KR20110036733A - 이방성 도전 필름 - Google Patents

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KR20110036733A
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야스노부 야마다
야스시 아꾸쯔
고우이찌 미야우찌
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소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 열경화성 에폭시 수지보다 비교적 저온ㆍ단시간에서의 경화가 가능한 중합성 아크릴계 화합물을 필름 형성 수지와 함께 사용하는 이방성 도전 필름을 사용하여, 130 ℃의 압착 온도, 3초간의 압착 시간이라는 압착 조건으로 이방성 접속을 행한 경우, 높은 접착 강도와 양호한 도통 신뢰성을 실현할 수 있도록 한다. 이를 위한 이방성 도전 필름은, 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층이 적층된 구조를 갖는다. 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층은, 각각 중합성 아크릴계 화합물, 필름 형성 수지 및 중합 개시제를 함유한다. 중합 개시제는 1분간 반감기 온도가 상이한 2종의 유기 과산화물을 함유한다. 이 2종의 유기 과산화물 중, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물은 분해에 의해 벤조산 또는 그의 유도체를 발생하는 것이다.

Description

이방성 도전 필름{ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM}
본 발명은, 이방성 도전 필름, 그것을 사용한 접속 구조체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 패널과 테이프 캐리어 패키지(TCP) 기판 또는 칩온 필름(COF) 기판을 접속할 때나, TCP 기판 또는 COF 기판과 인쇄 배선판(PWB)을 접속할 때에는, 일반적으로 열경화성 에폭시 수지, 중합 개시제 및 도전성 입자를 포함하는 열경화성 수지 조성물을 필름상으로 성형한 이방성 도전 필름(ACF)이 널리 사용되고 있다. 이 경우, 통상적으로 압착 온도가 180 내지 250 ℃ 정도, 압착 시간이 5 내지 10초 정도이다.
그러나, 최근 PWB의 전극부나 액정 패널의 ITO 전극으로의 열적 스트레스를 감소시키기 위해, 이방성 도전 필름을 사용하여 열 압착할 때의 압착 온도를 낮추는 것이거나, 또한 열적 스트레스의 감소뿐만 아니라 생산 효율의 향상을 위해 압착 시간을 단축시키는 것이 요구되고 있다. 그 때문에, 이방성 도전 필름을 구성하는 열경화성 에폭시 수지 대신에, 그보다도 저온ㆍ단시간에서의 경화가 가능한 중합성 아크릴계 화합물을 필름 형성 수지와 함께 사용하는 것이 시도되고 있다. 이 경우, 중합 개시제로서 자기 분해에 따라 가스를 발생하지 않는 유기 과산화물로서, 1분간 반감기 온도가 비교적 낮은 100 ℃ 내지 130 ℃ 정도의 유기 과산화물(예를 들면, 디벤조일퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 130 ℃), 디라우로일퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 116.4 ℃), 디(3,5,5-트리메틸헥사이노일)퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 112.6 ℃) 등)의 사용이 제안되어 있다(특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2006-199825호 공보
그러나, 중합성 아크릴계 화합물과 상술한 바와 같은 유기 과산화물을 함유하는 이방성 도전 필름으로 이방성 도전 접속을 행할 때, 압착 온도와 압착 시간의 감소를 목적으로서 압착 온도 130 ℃ 이하, 압착 시간 3초라는 조건으로 압착을 행한 경우, 전자 부품이나 플렉시블 기판에 대한 이방성 도전 필름의 접착 강도가 불충분해지고, 그 때문에 접속 신뢰성이 충분하지 않다는 문제점이 있었다. 그 때문에, 에폭시 수지보다 경화 온도가 낮으면서도 경화 시간을 단축할 수 있는 중합성 아크릴계 화합물을 사용하고 있음에도 불구하고, 압착 온도를 150 ℃ 이상, 압착 시간을 5초 이상으로 해야만 하였다.
또한, TCP 기판은 COF 기판에 비해 실장 밀도나 입수 비용이 모두 낮고, 표 1에 나타낸 바와 같은 상이점이 있으며, 특히 COF 기판은 Cu를 폴리이미드 베이스에 접착제를 통해 적층함으로써 제작되어 있지 않다. 이 때문에, COF 기판은 PWB와 이방성 도전 필름으로 접합할 때 이방성 도전 필름과 COF 기판의 폴리이미드 베이스가 직접 접촉하게 된다는 점에서, Cu를 폴리이미드 베이스에 접착제를 통해 적층함으로써 제조된 TCP 기판과는 크게 상이하다. 이 상이점 때문에, COF 기판과 이방성 도전 필름 사이의 접착 강도(박리 강도)가 TCP 기판과 이방성 도전 필름 사이의 접착 강도보다 작아진다는 문제점이 있다. 따라서, 실제의 실장시에는, TCP 기판용 이방성 도전 필름과 COF 기판용 이방성 도전 필름을 구별하여 사용하고 있는 것이 현실이다. 따라서, 이방성 도전 필름을 사용한 실장 공정의 간이화(이방성 도전 필름의 적용 과실 방지)와 이방성 도전 필름의 재고 관리의 간소화를 위해, TCP 기판과 COF 기판에 대하여 공용할 수 있는 ACF가 요구되고 있다.
Figure pct00001
본 발명은 이상의 종래 기술의 과제를 해결하고자 하는 것이며, 열경화성 에폭시 수지보다 비교적 저온ㆍ단시간에서의 경화가 가능한 중합성 아크릴계 화합물을 필름 형성 수지와 함께 사용하는 이방성 도전 필름을 사용하여, 예를 들면 TCP 기판 또는 COF 기판과 PWB를 130 ℃의 압착 온도, 3초간의 압착 시간이라는 압착 조건으로 이방성 접속을 행한 경우, 높은 접착 강도와 양호한 도통 신뢰성을 실현할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 이방성 도전 필름을 각각 중합성 아크릴계 화합물, 필름 형성 수지 및 중합 개시제를 함유하는 절연성 접착제층 및 이방성 도전 접착층으로 구성하고, 또한 유기 과산화물로서 1분간 반감기 온도가 상이한 2종의 유기 과산화물을 사용하고, 이 2종의 유기 과산화물 중 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물로서 분해에 의해 벤조산을 발생하는 것을 사용함으로써, 상술한 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층이 적층되어 이루어지는 이방성 도전 필름에서,
상기 절연성 접착층 및 상기 이방성 도전 접착층이 각각 중합성 아크릴계 화합물, 필름 형성 수지 및 중합 개시제를 함유하되, 단 상기 이방성 도전 접착층은 추가로 도전성 입자를 함유하고 있고,
상기 중합 개시제가 1분간 반감기 온도가 상이한 2종의 유기 과산화물을 함유하고, 상기 2종의 유기 과산화물 중 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물이 분해에 의해 벤조산 또는 그의 유도체를 발생하는 것인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은, 제1 배선 기판의 접속부와 제2 배선 기판의 접속부 사이를 상술한 이방성 도전 필름으로 이방성 접속한 접속 구조체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 제1 배선 기판의 접속부와 제2 배선 기판의 접속부 사이에 상술한 이방성 도전 필름을 협지시키고, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물이 분해되지 않는 제1 온도에서 임시 접착한 후, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물이 분해되는 제2 온도에서 열 압착하는 것을 특징으로 하는 접속 구조체의 제조 방법을 제공한다.
본원 발명의 이방성 도전 필름은 각각 중합성 아크릴계 화합물, 필름 형성 수지 및 중합 개시제를 함유하는 이방성 도전 접착층과 절연성 접착층의 적층 구조를 갖고, 양 층의 중합성 아크릴계 화합물의 중합 개시제로서 1분간 반감기 온도가 상이한 2종의 유기 과산화물을 사용하고, 그 중 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물로서 분해에 의해 벤조산 또는 그의 유도체를 발생하는 것을 사용한다. 그 때문에, 상대적으로 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물의 존재에 의해, 고온 분해 과산화물의 분해를 촉진시키는 상대적으로 높은 온도에서의 단시간의 열압착시에, 가열 온도의 상승에 따라 열 스트레스를 고려할 필요가 없는 상대적으로 낮은 온도로부터 저온 분해 과산화물을 분해시켜, 중합성 아크릴계 화합물을 충분히 경화시키는 것이 가능해진다. 또한, 최종적으로 고온 분해 과산화물을 분해시키고, 중합성 아크릴계 화합물의 경화를 완료시킴과 동시에 벤조산을 생성시킨다. 생성된 벤조산의 일부는 경화한 이방성 도전 필름과 피접속물의 계면 및 그 근방에 존재하게 되기 때문에, 접착 강도를 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 이방성 도전 필름이 상술한 바와 같은 절연성 접착층과 이방성 도전 접착층의 적층 구조를 갖기 때문에, TCP 기판과 COF 기판에 대하여 공용할 수 있게 된다. 그 이유는 명확하지 않지만, 이하와 같이 추찰된다.
즉, 절연성 접착층은 이방성 도전 접착층에 비해 일반적으로 낮은 유리 전이 온도를 나타내기 때문에, COF 기판 또는 TCP 기판이 이방성 도전 필름에 압입될 때 배제되기 쉽고, 접합시에는 면 방향의 인접하는 전극 사이에 편재하는 경향이 있다. 이 절연성 접착층은 접합시에 저온에서 라디칼 경화되고, 보다 고온에서 라디칼 경화됨과 동시에 벤조산을 발생한다. 따라서, 발생한 벤조산 때문에 절연성 접착층은 COF 기판 또는 TCP 기판과의 접촉면(금속 전극 표면, 폴리이미드 표면, 접착제층 표면)과 강하게 접합하여 경화된다. 이방성 도전층은 절연성 접착층보다 높은 유리 전이 온도를 갖기 때문에, COF 기판 또는 TCP 기판이 이방성 도전 필름에 압입될 때 서로 대향하는 전극 사이에 도전성 입자가 존재하기 쉬워지지만, 절연성 접착층과 마찬가지로 저온에서 라디칼 경화되고, 보다 고온에서 라디칼 경화됨과 동시에 벤조산을 발생한다. 따라서, 이방성 도전 접착층은 PWB 및 COF 기판 또는 TCP 기판과의 접촉면과 강하게 접합하여 경화된다. 이와 같이, 절연성 접착층은 응력 완화 및 COF 기판 또는 TCP 기판과의 강고한 접착성을 발현하고, 이방성 도전 접착층은 그의 강한 응집력에 의해 COF 기판 또는 TCP 기판과 PWB의 양호한 접속 신뢰성을 발현한다.
[도 1] 참고예 A2의 조성물의 GC-MS 차트이다.
[도 2] 참고예 B1의 조성물의 GC-MS 차트이다.
[도 3] 실시예 2의 이방성 도전 필름의 GC-MS 차트이다.
[도 4] 실시예 2에서 제조한 접속 구조체의 단면 모식도이다.
본 발명의 이방성 도전 필름은, 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층이 적층된 2층 구조를 갖는 것이다. 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층이 각각 중합성 아크릴계 화합물, 필름 형성 수지 및 중합 개시제를 함유한다. 이방성 도전 접착층은 추가로 도전성 입자를 함유한다. 여기서, 중합 개시제는 분해 온도가 상이한 2종의 유기 과산화물을 함유하고 있고, 이 2종의 유기 과산화물 중 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물이 분해에 의해 벤조산 또는 그의 유도체를 발생하는 것이다. 여기서 벤조산의 유도체로서는, 벤조산메틸, 벤조산에틸, 벤조산 t-부틸 등을 들 수 있다. 또한, 2종의 유기 과산화물은 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층에서 동일한 구체적인 조합일 수도 있고, 상이한 조합일 수도 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층 각각이 중합 개시제로서 사용하는 2종의 유기 과산화물 중, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물(이하, 저온 분해 과산화물로 칭하는 경우가 있음)의 1분간 반감기 온도는, 지나치게 낮으면 경화 전의 보존 안정성이 짧아지고, 지나치게 높으면 이방성 도전 필름의 경화가 불충분해지는 경향이 있기 때문에 바람직하게는 80 ℃ 이상 120 ℃ 미만, 보다 바람직하게는 90 ℃ 이상 120 ℃ 미만이다. 한편, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물(이하, 고온 분해 과산화물로 칭하는 경우가 있음)의 1분간 반감기 온도는, 낮은 것이 발매되어 있지 않고, 지나치게 높으면 대체로 상정한 열 압착 온도에서는 벤조산 또는 그의 유도체를 발생시키지 않는 경향이 있기 때문에, 바람직하게는 120 ℃ 이상 150 ℃ 이하이다.
또한, 저온 분해 과산화물과 고온 분해 과산화물 사이의 1분간 반감기 온도차는, 그 차가 지나치게 작으면 저온 분해 과산화물과 고온 분해 과산화물이 중합성 아크릴레이트 화합물과 반응하여 접착 강도의 향상에 기여하는 벤조산량이 감소하는 결과가 되고, 지나치게 크면 이방성 도전 필름의 저온에서의 경화 반응성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 바람직하게는 10 ℃ 이상 30 ℃ 이하이다.
이러한 저온 분해 과산화물과 고온 분해 과산화물의 질량비는, 전자가 후자에 대하여 상대적으로 지나치게 적으면 이방성 도전 필름의 저온에서의 경화 반응성이 저하되고, 반대로 지나치게 많으면 접착 강도가 저하되는 경향이 있기 때문에 바람직하게는 10:1 내지 1:5이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 저온 분해 과산화물의 구체예로서는, 디이소부티릴퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 85.1 ℃), 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(1분간 반감기 온도 124.3 ℃), 디라우로일퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 116.4 ℃), 디(3,5,5-트리메틸헥사이노일)퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 112.6 ℃), t-부틸퍼옥시피발레이트(1분간 반감기 온도 110.3 ℃), t-헥실퍼옥시피발레이트(1분간 반감기 온도 109.1 ℃), t-부틸퍼옥시네오헵타노에이트(1분간 반감기 온도 104.6 ℃), t-부틸퍼옥시네오데카노에이트(1분간 반감기 온도 103.5 ℃), t-헥실퍼옥시네오데카노에이트(1분간 반감기 온도 100.9 ℃), 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카르보네이트(1분간 반감기 온도 90.6 ℃), 디(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트(1분간 반감기 온도 92.1 ℃), 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트(1분간 반감기 온도 92.1 ℃), 디-sec-부틸퍼옥시디카르보네이트(1분간 반감기 온도 85.1 ℃), 디-n-프로필퍼옥시디카르보네이트(1분간 반감기 온도 85.1 ℃), 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트(1분간 반감기 온도 85.1 ℃) 등을 들 수 있다. 이들은 2종 이상을 병용할 수 있다.
또한, 고온 분해 과산화물의 구체예로서는 디(4-메틸벤조일)퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 128.2 ℃), 디(3-메틸벤조일)퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 131.1 ℃), 디벤조일퍼옥사이드(1분간 반감기 온도 130.0 ℃), t-헥실퍼옥시벤조에이트(1분간 반감기 온도 160.3 ℃), t-부틸퍼옥시벤조에이트(1분간 반감기 온도 166.8 ℃) 등을 들 수 있다. 이들은 2종 이상을 병용할 수 있다. 또한, 페닐환을 갖는 이들 고온 분해 과산화물을 사용함으로써, 이방성 도전 필름의 응집력을 향상시킬 수 있기 때문에 접착 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
저온 분해 과산화물과 고온 분해 과산화물의 조합으로서는, 전자가 디라우로일퍼옥사이드이고, 후자가 디벤조일퍼옥사이드인 조합이 보존 안정성과 접착 강도의 면에서 바람직하다.
이러한 상이한 2종의 과산화물로 이루어지는 중합 개시제의 절연성 접착층 또는 이방성 도전 접착층 각각에서의 사용량은, 지나치게 적으면 반응성이 없어지고, 지나치게 많으면 이방성 도전 필름의 응집력이 저하되는 경향이 있기 때문에, 중합성 아크릴계 화합물 100 질량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 10 질량부, 보다 바람직하게는 3 내지 7 질량부이다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층 각각이 사용하는 중합성 아크릴계 화합물로서는, 아크로일기 또는 메타크로일기(이하(메트)아크로일기로 칭함)를 1개 이상, 바람직하게는 2개 갖는 화합물이다. 여기서, 중합성 아크릴계 화합물의 1 분자 중의 (메트)아크로일기의 수는, 도통 신뢰성 향상을 위해 2개 이상, 바람직하게는 2개이다. 또한, 중합성 아크릴계 화합물은, 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층에서 동일한 구체적인 화합물일 수도 있고, 상이할 수 있다.
중합성 아크릴계 화합물의 구체적인 예로서는, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 인산에스테르형 아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 비스페녹시에탄올플루오렌디아크릴레이트, 2-아크릴로일옥시에틸숙신산, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, o-프탈산디글리시딜에테르아크릴레이트, 에톡시화비스페놀 A 디메타크릴레이트, 비스페놀 A형 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트 등 및 이들에 상당하는 (메트)아크릴레이트를 들 수 있다.
또한, 중합성 아크릴계 화합물로서, 높은 접착 강도와 도통 신뢰성을 얻는다는 점에서 2관능 아크릴레이트 5 내지 40 질량부와, 우레탄아크릴레이트 10 내지 40 질량부와, 인산에스테르형아크릴레이트 0.5 내지 5 질량부를 병용하는 것이 바람직하다. 여기서, 2관능 아크릴레이트는 경화물의 응집력을 향상시키며, 도통 신뢰성을 향상시키기 위해 배합되어, 우레탄 아크릴레이트는 폴리이미드에 대한 접착성 향상을 위해 배합되어, 인산에스테르형 아크릴레이트는 금속에 대한 접착성 향상을 위해 배합된다.
중합성 아크릴계 화합물의 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층 각각에서의 사용량은, 지나치게 적으면 도통 신뢰성이 낮아지고, 지나치게 많으면 접착 강도가 낮아지는 경향이 있기 때문에 바람직하게는 수지 고형분(중합성 아크릴계 화합물과 필름 형성 수지의 합계)의 20 내지 70 질량％, 보다 바람직하게는 30 내지 60 질량％이다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층 각각이 사용하는 필름 형성 수지로서는, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 페녹시 수지, 폴리아미드, EVA 등의 열 가소성 엘라스토머 등을 사용할 수 있다. 이 중에서도 내열성, 접착성을 위해 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 페녹시 수지, 특히 페녹시 수지, 예를 들면 비스 A형 에폭시 수지, 플루오렌 골격을 갖는 페녹시 수지를 들 수 있다. 여기서, 플루오렌 골격을 갖는 페녹시 수지는, 경화물의 유리 전이점을 상승시키는 특성을 갖는다. 따라서, 절연성 접착층이 아닌 이방성 도전 접착층에만 배합하는 것이 바람직하다. 이 경우, 필름 형성성 수지 중의 플루오렌 골격을 갖는 페녹시 수지의 비율은 바람직하게는 3 내지 30 질량％, 보다 바람직하게는 5 내지 25 질량％이다.
또한, 본 발명의 이방성 도전 필름의 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층 각각에서의 필름 형성 수지의 사용량은, 지나치게 적으면 필름을 형성하지 않고, 지나치게 많으면 전기 접속을 얻기 위한 수지의 배제성이 낮아지는 경향이 있기 때문에, 수지 고형분(중합성 아크릴계 화합물과 필름 형성 수지의 합계)의 80 내지 30 질량％, 보다 바람직하게는 70 내지 40 질량％이다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 이방성 도전 접착층에서 사용하는 도전성 입자로서는, 종래의 이방성 도전 필름에서 사용되고 있는 도전성 입자를 사용할 수 있으며, 예를 들면 금 입자, 은 입자, 니켈 입자 등의 금속 입자, 벤조구아나민 수지나 스티렌 수지 등의 수지 입자의 표면을 금, 니켈, 아연 등의 금속으로 피복한 금속 피복 수지 입자 등을 사용할 수 있다. 이러한 도전성 입자의 평균 입경으로서는 통상적으로 1 내지 10 ㎛, 보다 바람직하게는 2 내지 6 ㎛이다.
도전성 입자의 이방성 도전 필름의 이방성 도전 접착층에서의 사용량은 지나치게 적으면 도통 불량이 되고, 지나치게 많으면 단락이 되기 때문에, 바람직하게는 수지 고형분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 20 질량부, 보다 바람직하게는 0.2 내지 10 질량부이다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층 각각은, 필요에 따라 각종 아크릴 단량체 등의 희석용 단량체, 충전제, 연화제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 커플링제 등을 함유할 수 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 절연성 접착층의 층 두께는 지나치게 얇으면 접착 강도가 저하되고, 지나치게 두꺼우면 도통 신뢰성이 저하되기 때문에 바람직하게는 10 내지 25 ㎛, 보다 바람직하게는 16 내지 21 ㎛이다. 한편, 이방성 도전 접착층의 층 두께는 지나치게 얇으면 도통 신뢰성이 저하되고, 지나치게 두꺼우면 접착 강도가 저하되기 때문에 바람직하게는 10 내지 25 ㎛, 보다 바람직하게는 15 내지 20 ㎛이다. 또한, 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층을 결합한 이방성 도전 필름의 두께는, 지나치게 얇으면 충전 부족에 의해 접착 강도가 저하되고, 지나치게 두꺼우면 압입 부족에 의해 도통 불량이 발생하기 때문에 바람직하게는 25 내지 50 ㎛, 보다 바람직하게는 30 내지 45 ㎛이다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층 각각의 경화물의 유리 전이 온도는, 이방성 도전 필름을 언더필제로서 기능시키기 위해 중요한 요소가 된다. 이러한 점 등으로부터, 절연성 접착층의 경화물의 유리 전이 온도는 바람직하게는 50 내지 100 ℃, 보다 바람직하게는 65 내지 100 ℃이고, 한편 이방성 도전 접착층의 경화물의 유리 전이 온도는 바람직하게는 80 내지 130 ℃, 보다 바람직하게는 85 내지 130 ℃이다. 이 경우, 절연성 접착층의 경화물의 유리 전이 온도보다 이방성 도전 접착층의 경화물의 유리 전이 온도를 높게 설정하는 것이 바람직하다. 이에 따라 절연성 접착층을 빨리 유동화시키고, 접속 조작시에 서로 대향하는 전극 사이로부터 배제되도록 할 수 있다. 구체적으로 바람직하게는 0 내지 25 ℃, 보다 바람직하게는 10 내지 20 ℃ 높아지도록 한다.
본 발명의 이방성 도전 필름은, 종래의 이방성 도전 필름과 동일한 방법에 준하여 제조할 수 있다. 예를 들면 중합성 아크릴계 화합물, 필름 형성 수지, 중합 개시제 및 필요에 따라 다른 첨가제, 메틸에틸케톤 등의 용매를 균일하게 혼합하여 얻은 절연성 접착층 형성용 조성물을 박리 처리가 실시된 박리 시트 표면에 도포하고, 건조함으로써 절연성 접착층을 형성하고, 그 위에 중합성 아크릴계 화합물, 필름 형성 수지, 도전성 입자, 중합 개시제 및 필요에 따라 다른 첨가제, 메틸에틸케톤 등의 용매를 균일하게 혼합하여 얻은 이방성 도전 접착층 형성용 조성물을 도포하고, 건조시킴으로써 이방성 도전 접착층을 형성하고, 그에 따라 본 발명의 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름은, 제1 배선 기판의 접속부와 제2 배선 기판의 접속부 사이를 이방성 접속하여 이루어지는 접속 구조체에 바람직하게 적용할 수 있다. 여기서, 제1 배선 기판 및 제2 배선 기판에는 특별히 한정은 없고, 액정 패널의 유리 기판이나 플렉시블 배선 기판 등을 들 수 있다. 또한, 각각의 기판의 접속부에 대해서도 특별히 한정은 없지만, 종래의 이방성 도전 필름이 적용되는 접속부일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 이방성 도전 필름은 다양한 경우 사용할 수 있지만, 이 중에서도 제1 배선 기판이 COF 기판 또는 TCP 기판이고, 제2 배선 기판이 PWB인 경우 바람직하게 적용할 수 있다. 이것은, 본 발명의 이방성 도전 필름을 TCP 기판과 COF 기판에 대하여 공용할 수 있다는 것을 의미한다. 이 경우, 이방성 도전 접착층 중의 필름 형성 수지가 플루오렌 골격을 갖는 페녹시 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 이방성 도전 접착층의 경화물의 유리 전이 온도를 절연성 접착층의 유리 전이 온도보다 높일 수 있으며, 이방성 도전 필름의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 접속 구조체에서는, 이방성 도전 필름의 절연성 접착층이 제1 배선 기판측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 접착제층이 형성되어 있지 않은 폴리이미드 표면에 대한 접착 강도를 향상시킬 수 있다.
이러한 접속 구조체는, 제1 배선 기판의 접속부와 제2 배선 기판의 접속부 사이에 본 발명의 이방성 도전 필름을 통상적으로 제1 배선 기판측에 절연성 접착층이 배치되도록 협지시키고, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물이 분해되지 않는 제1 온도에서 임시 접착하고, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물이 분해되는 제2 온도에서 열 압착함으로써 제조할 수 있다. 여기서, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물, 이들의 바람직한 1분간 반감기 온도, 이들의 바람직한 온도차에 대해서는 이미 설명한 바와 같다. 또한, 제1 온도로서는, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물의 당해 1분간 반감기 온도의 -20 ℃ 이하의 온도가 바람직하고, 제2 온도로서는, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물의 당해 1분간 반감기 온도의 -20 ℃ 이상의 온도가 바람직하다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
참고예 A1 내지 A4 및 B1 내지 B3
표 2의 배합 조성을 통상법에 의해 균일하게 혼합함으로써 이방성 도전 접착층 형성용 조성물(A1 내지 A4)과 절연성 접착층 형성용 조성물(B1 내지 B3)을 조정하였다. 이들 조성물을 단층으로 박리 폴리에스테르 필름에 도포하고, 70 ℃의 열풍을 5분간 분무하여 건조함으로써 접착 필름을 제조하였다.
또한, 참고예 A1 내지 A3은 중합 개시제로서 저온 분해성의 유기 과산화물과, 고온 분해성이며 분해시에 벤조산을 발생시키는 유기 과산화물을 병용한 이방성 도전 접착층 형성용 조성물의 예이고, 참고예 A4는 저온 분해성의 유기 과산화물만 사용한 이방성 도전 접착층 형성용 조성물의 예이다. 또한, 참고예 A2 및 A3은, 필름 형성 수지에 플루오렌 골격을 갖는 페녹시 수지를 사용한 이방성 도전 접착층 형성용 조성물의 예에도 해당한다.
참고예 B1은 중합 개시제로서 저온 분해성의 유기 과산화물과, 고온 분해성이며 분해시에 벤조산을 발생시키는 고온 분해성의 유기 과산화물을 병용한 절연성 접착층 형성용 조성물의 예이고, 참고예 B2는 중합 개시제로서 고온 분해성이며 분해시에 벤조산을 발생시키는 유기 과산화물만을 사용한 절연성 접착층 형성용 조성물의 예이고, 참고예 B3은 중합 개시제로서 저온 분해성의 유기 과산화물만을 사용한 절연성 접착층 형성용 조성물의 예이다.
얻어진 접착 필름(미경화품)에 대하여, 이하에 설명한 바와 같이 "벤조산 발생의 유무", "저온 경화성의 유무", "경화물의 유리 전이 온도"를 조사하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
<벤조산 발생의 유무>
접착 필름을 밀폐 용기에 넣고, 헬륨 가스를 50 mL/분으로 흘리면서 135 ℃에서 15분간 가열하고, 발생 가스를 수집(-20 ℃, 테낙스(Tenax)358)하고, 이하의 조건으로 GC-MS 분석을 행하여 벤조산 발생의 유무를 조사하였다. 참고예 A2와 B1의 조성물의 GC-MS 차트를 각각 도 1과 도 2에 나타낸다.
기기: JHS100(JAI사 제조), HP6890/5973MS(애질런트(Agilent)사)
주입구: 280 ℃, 스플릿(Split) 50:1
칼럼: DB1701(30 M)
오븐: 40 ℃(15분간 유지)→240 ℃(5분간 유지), 승온 10 ℃/분
IF, I/S 온도: 250 ℃, 230 ℃
주사 범위: 33-550 ℃
<저온 경화성의 유무 및 유리 전이 온도>
접착 필름의 저온 경화성 및 유리 전이 온도를 동적 점탄성 측정 장치(레오바이브론(RHEOVIBRON) DDV-01FP, 오리엔텍사)에 의해 조사하였다.
Figure pct00002
실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 7
표 3에 나타낸 구성이 되도록 참고예 A1 내지 A4 및/또는 B1 내지 B3의 조성물을 박리 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET) 필름에 도포하고, 각각 70 ℃의 열풍을 5분간 분무하여 건조함으로써 성막하여 이방성 도전 필름을 제조하였다. 단, 절연성 접착층이 박리 폴리에스테르 필름측이 되도록 하였다.
얻어진 이방성 도전 필름에 대하여, 접속 신뢰성의 정도를 판단하기 위해 4 단자법으로 도통 저항을 측정하였다. 즉, 유리 에폭시 기판 표면의 35 ㎛ 두께의 동박에 200 ㎛ 피치의 배선이 형성된 인쇄 배선판(PWB)에 이방성 도전 필름을 80 ℃, 1 MPa, 2초의 조건으로 가열 압착하고, 박리 PET 필름을 박리하고, PWB 표면에 이방성 도전 필름을 임시 접착하였다. 이 이방성 도전 필름에 대하여, COF 기판(두께 38 ㎛의 폴리이미드 필름에 200 ㎛ 피치의 두께 8 ㎛의 구리 배선을 형성한 배선 기판) 또는 TCP 기판(두께 75 ㎛의 폴리이미드 필름에 12 ㎛ 두께의 에폭시계 접착제층과, 그 위에 200 ㎛ 피치의 두께 18 ㎛의 구리 배선을 형성한 배선 기판)의 구리 배선 부분을 올려놓고, 130 ℃, 3 MPa, 3초 또는 190 ℃, 3 MPa, 5초의 조건으로 압착하여 평가용의 접속 구조체를 얻었다.
얻어진 접속 구조체에 대하여, 배선 구조체의 PWB에 대하여 COF 기판 또는 TCP 기판을 박리 속도 50 mm/분으로 90도 박리 시험을 행하여 박리 강도를 접착 강도로서 측정하였다. 또한, 초기 도통 저항(Ω: max값)과, 온도 85 ℃, 습도 85 ％RH의 항온조 중에 500 시간 동안 유지한 후의 후기 도통 저항(Ω: max값)을 멀티미터(모델 번호 34401A, 애질런트사)로 측정하였다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 박리 강도(N/cm)의 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 실시예 2의 이방성 도전 필름에 대하여 참고예 A2와 동일하게 GC-MS 분석을 행하였다. 얻어진 차트를 도 3에 나타낸다. 도 3으로부터, 실시예 2의 이방성 도전 필름이 벤조산을 발생시킨다는 것을 알 수 있었다.
또한, COF 기판과 PWB 사이, 및 TCP 기판과 PWB 사이의 초기 도통 저항, 고온 고습 방치 후의 후기 도통 저항 및 박리 강도의 바람직한 범위는 이하와 같다.
<박리 강도>
COF/PWB: 6.0 내지 12.0 N/cm
TCP/PWB: 10 내지 15 N/cm
<초기 도통 저항(MAX값)>
COF/PWB: 0.10 내지 0.13 Ω
TCP/PWB: 0.035 내지 0.060 Ω
<고온 고습 방치 후의 후기 도통 저항(MAX값)>
COF/PWB: 0.11 내지 0.20 Ω
TCP/PWB: 0.050 내지 0.200 Ω
(종합 평가)
또한, 이들 평가 결과가 모두 바람직한 범위에 있는 경우를 양호(G)하다고 판정하고, 그 중에서도 보다 바람직한 경우를 더욱 양호(E)하다고 판정하고, 하나라도 벗어난 경우에는 불량(NG)으로 판정하였다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pct00003
표 3으로부터, 절연성 접착층과 이방성 도전층 각각에 디라우로일퍼옥사이드(저온 분해 과산화물)와 디벤조일퍼옥사이드(고온 분해 과산화물)를 중합 개시제로서 사용한 실시예 1 내지 3의 이방성 도전 필름은, 도통 저항이 작기 때문에 도통 신뢰성이 우수하고, 게다가 우수한 접착 강도를 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 특히, 이방성 도전 접착층의 필름 형성 수지에 플루오렌 골격을 갖는 페녹시 수지를 함유하는 실시예 2 및 3의 이방성 도전 필름의 경우, 실시예 1에 비해 COF 기판과 PWB 사이의 박리 강도가 높아지고, 보다 TCP 기판 및 COF 기판에 공용인 이방성 도전 필름으로서 적합해진다는 것을 알 수 있었다
그에 비해, 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층 중 어느 하나에서, 중합 개시제로서 저온 분해성 과산화물 또는 고온 분해성 과산화물 중 하나만 사용한 비교예 1 내지 5의 이방성 도전 필름의 경우, 평가 항목을 모두 만족하는 결과를 제공하지 않았다. 구체적으로 비교예 1, 2, 4 및 5의 경우, 저온 경화성에 문제가 있는 절연성 접착층 또는 이방성 도전 접착층을 사용하고 있기 때문에, 특히 TCP 기판에 대한 후기 도통 저항이 오픈이 되고, TCP 기판에 대한 도통 신뢰성에 문제가 있었다. 또한, 비교예 3의 경우 절연성 접착층에서 벤조산이 발생하는 과산화물을 사용하지 않기 때문에 COF 기판에 대한 박리 강도가 낮고, 접착 강도에 문제가 있었다. 또한, 비교예 6의 이방성 도전 필름은 절연성 접착층을 사용하지 않고, Tg가 다른 것에 비해 낮기 때문에, TCP 기판에 대한 후기 도통 저항이 상승하고, TCP 기판의 도통 신뢰성에 문제가 있었다. 또한, 비교예 7의 이방성 도전 필름은, 절연성 접착층을 사용하지 않기 때문에 COF 기판에 대한 박리 강도가 낮고, 접착 강도에 문제가 있었다.
또한, 실시예 2의 이방성 도전 필름을 사용하여 제조한 TCP/PWB 접속 구조체를 절단한 바, 도 4에 나타낸 바와 같이 인접하는 전극 사이의 접착층이 특이한 구조가 되어 있다는 것을 알 수 있었다. 구체적으로 이 접속 구조체 (100)은, PWB 기판 (1)의 전극 (2)와, TCP 기판 (3)의 접착제층 (4) 위의 전극 (5) 사이를 이방성 도전 필름으로 접속한 것이지만, 인접하는 전극 사이의 거의 중앙에 절연성 접착층 (6)이 편재함과 동시에, 그 PWB측의 이방성 도전 접착층 (7) 중에 좌우로 발을 늘인 형상이 되어 있다는 것을 알 수 있었다. 이러한 구조를 취하고 있기 때문에, 높은 유리 전이 온도를 갖는 응집력이 강한 이방성 도전 접착층이 TCP와 PWB를 강하게 서로 끌어당기고, 한편 낮은 유리 전이 온도의 절연성 접착층이 접속부의 응력을 완화시켜 박리 강도를 향상시키고, 결과적으로 저온 단시간 경화성, COF 기판에 대한 높은 박리 강도, TCP 기판에 대한 높은 도통 신뢰성을 실현할 수 있는 것으로 생각된다.
실시예 4 내지 7
표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 이방성 도전 필름의 절연성 접착층과 이방성 도전 접착층의 층 두께를 변화시키는 것 이외에 실시예 2를 반복함으로써 이방성 도전 필름을 제조하고, 실시예 2와 동일하게 평가하였다. 얻어진 결과를 표 4에 나타낸다. 절연성 접착층과 이방성 도전층의 층 두께를 9:27 내지 27:9로 변화시켜도 실시예 2와 동일한 종합 평가 결과였다.
Figure pct00004
실시예 8 및 9
표 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 이방성 도전 필름의 압착 조건을 이하에 나타낸 바와 같이 변화시키는 것 이외에 실시예 2를 반복함으로써 이방성 도전 필름을 제조하고, 실시예 2와 동일하게 평가하였다. 얻어진 결과를 표 5에 나타낸다. 보다 저온에서의 압착을 행한 경우에도 실시예 2와 동일한 종합 평가 결과였다. 반대로 보다 고온에서의 압착을 행한 경우에도 실시예 2와 동일한 종합 평가 결과였다.
<실시예 8의 압착 조건>
COF/PWB(120 ℃-3 MPa-3초), TCP/PWB(130 ℃-3 MPa-3초)
<실시예 9의 압착 조건>
COF/PWB(180 ℃-3 MPa-3초), TCP/PWB(180 ℃-3 MPa-3초)
<실시예 2의 압착 조건>
COF/PWB(130 ℃-3 MPa-3초), TCP/PWB(140 ℃-3 MPa-3초)
Figure pct00005
본 발명의 이방성 도전 필름은 저온ㆍ속경화로 이방성 접속할 수 있다. 따라서, 접속 대상물에 열 스트레스를 주지 않고 이방성 접속할 수 있으며, 정밀 전자 부품의 고신뢰성의 이방성 접속에 유용하다.
1: PWB 기판
2: 전극
3: TCP 기판
4: 접착제층
5: 전극
6: 절연성 접착층
7: 이방성 도전 접착층
100: 접속 구조체

Claims (12)

  1. 절연성 접착층 및 이방성 도전 접착층이 적층되어 이루어지는 이방성 도전 필름에 있어서,
    상기 절연성 접착층 및 상기 이방성 도전 접착층이 각각 중합성 아크릴계 화합물, 필름 형성 수지 및 중합 개시제를 함유하되, 단 상기 이방성 도전 접착층은 추가로 도전성 입자를 함유하고 있고,
    상기 중합 개시제가 1분간 반감기 온도가 상이한 2종의 유기 과산화물을 함유하고, 상기 2종의 유기 과산화물 중 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물이 분해에 의해 벤조산 또는 그의 유도체를 발생하는 것임을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2종의 유기 과산화물 중, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물의 1분간 반감기 온도가 80 ℃ 이상 120 ℃ 미만이고, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물의 1분간 반감기 온도가 120 ℃ 이상 150 ℃ 이하인 이방성 도전 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분해 온도가 상이한 2종의 유기 과산화물간의 1분간 반감기 온도차가 10 ℃ 이상 30 ℃ 이하인 이방성 도전 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2종의 유기 과산화물 중, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물과 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물의 질량비가 10:1 내지 1:5인 이방성 도전 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2종의 유기 과산화물 중, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물이 디라우로일퍼옥사이드이고, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물이 디벤조일퍼옥사이드인 이방성 도전 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 형성 수지가 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 또는 페녹시 수지를 함유하는 이방성 도전 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이방성 도전 접착층 중의 필름 형성 수지가 플루오렌 골격을 갖는 페녹시 수지를 함유하는 이방성 도전 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 이방성 도전 접착층의 경화물의 유리 전이 온도가 절연성 접착층의 경화물의 유리 전이 온도에 비해 높은 이방성 도전 필름.
  9. 제8항에 있어서, 이방성 도전 접착층의 경화물의 유리 전이 온도가 절연성 접착층의 경화물의 유리 전이 온도에 비해 10 내지 20 ℃ 높은 이방성 도전 필름.
  10. 제1 배선 기판의 접속부와 제2 배선 기판의 접속부 사이를 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름으로 이방성 접속한 접속 구조체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 배선 기판이 칩온 필름 기판 또는 테이프 캐리어 패키지 기판이고, 제2 배선 기판이 인쇄 배선판이고, 이방성 도전 필름이 제7항에 기재된 이방성 도전 필름이고, 상기 이방성 도전 필름의 절연성 접착층이 제1 배선 기판측에 배치되어 있는 접속 구조체.
  12. 제1 배선 기판의 접속부와 제2 배선 기판의 접속부 사이에 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을 협지시키고, 1분간 반감기 온도가 낮은 유기 과산화물이 분해되지 않는 제1 온도에서 임시 접착한 후, 1분간 반감기 온도가 높은 유기 과산화물이 분해되는 제2 온도에서 열 압착하는 것을 특징으로 하는, 접속 구조체의 제조 방법.
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