KR20110063500A - 이방성 도전 접착제 및 그것을 사용한 접속 구조체의 제조 방법 - Google Patents

이방성 도전 접착제 및 그것을 사용한 접속 구조체의 제조 방법 Download PDF

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소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤
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Abstract

가열 툴을 느린 속도로 접촉·가압시킨 경우에도, 높은 전기적인 접속 신뢰성을 실현할 수 있는 이방성 도전 접착제는 라디칼 중합성 화합물과, 라디칼 개시제와, 필름 형성 수지를 함유하는 절연성 접착 성분에, 도전성 입자가 분산되어 이루어지는 것이다. 이 이방성 도전 접착제의 최저 용융 점도는 100 ∼ 800 ㎩·s 의 범위이고, 최저 용융 점도를 나타내는 온도가 90 ∼ 115 ℃ 의 범위이다.

Description

이방성 도전 접착제 및 그것을 사용한 접속 구조체의 제조 방법{ANISOTROPIC ELECTROCONDUCTIVE ADHESIVE AND METHOD FOR MANUFACTURING CONNECTED STRUCTURE USING THE ANISOTROPIC ELECTROCONDUCTIVE ADHESIVE}
본 발명은 도전성 입자가 절연성 접착 성분에 분산되어 이루어지는 이방성 도전 접착제, 그것을 사용한 접속 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판 (FPC : Flexible Printed Circuits) 을 접합시키는 FOG (Film on Glass) 접합에서는, 유리 기판의 단자 전극과 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극을 이방성 도전 접착제를 개재하여 대향시키고, 가열 툴을 사용하여 이방성 도전 접착제를 가열 경화시키면서 단자 전극을 가압함으로써, 양 단자 전극을 전기적으로 접속시키고 있다 (특허문헌 1).
그런데, 플렉시블 프린트 배선판의 베이스재로서 일반적으로 사용되는 폴리이미드 수지의 선팽창 계수 (10 ∼ 40 × 10-6/℃) 는 유리의 선팽창 계수 (약 8.5 × 10-6/℃) 보다 크기 때문에, 플렉시블 프린트 배선판이 FOG 접합시의 가열 툴의 열에 의해 유리 기판보다 신축 (확장) 되는 정도가 크기 때문에, 양 기판의 단자 전극에 치수 상의 어긋남이 발생하여, 단자 전극 피치가 작아지면 충분한 전기적 접속이 곤란해지는 경향이 있었다.
그래서, 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극의 설계 간격을, 대응하는 유리 기판의 단자 전극의 설계 간격 (소정 간격이라고 하는 경우가 있다) 보다 좁은 간격으로 형성해 두고, 이방성 도전 접착제의 가열 경화시의 가열 툴로부터의 열로 소정 간격이 되도록 확장시켜, 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극끼리의 치수 어긋남을 억제하는 것이 현장적으로 실시되고 있다.
일본 특허공보 제3477367호
그러나, 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극의 설계 간격을 소정 간격보다 좁게 형성한 경우, FOG 접합시의 가열 툴의 조작 조건이 개개의 FOG 접합마다 약간 편차가 있거나, 혹은 제조 상의 요청으로부터 가열 툴의 조작 조건을 약간 변화시키거나 하면, 이방성 도전 접착제에 의한 양호한 전기적 접속을 달성할 수 없는 경우가 있었다.
이와 같은 경우, 프린트 배선판 상의 단자가 유리 기판의 단자에 도달하기 전에 이방성 도전 접착제가 경화되는 것을 방지 또는 억제하고, 그로써 유리 기판 및 플렉시블 프린트 기판의 양 단자 전극과 도전성 입자의 충분한 접촉을 실현하기 위해, 가열 툴을 플렉시블 프린트 배선판에 대하여 비교적 빠른 속도로 접촉·가압시키는 것을 생각할 수 있지만, 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극의 좁게 형성된 간격을 유리 기판의 단자 전극 간격으로까지 확장시키기 위해 필요한 충분한 시간을 확보할 수 없다는 것이 우려된다.
그래서, 가열 툴을 플렉시블 프린트 배선판에 대하여 비교적 느린 속도로 접촉·가압하는 것을 생각할 수 있다. 이로써, 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극의 좁게 형성된 간격을 유리 기판의 단자 전극 간격으로까지 확장시키기 위해 필요한 충분한 시간을 확보할 수 있다. 그러나, 이 경우, 이방성 도전 접착제가 충분히 가압되기 전에 열경화되어, 유리 기판 및 플렉시블 프린트 기판의 양 단자 전극과 도전성 입자의 충분한 접촉을 실현할 수 없게 되는 것이 우려된다.
또, 가열 툴을 플렉시블 프린트 배선판에 대하여 접촉·가압시킬 때, 그 속도가 빠른지 느린지에 상관없이, 가열 툴의 가압 종료 후, 플렉시블 프린트 배선판에는 냉각 수축에 의한 내부 응력이 발생한다. 특히, 단자 전극의 간격을 충분히 확장시킨 플렉시블 프린트 배선판일수록 수축도 커지므로, 내부 응력도 큰 것이 되어, 접속 신뢰성이 저하되는 것이 우려된다. 이 때문에, 응력 완화 능력이 높은 이방성 도전 접착제의 개발이 기다려지고 있는 것이 현 상황이다.
본 발명의 목적은 이상의 종래 과제를 해결하고자 하는 것으로, 가열 툴을 느린 속도로 접촉·가압시킨 경우에도, 높은 전기적인 접속 신뢰성을 실현할 수 있는 이방성 도전 접착제, 그것을 사용한 접속 구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들이 예의 검토한 결과, 이방성 도전 접착제의 경화 성분을 주로 라디칼 중합성 화합물에 의해 구성함과 함께, 그 한편으로 최저 용융 점도를 100 ∼ 800 ㎩·s 의 범위로 하고, 또한 최저 용융 점도에 도달하는 온도를 90 ∼ 115 ℃ 의 범위라는 매우 좁은 범위로 함으로써, 가열 툴의 속도를 느리게 해도 양호한 이방성 도전 접속을 실현할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 라디칼 중합성 화합물과, 라디칼 개시제와, 필름 형성 수지를 함유하는 절연성 접착 성분에, 도전성 입자가 분산되어 이루어지는 이방성 도전 접착제로서,
최저 용융 점도가 100 ∼ 800 ㎩·s 의 범위이고, 최저 용융 점도를 나타내는 온도가 90 ∼ 115 ℃ 의 범위인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접착제를 제공한다.
또, 본 발명은 소정 간격으로 단자 전극이 형성된 유리 기판과, 당해 소정 간격보다 좁은 간격으로 단자 전극이 형성된 플렉시블 프린트 배선판이 이방성 도전 접착제를 사용하여 접속되어 이루어지는 접속 구조체의 제조 방법에 있어서, 이하의 공정 (A) 및 (B) :
(A) 상기 서술한 본 발명의 이방성 도전 접착제를 상기 유리 기판의 단자 전극과 상기 플렉시블 프린트 배선판의 상기 단자 전극 사이에 배치하는 배치 공정 ; 및
(B) 상기 플렉시블 프린트 배선판측으로부터 가열 툴을 가압하고, 당해 최저 용융 점도 이상의 온도에서 가열 가압하여, 상기 단자 전극 사이를 전기적으로 접속시키는 접속 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 이방성 도전 접착제는 그 최저 용융 점도가 100 ∼ 800 ㎩·s 이고, 또한 그 최저 점도 범위를 나타내는 온도가 90 ∼ 115 ℃ 라는 특성을 갖는다. 이 때문에, 소정 간격으로 단자 전극이 형성된 유리 기판과 당해 소정 간격보다 좁은 간격으로 단자 전극이 형성된 플렉시블 프린트 배선판을 본 발명의 이방성 도전 접착제를 사용하여 접속시키고자 한 경우에는, 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극 간격을 충분히 확장시키면서, 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판 사이에 협지된 상태에서도 높은 유동성을 확보할 수 있다. 그 결과, 가열 툴을 가압 속도가 제조 상 다소 편차가 있어도, 또는 저속에서도 높은 접속 신뢰성을 갖는 접속 구조체를 제공할 수 있다.
도 1a 는 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판을 접합시키는 방법의 설명도이다.
도 1b 는 도 1a 에 이어지는, 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판을 접합시키는 방법의 설명도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한, 수치 범위「X ∼ Y」는 X
Figure pct00001
,
Figure pct00002
Y 라는 의미이다.
본 발명의 이방성 도전 접착제는 라디칼 중합성 화합물과, 라디칼 개시제와, 필름 형성 수지를 함유하는 절연성 접착 성분에, 도전성 입자가 분산되어 이루어지는 것으로, 그 특징은, 최저 용융 점도가 100 ∼ 800 ㎩·s, 바람직하게는 100 ∼ 400 ㎩·s 의 범위이고, 또한 최저 용융 온도를 나타내는 온도가 90 ∼ 115 ℃, 바람직하게는 95 ∼ 110 ℃ 이다.
본 발명에 있어서, 최저 용융 점도를 100 ∼ 800 ㎩·s 로 하는 이유는, 100 ㎩·s 이상이면, 이방성 도전 접착제를 가열 가압하였을 때의 과잉 유동을 피할 수 있고, 그 결과, 단자 전극 사이에 필요한 접착제량을 확보할 수 있기 때문이다. 또, 최저 용융 점도가 800 ㎩·s 를 초과하면, 이방성 도전 접착제의 가열 가압시의 유동성이 저하되고, 접속 두께가 도전성 입자의 직경보다 커져, 그 결과, 접속 신뢰성이 저하되기 때문이다.
또, 최저 용융 점도를 나타내는 온도를 90 ∼ 115 ℃ 로 하는 이유를 이하에 설명한다. 먼저, 최저 용융 온도가 90 ℃ 보다 낮은 이방성 도전 접착제는, 그 이후의 가열 가압에 기초한 용융 점도의 상승 영역에 빨리 도달하여, 급격하게 유동성이 저하되고, 그 때문에 미리 소정 간격을 보다 좁은 간격으로 단자 전극이 형성된 플렉시블 프린트 배선판에 대해서는, 그 간격이 충분히 확장되기 전에 이방성 도전 접착제의 대부분의 경화가 진행되어, 유리 기판 및 플렉시블 프린트 배선판의 양 기판의 단자 전극과 도전성 입자의 접촉이 불충분해지기 때문이다.
한편, 최저 용융 점도가 115 ℃ 를 초과한 이방성 도전 접착제는, 경화 반응 자체가 충분히 실시되지 않은 채, 가열 툴에 의한 가열 가압의 소정 시간이 종료되게 되어, 이 경우에도 유리 기판 및 플렉시블 프린트 배선판의 양 기판의 단자 전극과 도전성 입자의 접촉이 불충분해지기 때문이다.
이와 같이, 본 발명에 있어서는, 최저 용융 점도의 최적 범위가 100 ∼ 800 ㎩·s 이고, 최저 용융 점도를 나타내는 온도의 최적 범위가 90 ∼ 115 ℃ 이기 때문에, 최저 용융 점도를, 최저 용융 점도를 나타내는 온도로 나눈 값 [(최저 용융 점도)/(최저 용융 점도를 나타내는 온도)]의 최적 범위는 0.88 ∼ 8.8 이 된다.
또한, [(최저 용융 점도)/(최저 용융 점도를 나타내는 온도)]의 값이 상기 최적 범위에 있다 해도, 「최저 용융 점도」 와 「최저 용융 점도를 나타내는 온도」중 적어도 어느 일방이 최적 범위에서 벗어나면, 접속 불량의 원인이 된다.
본 발명의 이방성 도전 접착제의 도전성 입자는, 예를 들어, 니켈, 금, 구리 등의 금속 입자, 수지 입자에 금 도금 등을 실시한 것, 수지 입자에 금 도금을 실시한 입자의 최외층에 절연 피복을 실시한 것 등을 사용할 수 있다. 여기서, 도전성 입자의 평균 입경은 도통 신뢰성의 관점에서 바람직하게는 1 ∼ 20 ㎛, 보다 바람직하게는 2 ∼ 10 ㎛ 이다. 또, 절연성 접착 성분 중의 도전성 입자의 함유량은 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성의 관점에서 바람직하게는 2 ∼ 50 질량％, 보다 바람직하게는 3 ∼ 20 질량％ 이다.
절연성 접착 성분은, 전술한 바와 같이, 적어도 라디칼 중합성 화합물, 라디칼 중합 개시제 및 필름 형성 수지를 함유한다.
라디칼 중합성 화합물로는, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트, 인 함유 (메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴레이트 모노머류, 및 우레탄(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴레이트 올리고머류를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 디시클로펜타닐(메트)아크릴 모노머 및 우레탄(메트)아크릴레이트 올리고머 중 적어도 어느 일방을 함유하는 것이 용융 점도와 경화 속도를 바람직하게 양립시킬 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 이들 모노머나 올리고머와 라디칼 중합 가능한 다른 라디칼 중합성 화합물을, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 병용할 수 있다.
라디칼 개시제로는, 공지된 라디칼 중합 개시제를 사용할 수 있고, 그 중에서도 과산화물계 라디칼 개시제를 바람직하게 사용할 수 있다. 과산화물계 라디칼 개시제의 구체예로는, 벤조일퍼옥사이드 등의 디아실퍼옥사이드류, t-헥실퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트 등의 알킬퍼에스테르류, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)시클로헥산 등의 퍼옥시케탈류를 바람직하게 들 수 있다. 또, 시판품으로서, 나이퍼 BW (디아실퍼옥사이드, 니치유 주식회사), 나이퍼 BMT-K40 (디아실퍼옥사이드, 니치유 주식회사), 나이퍼 BO (디아실퍼옥사이드, 니치유 주식회사), 나이퍼 FF (디아실퍼옥사이드, 니치유 주식회사), 나이퍼 BS (디아실퍼옥사이드, 니치유 주식회사), 나이퍼 E (디아실퍼옥사이드, 니치유 주식회사), 나이퍼 NS (디아실퍼옥사이드, 니치유 주식회사), 퍼헥실 O (퍼옥시에스테르, 니치유 주식회사), 퍼부틸 O (퍼옥시에스테르, 니치유 주식회사), 퍼테트라 A (퍼옥시케탈, 니치유 주식회사), 퍼헥사 C-80(S) (퍼옥시케탈, 니치유 주식회사), 퍼헥사 C-75(EB) (퍼옥시케탈, 니치유 주식회사), 퍼헥사 C(C) (퍼옥시케탈, 니치유 주식회사), 퍼헥사 C(S) (퍼옥시케탈, 니치유 주식회사), 퍼헥사 C-40 (퍼옥시케탈, 니치유 주식회사), 퍼헥사 C-40MB(S) (퍼옥시케탈, 니치유 주식회사), 퍼헥실 I (퍼옥시에스테르, 니치유 주식회사) 를 사용할 수 있다. 이들 라디칼 개시제는 단독으로도 병용으로도 사용할 수 있다.
필름 형성 수지는 라디칼 중합성 화합물을 함유하는 절연성 접착 성분 및 그것을 구성 요소로 하는 이방성 도전 접착제에 막형성성을 부여하여 필름화를 용이하게 하고, 또 이방성 도전 접착제 전체의 응집력을 높이는 것이다. 필름 형성 수지로는, 특히 페녹시 수지, 또는 페녹시 수지의 제조 과정에 있어서 생성되는 페녹시 수지와 에폭시 수지의 혼합 수지 중 적어도 어느 일방을 바람직하게 사용할 수 있다. 페녹시 수지나 혼합 수지의 중량 평균 분자량은, 이방성 도전 접착제의 필름 강도와 유동성을 고려하여, 바람직하게는 20000 ∼ 60000, 보다 바람직하게는 20000 ∼ 40000 이다. 이것은, 중량 평균 분자량이 20000 이상이면, 이방성 도전 접착제를 가열했을 때의 과잉 유동을 피할 수 있고, 또 60000 이하이면 유동성 부족이 발생되지 않기 때문이다.
본 발명에 있어서, 절연성 접착 성분에는, 응력 완화제를 함유시키는 것이 바람직하다. 응력 완화제를 함유시킴으로써, 이방성 도전 접착제와 유리 기판의 계면 부분이나 이방성 도전 접착제와 플렉시블 프린트 배선판의 계면 부분에 발생하는 내부 응력의 강도를 경감시킬 수 있다.
응력 완화제로는, 고무계의 탄성 재료를 바람직하게 사용할 수 있고, 입자 형상으로 사용하는 것이 바람직하다. 고무계의 탄성 재료로는, 폴리부타디엔으로 이루어지는 부타디엔 고무 (BR), 아크릴 고무 (ACR), 니트릴 고무 (NBR) 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도, 폴리부타디엔으로 이루어지는 부타디엔 고무 (BR) 는, 아크릴 고무 (ACR), 니트릴 고무 (NBR) 등에 비해 반발 탄성이 높기 때문에, 내부 응력을 많이 흡수할 수 있으므로 바람직하다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 응력 완화제로서 폴리부타디엔 입자를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 폴리부타디엔 입자로는, 그 탄성률이 경화 후의 이방성 도전 접착제의 탄성률보다 작은 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 지나치게 작으면 유지력이 저하되고, 지나치게 높으면 이방성 도전 접착제의 경화물의 내부 응력을 충분히 작게 할 수 없게 되는 경향이 있으므로, 바람직하게는 탄성률이 1 × 108 ∼ 1 × 1010 dyn/㎠ 인 것을 사용한다.
또, 도전성 입자와 접속 전극 사이의 전기적인 접속을 충분히 확보하기 위한 요소로서 중요한 평균 입경의 관점에서 본 폴리부타디엔 입자로는, 그 평균 입경이 도전성 입자의 평균 입경보다 작은 것이 바람직하지만, 지나치게 작으면 내부 응력을 완전히 흡수할 수 없고, 지나치게 크면 도전성 입자와 접속 전극 사이의 전기적인 접속을 충분히 얻을 수 없게 되는 것이 우려되므로, 평균 입경이 바람직하게는 0.01 ∼ 0.5 ㎛ 인 것을 사용한다.
이상 설명한 바와 같은 폴리부타디엔 입자의 이방성 도전 접착제에 있어서의 함유 비율은, 라디칼 중합성 화합물과 필름 형성 수지의 합계 75 질량부에 대하여, 바람직하게는 10 ∼ 30 질량부, 보다 바람직하게는 15 ∼ 25 질량부이다. 함유 비율이 10 질량부 이상이면, 이방성 도전 접착제에 발생하는 내부 응력을 충분히 저감시킬 수 있고, 30 질량부 이하이면, 이방성 도전 접착제의 필름화에 악영향을 주지 않고, 또 내열성을 저하시키지 않도록 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 이방성 도전 접착제의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.
먼저, 라디칼 중합성 화합물 및 필름 형성 수지를 용제에 용해시키고, 다음으로, 라디칼 개시제 및 도전성 입자를 소정량 첨가하고, 추가로 필요에 따라 응력 완화제 (바람직하게는 폴리부타디엔 입자) 를 첨가하여 혼합·교반한다. 이 혼합 용액을 예를 들어 폴리에스테르 필름 등의 박리 필름 상에 코팅하고, 건조시킨 후, 커버 필름을 라미네이트하여, 필름화된 이방성 도전 접착제를 얻을 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 이방성 도전 접착제는 액정 패널 등의 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판을 이방성 도전 접속시켜 접속 구조체를 제조할 때에 바람직하게 사용할 수 있다. 이와 같은 접속 구조체의 제조 방법을, 도 1a 및 도 1b (유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판을 접합시키는 방법의 설명도이다) 를 참조하면서 이하에 설명한다.
본 발명의 접속 구조체의 제조 방법은 소정 간격으로 단자 전극이 형성된 유리 기판과, 당해 소정 간격보다 좁은 간격으로 단자 전극이 형성된 플렉시블 프린트 배선판이 이방성 도전 접착제를 사용하여 접속되어 이루어지는 접속 구조체의 제조 방법으로서, 이하의 공정 (A) 및 (B) 를 갖는 방법이다.
공정 (A) <배치 공정>
먼저, 이미 설명한 본 발명의 이방성 도전 접착제를 유리 기판의 단자 전극과 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극 사이에 배치한다. 이 배치 공정은, 본 발명의 이방성 도전 접착제를 사용하는 것 이외에, 종래 공지된 수법을 이용할 수 있다.
여기서, 도 1a 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 (1) 에는, 소정 간격 (A) 으로 단자 전극 (11) 이 형성되어 있고, 한편 플렉시블 프린트 배선판 (3) 에는, 유리 기판 (1) 의 소정 간격 (A) 보다 좁은 간격 (B) 으로 단자 전극 (31) 이 형성되어 있다.
유리 기판 (1) 으로는, 액정 패널 등의 표시 패널의 유리 기판을 바람직하게 들 수 있다. 소정 간격 (A) 이란, ITO 전극 등으로 형성되는 단자 전극 (11) 의 피치를 의미하고, 기본적으로는 인접 전극 사이의 스페이스를 의미하는 것은 아니지만, 스페이스를 기준으로 해도 된다. 통상적으로 20 ∼ 200 ㎛ 이고, 특히 본 발명의 효과가 유효해지는 것은 미세한 20 ∼ 60 ㎛ 이다.
한편, 플렉시블 프린트 배선판 (3) 으로는, 폴리이미드 필름 베이스에 동박이 적층된 플렉시블 기판의 당해 동박을 에칭 등에 의해 단자 전극 (31) 으로 가공한 것을 바람직하게 들 수 있다. 소정 간격 (A) 보다 좁은 간격 (B) 이란, 단자 전극 (31) 의 피치를 의미하고, 기본적으로는 인접 전극 사이의 스페이스를 의미하는 것은 아니지만, 스페이스를 기준으로 해도 된다.
또, 간격 (B) 은 소정 간격 (A) 보다 좁게 하지만, 그 좁기의 레벨은 유리 기판 (1) 이나 플렉시블 프린트 배선판 (3) 의 선팽창 계수차, 가열 온도, 가열 속도, 가압력 등에 따라 상이한데, 통상적으로 소정 간격 (A) 의 0.01 ∼ 1 ％ 감소, 바람직하게는 0.1 ∼ 0.3 ％ 감소로 한다.
공정 (B) <접속 공정>
다음으로, 플렉시블 프린트 배선판 (3) 측으로부터 가열 툴 (도시 생략) 을 가압하여, 최저 용융 점도 이상의 온도에서 가열 가압하고, 이방성 도전 접착제 (2) 를 경화시킴으로써, 유리 기판 (1) 과 플렉시블 프린트 배선판 (3) 의 양 단자 전극 사이를 전기적으로 접속시킨다. 즉, 이 접속 공정에 있어서는, 플렉시블 프린트 배선판 (3) 이 가열에 의해 확장되어, 도 1b 에 나타내는 바와 같이, 플렉시블 프린트 배선판 (3) 의 단자 전극 (31) 의 간격 (B') 이 유리 기판 (1) 의 단자 전극 (11) 의 간격 (A) 과 거의 동등해져, 단자 전극 (11 과 31) 사이가 이방성 도전 접착제의 경화물에 의해 전기적으로 접속된다. 이로써 접속 구조체를 얻을 수 있다.
공정 (B) 에 있어서의 바람직한 가열 가압 조건으로는, 이방성 도전 접착제의 온도가 4 초 후에 150 ∼ 200 ℃ 에 도달하도록 조정된 가열 툴을, 1 ∼ 50 ㎜/sec, 바람직하게는 1 ∼ 10 ㎜/sec 의 속도로 플렉시블 프린트 배선판에 맞닿게 한 후, 그 속도에서 4 초간 이상 가열 가압하는 조건을 들 수 있다. 구체적으로는, 이방성 도전 접착제 (2) 에 대하여, 150 ∼ 200 ℃ 의 가열 툴을 1 ∼ 50 ㎜/sec 의 가압 속도, 특히 저속을 의도하는 경우에는 1 ∼ 10 ㎜/sec 의 가압 속도로 4 초 이상, 바람직하게는 4 ∼ 6 초의 조건에서 가열 가압하는 조건을 들 수 있다. 이 조건에 있어서는, 이방성 도전 접착제 (2) 의 최저 용융 점도를 나타내는 온도 범위 (90 ∼ 115 ℃) 는 가열 개시시의 온도 (예를 들어 실온) 보다 높고, 또한 이방성 도전 접착제 (2) 를 경화시키기 위한 가열 온도 (150 ∼ 200 ℃) 보다는 낮게 된다. 따라서, 이와 같은 가열 가압 조건하에서는, 이방성 도전 접착제 (2) 는 점도가 가열 개시 후에 저하되고, 최저 용융 점도 (100 ∼ 800 ㎩·s) 를 거쳐, 증가하며 경화된다. 이와 같은 점도 변화에 의해, 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판을 높은 신뢰성으로 접속시킬 수 있다.
또한, 가열 툴의 가압 속도를 1 ∼ 50 ㎜/sec 로 한 것은, 느리게 하면 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극의 간격을 소정 간격으로까지 확장시킬 수 있는 반면, 충분히 가압하기 전에 이방성 도전 접착제가 경화되어, 결과적으로 양호한 이방성 도전 접속을 실현할 수 없는 것이 우려되기 때문이다. 반대로 빠르게 하면 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극의 간격을 소정 간격으로까지 확장시키기 전에 이방성 도전 접착제가 경화되는 것이 우려되기 때문이다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 또한, 실시예 또는 비교예에 있어서 사용한 성분을 이하에 나타낸다.
<라디칼 중합성 화합물>
디시클로펜타디엔디메타크릴레이트 (DCP, 신나카무라 화학 공업 (주))
우레탄아크릴레이트 (M-1600, 토아 합성 (주))
인 함유 메타크릴레이트 (PM2, 닛폰 화약 (주))
<라디칼 중합 개시제>
퍼옥시디카보네이트계 개시제 (퍼로일 L, 니치유 (주))
디아실퍼옥사이드계 개시제 (나이퍼 BW, 니치유 (주))
퍼옥시케탈계 개시제 (퍼테트라 A, 니치유 (주))
디알킬퍼옥사이드계 개시제 (퍼쿠밀 D, 니치유 (주))
<필름 형성성 수지>
비스페놀 A/비스페놀 F 혼합 페녹시 수지 (Bis-A/Bis-F 혼합 페녹시 수지 : 중량 평균 분자량 60000) (YP-50, 토토 화성 (주))
비스페놀 A/비스페놀 F 혼합 페녹시 수지 (Bis-A/Bis-F 혼합 페녹시 수지 : 중량 평균 분자량 30000) (jER-4110, 재팬 에폭시 레진 (주))
비스페놀 F 형 페녹시 수지 (Bis-F 페녹시 수지 : 중량 평균 분자량 20000) (jER-4007P, 재팬 에폭시 레진 (주))
<응력 완화제>
아크릴 고무 (중량 평균 분자량 1200000) (SG-600LB, 나가세 켐텍스 (주))
폴리부타디엔 입자 (평균 입경 0.1 ㎛)
<실란 커플링제>
실란 커플링제 (KBM-503, 신에츠 화학 공업 (주))
<도전성 입자>
벤조구아나민 입자를 니켈-금 도금으로 피복한 도전성 입자 (평균 입경 5 ㎛, 닛폰 화학 공업 (주))
실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 4
표 1 에 나타내는 배합의 성분 중, 라디칼 중합성 화합물과 라디칼 개시제와 필름 형성 수지와 커플링제를, 용제인 톨루엔에 용해시켜 절연성 접착 성분 용액을 조제하였다.
다음으로, 이 절연성 접착 성분 용액 (톨루엔을 제거한 성분 100 질량부) 에, 도전성 입자를 3 질량부 첨가하여 이방성 도전 접착제 액체를 조제하였다.
다음으로, 이 이방성 도전 접착제 액체를, 박리 처리된 폴리에스테르 필름 상에 건조 후의 두께가 25 ㎛ 가 되도록 도포하고, 80 ℃, 5 분이라는 조건에서 건조시켜, 필름화된 이방성 도전 접착제를 얻었다. 이 이방성 도전 접착제를 폭 2 ㎜ 의 직사각형 형상으로 절단하여, 실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 4 의 이방성 도전 필름 샘플로 하였다.
(평가)
실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 4 의 각 이방성 도전 필름 샘플에 대해, 이하에 설명하는 바와 같이, 「도통 저항값」, 「접속 신뢰성」, 「최저 용융 점도」, 「최저 용융 점도에 도달하는 온도」, 및 접속에 의해 발생한 「단자 사이의 보이드」를 측정 평가하였다. 얻어진 결과를 표 2 에 나타낸다.
<(1) 도통 저항값>
스테인리스 블록의 가열 툴로, 이방성 도전 필름 샘플을 180 ℃, 압력 3.5 ㎫, 가압 시간 4 초라는 조건에서 가열 가압하여 접속 구조체를 제조하고, 그 접속 구조체의 도통 저항값을 측정하였다. 또한, 가열 툴의 속도는 50, 30, 10, 1.0 및 0.1 ㎜/sec 의 5 종의 속도로 실시하고, 이들 가열 툴 속도마다의 도통 저항값을 측정하였다.
<(2) 접속 신뢰성>
상기 서술한 바와 같이 도통 저항값을 측정한 접속 구조체를 사용하여 온도 85 ℃, 상대 습도 85 ％ 의 조건에서 500 시간 에이징 처리 후, 도통 저항을 측정하였다.
<(3) 최저 용융 점도 및 최저 용융 점도를 나타내는 온도>
이방성 도전 접착제 액체를 경화시키지 않고 톨루엔을 제거하여 고화시킨 것을 회전식 점도계에 장전하고, 소정의 승온 속도 (10 ℃/min) 로 상승시키면서 용융 점도를 측정하였다.
<(4) 단자 전극 사이의 보이드>
각 이방성 도전 필름 샘플에 의해 접속된 접속 구조체에 대해, 유리 기판측으로부터 광학 현미경을 사용하여 육안으로 보이드의 유무를 관찰하였다.
Figure pct00003
Figure pct00004
(평가 결과)
표 1 및 표 2 의 결과로부터, 실시예 1 ∼ 실시예 7 의 배합으로 제조된 이방성 도전 접착제의 샘플은, 그 최저 용융 점도가 100 ∼ 800 ㎩·s 로 조정되었기 때문에, 이들 실시예 샘플을 사용한 접속 구조체는, 가열 툴 속도가 1.0 ∼ 50 ㎜/sec 의 범위 중 어느 것에 있어서도, 도통 저항값이 1 Ω 이하가 되어, 초기의 접속 상태가 양호했음을 알 수 있다. 또, 이들 실시예는 소정의 에이징에 의해서도 그 저항값이 5 Ω 을 초과하여 상승하지는 않아, 접속 신뢰성이 높음을 알 수 있다.
한편, 비교예 1 의 샘플을 사용한 접속 구조체는 가열 툴 속도가 비교적 빠른 경우에는 낮은 도통 저항값을 나타냈지만, 1.0 ㎜/sec 에 있어서는 이미 10 Ω 에 도달하였다. 비교예 1 의 샘플은, 최저 용융 점도에 도달하는 온도는 적정이었지만, 최저 용융 점도 자체가 1000 ㎩·s 로 높아 유동성이 떨어지는 것이었다. 이 점은, 가열 툴 속도가 빠른 경우에는 문제가 없지만, 가압 툴이 저속이면, 플렉시블 프린트 배선판의 단자 전극의 간격이 유리 기판 상의 단자 전극의 소정 간격으로까지 확장되기 전에, 이방성 도전 필름의 최저 용융 점도를 통과하여 이미 용융 점도의 상승 영역에 도달하고, 그 때문에 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판의 양 단자 전극과 도전성 입자의 접촉이 불충분해져, 접속 구조체의 전기적 접속이 불량해지는 것을 나타내는 것으로 생각된다.
비교예 2 의 샘플을 사용한 접속 구조체는 어느 가열 툴 속도에 있어서도 보이드가 발생하였다. 보이드의 발생은 바로 접속 구조체의 전기적 접속 불량을 일으키는 것은 아니지만, 접속 불량의 원인이 되는 것이다. 비교예 2 의 샘플은, 최저 용융 점도에 도달하는 온도에 대해서는 적정이었지만, 최저 용융 점도 자체가 70 ㎩·s 로 낮아, 과잉 유동이 원인이 되어 보이드가 발생한 것으로 생각된다.
비교예 3 의 샘플을 사용한 접속 구조체는, 가열 툴 속도가 1.0 ∼ 50 ㎜/sec 의 범위 중 어느 것에 있어서도, 도통 저항값이 1 Ω 이하가 되어, 초기의 접속 상태가 양호하였다. 그러나, 소정의 에이징에 의해 대폭 도통 저항값이 상승하였다. 비교예 3 의 샘플은, 최저 용융 점도는 250 ㎩·s 로 적절했지만, 최저 용융 점도에 도달하는 온도가 120 ℃ 로 높았다. 따라서, 최종적으로 경화될 때까지 시간을 필요로 하여, 경화 불량을 일으키고, 그 결과, 접속 구조체의 전기적 접속은 불량해지는 것을 나타내는 것으로 생각된다.
비교예 4 의 샘플을 사용한 접속 구조체는, 가열 툴 속도가 10 ㎜/sec 라는 저속 영역에 들어가면, 그 도통 저항값이 상승하였다. 비교예 4 의 샘플은, 최저 용융 점도가 900 ㎩·s 로 높고, 최저 용융 점도에 도달하는 온도는 88 ℃ 로 낮았다. 따라서, 이방성 도전 접착제의 최저 용융 점도를 통과하여 이미 용융 점도의 상승 영역에 도달한 것으로 생각되고, 가열 툴 속도가 저속 영역에 걸리면, 양 단자와 도전성 입자의 접촉이 불충분해지고, 그 결과, 접속 구조체의 전기적 접속은 불량해진 것으로 생각된다.
<플렉시블 프린트 배선판의 신축률>
실시예 1 ∼ 실시예 7 의 이방성 도전 필름 샘플을 사용한 접속 구조체 중, 실시예 2 및 실시예 3 에 대해, 그 접속 구조체에 있어서의 플렉시블 프린트 배선판의 신축률을 측정하였다. 얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.
문제의 신축률은 2 차원 측장기를 사용하여 열 압착 전후의 플렉시블 프린트 배선판의 길이를 측정하여 산출하였다. 또한, 접속 구조체에 사용한 유리 기판 (상품명 코닝 1737F, 코닝사 제조) 및 플렉시블 프린트 배선판의 베이스재인 폴리이미드 (캡톤 EN, 토오레·듀폰사 제조) 의 열팽창 계수는, 3.7 × 10-6/℃, 및 16 × 10-6/℃ 이다.
이방성 도전
필름 샘플		 가압 속도 (㎜/sec)
1.0 10 30
실시예 2 0.20 0.15 0.10
실시예 3 0.20 0.14 0.10
표 3 으로부터, 실시예에 사용된 가열 툴의 온도, 압력 및 시간에 있어서는, 그 가열 툴 속도가 상대적으로 느린 경우에는, 플렉시블 프린트 배선판의 신장이 커졌음을 알 수 있다. 따라서, 동일한 실장 설비를 사용해도 느린 가열 툴 속도에 의해 가열 가압하는 경우에는, 이 신장량을 고려해야 한다는 것을 알 수 있다.
신축률은 일반적으로 가열 툴의 온도, 가열 툴의 속도, 플렉시블 프린트 배선판의 폴리이미드의 선팽창 계수 및 두께와 상관이 있지만, 저속 영역 (1.0 ∼ 10 ㎜/sec) 에 있어서는, 표 3 으로부터 신축률의 범위가 0.1 ∼ 0.25 ％ 인 것을 알 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명의 이방성 도전 접착제는, 가열 툴을 느린 속도로 접촉·가압시킨 경우에도, 높은 전기적인 접속 신뢰성을 실현할 수 있다. 따라서, 액정 패널 등의 표시 소자의 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판의 이방성 도전 접속에 유용하다.
1 : 유리 기판
2 : 이방성 도전 접착제
3 : 플렉시블 프린트 배선판
11, 31 : 단자 전극

Claims (12)

  1. 라디칼 중합성 화합물과, 라디칼 개시제와, 필름 형성 수지를 함유하는 절연성 접착 성분에, 도전성 입자가 분산되어 이루어지는 이방성 도전 접착제로서,
    최저 용융 점도가 100 ∼ 800 ㎩·s 의 범위이고, 최저 용융 점도를 나타내는 온도가 90 ∼ 115 ℃ 의 범위인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접착제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (최저 용융 점도)/(최저 용융 점도를 나타내는 온도)의 값이 0.88 ∼ 8.8 인 이방성 도전 접착제.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    추가로 응력 완화제를 함유하는 이방성 도전 접착제.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 응력 완화제가 폴리부타디엔 입자인 이방성 도전 접착제.
  5. 제 4 항에 있어서,
    그 폴리부타디엔 입자를, 상기 라디칼 중합성 화합물과 필름 형성 수지의 합계 75 질량부에 대하여, 10 ∼ 30 질량부 함유하는 이방성 도전 접착제.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    그 폴리부타디엔 입자가 1 × 108 ∼ 1 × 1010 dyn/㎠ 의 탄성률을 갖는 이방성 도전 접착제.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    그 폴리부타디엔 입자가 0.01 ∼ 5 ㎛ 의 평균 입경을 갖는 이방성 도전 접착제.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    그 필름 형성 수지가 중량 평균 분자량 20000 ∼ 60000 의 페녹시 수지, 또는 페녹시 수지와 에폭시 수지로 이루어지는 중량 평균 분자량 20000 ∼ 60000 의 혼합 수지 중 적어도 어느 일방을 함유하는 이방성 도전 접착제.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    그 라디칼 중합성 화합물이 디시클로펜타닐(메트)아크릴 모노머 및 우레탄(메트)아크릴레이트 올리고머 중 적어도 어느 일방을 함유하는 이방성 도전 접착제.
  10. 소정 간격으로 단자 전극이 형성된 유리 기판과, 당해 소정 간격보다 좁은 간격으로 단자 전극이 형성된 플렉시블 프린트 배선판이 이방성 도전 접착제를 사용하여 접속되어 이루어지는 접속 구조체의 제조 방법에 있어서, 이하의 공정 (A) 및 (B) :
    (A) 제 1 항에 기재된 이방성 도전 접착제를 상기 유리 기판의 단자 전극과 상기 플렉시블 프린트 배선판의 상기 단자 전극 사이에 배치하는 배치 공정 ; 및
    (B) 상기 플렉시블 프린트 배선판측으로부터 가열 툴을 가압하고, 당해 최저 용융 점도 이상의 온도에서 가열 가압하여, 상기 단자 전극 사이를 전기적으로 접속시키는 접속 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    공정 (B) 에 있어서, 상기 이방성 도전 접착제의 온도가 4 초 후에 150 ∼ 200 ℃ 에 도달하도록 조정된 상기 가열 툴을, 1 ∼ 50 ㎜/sec 의 속도로 상기 플렉시블 프린트 배선판에 맞닿게 한 후, 그 속도에서 4 초간 이상 가열 가압하는 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    공정 (B) 에 있어서, 상기 이방성 도전 접착제의 온도가 4 초 후에 150 ∼ 200 ℃ 에 도달하도록 조정된 상기 가열 툴을, 1 ∼ 10 ㎜/sec 의 속도로 상기 플렉시블 프린트 배선판에 맞닿게 한 후, 그 속도에서 4 초간 이상 가열 가압하는 제조 방법.
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