회로의 전기적 도통 성질이 떨어지고, 30 중량부 초과할 경우에는 합선이 될 수 있다.

층상 실리케이트 화합물은 0.1~20중량부 바람직하게는 0.5~5중량부를 포함한다.

상기 층상 실리케이트 화합물이 0.1 중량부 이하일 때에는 절연 효과나 수분 차단성 효과가 떨어지고, 20 중량부를 초과할 시에는 절연성접착제에 분산시킬 때 응집이 발생할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.

<평가방법>

1. 도통평가

제조된 LCD Panel 을 85℃, 85%에서 1000시간 에이징 한 후 저항값을 측정하여 도통 신뢰성을 평가하였다.

O : 저항 80 Ω 이하

Ⅹ: 저항 80 Ω 초과

2. 절연평가

제조된 LCD Panel을 도통평가의 경우와 동일하게 하여 접속하였다. 이 접속샘플을 85℃, 85%에서 1000시간 에이징 한 후 인접하는 2핀에 25V, 1分 인가하여 절연 신뢰성을 평가하였다.

O : 저항 10⁸Ω 이상

Ⅹ : 저항 10⁸Ω 미만

< 실시예1 >

이하의 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도 1에서 (1)은 절연성접착제를 나타내며 이 절연성 접착제의 조성은 다음과 같다.

東都化成 제품의 페녹시 수지YP-50을 45 중량부, 셀화학 제품의 에폭시 수지 에비코트 630을 45 중량부, 잠재성 경화제로는 HX3741 10중량부를 혼합하여 절연성 접착제를 제조한 후, 4㎛ 크기의 금 도금된 도전 입자 8중량부와 층상 실리케이트 화합물 (몬모릴로나이트) 2중량부를 톨루엔 10중량부에 분산시켜 도전볼을 제조하고, 이 도전볼을 절연성 접착제에 분산시켜 20㎛ 두께의 이방성 도전 필름을 제조하였다.

도 1의 (2)는 도전성 입자를 나타내고 (3)은 층상 실리케이트 화합물 (마이카 또는 몬모릴로나이트)을 나타낸다. 층상 실리케이트 화합물은 SCP社의 Cloisite Na⁺를 사용하였다. 제조된 이방성 도전필름을 26㎛ 피치인 IC Chip과 액정 표시장치의 유리기판상에 설계된 ITO 패턴이 서로 접속하는 사이에 이방성도전필름을 서로 겹치도록 넣어 180℃, 20kgf/㎠으로 10초간 10set를 가열 압착 한다.

< 실시예2 >

하기 표1에 나타난 바와 같이 층상 실리케이트 화합물 (Cloisite Na⁺)을 1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 샘플을 제조하였다

< 실시예3 >

하기 표1에 나타난 바와 같이 유기화제로 치환된 층상 실리케이트 화합물 (Cloisite 15 A)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 샘플을 제조하였다

< 실시예4 >

하기 표1에 나타난 바와 같이 유기화제로 치환된 층상 실리케이트 화합물을 (Cloisite 15 A) 1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 샘플을 제조하였다

< 비교예 >

하기 표1에 나타난 바와 같이 층상 실리케이트 입자를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 샘플을 제조 하였다.

[표 1]

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예
도전입자 (4㎛)	8	8	8	8	8
층상 실리케이트 입자	2	1	-	-	-
유기화 처리된 층상 실리케이트 입자	-	-	2	1	-
도통신뢰성	X	O	O	X	O
절연신뢰성	O	X	O	O	X

상기 표1의 실시예 및 비교예에서 나타나듯이 본 발명의 이방성 도전 필름은 층상 실리케이트 입자를 첨가하여 절연신뢰성이 현저히 향상된 결과를 보여 주었다. 이는 첨가한 층상 실리케이트가 판상구조의 무기물로서 절연 성질이 우수할 뿐만 아니라 수분 차단성이 좋아 신뢰성 실험 (85℃, 85%에서 1000시간 에이징) 후에도 수분 침투를 막아 절연성이 감소하지 않은 것으로 나타났다. 특히 유기화 처리한 층상 실리케이트를 첨가한 경우에 분산성도 좋아져 응집이 되지 않아 도통 저항은 유지하면서도 절연저항을 향상시키는 최상의 결과를 보여 주었다.

상기와 같이 본 발명에 따른 이방성 도전 필름의 제조 방법에 의하면, 유기화 처리된 층상 실리케이트 화합물을 첨가함으로써 수분 차단성 (내습성) 및 절연성이 향상되어 절연 신뢰성이 향상된 이방 도전성 필름을 제조할 수 있다.

Claims (5)

1. 열경화성 에폭시기를 지닌 수지 성분을 함유하는 접착제 성분, 도전성 입자 및 층상 실리케이트 입자 또는 유기화 처리된 층상 실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.
2. 제 1 항에 있어서, 도전성 입자의 크기는 1~8㎛, 전체 혼합액 대비 1~30 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.
3. 제 1 항에 있어서, 층상 실리케이트 입자는 몬모릴로나이트 또는 마이카로 구성되는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.
4. 제 3항에 있어서, 상기 층상 실리케이트 입자를 전체 혼합액 대비 0.1~20 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.
5. 제1항에 있어서, ε-카프로락탐, 인산, 6-아미노도데카노산, 12-아미노도데카노산, 알킬 아민, 알킬 암모늄 이온, 실란 화합물 등으로 층상 실리케이트를 유기화 표면 처리하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.

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