KR20120051699A

KR20120051699A - 도전성 입자, 이방성 도전 필름, 접합체 및 접속 방법

Info

Publication number: KR20120051699A
Application number: KR1020127003926A
Authority: KR
Inventors: 도모유키 이시마츠; 유타 아라키
Original assignee: 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-05-22
Also published as: TWI546821B; WO2011007763A1; TW201115591A; CN106270496A; US20120090882A1; CN102473479A; US8932716B2; JP2010073681A; KR101748454B1; JP5358328B2

Abstract

본 발명은, 응집을 방지할 수 있음과 동시에 회로 부재끼리의 접속에 있어서, 상기 회로 부재에서의 전극 표면의 산화 피막을 파괴할 수 있어, 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있는 도전성 입자, 상기 도전성 입자를 이용한 이방성 도전 필름, 접합체 및 접속 방법을 제공한다. 도전성 입자는 코어 입자와 상기 코어 입자의 표면에 형성된 도전층을 갖는 도전성 입자이며, 상기 코어 입자가 니켈 입자이고, 상기 도전층이 표면의 인 농도가 10 질량％ 이하인 니켈 도금층이고, 상기 도전층의 평균 두께가 1 nm 내지 10 nm이다.

Description

도전성 입자, 이방성 도전 필름, 접합체 및 접속 방법{CONDUCTIVE PARTICLES, ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM, ASSEMBLY, AND CONNECTION METHOD}

본 발명은 도전성 입자, 상기 도전성 입자를 이용한 이방성 도전 필름, 접합체 및 접속 방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이와 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: TCP)의 접속, 플렉시블 회로 기판(Flexible Printed Circuit: FPC)과 TCP의 접속, 또는 FPC와 프린트 배선판(Printed Wiring Board: PWB)의 접속과 같은 회로 부재끼리의 접속에는 결합제 수지 중에 도전성 입자를 분산시킨 회로 접속 재료(예를 들면, 이방성 도전 필름)가 사용되고 있다. 또한, 최근에는 반도체 실리콘 칩을 기판에 실장하는 경우, 회로 부재끼리의 접속을 위해 와이어 본드를 사용하지 않고, 반도체 실리콘 칩을 페이스 다운하여 기판에 직접 실장하는, 이른바 플립 칩 실장이 행해지고 있다. 이 플립 칩 실장에 있어서도 회로 부재끼리의 접속에는 이방성 도전 필름 등의 회로 접속 재료가 사용되고 있다.

상기 이방성 도전 필름은 일반적으로 결합제 수지와 도전성 입자를 함유한다. 이 도전성 입자로서, 경도가 높으면서 금(Au)에 비교하여 비용을 감소시킬 수 있다는 관점에서, 예를 들면 니켈(Ni)계의 도전성 입자가 주목받고 있다.

상기 니켈계의 도전성 입자로는, 예를 들면 (i) 수지 코어 입자의 표면에 니켈 도금층이 형성되고, 표면에 돌기를 갖는 도전성 입자(예를 들면, 특허문헌 1 내지 4 참조), (ii) 니켈 코어 입자의 산화되기 쉬운 표면에 금 도금을 행한 도전성 입자(예를 들면, 특허문헌 5 참조) 등을 들 수 있다.

상기 (i)의 도전성 입자의 표면에 형성된 돌기는 도전 접속시에 회로 부재 사이를 압착했을 때에, 돌기부와 회로 부재의 접점에 압력이 집중되어, 강고한 접속을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 돌기 부분에 의해 전극 표면의 산화 피막을 파괴하는 것이 가능해져, 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기 (i)의 도전성 입자는 상기 코어 입자가 수지이기 때문에 탄성 변형성을 가지므로, 만일 니켈 도금층에 돌기를 가지고 있더라도, 회로 기판의 경도에 따라서는 회로 부재에서의 전극 표면에 형성된 산화 피막을 파괴할 수 없는 경우가 있어, 접속 신뢰성이 낮아져 버린다는 문제가 있었다.

또한, 상기 (ii) 니켈 코어 입자의 표면에 금 도금을 행한 도전성 입자는, 표면에 형성된 금의 모스 경도가 2.5로 낮기 때문에 회로 부재에서의 전극 표면의 산화 피막을 파괴할 수 없는 경우가 있어, 접속 신뢰성이 낮아져 버린다는 문제가 있었다.

일본 특허 공개 제2006-302716호 공보 일본 특허 제4235227호 공보 일본 특허 제2006-228475호 공보 일본 특허 제2007-173075호 공보 일본 특허 공개 제2004-238738호 공보

본 발명은 종래에 있어서의 여러 문제를 해결하여, 이하의 목적을 달성하는 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명은 응집을 방지할 수 있음과 동시에 회로 부재끼리의 접속에 있어서, 상기 회로 부재에서의 전극 표면의 산화 피막을 파괴할 수 있어, 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있는 도전성 입자, 상기 도전성 입자를 이용한 이방성 도전 필름, 접합체 및 접속 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 수단으로는 이하와 같다. 즉,

<1> 코어 입자와 상기 코어 입자의 표면에 형성된 도전층을 갖는 도전성 입자이며, 상기 코어 입자가 니켈 입자이고, 상기 도전층이 표면의 인 농도가 10 질량％ 이하인 니켈 도금층이고, 상기 도전층의 평균 두께가 1 nm 내지 10 nm인 것을 특징으로 하는 도전성 입자이다.

<2> 도전층에서의 표면의 인 농도가 0.3 질량％ 내지 6 질량％인 상기 <1>에 기재된 도전성 입자이다.

<3> 도전층에서의 표면의 인 농도가 0.3 질량％ 내지 1.5 질량％인 상기 <2>에 기재된 도전성 입자이다.

<4> 도전층에서의 표면의 인 농도가 0.3 질량％ 내지 0.8 질량％인 상기 <3>에 기재된 도전성 입자이다.

<5> 첨단부를 갖는 돌기를 표면에 갖는 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자이다.

<6> 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자와 결합제 수지를 갖는 이방성 도전 필름이며, 상기 결합제 수지가 에폭시 수지 및 아크릴레이트 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름이다.

<7> 페녹시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지 및 우레탄 수지 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 상기 <6>에 기재된 이방성 도전 필름이다.

<8> 잠재성 경화제를 더 포함하는 상기 <6> 내지 <7> 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름이다.

<9> 실란 커플링제를 더 포함하는 상기 <6> 내지 <8> 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름이다.

<10> 제1 회로 부재와, 상기 제1 회로 부재에 대향하는 제2 회로 부재와, 상기 제1 회로 부재 및 상기 제2 회로 부재 사이에 배치된 상기 <6> 내지 <9> 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을 가지며, 상기 제1 회로 부재에서의 전극과 상기 제2 회로 부재에서의 전극이 도전성 입자를 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 접합체이다.

<11> 제1 회로 부재가 플렉시블 회로 기판이고, 제2 회로 부재가 프린트 배선 기판인 상기 <10>에 기재된 접합체이다.

<12> 프린트 배선 기판에서의 전극에 도전성 입자가 매립됨으로써 형성된 압흔이 형성되어 있는 상기 <11>에 기재된 접합체이다.

<13> 상기 <6> 내지 <9> 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을 이용하는 접속 방법이며, 제1 회로 부재 및 제2 회로 부재 중 어느 하나에 상기 이방성 도전 필름을 첩부하는 필름 첩부 공정과, 상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재를 위치 정렬하는 얼라인먼트 공정과, 상기 제1 회로 부재에서의 전극과 상기 제2 회로 부재에서의 전극을 도전성 입자를 통해 접속하는 접속 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 방법이다.

<14> 제1 회로 부재가 플렉시블 회로 기판이고, 제2 회로 부재가 프린트 배선 기판인 상기 <13>에 기재된 접속 방법이다.

본 발명에 따르면, 종래에 있어서의 상기 여러 문제를 해결하고, 상기 목적을 달성할 수 있으며, 응집을 방지할 수 있음과 동시에 회로 부재끼리의 접속에 있어서, 상기 회로 부재에서의 전극 표면의 산화 피막을 파괴할 수 있어, 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있는 도전성 입자, 상기 도전성 입자를 이용한 이방성 도전 필름, 접합체 및 접속 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 도전성 미립자의 단면도이다(단면도 1).
도 2는 본 발명의 도전성 미립자의 단면도이다(단면도 2).
도 3은 비교예 1의 접합체 2의 압흔 유무의 관찰 결과를 나타내는 사진이다.
도 4는 실시예 1의 접합체 2의 압흔 유무의 관찰 결과를 나타내는 사진이다.

(도전성 입자)

본 발명의 도전성 입자는 코어 입자와 도전층을 적어도 가지며, 필요에 따라서 돌기 등을 갖는다.

<코어 입자>

상기 코어 입자로는 니켈 입자인 한, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

-니켈 입자-

상기 니켈 입자로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

상기 니켈 입자의 형상으로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 접속 면적을 크게 하여 고전류를 흘릴 수 있는 점에서 표면 형상이 미소 요철을 갖는 것이 바람직하다.

상기 니켈 입자의 구조로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

상기 니켈 입자의 평균 입경으로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 1 ㎛ 내지 50 ㎛가 바람직하고, 2 ㎛ 내지 20 ㎛가 보다 바람직하며, 5 ㎛ 내지 10 ㎛가 특히 바람직하다.

상기 평균 입경이 1 ㎛ 미만이거나 또는 50 ㎛를 초과하면, 입도 분포가 샤프한(sharp) 것이 얻어지지 않는 경우가 있어, 공업적인 제조가 실용적 용도의 관점에서 보더라도 필요성이 결여되는 경우가 있다. 한편, 상기 평균 입경이 상기 특히 바람직한 범위내이면, PWB와 FPC의 접속 후에 압흔 검사가 가능해지는(후술하는 도 4) 점에서 유리하다.

또한, 상기 니켈 입자의 평균 입경은 수 평균 입경을 나타내고, 예를 들면 입도 분포 측정 장치(니키소사 제조, 마이크로 트랙 MT3100)를 이용하여 측정된다.

상기 니켈 입자의 재질로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 순 니켈, 불순물 함유 니켈 등을 들 수 있다. 상기 불순물로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 유기물, 무기물 중의 어느 하나일 수도 있고, 예를 들면 인, 붕소, 탄소 등을 들 수 있다.

<도전층>

상기 도전층으로는 코어 입자의 표면에 형성되고, 표면의 인 농도가 10 질량％ 이하이며, 평균 두께가 1 nm 내지 10 nm인 니켈 도금층인 한, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

상기 도전층으로서의 니켈 도금층을 형성하는 니켈 도금 방법으로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 무전해법, 스퍼터링법 등을 들 수 있다. 상기 니켈 도금 방법에 의해 후술하는 돌기를 동시에 형성할 수 있다.

상기 도전층에서의 표면의 인 농도가 낮을수록 결정성이 증가하기 때문에 도전율이 높아지고, 경도가 높아져 도전성 입자의 표면이 산화되기 어려워진다. 따라서, 상기 도전층에서의 표면의 인 농도가 작으면, 도전성 입자를 통한 회로 부재끼리의 접속에 있어서, 높은 접속 신뢰성이 얻어진다.

상기 도전층에서의 표면의 인 농도로는 10 질량％ 이하인 한, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 0.3 질량％ 내지 6 질량％가 바람직하고, 0.3 질량％ 내지 1.5 질량％가 보다 바람직하며, 0.3 질량％ 내지 0.8 질량％가 특히 바람직하다.

여기서, 상기 도전층에서의 표면의 인 농도가 10 질량％ 이하일 수도 있고, 상기 도전층내에서 인 농도 경사를 가질 수도 있다. 예를 들면, 도전층의 코어 입자측의 인 농도가 15 질량％일 수도, 도전층의 표면의 인 농도가 10 질량％ 이하일 수도 있다.

상기 도전층에서의 표면의 인 농도가 10 질량％ 이하이면, 도전층의 도전율 및 경도가 높아져, 산화막이 있는 전극(배선)에 대해서도 장기간에 걸쳐 접속 신뢰성이 우수하고, 또한 도전성 입자의 표면이 산화되기 어려워진다. 한편, 상기 도전층에서의 표면의 인 농도가 10 질량％보다 높아지면, 연전성이 증가함으로써 산화막이 있는 전극(배선)에 대하여 낮은 접속 저항이 얻어지지 않는 경우가 있다.

또한, 상기 도전층에서의 표면의 인 농도가 0.3 질량％ 이상이면, 정상적으로 도금할 수 있고, 6 질량％ 이하이면, 바람직한 니켈의 결정성을 얻을 수 있어, 도통 신뢰성이 우수한 점에서 유리하다. 또한, 상기 도전층에서의 표면의 인 농도가 상기 특히 바람직한 범위내이면, 높은 접속 신뢰성이 얻어지는 점에서 유리하다.

상기 도전층에서의 표면의 인 농도를 조정하는 방법으로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 도금 반응의 pH를 제어하는 방법, 니켈 도금액 중의 인산 농도를 제어하는 방법 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 도금 반응의 pH를 제어하는 방법이 반응 제어가 우수한 점에서 바람직하다.

또한, 상기 도전층에서의 표면의 인 농도는, 예를 들면 에너지 분산형 X선 분석 장치(호리바 세이사꾸쇼 제조, 상품명 FAEMAX-7000)를 이용하여 측정된다.

상기 도전층의 평균 두께로는 1 nm 내지 10 nm인 한, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

상기 평균 두께가 1 nm 미만이면, 상기 코어 입자의 산화를 방지할 수 없는 경우가 있고, 10 nm를 초과하면, 입자끼리가 도금에 의해 응집하기 쉬어져, 거대 입자가 생기기 쉬운 경우가 있다.

또한, 상기 도전층의 평균 두께가 10 nm 이하이면, 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있고, 또한 도전층을 형성하는 도금 공정시에 도금 입자의 응집을 회피할 수 있으며, 2개 내지 3개의 도금 연결 입자가 형성되는 것을 방지하여, 쇼트를 방지할 수 있다.

또한, 상기 코어 입자가 니켈 입자인 도전성 미립자는 상기 코어 입자가 수지 입자인 도전성 미립자보다도, 상기 도전층으로서 니켈 도금층을 얇게 형성할 수 있다.

또한, 상기 도전층 평균 두께는 무작위로 선택한 10개의 도전성 입자의 도전층의 두께를, 예를 들면 수속 이온 빔 가공 관찰 장치(히다치 하이테크놀로지사 제조, 상품명 FB-2100)를 이용하여 단면 연마를 행하여 투과 전자 현미경(히다치 하이테크놀로지사 제조, 상품명 H-9500)을 이용하여 측정하고, 이들의 측정값을 산술 평균한 두께이다.

여기서, 높은 접속 신뢰성을 얻기 위해서는 코어 입자의 경도가 높고, 도금층의 도전성이 높으며, 코어 입자와 도금층과의 박리가 없는 것 등이 요구된다.

본 발명의 도전성 입자는 코어 입자가 고경도의 니켈 입자이고, 도전층이 도전성이 높으며, 니켈 입자와의 결합력이 높은 인 함유 니켈 도금층이기 때문에 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있다.

또한, 상기 도전성 입자의 코어 입자가 수지 입자이거나, 니켈 이외의 금속인 경우, 압축할 때에 코어 입자로부터 도전층이 박리하기 쉬워진다. 그러나, 본 발명의 도전성 입자에 있어서는 코어 입자 및 도전층 모두 니켈이 포함되어 있고, 또한 상기 도전층을 얇게 할 수 있기 때문에 상기 코어 입자와 상기 도전층과의 결합력을 더 높게 할 수 있다.

이하, 본 발명의 도전성 입자를 도 1을 이용하여 설명한다. 도전성 입자 (10)으로는 니켈 입자 (12)와, 니켈 입자 (12)의 표면에 형성된 인 농도가 10 질량％ 이하이며, 평균 두께가 1 nm 내지 10 nm인 니켈 도금층을 포함하는 도전층 (11)을 갖는 것(도 1), 도전성 입자 (10)의 표면에 돌기 (13)을 더 갖는 것(도 2) 등을 들 수 있다. 여기서, 상기 돌기는 첨단부를 갖는 것이 바람직하다.

(이방성 도전 필름)

본 발명의 이방성 도전 필름은 본 발명의 도전성 입자와 결합제 수지를 적어도 포함하며, 잠재성 경화제, 상온에서 고형인 수지, 실란 커플링제, 필요에 따라서 그 밖의 성분을 포함한다.

<결합제 수지>

상기 결합제 수지로는 에폭시 수지 및 아크릴레이트 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 한, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 열 경화성 수지, 광 경화성 수지 등이 바람직하다. 또한, 상기 결합제 수지가 열 가소성 수지인 경우, 도전성 입자를 확실히 밀어 넣을 수 없어 접속 신뢰성이 악화되어 버린다.

-에폭시 수지-

상기 에폭시 수지로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 이들의 변성 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

-아크릴레이트 수지-

상기 아크릴레이트 수지로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디메틸올트리시클로데칸디아크릴레이트, 테트라메틸렌글리콜테트라아크릴레이트, 2-히드록시-1,3-디아크릴옥시프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시메톡시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시에톡시)페닐]프로판, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 우레탄아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

또한, 상기 아크릴레이트를 메타크릴레이트로 한 것을 들 수 있고, 이들은 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

<잠재성 경화제>

상기 잠재성 경화제로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 가열에 의해 활성화되는 잠재성 경화제, 가열에 의해 유리 라디칼을 발생시키는 잠재성 경화제 등을 들 수 있다.

상기 가열에 의해 활성화되는 잠재성 경화제로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 폴리아민, 이미다졸 등의 음이온계 경화제나 술포늄염 등의 양이온계 경화제 등을 들 수 있다.

상기 가열에 의해 유리 라디칼을 발생시키는 잠재성 경화제로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 유기 과산화물이나 아조 화합물 등을 들 수 있다.

<상온에서 고형인 수지>

상기 상온에서 고형인 수지로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 페녹시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지 및 우레탄 수지 등을 들 수 있다.

상기 상온에서 고형인 수지의 함유량으로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 이방성 도전 필름에 대하여 10 질량％ 내지 80 질량％가 바람직하다.

상기 상온에서 고형인 수지의 함유량이 이방성 도전 필름에 대하여 10 질량％ 미만이면, 막성이 부족하여, 릴(reel)상의 제품으로 했을 때에 블록킹 현상을 야기하는 경우가 있고, 80 질량％를 초과하면, 필름의 태크가 저하되어 회로 부재에 첩부되지 않게 되는 경우가 있다.

<실란 커플링제>

상기 실란 커플링제로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 에폭시계 실란 커플링제, 아크릴계 실란 커플링제 등을 들 수 있고, 알콕시실란 유도체가 주로 이용된다.

(접합체)

본 발명의 접합체는 제1 회로 부재와, 상기 제1 회로 부재에 대향하는 제2 회로 부재와, 상기 제1 회로 부재 및 상기 제2 회로 부재 사이에 배치된 본 발명의 이방성 도전 필름을 가지며, 상기 제1 회로 부재에서의 전극과 상기 제2 회로 부재에서의 전극이 도전성 입자를 통해 접속되어 있다.

본 발명의 도전성 입자는 경도가 높기 때문에, 제2 회로 부재(예를 들면, 프린트 배선 기판)에서의 전극에 매립된다(잠입된다). 이에 따라, 제2 회로 부재에서의 전극에는 도전성 입자의 압흔이 형성된다.

-제1 회로 부재-

상기 제1 회로 부재로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 FPC 기판, PWB 기판 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, FPC 기판이 바람직하다.

-제2 회로 부재-

상기 제2 회로 부재로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 FPC 기판, COF(chip on film) 기판, TCP 기판, PWB 기판, IC 기판, 패널 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, PWB 기판이 바람직하다.

(접속 방법)

본 발명의 접속 방법은 필름 첩부 공정과 얼라인먼트 공정과 접속 공정을 적어도 포함하고, 또한 필요에 따라서 적절하게 선택한 그 밖의 공정을 포함한다.

-필름 첩부 공정-

상기 필름 첩부 공정은 제1 회로 부재 또는 제2 회로 부재에 본 발명의 이방성 도전 필름을 첩부하는 공정이다.

-얼라인먼트 공정-

이방성 도전 필름이 첩부된 제1 회로 부재 또는 제2 회로 부재와, 이방성 도전 필름이 첩부되어 있지 않은 다른 한쪽의 회로 부재를, 마주 대하는 단자(전극)끼리가 대향하도록 위치 정렬하는 공정이다.

-접속 공정-

상기 접속 공정은 제1 회로 부재에서의 전극과 제2 회로 부재에서의 전극을 도전성 입자를 통해 접속하는 공정이다.

-그 밖의 공정-

상기 그 밖의 공정으로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

<실시예>

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 전혀 한정되지 않는다.

(비교예 1)

<도전성 입자의 제작>

평균 입경 4.8 ㎛의 메타크릴 수지 입자(니혼 쇼쿠바이사 제조, 상품명 에포스터-YS48) 10 g에, 5 중량％ 수산화나트륨 수용액에 의한 알칼리 에칭, 산 중화, 이염화주석 용액에서의 감응화(sensitizing)를 행하였다. 그 후, 이염화팔라듐 용액에서의 활성화(activating)를 포함하는 무전해 도금 전 처리를 실시하여, 여과 세정 후, 입자 표면에 팔라듐을 부착시킨 수지 입자를 얻었다.

얻어진 수지 입자를 물 1,500 mL로 희석하고, 도금 안정제로서 질산비스무스를 0.005 mmol, 질산탈륨을 0.006 mmol 첨가하고, 10 질량％ 황산수와 2N의 수산화나트륨 수용액으로 pH를 5.7로 조정, 슬러리로 하여, 액체 온도를 26 ℃로 설정하였다.

이 슬러리에 황산 니켈 450 g/L를 40 mL, 차아인산나트륨 150 g/L와 시트르산나트륨 116 g/L와의 혼합액을 80 mL, 물 280 mL, 도금 안정제로서 질산비스무스를 0.02 mmol, 질산탈륨을 0.024 mmol 첨가하고, 28 중량％ 암모니아수로 pH를 9.3으로 조정한 전기(前期) 반응 도금액을 80 mL/분의 첨가 속도로 정량 펌프를 통해서 첨가하였다.

그 후, pH가 안정될 때까지 교반하여, 수소의 발포가 정지하는 것을 확인하고, 무전해 도금 전기 공정을 행하였다.

이어서, 황산 니켈 450 g/L를 180 mL, 차아인산나트륨 150 g/L와 시트르산나트륨 116 g/L와의 혼합액을 440 mL, 도금 안정제로서 질산비스무스를 0.3 mmol, 질산탈륨을 0.36 mmoL을 포함하는 후기(後期) 반응 도금액을 27 mL/분의 첨가 속도로 정량 펌프를 통해서 첨가하였다.

그 후, pH가 안정될 때까지 교반하여, 수소의 발포가 정지하는 것을 확인하고, 무전해 도금 후기 공정을 행하였다.

이어서, 도금액을 여과하고, 여과물을 물로 세정한 후, 80 ℃의 진공 건조기에서 건조함으로써, 표면에 돌기를 갖는 니켈 도금층을 갖는 니켈 도금-수지 입자를 얻었다.

또한, 상기 메타크릴 수지 입자의 평균 입경은 입도 분포 측정 장치(니키소사 제조, 마이크로 트랙 MT3100)를 이용하여 측정되었다.

<도전성 입자의 평가>

얻어진 도전성 입자를 수속 이온 빔 가공 관찰 장치(히다치 하이테크놀로지사 제조, 상품명 FB-2100)를 이용하여 단면 연마를 행하여 투과 전자 현미경(히다치 하이테크놀로지사 제조, 상품명 H-9500)을 이용하여 도전층의 두께 측정을 행하였다. 또한, 에너지 분산형 X선 분석 장치(호리바 세이사꾸쇼 제조, 상품명 FAEMAX-7000)를 이용하여 니켈 도금층의 최외측 표면의 인 농도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

<이방성 도전 필름의 제작>

마이크로 캡슐형 아민계 경화제(아사히 가세이 케미컬즈사 제조, 상품명 노바큐어 HX3941HP) 50부, 액상 에폭시 수지(재팬 에폭시 레진사 제조, 상품명 EP828) 14부, 페녹시 수지(도토 가세이사 제조, 상품명 YP50) 35부 및 실란 커플링제(신에쯔 가가꾸사 제조, 상품명 KBE403) 1부를 포함하는 열 경화성 결합제에 얻어진 도전성 입자를 부피 비율 10％가 되도록 분산시키고, 실리콘 처리된 박리 PET 필름 위에 두께 20 ㎛와 35 ㎛가 되도록 도포를 행하여, 시트상의 이방성 도전 필름을 제작하였다.

<접합체 1의 제작>

20 ㎛ 두께로 제작한 이방성 도전 필름을 이용하여, 평가용 COF(200 ㎛ 피치(Line/Space=1/1), Cu 8 ㎛ 두께-Sn 도금, 38 ㎛ 두께-S’perflex 기재)와 평가용 크롬/알루미늄 코팅 유리(표층 크롬-바탕 알루미늄 코팅 유리, 기재 두께 1.1 mm)의 접속을 행하였다. 우선, 1.5 mm 폭으로 슬릿된 이방성 도전 필름을 평가용 크롬/알루미늄 코팅 유리에 첩부하고, 그 위에 평가용 COF를 위치 정렬한 후, 190 ℃-3 MPa-10초간의 압착 조건에서, 완충재로서의 70 ㎛ 두께의 테플론(등록 상표) 및 1.5 mm 폭의 가열 툴을 이용하여 압착을 행하여, 접합체 1을 제작하였다.

<접합체 1의 평가>

제작한 접합체 1에 대해서 4단자법을 이용하여, 전류 1 mA를 흘렸을 때의 접속 저항(Ω)을 초기와 신뢰성 시험(온도 85 ℃, 습도 85 ％에서 500시간 처리) 후에 대해서 측정하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.

<접합체 2의 제작>

35 ㎛ 두께로 제작한 이방성 도전 필름을 이용하여, 평가용 COF(200 ㎛ 피치(Line/Space=1/1), Cu 8 ㎛ 두께-Sn 도금, 38 ㎛ 두께-S’perflex 기재)와 평가용 PWB(200 ㎛ 피치(Line/Space=1/1), Cu 35 ㎛ 두께-금 도금, FR-4 기재)의 접속을 행하였다. 우선, 1.5 mm 폭으로 슬릿된 접속 재료를 평가용 PWB에 첩부하고, 그 위에 평가용 COF를 위치 정렬한 후, 압착 조건 190 ℃-3 MPa-10초간, 완충재로서의 두께 250 ㎛의 실리콘 고무, 1.5 mm 폭의 가열 툴로 압착을 행하여, 접합체 2를 제작하였다.

<접합체 2의 평가>

제작한 접합체 2에 대해서 4단자법을 이용하여, 전류 1 mA를 흘렸을 때의 접속 저항(Ω)을 초기와 신뢰성 시험(온도 85 ℃, 습도 85 ％에서 500시간 처리) 후에 대해서 측정하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.

접합체 2에 있어서, 평가용 PWB의 전극에 형성된, 전극 사이에 포착된 입자의 압흔 유무를 금속 현미경(올림푸스사 제조, 상품명 MX51)을 이용하여 관찰하였다. 결과를 도 3에 나타내었다.

(비교예 2)

비교예 1에 있어서, 도전성 입자의 제작을 이하와 같이 행한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

<도전성 입자의 제작>

평균 입경 5.0 ㎛의 니켈 입자(닛코 리카사 제조, 상품명 니켈 파우더 123)를 일본 특허 공개 제2004-238738호 공보에 기재된 방법에 따라서 무전해 도금함으로써, 금 도금-니켈 입자를 제작하였다. 또한, 상기 니켈 입자의 평균 입경은 입도 분포 측정 장치(니키소사 제조, 마이크로 트랙 MT3100)를 이용하여 측정되었다.

(실시예 1)

비교예 1에 있어서, 도전성 입자의 제작을 이하와 같이 행한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작, 접합체 2의 평가 및 접합체 2에 있어서 압흔 유무의 관찰을 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4, 도 4에 나타내었다.

<도전성 입자의 제작>

진비중 8.9, 평균 입경 5.0 ㎛의 니켈 입자(닛코 리카사 제조, 상품명 니켈 파우더 123)를 질산탈륨 수용액에 투입하여, 60 ℃로 가온시킨 상태에서 교반하면서, 암모니아수 또는 황산으로 소정의 pH로 조정한, 황산 니켈, 차아인산나트륨, 시트르산나트륨, 질산탈륨의 혼합 용액을 30 mL/분의 속도에서 첨가함으로써, 니켈 도금 처리를 행하였다. 그의 도금액을 여과하고, 여과물을 순수로 세정한 후, 80 ℃의 진공 건조기에서 건조시킴으로써, 표면의 인 농도가 0.3 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 A를 제작하였다.

(실시예 2)

실시예 1에 있어서, 혼합 용액 중의 황산 니켈, 차아인산나트륨, 시트르산나트륨, 질산탈륨의 혼합비를 변경하여, 표면의 인 농도가 2.3 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 B를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

(실시예 3)

실시예 1에 있어서, 혼합 용액 중의 황산 니켈, 차아인산나트륨, 시트르산나트륨, 질산탈륨의 혼합비를 변경하여, 표면의 인 농도가 6.9 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 C를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

(실시예 4)

실시예 1에 있어서, 혼합 용액 중의 황산 니켈, 차아인산나트륨, 시트르산나트륨, 질산탈륨의 혼합비를 변경하여, 표면의 인 농도가 9.7 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 D를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

(비교예 3)

실시예 1에 있어서, 혼합 용액 중의 황산 니켈, 차아인산나트륨, 시트르산나트륨, 질산탈륨의 혼합비를 변경하여, 표면의 인 농도가 10.4 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 E를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

(비교예 4)

실시예 1에 있어서, 혼합 용액 중의 황산 니켈, 차아인산나트륨, 시트르산나트륨, 질산탈륨의 혼합비를 변경하여, 표면의 인 농도가 17.3 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 F를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

(실시예 5)

실시예 1에 있어서, 혼합 용액 중의 황산 니켈, 차아인산나트륨, 시트르산나트륨, 질산탈륨의 혼합비 및 혼합 용액의 첨가량을 변경하여, 도금 두께 4 nm, 표면의 인 농도가 5.0 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 G를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

또한, 제작한 니켈 도금-니켈 입자의 입도 분포 측정을 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.

(실시예 6)

실시예 5에 있어서, 혼합 용액의 첨가량을 변경하여, 도금 두께 8 nm, 표면의 인 농도가 5.0 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 H를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

(실시예 7)

실시예 5에 있어서, 혼합 용액의 첨가량을 변경하여, 도금 두께 10 nm, 표면의 인 농도가 5.1 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 I를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

(비교예 5)

실시예 5에 있어서, 혼합 용액의 첨가량을 변경하여, 도금 두께 28 nm, 표면의 인 농도가 5.1 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 J를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

(비교예 6)

실시예 5에 있어서, 혼합 용액의 첨가량을 변경하여, 도금 두께 34 nm, 표면의 인 농도가 5.3 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 K를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자의 평가, 이방성 도전 필름의 제작, 접합체 1의 제작, 접합체 1의 평가, 접합체 2의 제작 및 접합체 2의 평가를 행하였다. 결과를 표 1, 3 및 4에 나타내었다.

표 2로부터, 도금 두께 28 nm의 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 J는 처리 전 니켈 입경보다도 입경이 약간 커지는 것을 알았다.

또한 표 2로부터, 니켈 도금-니켈 입자 J 및 K와 같이, 니켈 도금층이 두꺼워지면, 입자 응집이 발생하여, 입경이 커지는 것을 알았다. 특히, 도금 두께 34 nm의 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금-니켈 입자 K는, 최대 직경(41.1 ㎛)이 처리 전 니켈 입자의 2배 이상이 되어 입도 분포가 넓어지고, 입자 응집에 의한 쇼트가 발생하는 것을 알았다.

표 3으로부터, 유리 기판과의 접속의 경우, 비교예 2의 금 도금 니켈 입자는 신뢰성 시험 후의 저항값이 현저히 악화되었다.

또한 표 3으로부터, 니켈 도금 니켈 입자 A 내지 F, I를 비교함으로써, 니켈 도금층의 인 농도는 낮을수록 접속 저항값이 내려가는 것을 알았다.

또한 표 3으로부터, 인 농도가 0.3 질량％ 내지 5.1 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금 니켈 입자 A, B, G 내지 I는 초기의 접속 저항(Ω)의 Max값이 2Ω 미만으로 매우 낮은 값을 나타내는 것을 알았다.

또한 표 3으로부터, 인 농도가 10.4 질량％인 니켈 도금층이 형성된 니켈 도금 니켈 입자 E는 신뢰성 시험 후의 저항값이 초기값의 2배 이상이 되는 것을 알았다.

표 3 및 4로부터, 니켈 도금 니켈 입자 A 내지 D, G 내지 I는 평가용 COF와 유리 기판과의 접속과, 평가용 COF와 평가용 PWB와의 접속 양쪽에서 양호한 접속 저항(Ω)이 얻어지는 것을 알았다.

도 3 및 4로부터, 부드러운 니켈 도금-수지 입자를 이용한 경우에는 평가용 PWB의 전극에 압흔이 보이지 않는 것에 반하여(도 3), 니켈 도금-니켈 입자를 이용한 경우에는 평가용 PWB의 전극에 압흔이 보이는(도 4) 것을 알았다. 압흔이 보이는 것에 의해 전극(배선)과 도전성 입자가 접속하고 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 도전성 입자는 액정 디스플레이와 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: TCP)의 접속, 플렉시블 회로 기판(Flexible Printed Circuit: FPC)과 TCP의 접속, 또는 FPC와 프린트 배선판(Printed Wiring Board: PWB)의 접속과 같은 회로 부재끼리의 접속에 바람직하게 이용된다.

10: 도전성 입자
11: 도전층
12: 니켈 입자
13: 돌기

Claims

코어 입자와 상기 코어 입자의 표면에 형성된 도전층을 갖는 도전성 입자이며,
상기 코어 입자가 니켈 입자이고,
상기 도전층이 표면의 인 농도가 10 질량％ 이하인 니켈 도금층이고, 상기 도전층의 평균 두께가 1 nm 내지 10 nm인 것을 특징으로 하는 도전성 입자.
제1항에 있어서, 도전층에서의 표면의 인 농도가 0.3 질량％ 내지 6 질량％인 도전성 입자.
제2항에 있어서, 도전층에서의 표면의 인 농도가 0.3 질량％ 내지 1.5 질량％인 도전성 입자.
제3항에 있어서, 도전층에서의 표면의 인 농도가 0.3 질량％ 내지 0.8 질량％인 도전성 입자.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 첨단부를 갖는 돌기를 표면에 갖는 도전성 입자.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자와 결합제 수지를 갖는 이방성 도전 필름이며, 상기 결합제 수지가 에폭시 수지 및 아크릴레이트 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.
제6항에 있어서, 페녹시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지 및 우레탄 수지 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 이방성 도전 필름.
제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 잠재성 경화제를 더 포함하는 이방성 도전 필름.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 실란 커플링제를 더 포함하는 이방성 도전 필름.
제1 회로 부재와, 상기 제1 회로 부재에 대향하는 제2 회로 부재와, 상기 제1 회로 부재 및 상기 제2 회로 부재 사이에 배치된 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을 가지며, 상기 제1 회로 부재에서의 전극과 상기 제2 회로 부재에서의 전극이 도전성 입자를 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 접합체.
제10항에 있어서, 제1 회로 부재가 플렉시블 회로 기판이고, 제2 회로 부재가 프린트 배선 기판인 접합체.
제11항에 있어서, 프린트 배선 기판에서의 전극에 도전성 입자가 매립됨으로써 형성된 압흔이 형성되어 있는 접합체.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을 이용하는 접속 방법이며,
제1 회로 부재 및 제2 회로 부재 중 어느 하나에 상기 이방성 도전 필름을 첩부하는 필름 첩부 공정과,
상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재를 위치 정렬하는 얼라인먼트 공정과,
상기 제1 회로 부재에서의 전극과 상기 제2 회로 부재에서의 전극을 도전성 입자를 통해 접속하는 접속 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
제13항에 있어서, 제1 회로 부재가 플렉시블 회로 기판이고, 제2 회로 부재가 프린트 배선 기판인 접속 방법.