KR20130027436A - 이방성 도전 필름 및 접속 구조체의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속할 때에, 양호한 접속 신뢰성과 리페어성을 양립시킨 이방성 도전 필름을 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 엘라스토머 및 경화제를 함유하는 수지 조성물을 필름으로 성형한 이방성 도전 필름은, 그의 경화 후의 JIS K7244-4에 의한 인장 진동 모드의 동적 점탄성 측정에서의 저장 탄성률(25 ℃)이 0.5 내지 1.5 GPa이다. 엘라스토머는, ASTM D638에 의한 50 내지 80 MPa의 파단 강도와 10 ％ 이하의 파단 신도를 나타낸다. 엘라스토머의 수지 조성물 중의 함유량은, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 상기 엘라스토머 및 경화제의 합계 전체 질량 중 20 내지 50 질량％이다. 사용하는 도전 입자는, 하중 49.035 mN, 부하 속도 2.226 mN/초의 조건에서의 10 ％ 변위시에, 300 내지 500 kgf/mm2의 압축 경도를 나타낸다.

Description

이방성 도전 필름 및 접속 구조체의 제조 방법{ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM AND METHOD FOR PRODUCING CONNECTION STRUCTURE}
본 발명은 이방성 도전 필름, 이 이방성 도전 필름을 이용하여 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속하여 접속 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
다양한 기판의 전극 패드 등의 단자와 전자 부품의 범프 등의 단자를 접속시킬 때에, 열 경화성 성분에 도전 입자를 배합하여 필름으로 성형한 이방성 도전 필름이 이용되고 있다.
이러한 이방성 도전 필름에 있어서, 이방성 도전 접속하여야 할 단자의 폭이나 단자간 스페이스의 폭을 협소화한다는 시대의 요구 중, 양호한 전기적 접속을 실현하기 위해 단자 위에 존재시키는 도전 입자의 수를 감소시키지 않는 것이 필요하다. 그러나, 이것은 인접하는 단자간에 존재하는 도전 입자수의 증가도 초래하고, 이방성 도전 접속시에 쇼트를 발생시킬지도 모른다는 문제가 있다. 그 때문에, 도전 입자의 주위를 절연 수지로 피복하는 것이 행해지고 있지만, 완전히 피복하는 것은 곤란하다는 문제가 있었다.
따라서, 도전 입자의 주위를 절연 수지로 피복하지 않아도 양호한 전기적 접속과 높은 접착 강도를 실현하기 위해, 이방성 도전 필름의 경화 후의 저장 탄성률을 40 ℃에서 500 내지 3000 MPa로 하는 것을 전제로, 이방성 도전 필름에 적용하는 도전 입자에 대하여 도전 입자의 직경에 따라 그의 경도를 최적화하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2008-159586호 공보
그러나, 기판과 고가의 전자 부품을 이방성 도전 접속할 때에 위치 어긋남이 발생한 경우에는, 이방성 도전 필름의 리페어성이 요구되는 경우가 있지만, 특허문헌 1의 기술의 경우, 이방성 도전 필름의 열 경화성 성분으로서 에폭시 수지가 아닌 아크릴계 단량체를 사용하면서 이방성 도전 필름의 경화 후의 저장 탄성률이 500 내지 1500 MPa 정도이면, 전자 부품을 경화시킨 이방성 도전 필름으로부터 박리했을 때에, 전자 부품의 단자 위의 이방성 도전 필름의 경화물 잔사를 면봉으로 가볍게 문지르거나 함으로써 비교적 용이하게 제거하는 것이 가능하다.
그러나, 저장 탄성률이 1500 MPa을 초과하면, 전자 부품의 단자 위의 이방성 도전 필름의 경화물 잔사는 면봉으로 가볍게 문지르는 정도로는 제거할 수 없기 때문에 용제를 사용하지 않을 수 없으며, 리페어 비용이나 환경 부하의 증대를 초래한다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 이상의 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것이며, 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속할 때에 양호한 접속 신뢰성과 리페어성을 양립시킨 이방성 도전 필름을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 경화 후의 이방성 도전 필름의 저장 탄성률을 소정 범위가 되도록 함과 동시에, 이방성 도전 필름에, 특정한 파단 강도와 파단 신도를 나타내는 엘라스토머를 소정량 배합하고, 나아가 배합하여야 할 도전 입자로서 소정의 압축 경도를 갖는 것을 사용함으로써 상술한 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 엘라스토머 및 경화제를 함유하는 수지 조성물을 필름으로 성형한 이방성 도전 필름이며,
경화 후의 이방성 도전 필름의 JIS K7244-4에 의한 인장 진동 모드의 동적 점탄성 측정에서의 저장 탄성률(25 ℃)이 0.5 내지 1.5 GPa이고,
엘라스토머가, ASTM D638에 의한 50 내지 80 MPa의 파단 강도와 10 ％ 이하의 파단 신도를 나타내는 것이고,
엘라스토머의 수지 조성물 중의 함유량이 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 상기 엘라스토머 및 경화제의 합계 전체 질량 중의 20 내지 50 질량％이고,
도전 입자가, 하중 49.035 mN, 부하 속도 2.226 mN/초의 조건에서의 10 ％ 변위시에 300 내지 500 kgf/mm2의 압축 경도를 나타내는 것인 이방성 도전 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은, 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속하여 접속 구조체를 얻는 제조 방법이며,
기판의 단자에 상술한 이방성 도전 필름을 가접착하는 공정,
전자 부품을, 그의 단자가 기판의 단자에 대향하도록 이방성 도전 필름 위에 배치하는 공정,
기판과 전자 부품으로 협지된 이방성 도전 필름을, 전자 부품측으로부터 본딩 툴로 가열 가압함으로써 이방성 도전 접속을 행하는 공정을 갖는 제조 방법, 및 그 제조 방법으로 얻어진 접속 구조체를 제공한다.
본 발명의 이방성 도전 필름은 그의 경화 후의 저장 탄성률이 소정 범위가 되는 것이며, 특정한 파단 강도와 파단 신도를 나타내는 엘라스토머를 소정량 함유하고 있음과 동시에, 배합하여야 할 도전 입자로서 소정의 압축 경도를 갖는 것을 사용하고 있다. 그 때문에, 본 발명의 이방성 도전 필름을, 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속할 때에 적용하면, 양호한 접속 신뢰성과 리페어성을 양립시킬 수 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름은 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 엘라스토머 및 경화제를 함유하는 수지 조성물을 필름으로 성형한 것이다.
본 발명의 이방성 도전 필름을 특징 짓는 요소 중 하나는, 그의 경화 후의 JIS K7244-4에 의한 인장 진동 모드의 동적 점탄성 측정에서의 저장 탄성률(25 ℃)이 0.5 내지 1.5 GPa, 바람직하게는 0.8 내지 1.2 GPa로 조정된다는 것이다. 이것은 저장 탄성률이 0.5 GPa을 하회하면, 전자 부품의 단자에 부착된 이방성 도전 필름의 경화물 잔사를 면봉으로 용이하게 제거할 수 있기 때문에 리페어성에는 문제가 발생하지 않지만, 접속 신뢰성이 저하되는 경향이 있고, 1.5 GPa을 초과하면 리페어성이 저하되는 경향을 보이기 때문이다.
또한, 이방성 도전 필름의 저장 탄성률의 조정은, 예를 들면 액상 경화성 화합물의 종류를 변경하거나 그의 배합량을 증감시키거나 함으로써 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 이방성 도전 필름을 특징 짓는 다른 요소는, 배합하여야 할 엘라스토머로서 ASTM D638에 의한 파단 강도가 50 내지 80 MPa, 바람직하게는 65 내지 75 MPa이고, 파단 신도가 10 ％ 이하, 바람직하게는 5 내지 7 ％인 것을 사용하는 것이다. 이것은 파단 강도가 50 MPa을 하회하면, 이방성 도전 필름의 인성(toughness)이 저하되어 리페어성도 저하되는 경향이 있으며, 80 MPa을 초과하면 이방성 도전 필름의 유동성이 저하되고, 이방성 도전 접속시에 이방성 도전 필름을 충분히 압입하는 것이 어려워지고, 접속 저항이 증대되어 접속 신뢰성이 저하되는 경향이 있고, 파단 신도가 10 ％를 상회하면, 이방성 도전 필름의 인성이 저하되어 리페어성도 저하되는 경향을 보이기 때문이다.
본 발명의 이방성 도전 필름에 있어서, 이러한 엘라스토머의 수지 조성물 중의 함유량은 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 상기 엘라스토머 및 경화제의 합계 전체 질량 중의 20 내지 50 질량％, 바람직하게는 30 내지 40 질량％이다. 이것은, 20 질량％를 하회하면, 이방성 도전 필름의 인성이 저하되어 리페어성도 저하되는 경향이 있으며, 50 질량％를 초과하면 이방성 도전 필름의 유동성이 저하되고, 이방성 도전 접속시에 이방성 도전 필름을 충분히 압입하는 것이 어려워지고, 접속 저항이 증대되어 접속 신뢰성이 저하되는 경향을 보이기 때문이다.
이상 설명한 엘라스토머로서는, 상술한 소정의 파단 강도와 파단 신도를 나타내는 다양한 엘라스토머를 사용할 수 있으며, 예를 들면 Tg가 바람직하게는 50 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 30 ℃ 이하인 실온에서 고무 탄성을 갖는 천연 또는 합성 고무를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 천연 고무(NR), 이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌 고무(SBS), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 고무(SEBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 고무(SIS), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴로니트릴부타디엔 고무(NBR) 등을 들 수 있다. 이들 고무는 가교되어 있을 수도 있고, Tg가 30 ℃ 이하이면 열가소성 엘라스토머도 사용할 수 있다.
또한, 엘라스토머의 파단 강도와 파단 신도의 조정은, 하드 세그먼트 및 소프트 세그먼트 각각의 구조나 이들의 존재비 등을 변화시킴으로써 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 이방성 도전 필름을 특징 짓는 별도의 요소는, 도전 입자로서 하중 49.035 mN(5.0 gf), 부하 속도 2.226 mN/초(0.228 gf/초)의 조건에서의 10 ％ 변위시의 압축 경도가 300 내지 500 kgf/mm2, 바람직하게는 350 내지 450 kgf/mm2인 것을 사용하는 것이다. 이것은, 압축 경도가 300 kgf/mm2를 하회하면, 도전 입자의 복원력이 작기 때문에 접속 신뢰성이 저하되는 경향이 있고, 500 kgf/mm2를 초과하면, 이방성 도전 접속시에 도전 입자를 충분히 압궤할 수 없으며, 접속 저항이 증대되어 접속 신뢰성이 저하되는 경향을 보이기 때문이다.
또한, 도전 입자의 압축 경도의 조정은, 코어인 수지 입자의 가교 밀도를 변화시킴으로써 조정할 수 있다.
이러한 도전 입자로서는, 소정의 조건하에서의 10 ％ 압축 경도가 300 내지 500 kgf/mm2가 되는 도전 입자, 예를 들면 디비닐벤젠계 수지, 벤조구아나민 수지 등의 수지 입자의 표면을 무전해 니켈 도금막 등의 무전해 금속 도금막으로 피복한 금속 피복 수지 입자 등을 사용할 수 있다. 이들 도전 입자의 평균 입경은 통상 4 내지 15 ㎛, 바람직하게는 6 내지 10 ㎛이다.
본 발명의 이방성 도전 필름에 있어서 이러한 도전 입자의 수지 조성물 중의 함유량은, 지나치게 적으면 접속 저항이 높아 접속 신뢰성이 저하되는 경향이 있으며, 지나치게 많으면 인접 단자간에서 쇼트가 발생하는 것이 염려되기 때문에, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 엘라스토머 및 경화제의 합계 전체 질량 중 바람직하게는 0.5 내지 10 질량％, 보다 바람직하게는 2 내지 5 질량％이다.
본 발명의 이방성 도전 필름은 상술한 바와 같이 수지 조성물을 필름으로 한 것인데, 이러한 수지 조성물은 앞서 설명한 엘라스토머와 도전 입자뿐만 아니라, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 경화제를 함유한다.
막 형성 수지는 수지 조성물에 성막성을 부여하는 것이며, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 부타디엔 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리올레핀 수지 등을 들 수 있고, 이들 중 2종 이상을 병용할 수 있다. 이들 중에서도, 제막성, 가공성, 접속 신뢰성의 관점에서 페녹시 수지를 바람직하게 사용할 수 있다.
막 형성 수지의 수지 조성물 중의 함유량은, 지나치게 적으면 수지 조성물의 성막성이 저하되는 경향이 있으며, 지나치게 많으면 상대적으로 다른 성분이 적어져 의도한 성능의 이방성 도전 필름을 얻을 수 없게 되는 경향이 있기 때문에, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 엘라스토머 및 경화제의 합계 전체 질량 중에 바람직하게는 5 내지 50 질량％, 보다 바람직하게는 20 내지 30 질량％이다.
액상 경화성 화합물은 이방성 도전 필름에 열 경화성을 부여하기 위한 성분이며, 실온에서 액상인 아크릴계 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 실온에서 액상인 것을 사용하는 이유는 이방성 도전 필름에 점착성을 부여시키기 위함이다. 또한, 아크릴계 단량체를 사용하는 이유는 에폭시 수지 등에 비해 리페어성이 우수하기 때문이다. 이러한 아크릴계 단량체로서는, 단관능 (메트)아크릴레이트(여기서, (메트)아크릴레이트에는 아크릴레이트와 메타크릴레이트가 포함됨), 2관능 이상의 다관능 (메트)아크릴레이트를 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 접착제를 열 경화성으로 하기 위해 아크릴계 단량체의 적어도 일부에 다관능 (메트)아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
단관능 (메트)아크릴레이트로서는, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, i-프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, i-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 2-메틸부틸(메트)아크릴레이트, n-펜틸(메트)아크릴레이트, n-헥실(메트)아크릴레이트, n-헵틸(메트)아크릴레이트, 2-메틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-부틸헥실(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 이소펜틸(메트)아크릴레이트, 이소노닐(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 페녹시(메트)아크릴레이트, n-노닐(메트)아크릴레이트, n-데실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 헥사데실(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 2관능 (메트)아크릴레이트로서는, 비스페놀 F-EO 변성 디(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A-EO 변성 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메틸올디(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타디엔(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 3관능 (메트)아크릴레이트로서는, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 PO 변성 (메트)아크릴레이트, 이소시아누르산 EO 변성 트리(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 4관능 이상의 (메트)아크릴레이트로서는, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다. 그 이외에, 다관능 우레탄(메트)아크릴레이트도 사용할 수 있다. 구체적으로는, M1100, M1200, M1210, M1600(이상, 도아 고세이 고교(주)), AH-600, AT-600(이상, 교에이샤 가가꾸(주)) 등을 들 수 있다.
액상 경화성 화합물의 수지 조성물 중의 함유량은, 지나치게 적으면 경화 후의 이방성 도전 필름에 바람직한 막 물성을 부여할 수 없으며, 지나치게 많으면 상대적으로 다른 성분이 적어져 의도한 성능의 이방성 도전 필름을 얻을 수 없게 되는 경향이 있기 때문에, 막 형성 수지 100 질량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 35 질량부, 보다 바람직하게는 10 내지 30 질량부이다.
경화제는 액상 경화성 화합물을 중합시키기 위한 성분이며, 액상 경화성 화합물의 종류 등에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 액상 경화성 화합물이 아크릴계 단량체인 경우, 경화제로서 유기 과산화물이나 아조 화합물 등을 사용할 수 있지만, 안정성의 면에서 유기 과산화물을 바람직하게 사용할 수 있다.
이러한 유기 과산화물로서는, 디아실퍼옥시드, 퍼옥시디카르보네이트, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥시드, 하이드로퍼옥시드 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 디이소부티릴, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 디라우로일퍼옥시드, 디(3,5,5-트리메틸헥사노일)퍼옥시드, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-헥실퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시네오헵타노에이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, 디-sec-부틸퍼옥시디카르보네이트, 디-n-프로필퍼옥시디카르보네이트, 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 디(4-메틸벤조일)퍼옥시드, 디(3-메틸벤조일)퍼옥시드, 디벤조일퍼옥시드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-2-메틸시클로헥산, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, t-헥실퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 메틸에틸케톤퍼옥시드, 시클로헥사논퍼옥시드, 메틸시클로헥사논퍼옥시드, t-부틸히드로퍼옥시드, t-아밀히드로퍼옥시드, t-헥실히드로퍼옥시드, t-옥틸히드로퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디히드로퍼옥시헥산, 쿠멘히드로퍼옥시드, 디이소프로필벤젠모노히드로퍼옥시드, 디이소프로필벤젠디히드로퍼옥시드, 파라멘탄히드로퍼옥시드 등을 들 수 있다. 이들은, 2종 이상을 병용할 수 있다. 또한, 페닐환을 갖는 이들의 고온 분해 과산화물을 사용함으로써, 이방성 도전 필름의 응집력을 향상시킬 수 있기 때문에 접착 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
유기 과산화물의 수지 조성물 중의 배합량은, 지나치게 적으면 이방성 도전 필름의 경화가 불충분해지는 경향이 있으며, 지나치게 많으면 중합도가 낮아져 필름 특성이 악화되는 경향이 있기 때문에, 아크릴계 단량체 100 질량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 40 질량부, 보다 바람직하게는 2 내지 20 질량부이다.
본 발명의 이방성 도전 필름을 구성하는 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 이방성 도전 필름에 종래부터 첨가되고 있는 각종 첨가제, 예를 들면 무기 충전제, 실란 커플링제, 안료, 산화 방지제, 희석제, 용제, 대전 방지제 등을 배합할 수 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름은 통상법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 엘라스토머 및 경화제와, 필요에 따라 첨가되는 각종 첨가제를 교반기를 이용하여 균일하게 혼합하여 필름 형성용의 수지 조성물을 제조하고, 이 수지 조성물을 이용하여 공지된 필름 형성법을 이용하여 필름으로 성형함으로써 제조할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 이방성 도전 필름의 두께는 사용 목적에 따라 적절하게 설정할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 이방성 도전 필름은, 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속하여 접속 구조체를 얻는 제조 방법에 바람직하게 적용할 수 있다. 이 제조 방법에 대하여 이하에 공정별로 설명한다.
<필름 가접착 공정>
우선, 기판의 단자에 본 발명의 이방성 도전 필름을 가접착한다. 가접착은, 반도체 장치를 제조할 때에 이용되는 가열 가압이 가능한 본딩 툴을 사용할 수 있다. 가접착 조건은 이방성 도전 필름의 조성 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다.
기판으로서는, 유리 기판, 유리 에폭시 기판, 폴리이미드 플렉시블 기판 등을 들 수 있다. 기판의 단자로서는, 기판 베이스 위에 형성된 구리박을 포토리소그래피법에 의해 형성한 전극 패드를 예시할 수 있다.
<전자 부품 배치 공정>
이어서, 전자 부품을, 그의 단자가 기판의 단자에 대향하도록 이방성 도전 필름 위에 배치한다. 이 배치하는 방법으로서는 특별히 제한은 없으며, 공지된 방법을 사용할 수 있고, 반도체 장치를 제조할 때에 이용되는 가열 가압이 가능한 본딩 툴을 적용할 수 있다. 배치 조건은 이방성 도전 필름의 조성 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다.
전자 부품으로서는, 반도체칩, 콘덴서, LED칩, 반도체 모듈, 앞서 예시한 각종 기판 등을 들 수 있다. 전자 부품의 단자로서는, 범프, 전극 패드 등을 들 수 있다.
<이방성 도전 접속 공정>
이어서, 기판과 전자 부품으로 협지된 이방성 도전 필름을, 전자 부품측으로부터 가열 가압이 가능한 본딩 툴로 가열 가압함으로써 이방성 도전 접속을 행한다. 이에 따라, 기판의 단자와 전자 부품의 단자가 본 발명의 이방성 도전 필름을 통해 이방성 도전 접속된 접속 구조체가 얻어진다.
이와 같이 하여 얻어지는 접속 구조체는, 본 발명의 이방성 도전 필름을 이용하고 있기 때문에 양호한 접속 신뢰성과 리페어성이 양립된다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
실시예 1 내지 11, 비교예 1 내지 10
표 1에 나타내는 이방성 도전 필름 성분의 합계 100 질량부에, 톨루엔 50 질량부를 교반기를 이용하여 균일하게 혼합하여 필름 형성용의 수지 조성물을 제조하고, 얻어진 수지 조성물을, 박리 필름 위에 건조 후의 두께가 35 ㎛가 되도록 도포하고, 80 ℃에서 5분간 건조시킴으로써 이방성 도전 필름을 얻었다.
또한, 표 1 중의 엘라스토머 A 내지 I로서는, 각각 표 중에 나타낸, ASTM D638에 기초한 파단 강도 및 파단 신도를 나타내는 것을 사용하였다. 또한, 도전 입자 A 내지 E로서는, 각각 표 중에 나타낸, 하중 49.035 mN, 부하 속도 2.226 mN/초의 조건에서의 10 ％ 변위시의 압축 경도를 나타내는 것을 사용하였다.
얻어진 이방성 도전 필름의 경화 후의 저장 탄성률, 사용한 엘라스토머의 파단 강도 및 파단 신도, 사용한 도전 입자의 10 ％ 변위시의 압축 강도에 대하여 이하에 설명하는 바와 같이 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 본딩 툴을 사용하여, 얻어진 이방성 도전 필름을 이용하여 접속 구조체를 제조하고, 접속 저항값 및 본 압착 후의 이방성 도전 필름의 리페어성을 이하에 설명하는 바와 같이 시험 평가하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 접속 구조체는, 프린트 배선 기판(FR4 등급, 파나소닉(주): 구리 배선 피치 200 ㎛, 배선 높이 35 ㎛)의 단자 위에 이방성 도전 필름을 가접착하고, 이 가접착한 이방성 도전 필름 위에 폴리이미드 플렉시블 기판(폴리이미드 두께 38 ㎛, 구리 배선 피치 200 ㎛, 배선 높이 8 ㎛)을 그의 단자가 프린트 배선 기판의 단자와 대향하도록 배치하고, 프린트 배선 기판측으로부터, 170 ℃, 4 MPa, 5초의 조건으로 본딩 툴을 이용하여 본 압착하여 이방성 도전 접속함으로써 제조하였다.
<경화 후의 이방성 도전 필름의 저장 탄성률의 측정>
이방성 도전 필름을 200 ℃, 3 시간의 조건으로 경화시켜, 얻어진 이방성 도전 필름의 경화물에 대하여 도전 점탄성 시험기(RHEOVIBRON DDV-01FP, 오리엔텍(ORIENTEC)사)를 이용하여 JIS K7244-4에 의한 인장 진동 모드의 동적 점탄성 측정에서의 저장 탄성률(25 ℃)을 측정하였다.
<엘라스토머의 파단 강도와 파단 신도의 측정>
엘라스토머 A 내지 I 각각을 80 mm(길이)×15 mm(폭)×0.020 내지 0.050 mm(두께)의 직사각형으로 절단하여 얻은 시험편에 대하여, 인장 시험기(텐실론, 오리엔텍사)를 이용하여 ASTM D638에 따라 파단 강도와 파단 신도를 측정하였다.
<도전 입자의 압축 경도의 측정>
도전 입자의 10 ％ 압축 변위시의 압축 경도를 미소 압축 시험기(MCT-200, 시마즈 세이사꾸쇼 제조)를 이용하여, 하중 49.035 mN, 부하 속도 2.226 mN/초의 조건으로 측정하였다.
<접속 저항값의 측정>
접속 구조체에 대하여, 온도 85 ℃, 습도 85 ％의 고온 고습 환경하에 500 시간 동안 보존시킨 경우의 접속 저항을 측정하고, 이하의 기준으로 접속 신뢰성을 평가하였다. 실용상, 평가 결과가 A 또는 B인 것이 요구된다.
등급 평가 기준
A: 접속 저항값이 2.0 Ω 미만인 경우
B: 접속 저항값이 2.0 Ω 이상 4.0 Ω 미만인 경우
C: 접속 저항값이 4.0 Ω 이상인 경우
<이방성 도전 필름의 리페어성>
접속 구조체의 프린트 배선 기판을 유지 고정하고, 폴리이미드 플렉시블 기판을 박리하고, 폴리이미드 플렉시블 기판의 단자 위에 잔존 부착된 이방성 도전 필름(ACF)의 경화물을 단자와 일정 평행 방향으로 면봉으로 문질러, 제거될 때까지의 문지름 횟수를 세어 이하의 기준으로 리페어성을 평가하였다. 실용상, 평가 결과가 A 또는 B인 것이 요구된다.
등급 평가 기준
A: 잔존 부착된 이방성 도전 필름의 경화물이 제거될 때까지 면봉으로 문 지른 횟수가 5회 미만인 경우
B: 잔존 부착된 이방성 도전 필름의 경화물이 제거될 때까지 면봉으로 문 지른 횟수가 6회 이상인 경우
C: 면봉으로 문지르는 정도로는 이방성 도전 필름의 경화물을 제거할 수 없는 경우
Figure pat00001
실시예 1 내지 11의 이방성 도전 필름은, 모두 경화 후의 JIS K7244-4에 의한 인장 진동 모드의 동적 점탄성 측정에서의 저장 탄성률(25 ℃)이 0.5 내지 1.5 GPa이고, 사용한 엘라스토머의 ASTM D638에 의한 파단 강도가 50 내지 80 MPa이고, 파단 신도가 10 ％ 이하이고, 엘라스토머의 수지 조성물 중의 함유량이, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 상기 엘라스토머 및 경화제의 합계 전체 질량 중 20 내지 50 질량％이고, 도전 입자가, 하중 49.035 mN, 부하 속도 2.226 mN/초의 조건에서의 10 ％ 변위시의 압축 경도가 300 내지 500 kgf/mm2였다. 따라서, 이방성 도전 필름의 리페어성 및 접속 구조체의 접속 저항값의 평가 결과가 실용상 문제 없는 레벨인 A 또는 B였다.
특히, 비교예 1, 2 및 실시예 1 내지 3의 대비의 결과로부터, 경화 후의 이방성 도전 필름의 JIS K7244-4에 의한 인장 진동 모드의 동적 점탄성 측정에서의 저장 탄성률(25 ℃)의 범위가, 발명의 효과를 얻는 관점에서 0.5 내지 1.5 GPa이라는 것을 알 수 있었다.
비교예 3, 4 및 실시예 4, 5의 대비 결과로부터, 사용하여야 할 엘라스토머의 ASTM D638에 의한 파단 강도의 범위가, 발명의 효과를 얻는 관점에서 50 내지 80 MPa이라는 것, 또한 비교예 5, 6 및 실시예 6, 7의 결과로부터, 사용하는 엘라스토머의 ASTM D638에 의한 파단 신도의 범위가, 발명의 효과를 얻는 관점에서 10 ％ 이하라는 것을 알 수 있었다.
비교예 7, 8 및 실시예 8, 9의 대비 결과로부터, 사용하여야 할 엘라스토머의 배합량의 범위가, 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 상기 엘라스토머 및 경화제의 합계 전체 질량 중, 발명의 효과를 얻는 관점에서 20 내지 50 질량％라는 것을 알 수 있었다.
비교예 9, 10 및 실시예 10, 11의 대비 결과로부터, 사용하여야 할 도전 입자의 압축 경도의 범위가, 하중 49.035 mN, 부하 속도 2.226 mN/초의 조건에서의 10 ％ 변위시에, 발명의 효과를 얻는 관점에서 300 내지 500 kgf/mm2라는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 이방성 도전 필름은, 그의 경화 후의 저장 탄성률이 소정 범위가 되는 것이며, 특정한 파단 강도와 파단 신도를 나타내는 엘라스토머를 소정량 함유하고 있음과 동시에, 배합하여야 할 도전 입자로서 소정의 압축 경도를 갖는 것을 사용하고 있다. 그 때문에, 본 발명의 이방성 도전 필름은 양호한 접속 신뢰성과 리페어성을 양립시킬 수 있으며, 따라서 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속할 때에 유용하다.

Claims (4)

  1. 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 엘라스토머 및 경화제를 함유하는 수지 조성물을 필름으로 성형한 이방성 도전 필름이며,
    경화 후의 이방성 도전 필름의 JIS K7244-4에 의한 인장 진동 모드의 동적 점탄성 측정에서의 저장 탄성률(25 ℃)이 0.5 내지 1.5 GPa이고,
    엘라스토머가, ASTM D638에 의한 50 내지 80 MPa의 파단 강도와 10 ％ 이하의 파단 신도를 나타내는 것이고,
    엘라스토머의 수지 조성물 중의 함유량이 막 형성 수지, 액상 경화성 화합물, 도전 입자, 상기 엘라스토머 및 경화제의 합계 전체 질량 중의 20 내지 50 질량％이고,
    도전 입자가, 하중 49.035 mN, 부하 속도 2.226 mN/초의 조건에서의 10 ％ 변위시에 300 내지 500 kgf/mm2의 압축 경도를 나타내는 것인 이방성 도전 필름.
  2. 제1항에 있어서, 액상 경화성 화합물이 아크릴계 단량체인 이방성 도전 필름.
  3. 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속하여 접속 구조체를 얻는 제조 방법이며,
    기판의 단자에 제1항 또는 제2항에 기재된 이방성 도전 필름을 가접착하는 공정,
    전자 부품을, 그의 단자가 기판의 단자에 대향하도록 이방성 도전 필름 위에 배치하는 공정,
    기판과 전자 부품으로 협지된 이방성 도전 필름을, 전자 부품측으로부터 본딩 툴로 가열 가압함으로써 이방성 도전 접속을 행하는 공정을 갖는 제조 방법.
  4. 제3항에 기재된 제조 방법으로 얻어진 접속 구조체.
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