KR20080098815A - 절연피복 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방성도전접속재료 - Google Patents

절연피복 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방성도전접속재료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절연피복 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방성 도전접속재료에 관한 것이다. 본 발명의 절연피복 도전성 미립자는, 도전성 코어; 및 상기 도전성 코어의 표면에 형성되며, 스티렌과 메타크릴산메틸이 공중합되어 있고 스티렌에는 불포화결합 중의 1,2-비닐결합의 비율이 14~25%인 부타디엔이 공중합되어 있는 절연성수지를 포함하여 이루어지는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 절연피복 도전성 미립자 및 이방성 도전접속재료는, 도전 및 절연 특성이 우수할 뿐만 아니라 접속신뢰성 및 절연신뢰성이 우수하다. 따라서, 휴대용 통신기기 및 액정디스플레이와 같은 전자제품의 제조시에 소형 전기 부품의 전기적 접속을 위해 효과적으로 사용될 수 있다.
이방성 도전접속재료, 도전성 미립자, 절연피복, 절연층

Description

절연피복 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방성 도전접속재료{Insulated conductive ball and anisotropic electricconnection material comprising the same}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 서로 대향하는 회로전극을 구비한 기판 사이에 개재되는 이방성 도전접속재료를 도시한 개략도이다.
도 2는 이방성 도전접속재료에 의하여 전기적으로 접속된 회로 접속 구조체를 도시한 개략도이다.
도 3은 이방성 도전접속재료에 의하여 전기적으로 접속된 회로 접속 구조체의 단락 현상을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연피복 도전성 미립자의 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 절연피복 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방성 도전접속재료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도전 및 절연 특성이 우수하고 향상된 절연신뢰성 및 접속신뢰성을 갖는 절연피복 도전성 미립자 및 이를 포함하는 이방성 도전접속재료에 관한 것이다.
이방성 도전접속재료는 액정디스플레이, 퍼스널컴퓨터, 휴대 통신기기 등과 같은 전자제품의 제조시에 반도체 소자와 같은 소형 전기 부품을 기판에 전기적으로 접속시키거나 기판 사이를 전기적으로 접속하기 위해 사용되는 재료로서, 최근 전자기기나 전자 부품이 소형화 되어 가고 기판 등의 배선이 보다 미세해져 감에 따라, 미립자화나 입경 정밀도의 향상이 도모되고 있고, 우수한 접속신뢰성을 유지하면서 동시에 절연신뢰성을 확보할 수 있는 방법을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이방성 도전접속재료의 대표적인 예로는 이방성 도전필름, 이방성 도전시트, 이방성 도전 점접착제, 이방성 도전 잉크 및 이방성 도전 페이스트가 있으며, 이들은 일반적으로 절연성 접착성분과 절연성 접착성분 내에 분산되어 있는 도전성 미립자로 구성된다.
도 1을 참조하여 이방성 도전접속재료를 이용하여 미세회로를 전기적으로 접속시키는 방법에 대해 살펴보면, 먼저 상기판(10)의 하면 및 하기판(20)의 상면에 각각 서로 대향되도록 구비된 회로전극(11, 21) 사이에 절연성 접착성분(40)과 그 절연성 접착성분(40)에 분산된 다수의 도전성 미립자(50)로 이루어진 이방 도전성 접착제(30)를 개재시킨다. 그런 다음, 소정의 온도와 압력으로 열압착하면 도 2에 도시된 바와 같이 회로전극(11, 21) 사이에 개재된 도전성 미립자(50)가 대향되는 회로전극(11, 21)을 전기적으로 접속시키게 된다. 그러나, 종래의 이방성 도전접속재료의 경우, 도 3의 A에 도시된 바와 같이 절연성 접착성분(40)에 분산된 도전성 미립자(50)들이 응집될 경우, 인접한 회로전극 사이로 전기적 접속이 일어나 단락(short)이 발생되는 문제가 있다.
따라서, 도전성 미립자들의 응집으로 인한 단락의 문제를 해결하기 위해 다양한 연구가 진행되어 왔으며, 그 결과로서 표면을 열가소성 수지층이나 열경화성 수지층으로 피복한 절연피복 도전성 미립자가 개발되었다.
그러나, 열가소성 수지로 피복한 도전성 미립자의 경우, 이방성 도전접속재료를 제조할 때 사용하는 용제에 의해 피막이 벗겨지는 경우가 있고, 이에 따라 용제의 종류가 한정되어 배합 조성 또한 한정되는 문제가 있다. 또한, 이방성 도전 접속시의 가열가압에 의해 인접하는 패턴 간에서의 쇼트의 문제를 무시할 수 없고, 이방성 도전접속재료 중의 도전성 미립자의 배합량을 증대시키면 열가소성 수지의 비율도 증대되므로 이방성 도전접속재료의 전체 내열성이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 접속하기 위한 범프 간격이 좁아지면 도전성 미립자의 표면의 열가소성 수지의 연화에 의해 도전성 미립자가 응집되기 쉬워져 졀연 특성이 열화되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 도전 및 절연 특성이 우수하고 향상된 절연신뢰성 및 접속신뢰성을 갖는 절연피복 도전성 미립자를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 또한, 상기 본 발명의 절연피복 도전성 미립자를 포함하여 이루어지는 이방성 도전접속재료를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명은, 도전성 코어; 및 상기 도전성 코어의 표면에 형성되며, 스티렌과 메타크릴산메틸이 공중합되어 있고 스티렌에는 불포화결합 중의 1,2-비닐결합의 비율이 14~25%인 부타디엔이 공중합되어 있는 절연성수지를 포함하여 이루어지는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자를 제공한다.
상기 절연성수지는, 25℃에서 톨루엔 불용분 함유률이 4~22 wt%이고, 25℃에서 톨루엔에 의한 팽창지수가 11~19이며, 25℃에서 톨루엔 불용분 함유률/팽창지수가 0.15~1.10 wt%가 되도록 그라프트 공중합된 투명성 고무변성 공중합수지를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 절연성 접착성분; 및 상기 본 발명의 절연피복 도전성 미립자;를 포함하여 이루어지며, 상기 절연피복 도전성 미립자는 상기 절연성 접착성분에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 이방성 도전접속재료를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연피복 도전성 미립자의 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절연피복 도전성 미립자는 도전성 코어 및 상기 도전성 코어의 표면에 형성되는 절연층을 포함하여 이루어진다.
상기 절연층(120)은 스티렌과 메타크릴산메틸이 공중합되어 있고 스티렌에는 불포화결합 중의 1,2-비닐결합의 비율이 14~25%인 부타디엔이 공중합되어 있는 절연성수지를 포함하여 이루어진다.
상기 절연성수지는, 25℃에서 톨루엔 불용분 함유률이 4~22 wt%이고, 25℃에서 톨루엔에 의한 팽창지수가 11~19이며, 25℃에서 톨루엔 불용분 함유률/팽창지수가 0.15~1.10 wt%가 되도록 그라프트 공중합된 투명성 고무변성 공중합수지인 것이 바람직하다.
상기 도전성 코어(110)로는 종래의 절연피복 도전성 미립자에 사용되어 온 것들을 포함하여 회로 사이를 전기적으로 접속할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 도전성 코어(110)로는 금속, 금속산화물, 땜납 또는 카본과 같은 도전재료의 입자 자체가 사용될 수 있는데, 상기 금속으로는 대표적으로 금, 은, 구리, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무스, 게르마늄, 카드뮴, 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금 및 주석-납-은 합금 등이 사용될 수 있으며, 상기 금속산화물로는 대표적으로 앞서 열거한 금속들의 산화물이 사용될 수 있다.
또한, 유리, 세라믹 또는 고분자로 이루어진 핵재 표면에 무전해 도금법, 전기 도금, 스퍼터링 등의 박층형성방법을 통하여 금속층을 형성시켜 제조되는 입자를 도전성 코어로 사용할 수 있는데, 이 같은 구성의 도전성 코어(110)는 가압 공정에서 가압 방향으로 변형됨으로써 전극과의 접촉면적이 증가되고 원형을 유지하려는 복원력이 있어, 전기적 접속 신뢰성이 우수하다.
핵재 표면에 금속층을 형성시켜 제조되는 입자에 있어서, 핵재의 제조에는 대표적으로 유화중합법, 현탁중합법, 비수분산중합법, 분산중합법, 계면중합법, 인-시투(In-situ) 중합법, 액중경화피복법, 액중건조법, 융해분산냉각법, 스프레이드라이법이 이용될 수 있으며, 핵재로 사용되는 고분자로는 대표적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 메틸 메타크릴레이트-스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 각종 아크릴레이트, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 불소 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 페놀-포르말린 수지, 페놀 수지, 크실렌 수지, 디 아릴 프탈레이트 수지, 에폭시 수지, 폴리이소시아네이트 수지, 페녹시 수지 및 실리콘 수지가 있다.
핵재의 표면에 형성되는 금속층에는 대표적으로 금, 은, 구리, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무스, 게르마늄, 카드뮴, 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금 및 주석-납-은 합금이 사용될 수 있다.
도전성 코어(110)로는 회로전극의 간격보다 작은 균일한 입경의 입자를 사용하는 것이 바람직하며, 도전성 코어(110)의 입경은 2~100㎛인 것이 바람직하다. 본 발명은 또한, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 절연피복 도전성 미립자를 포함하여 이루어지는 이방성 도전접속재료를 제공한다. 상기 이방성 도전접속재료는 절연성 접착성분을 포함하며, 상기 절연성 접착성분에는 절연피복 도전성 미립자가 분산된다.
상기 절연성 접착성분으로는 관련 분야에서 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 아세트산비닐계 수지, 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 폴리아미드계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합 고무, 클로로프렌 고무 및 아크릴로니트릴-스티렌 블록 공중합 고무가 사용될 수 있다. 상기 이방성 도전접속재료에는 절연성 접착수지 및 도전성 미립자 외에 본 발명의 과제 달성을 저 해하지 않는 범위에서 필요에 따라 각종 첨가제가 배합될 수 있으며, 첨가제의 대표적인 예로는 증량제, 연화제(가소제), 점접착성 향상제, 산화방지제(노화 방지제), 열안정제, 광안정제, 자외선 흡수제, 착색제, 난연제 또는 유기 용매 등이 있다. 이들은 단독으로뿐만 아니라 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 이방성 도전접속재료의 태양은 특별히 제한되지 않으며, 대표적 태양으로는 이방성 도전필름, 이방성 도전시트, 이방성 도전 점접착제, 이방성 도전 잉크 및 이방성 도전 페이스트가 있다.
본 발명의 절연피복 도전성 미립자 및 이방성 도전접속재료는, 도전 및 절연 특성이 우수할 뿐만 아니라 접속신뢰성 및 절연신뢰성이 우수하다. 따라서, 휴대용 통신기기 및 액정디스플레이와 같은 전자제품의 제조시에 소형 전기 부품의 전기적 접속을 위해 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 도전성 코어;
    상기 도전성 코어의 표면에 형성되며, 스티렌과 메타크릴산메틸이 공중합되어 있고 스티렌에는 불포화결합중의 1,2-비닐결합의 비율이 14~25%인 부타디엔이 공중합되어 있는 절연성수지를 포함하여 이루어지는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연성수지는, 25℃에서 톨루엔 불용분 함유률이 4~22 wt%이고, 25℃에서 톨루엔에 의한 팽창지수가 11~19이며, 25℃에서 톨루엔 불용분 함유률/팽창지수가 0.15~1.10 wt%가 되도록 그라프트 공중합된 투명성 고무변성 공중합수지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 코어는 금속, 금속산화물, 땜납 및 카본으로 이루어진 군에서 선택되는 도전 재료의 입자인 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 코어는 유리, 세라믹 또는 고분자로 이루어진 핵재; 및 상기 핵 재 표면에 형성된 금속층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 금속은 금, 은, 구리, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무스, 게르마늄, 카드뮴, 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금 및 주석-납-은 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 금속산화물은 금, 은, 구리, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무스, 게르마늄, 카드뮴, 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금 및 주석-납-은 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 산화물인 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 메틸 메타크릴레이트-스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 각종 아크릴레이트, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 불소 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 페놀-포르말린 수지, 페놀 수지, 크실렌 수지, 디아릴 프탈레이트 수지, 에폭시 수지, 폴리이소시아네이트 수지, 페녹시 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 금속층은 금, 은, 구리, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무스, 게르마늄, 카드뮴, 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금 및 주석-납-은 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 코어의 평균 입경은 2~100㎛인 것을 특징으로 하는 절연피복 도전성 미립자.
  10. 절연성 접착성분; 및
    제1항 내지 제9항 중 선택되는 어느 한 항에 따른 절연피복 도전성 미립자;를 포함하여 이루어지며,
    상기 절연피복 도전성 미립자는 상기 절연성 접착성분에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 이방성 도전접속재료.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 절연성 접착성분은
    아세트산비닐계 수지, 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 폴리아미드계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합 고무, 클로로프렌 고무 및 아크릴로니트릴-스티렌 블록 공중합 고무로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이방성 도전접속재료.
  12. 제10항에 있어서,
    이방성 도전필름, 이방성 도전시트, 이방성 도전 점접착제, 이방성 도전 잉크 및 이방성 도전 페이스트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이방성 도전접속재료.
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