KR20120076182A - 이중층 이방성 도전성 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지와 나노 실리카를 포함하는 ACF 층 및 NCF 층을 포함하는 이중층 이방성 도전성 필름에 관한 것이다.

Description

이중층 이방성 도전성 필름{A double layered anistropic conductive film}
본 발명은 이중층 이방성 도전 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지와 나노 실리카를 포함하는 이방성 도전 필름(Anistropic Conductive Film; ACF) 층과 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 포함하는 비 전도성 필름(Non-Conductive Film, NCF)을 접착시켜 용융 점도를 높이고 접속 신뢰성을 높인 이중층 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
디스플레이 산업이 대형화 및 박형화되는 추세에 따라 전극 및 회로들 간의 피치(pitch)는 점차 미세화되고 있으며, 이러한 미세 회로 단자들을 접속하기 위한 배선 기구 중의 하나로서 이방성 도전 필름(Anistropic conductive film, ACF)은 중요한 역할을 수행하고 있다.
이방성 도전 필름은 LCD 모듈에서 LCD 패널, 인쇄회로기판(PCB), 또는 드라이버 IC 회로 등을 패키징하는 접속 재료로 사용된다. LCD 모듈에서 TFT(thin film transistor) 패턴들을 구동시키기 위해서는 다수 개의 드라이버 IC(Driver IC)가 실장된다. 드라이버 IC를 LCD 패널에 실장하는 방식은 도전성 와이어를 통해 LCD 패널 전극에 드라이버 IC를 접속하는 방식인 와이어 본딩 방식, 베이스 필름을 이용하여 LCD 패널상의 전극에 드라이버 IC를 실장하는 방식인 TAB(tape automated bonding) 방식 및 소정의 접착제를 사용하여 드라이버 IC를 LCD 패널 상에 직접 실장하는 방식인 COG(chip on glass) 방식 등으로 분류할 수 있다. 이방성 도전 필름은 COG 실장의 접속 재료로서 주목을 받고 있으며, 폴리이미드 기판에 설계된 배선 패턴과 액정 표시 장치의 유리 기판 상에 설계된 ITO(indium tin oxide) 패턴 또는 전자 부품의 리드 등을 전기적으로 접속하는 곳에 사용되고 있다.
드라이버 IC의 수 백개의 범프(bump)들은 불균일하게 분포되어 있다. 입력부의 범프 크기는 크고, 출력부의 범프 크기는 작다. 또한, 드라이버 IC의 양쪽 측면부에는 범프가 없거나 또는 있더라도 소수로 존재한다. 출력부에는 수 백개의 범프들이 1열, 2열 또는 3열로 배열되어 있으며 일부에서는 혼재되어 있기도 한다. 따라서, 이방성 도전 필름 접착시 상부에서 압력을 가하게 되면 각 범프들마다 균일하게 압력 전달이 되지 않는다.
종래에 비스페놀 A형(BPA) 에폭시 수지 또는 비스페놀 F형(BPF) 에폭시 수지와 페녹시 수지 위주의 조성을 갖는 이방성 도전 필름은 경화시 점도가 낮다. 따라서, 압착시 가해지는 압력에 대해 저항력이 약하고, 수지의 오버플로우(overflow)가 지나치게 크며, 반응 속도가 느려 드라이버 IC가 열 압착시 받게 되는 불균일한 압력 구배를 그대로 받게 된다. 결국, 각 범프들마다 눌려지는 정도의 편차에 따라 접속 저항의 편차도 발생하게 되어, 접속 신뢰성이 떨어지게 된다는 문제점이 있다.
드라이버 IC의 범프의 배열을 균일하게 하고 특히 드라이버 IC의 양쪽 측면부에 압력 균일성을 위하여 접속과 상관없는 범프를 배열하는 방법이 있기는 하다. 그러나, 기술 개발의 경향상 드라이버 IC의 두께가 계속해서 낮아지고 있으며, 디스플레이 제품의 액티브 에어리어(active area) 및 데드 스페이스(dead space)의 축소에 따라 드라이버 IC의 크기도 작아지고 있다. 따라서, 드라이버 IC의 범프의 배열을 개선하는 것보다는 접착성 필름 자체의 물성을 개선하기 위한 필요성이 더해지고 있다.
본 발명의 목적은 이방성 도전 필름의 용융 점도를 높여 접속 신뢰성을 높인 이중층 이방성 도전 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 이중층 이방성 도전 필름은 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 포함하고, 30-200℃에서 최저 용융 점도가 3,000 내지 10,000 Pa.s일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 이중층 이방성 도전 필름은 80-120℃에서 용융 점도가 5,000 내지 7,000 Pa.s일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 이중층 이방성 도전 필름 중 20 내지 60중량%로 포함될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 이중층 이방성 도전성 필름은 이방성 도전 필름(Anistropic Conductive Film; ACF) 층과 비 전도성 필름(Non-Conductive Film, NCF) 층을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 이방성 도전 필름은 30-200℃에서 최저 용융 점도가 10,000 내지 100,000 Pa.s일 수 있다.
일 구체예에서, 이방성 도전 필름은 상기 에폭시 수지 5 내지 40중량%; 페녹시 수지 15 내지 25중량%; 도전성 입자 20 내지 40 중량%; 무기 충진제 1 내지 10중량%; 및 경화제 14 내지 20중량%를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 이방성 도전 필름의 에폭시 수지는 4관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 1종 이상 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 비 전도성 필름은 30-200℃에서 최저 용융 점도가 1,000 내지 5,000 Pa.s일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 비 전도성 도전 필름은 상기 에폭시 수지 10 내지 50중량%; 페녹시 수지 20 내지 30중량%; 무기 충진제 1 내지 10중량%; 및 경화제 29 내지 50중량%를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 비 전도성 도전 필름의 에폭시 수지는 2관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 1종 이상 포함할 수 있다.
본 발명은 실장시 압력 불균형을 해소하고 쇼트(short) 불량 발생을 낮춘 이중층 이방성 도전 필름을 제공하였다. 또한, 본 발명은 접속 저항의 편차를 낮추어 접속 신뢰성을 높인 이중층 이방 전도성 필름을 제공하였다.
도 1은 (1)실시예 1의 이방성 도전 필름 층(ACF), (2)실시예 1의 비 전도성 필름 층(NCF), (3)실시예 1의 이중층 이방성 도전 필름(ACF + NCF) 및 (4)비교예 2의 이방성 도전 필름의 용융 점도를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 도 1에서 x축은 온도(℃), y축은 용융점도(Pa?s)를 나타낸다.
본 발명의 이중층 이방성 도전 필름은 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 포함하고, 30~200℃에서의 최저 용융 점도가 3,000 내지 10,000 Pa.s일 수 있다.
본 명세서에서 "최저 용융 점도"는 ARES(advanced rheometric expansion system)에 의한 방법으로 측정될 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 점탄성 측정기(TA社 RSA Ⅲ)로 측정할 수 있다. 최저 용융 점도에서 IC와 Panel의 전극이 닿게 되고 이때부터 ACF 의 경화가 시작된다. 바람직하게는, 이중층 이방성 도전 필름의 용융 점도는 80-120℃, 바람직하게는 100℃에서 5,000 내지 7,000 Pa.s일 수 있다.
상기 이중층 이방성 도전성 필름은 이방성 도전 필름(Anistropic Conductive Film; ACF) 층과 비 전도성 필름(Non-Conductive Film, NCF) 층을 포함할 수 있다.
상기 이방성 도전 필름은 30~200℃에서의 최저 용융 점도가 10,000 내지 100,000 Pa.s가 될 수 있다. 예를 들면 용융 점도는 80-120℃에서 바람직하게는 100℃에서 10,000 내지 100,000 Pa.s, 바람직하게는 10000 ~ 30000 Pa.s일 수 있다. 상기 이방성 도전 필름은 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 도전성 입자, 무기 충전제 및 경화제를 포함할 수 있다.
상기 비 전도성 필름은 30~200℃에서의 최저 용융 점도가 1,000 내지 5,000 Pa.s가 될 수 있다. 예를 들면, 용융 점도는 80-120℃에서 바람직하게는 100℃에서 1,000 내지 5,000 Pa.s, 바람직하게는 1,000 내지 3,000 Pa.s일 수 있다. 상기 비 전도성 필름은 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 무기 충전제 및 경화제를 포함할 수 있다.
폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지
폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 2개 이상의 방향족 고리가 연결되어 있거나 또는 융합되어(fused) 있고 상기 방향족 고리에 1개 이상의 에폭시 관능기가 직접적으로 또는 산소, 탄소 또는 황을 포함하는 원자를 통해 연결되어 있는 수지를 의미할 수 있다.
폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 유리 전이 온도(Tg)가 165-250℃가 될 수 있다. 상기 범위 내에서, FOG(film on glass) 압착시 약 160℃에서 열 전달이 발생하여, ACF에 데미지(damage)가 가해져서 신뢰성 저항이 상승하는 것을 막을 수 있고, ACF 가압착 온도가 높지 않아 작업성 불량이 발생하지 않는다.
폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 예를 들면 4 관능 또는 2 관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 이방성 도전 필름 층은 4 관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 1종 이상 포함할 수 있다. 바람직하게는, 비 전도성 필름 층은 2 관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 1종 이상 포함할 수 있다.
4 관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 예를 들면 2개 이상의 벤젠 고리가 연속적으로 결합된 에폭시 수지를 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예로서, 4 관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 하기 화학식 1에서 나타난 바와 같이 리지드(rigid) 구조로 나프탈렌 모이어티(moiety)를 갖는 나프탈렌 4 관능 에폭시 모노머로부터 경화된 것일 수 있다. 예를 들어, HP4700(대일본 잉크 화학) 등을 사용할 수 있다.
<화학식 1>
Figure pat00001
2 관능기 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 예를 들면 2개 이상의 벤젠 고리가 연속적으로 결합된 에폭시 수지를 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예로서, 2 관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 하기 화학식 2에서 나타난 구조를 갖는 에폭시 모노머로부터 경화된 것일 수 있다. 예를 들어, 1,6-비스(2,3-에폭시프로폭시)나프탈렌, 1,5-비스(2,3-에폭시프로폭시)나프탈렌 및 2,2'-비스(2,3-에폭시프로폭시)바이나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 에폭시 모노머로부터 경화된 것이다.
<화학식 2>
(Ar)n-Em
(상기에서 (Ar)은 폴리사이클릭 방향족 탄화수소이며, n은 벤젠고리의 개수로 2-4이고, E는 에폭시기, 글리시딜기 또는 글리시딜옥시기로부터 선택되고, m은 상기 E의 개수로 1-5이다.)
바람직하게는, n은 2 또는 4이고, m은 2이다.
"(Ar)n"은 벤젠고리의 개수가 n인 폴리사이클릭 방향족 탄화수소를 나타낸다.
"Em"은 에폭시기, 글리시딜기 또는 글리시딜옥시기로부터 선택되는 어느 하나가 상기 폴리사이클릭 방향족 탄화수소에 m개 만큼 결합되어 있음을 의미한다.
폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 이중층 이방성 도전 필름 중 20 내지 60중량%, 바람직하게는 40 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 열 압착시 압력에 대한 저항력이 강해서 압력 불균형이 발생하지 않고, Driver IC와 Panel 의 접속이 어려워지는 것을 막을 수 있다.
폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 이방성 도전 필름과 비 전도성 필름에서 각각 5-40 중량% 및 10-50 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 각각 15-35 중량% 및 25-40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 열 압착시 압력에 대한 저항력이 강해서 압력 불균형이 발생하지 않고, Driver IC와 Panel 의 접속이 어려워지는 것을 막을 수 있다.
종래 이방성 도전성 필름에서 에폭시 수지로 절연성 접착제로 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 사용하지 않았을 경우에는 접착시 가열 및 가압할 경우 압력 불균형을 초래하여 접촉성에 문제가 발생하였다. 그러나, 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 가압 후 도전성 입자들의 잔류량을 늘려 압력 불균일을 해소함으로써 접속 신뢰성을 높일 수 있다.
페녹시 수지
본 발명에서 '페녹시 수지'는 페녹시 모이어티를 포함하는 수지를 의미하는 것으로, 예를 들면 비스페놀 A 계 페녹시 수지를 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 페녹시 수지는 이방성 도전 필름과 비 전도성 필름에서 매트릭스 역할을 하는 것으로, 유리 전이 온도가 낮은 수지를 사용할 수 있다. 페녹시 수지의 유리 전이 온도(Tg)는 예를 들면 60-80℃가 될 수 있다.
페녹시 수지는 이방성 도전 필름과 비 전도성 필름에서 각각 15-25 중량% 및 20-30중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 각각 15-20중량% 및 20-25중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 필름 형성이 쉬워지고, 양호한 신뢰성을 구현할 수 있다.
도전성 입자
본 발명에서 '도전성 입자'는 금속 입자를 사용하거나, 유기, 무기 입자 위에 금이나 은 등의 금속으로 코팅한 것을 사용할 수 있다. 또한 과량 사용시의 전기적 절연성을 확보하기 위하여 도전성 입자를 절연화 처리하여 사용할 수도 있다.
구체적으로, 도전성 입자는 Ni, Pd, Cu, Ag, Al, Ti, Cr, Au 등을 포함하는 금속 입자; 탄소; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌 및 폴리비닐알코올 중 선택된 하나 이상의 수지 및 그 변성 수지 입자를 금, 은, 구리, 니켈 등을 포함하는 금속으로 코팅한 입자; 상기 코팅 입자에 절연 입자를 추가로 코팅한 절연화 처리된 입자 중 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
도전성 입자의 평균 입경(D50)은 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 달라질 수 있고, 2㎛ 내지 30㎛이며, 바람직하게는 2㎛ 내지 6㎛가 될 수 있다.
도전성 입자는 이방성 도전 필름 중 20-40중량%, 바람직하게는 30-35중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위일 경우, 접속 신뢰성이 우수하며, 쇼트 발생이 일어나지 않는다.
무기 충전제
본 발명에서 '무기 충전제'는 이방 전도성 필름 층과 비 전도성 필름 층 모두에 포함되며, 도전 필름의 접착성과 절연성을 향상시킨다. 무기 충전제는 나노 실리카 등을 포함할 수 있지만 이들에 제한되는 것은 아니다.
이방성 도전 필름 층과 비 전도성 필름 층에서 에폭시 수지로 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 사용한 경우 무기 충전제로 나노 실리카를 사용하였을 때 압력 불균형을 해소하는 정도가 높았다. 나노 실리카의 평균 입경(D50)은 1nm 내지 100 nm이고, 원형인 나노 실리카가 바람직하다.
무기 충전제는 이방성 도전 필름과 비 전도성 필름에서 각각 1-10 중량% 및 1-10중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 각각 5-10 중량% 및 5-10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 함량에서, Z-방향으로의 접속이 나빠지지 않고, 전극이 손상되지 않는다.
상기 이방성 도전 필름에 포함된 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지:무기 충전제의 중량비는 3:1 내지 6:1, 바람직하게는 3.5:1 내지 6:1이 될 수 있다. 상기 범위의 중량비에서, X,Y,Z 방향으로 범프(bump)별 압력이 균일하게 유지되어, 이방성 도전 필름의 접속 신뢰성이 높아질 수 있다.
상기 비 전도성 필름 층에 포함된 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지:무기 충전제의 중량비는 5:1 내지 10:1, 예를 들면 5:1 내지 8:1이 될 수 있다. 상기 범위의 중량비에서, 비 전도성 필름은 압력을 균일하게 분산시킬 수 있고, 적절한 접속저항을 구현할수 있다.
경화제
경화제는 상기 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 경화시킴으로써 이방성 도전 필름 및 비 전도성 필름을 형성할 수 있는 작용을 할 수 있어야 한다. 상기 경화제로는 잠재성 경화제를 사용할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 경화제는 이미다졸계, 이소시아네이트계, 아민계, 아미드계, 페놀계 및 산무수물계로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
경화제는 이방성 도전 필름과 비 전도성 필름에서 각각 14-20 중량% 및 29-50중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 각각 15-20 중량% 및 35-40중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 경화가 충분히 일어날 수 있고 상용성이 좋다.
예를 들면, 이방성 도전 필름은 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지 5-40 중량%, 페녹시 수지 15-25 중량%, 도전성 입자 20-40중량%, 무기 충전제 1-10 중량%, 및 경화제 14-20 중량%를 포함할 수 있다.
예를 들면, 비 전도성 필름은 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지 10-50 중량%, 페녹시 수지 20-30 중량%, 무기 충전제 1-10 중량%, 및 경화제 29-50 중량%를 포함할 수 있다.
이방성 도전 필름과 비 전도성 필름은 각각 비스페놀형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 지환족형 에폭시 수지 및 아민형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 에폭시 수지를 하나 이상 더 포함할 수 있다.
이중층 이방성 도전 필름은 이방 전도성 필름 층 위에 비 전도성 필름 층이 적층되어 있는 구조로 되어 있다.
이중층 이방성 도전 필름에서 이방성 도전 필름 층의 두께 : 비 전도성 필름 층의 두께 비는 1:1 내지 5:1이 될 수 있다. 이중층 이방성 도전 필름의 총 두께는 12㎛ 내지 20 ㎛가 바람직하며, 이방성 도전 필름 층과 비 전도성 필름 층의 두께는 각각 5㎛ 내지 15㎛가 바람직하다.
본 발명에 따른 이중층 이방성 도전 필름은 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
(1)폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 무기 충전제, 경화제 및 용제를 포함하는 비 전도성 필름 조성물을 이형 필름 위에 도포하고 건조하여 비 전도성 필름 필름을 제조하는 단계;
(2)폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 도전성 입자, 무기 충전제, 경화제 및 용제를 포함하는 이방성 도전 필름 조성물을 이형 필름 위에 도포하고 건조하여 이방성 도전 필름을 제조하는 단계; 및
(3)상기 비 전도성 필름과 이방성 도전 필름을 라미네이팅(laminating)시켜 접착하는 단계.
폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 도전성 입자, 무기 충전제 및 경화제에 대한 사항은 상기에서 설명한 바와 같다.
상기 용제는 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 도전성 입자, 경화제 및 무기 충전제를 균일하게 혼합하여, 조성물의 점도를 낮게 함으로써 필름의 제조를 용이하게 하는 작용을 한다.
상기 용제는 통상의 것이면 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로푸란, 디메틸포름알데히드, 및 시클로헥사논으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 접착하는 단계는 비 전도성 필름과 이방성 도전 필름을 라미네이팅시키는 단계에 의해 수행될 수 있다. 라미네이팅은 통상의 기술자에게 알려져 있으며, 라미네이팅시 온도와 압력은 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들면 약 40℃의 온도, 1MPpa의 압력에서 라미네이팅시킬 수 있다.
상기 이방성 도전 필름 또는 비 전도성 필름 조성물은 기본 물성을 저해하지 않으면서 부가적인 물성을 추가로 제공하기 위하여 중합 방지제, 산화 방지제, 열 안정제, 경화 촉진제, 커플링제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 그 함량은 이중층 이방성 도전성 필름 100 중량부에 대하여 0.1 - 5 중량부로 포함될 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 중합 방지제는 히드로퀴논, 히드로퀴논 모노메틸에테르, p-벤조퀴논 및 페노티아딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 산화방지제로는 분지형 페놀릭계 또는 히드록시 신나메이트계의 물질을 사용할 수 있다. 경화 촉진제로는 고상 이미다졸계 촉진제, 고상 및 액상 아민계 경화 촉진제 등을 1종 이상 사용할 수 있다. 커플링제로는 비닐 트리클로로 실란, 비닐 트리메톡시 실란, 3-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란, 3-메타아크릴록시 프로필 트리메톡시 실란, 2-아미노에틸-3-아미노프로필 메틸 디메톡시 실란, 3-우레이도프로필 트리에톡시 실란 등의 실란계 커플링제를 1종 이상 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1: 이중층 이방성 도전 필름의 제조
1. 비 전도성 필름의 제조
에폭시 수지(HP4032D,대일본 잉크화학, 유리전이온도 170℃ 30 중량부, 페녹시 수지(PKHH, Inchemrez사, 미국) 25 중량부, 잠재성 경화제(HX3941HP, 마이크로캡슐형, 아사히카세이) 40 중량부, 나노 실리카(R972, 입경 7nm, 데구사) 5 중량부, 및 용제로 자일렌 100 중량부를 혼합하였다. 상기 얻은 혼합액을 이형 필름에 도포한 후, 70℃의 건조기에서 건조시켜 용제를 휘발시켜 비 전도성 필름(두께 12㎛)을 얻었다.
2. 이방성 도전 필름의 제조
에폭시 수지(HP4700, 대일본 잉크화학, 유리전이온도 245℃ 30 중량부, 페녹시 수지(PKHH, Inchemrez사, 미국) 15 중량부, 잠재성 경화제(HX3941HP, 마이크로캡슐형, 아사히카세이) 20 중량부, 도전성 입자(AUL-704, 평균 입경(D50):4㎛, SEKISUI사, 일본) 30 중량부, 나노 실리카(R972, 입경 (7) nano, (데구사) 5 중량부, 및 용제로 자일렌 100 중량부를 혼합하였다. 상기 얻은 혼합액을 이형 필름에 도포한 후, 70℃의 건조기에서 건조시켜 용제를 휘발시켜 이방성 도전 필름(두께 8㎛)을 얻었다.
3. 이중층 이방성 도전 필름의 제조
상기에서 제조한 이방성 도전 필름과 비 전도성 필름 필름을 40℃, 1Mpa에서 라미네이팅 공정을 통해 접착하여, 비 전도성 필름 위에 이방성 도전 필름이 적층되어 있는 이중층 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 2-3: 이중층 이방성 도전 필름의 제조
상기 실시예 1에서 나노 실리카 또는 경화제의 함량을 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법을 실시하여, 이중층 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 1-2
상기 실시예 1에서 각 성분을 하기 표 1과 같이 변경시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 실시하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
ACF NCF ACF NCF ACF NCF ACF NCF ACF NCF
에폭시 수지 1 30 30 30 30 30 30 0 0 30 30
에폭시 수지 2 0 0 0 0 0 0 30 30 0 0
페녹시 수지 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25
도전성 입자 30 0 30 0 30 0 30 0 30 0
무기 충전제 5 5 7 7 10 7 5 5 0 0
경화제 20 40 18 38 15 38 20 40 25 45
1.에폭시 수지 1: 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시수지
2.에폭시 수지 2: 비스페놀 A형 에폭시 수지(YD128 국도 화학)
3.에폭시 수지, 페녹시 수지, 나노 실리카, 도전성 입자 및 경화제의 단위는 중량%.
하기의 방법에 의해 최저 용융 점도와 접속 저항을 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<물성측정방법>
1.최저 용융 점도: 최저 용융점도는 승온속도 10℃/min, 스트레인 5%, 프리퀀시 1rad/s로 30~200℃구간에서 측정하며, 패러럴 플레이트 및 알루미늄 디스포져블 플레이트 (직경 8mm)를 사용하여 얻었다.(모델명 ARES G2, 제조사 TA Instruments). 30~200℃ 구간에서 최저 용융 점도를 기록한다.
2. 접속 저항(초기 저항 및 신뢰성 후 저항): 피접착자재로는 범프면적 1430㎛2 IC 칩과 5000Å의 두께를 갖는 인듐틴옥사이드 회로가 있는 유리기판을 사용하였다. 각각의 피착재 사이에 제조된 필름을 위치시켜 200℃, 60MPa의 조건으로 5초간 열압착시켜 샘플을 제조하였다. 샘플의 전기저항은 HIOKI 사의 HIOKI HI-TESTER를 사용하여 1mA의 전류를 인가하여 측정하였다. 신뢰성 결과는 고온고습(85℃/85%) 환경에 샘플을 투입하여 500시간을 방치한 후 각 좌,중,우 접속저항을 측정하였다.
특성 평가 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
ACF NCF ACF NCF ACF NCF ACF NCF ACF NCF
최저 용융 점도(Pa.s) 22000 2100 28000 2600 17000 2600 8800 1020 6500 600
최저 용융 점도(Pa.s) 5300 6500 7100 870 1028
초기
저항
[Ω]		 초기 좌 Bump 3.2 3.6 2.5 2.2 2.3
초기 중 Bump 3.4 3.5 2.7 3.4 3.2
초기 우 Bump 3.3 3.9 2.7 2.3 2.5
압력 정압 정압 정압 과압 과압
신뢰성 후
저항
[Ω]		 500Hr 좌 Bump 3.8 4.3 5.2 19.5 12.7
500Hr 중 Bump 4.0 4.2 3.8 3.9 4.2
500Hr 우 Bump 3.7 4.7 5.9 18.9 18.5
평가
[< 10Ω시 양호]		 ○ ○ ○ X X
*최저 용융 점도: 30 내지 200℃ 구간 중 최저 용융 점도
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 이중층 이방성 도전 필름은 용융 점도가 높아 압력 불균형을 해소할 수 있어 접속 신뢰성이 높음을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 이방성 도전 필름 층과 비 전도성 필름 층에 에폭시 수지로 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 사용한 경우 무기 충전제로 나노 실리카를 사용하였을 때 압력 불균형을 해소하는 정도가 높았다. 또한, 본 발명에 따른 이중층 이방성 도전 필름은 접속 저항의 편차를 낮추어 접속 신뢰성을 높였다.
도 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 필름은 최저 용융 점도가 5000 Pa.s로 나타나 최저 용융 점도가 높음을 알 수 있다.

Claims (14)

  1. 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 포함하고, 30~200℃에서의 최저 용융 점도가 3,000 내지 10,000 Pa.s인 이중층 이방성 도전성 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용융 점도는 80-120℃에서 5,000 내지 7,000 Pa.s인 이중층 이방성 도전성 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 상기 필름 중 20 내지 60중량%로 포함되는 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이중층 이방성 도전성 필름은 이방성 도전 필름(Anistropic Conductive Film; ACF) 층과 비 전도성 필름(Non-Conductive Film, NCF) 층을 포함하는 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름은 30~200℃에서의 최저 용융 점도가 10,000 내지 100,000 Pa.s인 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름은
    상기 에폭시 수지 5 내지 40중량%;
    페녹시 수지 15 내지 25중량%;
    도전성 입자 20 내지 40 중량%;
    무기 충진제 1 내지 10중량%; 및
    경화제 14 내지 20중량%를 포함하는 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 4관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 1종 이상 포함하는 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  8. 제6항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름 중 에폭시 수지:무기 충진제의 중량비는 3:1 내지 6:1인 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  9. 제4항에 있어서, 상기 비 전도성 필름은 30~200℃에서의 최저 용융 점도가 1,000 내지 5,000 Pa.s인 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  10. 제4항 또는 제9항에 있어서, 상기 비 전도성 도전 필름은
    상기 에폭시 수지 10 내지 50중량%;
    페녹시 수지 20 내지 30중량%;
    무기 충진제 1 내지 10중량%; 및
    경화제 29 내지 50중량%를 포함하는 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  11. 제10항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 2관능 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 1종 이상 포함하는 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  12. 제10항에 있어서, 상기 비 전도성 도전 필름 중 에폭시 수지:무기 충진제의 중량비는 5:1 내지 10:1인 것인 이중층 이방성 도전성 필름.
  13. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 폴리사이클릭 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지는 유리 전이 온도(Tg)가 165-250℃인 것인 이중층 이방성 도전 필름.
  14. 제4항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름층의 두께와 비 전도성 필름층의 두께 비는 1:1 내지 5:1인 이중층 이방성 도전성 필름.
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