KR20140019363A - 이방성 도전 필름 - Google Patents

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KR20140019363A
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anisotropic conductive
conductive film
electronic component
curing agent
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신고 데구찌
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 에폭시 수지와 에폭시 수지용 경화제와 막 형성용 수지를 포함하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물 중에 도전성 입자가 분산되어 이루어지는 이방성 도전 필름은, 그의 에폭시 수지로서 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 질량비 9:1 내지 2:8의 비율로 함유하는 것을 사용한다. β-알킬글리시딜형 에폭시 수지로는 디(β-메틸글리시딜)레조르시놀에테르가 바람직하고, 글리시딜에테르형 에폭시 수지로는 알킬렌옥시드 변성 글리시딜에테르형 에폭시 수지가 바람직하다.

Description

이방성 도전 필름 {ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM}
본 발명은 열 경화형 에폭시 수지 조성물 중에 도전성 입자가 분산되어 있는 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
IC 칩을 배선 기판에 접속할 때, 비교적 재료 비용이 저렴한 범용의 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 주 경화 성분으로 하는 이방성 도전 필름(ACF)이 널리 사용되고 있지만, 이러한 이방성 도전 필름에 대해서는, 접속 신뢰성이 양호한 것은 물론, 열에 의한 IC 칩의 성능 열화의 방지나 이방성 도전 접속 비용의 저감이라는 관점에서 저온 속경화성인 것, 또한 고가의 IC 칩이나 배선 기판의 유효 이용이라는 관점에서 양호한 교정성을 나타내는 것, 그리고 재료 비용이 저렴한 것도 요구되고 있다.
그런데, 범용의 글리시딜에테르형 에폭시 수지는, 에폭시 수지 재료 중에서는 어느 정도의 접속 신뢰성을 기대할 수 있으며, 재료 비용이 비교적 저렴한 것이지만, 반응성이 충분하다고 보기 어렵고, 그 때문에 경화 온도를 약 170℃ 이상으로 설정할 수밖에 없어, 저온 속경화성이 충분하다고 보기는 어렵고, 게다가 가교 밀도가 과도하게 높기 때문에 충분한 교정성을 나타내지 않는다는 문제가 있었다.
이 때문에, 이들 과제를 해결하는 방법으로서, 경화제로서 종래의 일반적인 음이온계 경화제에 비하여 신속한 경화 반응을 기대할 수 있는 양이온계 경화제를 사용하는 것(특허문헌 1)이나, 글리시딜에테르형 에폭시 수지 대신에 반응성이 보다 높은 지환식 에폭시 수지를 사용하는 것이 시도되고 있다(특허문헌 2).
일본 특허 공개 제2009-275102호 공보 일본 특허 공개 제2007-238751호 공보
그러나 양이온계 경화제를 사용한 경우, 저온 속경화성의 개선이 도모되지만, 여전히 교정성이 불충분하다는 문제가 있었다. 또한, 양이온계 경화제의 사용 이외에, 지환식 에폭시 수지를 사용한 경우, 글리시딜에테르형 에폭시 수지에 비하여 저온 속경화성이 보다 개선되는 반면, 재료 비용이 높으며, 여전히 교정성이 불충분하고, 이방성 도전 필름으로서의 보존 안정성이 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 글리시딜에테르형 에폭시 수지에 비하여 보다 소수성이기 때문에, 피착체에 대한 접착력이 고온 고습 조건하에서의 에이징 처리 후에 저하되고, 그에 따라 접속 신뢰성도 저하되는 경향이 있었다.
본 발명은 이상의 종래의 기술의 과제를 해결하고자 하는 것으로, 양이온계 경화제를 사용하는 에폭시 수지 베이스의 이방성 도전 필름에 있어서, 지환식 에폭시 수지를 사용하지 않고, 비교적 재료 비용이 저렴한 범용의 글리시딜에테르형 에폭시 수지 또는 그의 유도체를 사용하면서도, 저온 속경화성 및 교정성이 모두 우수하며, 접속 신뢰성 및 보존 안정성도 우수한 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 경화제로서 양이온계 경화제를 함유하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물 중에 도전성 입자가 분산된 이방성 도전 필름 중 특히 저온 속경화성을 개선하기 위해, 열 경화형 에폭시 수지 조성물을 구성하는 에폭시 수지로서, 범용의 글리시딜에테르형 에폭시 수지 이외에, 에폭시 수지의 음이온 중합을 입체 장해에 의해 저해할 수 있는 알킬기를 에폭시환의 β위치에 갖는 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지를 병용하여 본 바, 음이온 중합계의 경우와 달리 양이온 중합계에서는 예상외로 저온 속경화성이 개선되고, 더 놀랍게도 교정성도 개선되어, 접속 신뢰성 및 보존 안정성도 우수한 것이 되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 에폭시 수지와, 에폭시 수지용 경화제로서 양이온계 경화제와, 막 형성용 수지를 포함하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물 중에 도전성 입자가 분산되어 있는 이방성 도전 필름에 있어서,
상기 에폭시 수지가 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 질량비 9:1 내지 2:8의 비율로 함유하는 이방성 도전 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 제1 전자 부품의 단자와 제2 전자 부품의 단자가 이방성 도전 필름에 의해 이방성 도전 접속되어 있는 접속 구조체의 제조 방법이며,
제1 전자 부품의 단자 위에, 상술한 본 발명의 이방성 도전 필름을 임시 접착하는 공정,
임시 접착된 이방성 도전 필름 위에 제2 전자 부품을, 그 단자가 제1 전자 부품의 대응하는 단자와 대향하도록 임시 설치하는 공정, 및
제2 전자 부품을 가열 본더로 가열하면서 제1 전자 부품에 대하여 가압하고, 제1 전자 부품의 단자와 제2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속하는 공정
을 갖는 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 제1 전자 부품의 단자와 제2 전자 부품의 단자가 상술한 본 발명의 이방성 도전 필름에 의해 이방성 도전 접속되어 이루어지는 접속 구조체를 제공한다.
양이온계 경화제를 사용하는 본 발명의 에폭시 수지 베이스의 이방성 도전 필름은, 도전성 입자의 분산매가 되는 열 경화형 에폭시 수지 조성물을 구성하는 에폭시 수지로서, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지를 글리시딜에테르형 에폭시 수지와 소정 비율로 병용한다. β-알킬글리시딜형 에폭시 수지는, 양이온계 중합 개시제 유래의 양이온종의 공격을 받아 에폭시환이 개환하여 형성되는 양이온종을 안정화할 수 있다고 생각되는 3급 탄소를 갖기 때문에, 결과적으로 이방성 도전 필름의 저온 속경화성을 개선하고, 게다가 교정성, 접속 신뢰성 및 보존 안정성에 대해서도 동시에 개선할 수 있다.
[도 1] 접속 구조체의 제조 공정 설명도이다.
[도 2] 도 1에 이어지는 접속 구조체의 제조 공정 설명도이다.
[도 3] 도 2에 이어지는 접속 구조체의 제조 공정 설명도이다.
[도 4] 접속 구조체의 개략 단면도이다.
본 발명은 에폭시 수지와 에폭시 수지용 경화제와 막 형성용 수지를 포함하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물 중에 도전성 입자가 분산되어 있는 이방성 도전 필름이다.
본 발명의 이방성 도전 필름을 구성하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물은, 도전성 입자의 분산매가 되어 전체적으로 막을 형성하고, 피착체에 대하여 경화 전에는 점착력, 경화 후에는 접착력을 발휘하는 것으로, 상술한 바와 같이, 에폭시 수지와 에폭시 수지용 경화제와 막 형성용 수지를 함유한다.
본 발명에서 열 경화형 에폭시 수지 조성물이 함유하는 에폭시 수지는 열 경화 성분이고, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와, 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 함유한다. 이에 따라, 이방성 도전 필름은 β-메틸글리시딜형 에폭시 수지를 사용하지 않고 범용의 글리시딜에테르형 에폭시 수지로 구성한 열 경화형 에폭시 수지 조성물을 사용한 이방성 도전 필름에 비하여 저온 속경화성을 개선하는 것이 가능할 뿐 아니라, 교정성도 더 개선할 수 있어, 양호한 접속 신뢰성 및 보존 안정성을 실현할 수 있다.
β-알킬글리시딜형 에폭시 수지란, 이하의 화학식 (1)로 표시되는 화합물이다.
Figure pct00001
식 중, Y는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로헥실기 등의 알킬기이고, 그 중에서도 입수 용이성 측면에서 메틸기가 바람직하다. X는 -O-, -NH- 또는 -OCO-기이다. 그 중에서도, 합성 용이성 측면에서 -O-가 바람직하다. 또한, n은 2 이상의 수이다. R은 방향족, 지방족 또는 지환식 폴리알코올 화합물 잔기, 방향족, 지방족 또는 지환식 폴리아민 화합물 잔기, 또는 방향족, 지방족 또는 지환식 폴리카르복실산 화합물 잔기이다. 그 중에서도, 입수 용이성 측면에서, 방향족, 지방족 또는 지환식 폴리알코올 화합물 잔기가 바람직하고, 특히 방향족 폴리알코올 화합물 잔기가 바람직하다. 여기서 식 (1)의 화합물은, β-알킬에피클로로히드린을 폴리알코올 화합물, 폴리아민 화합물 또는 폴리카르복실산 화합물에 탈염산 반응시킴으로써 제조되는 것으로, 탈염산 반응은 축차적으로 진행되기 때문에, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지에는 단량체 타입이나, 예비 중합체 타입(축합물)이 포함된다. 이러한 예비 중합체 타입의 화합물의 바람직한 예를 식 (2)에 나타내었다. 여기서 m은 1 내지 20의 수이다.
Figure pct00002
이러한 방향족, 지방족 또는 지환식 폴리알코올 화합물로는, 레조르시놀, 4,4'-비페놀, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 1,6-헥산디올, 1,4-부탄디올, 시클로헥산-1,3-디올 등을 들 수 있다. 방향족, 지방족 또는 지환식 폴리아민 화합물로는 o, m 또는 p-페닐렌디아민, 1,6-헥산디아민, 1,4-부탄디아민, 시클로헥산-1,3-디아민 등을 들 수 있다. 방향족, 지방족 또는 지환식 폴리카르복실산 화합물로는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 아디프산, 숙신산 등을 들 수 있다.
식 (1)의 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지의 바람직한 구체예로는 디(β-알킬글리시딜)레조르시놀에테르, 비스페놀 A형 디(β-알킬글리시딜)에테르, 비스페놀 F형 디(β-알킬글리시딜)에테르 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 이방성 도전 필름의 저온 속경화성을 개선할 수 있다는 점에서 디(β-알킬글리시딜)레조르시놀에테르, 특히 디(β-메틸글리시딜)레조르시놀에테르가 바람직하다. 또한, 이 디(β-메틸글리시딜)레조르시놀에테르는 단량체 타입일 수도 있고, 예비 중합체 타입일 수도 있다.
한편, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와 병용하는 글리시딜에테르형 에폭시 수지로는, 글리시딜기에 알킬기 등의 치환기가 존재하지 않는 에폭시 수지로, 범용의 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 그 중에서도 알킬렌옥시드 변성(바람직하게는 2몰 이상의 알킬렌옥시드 변성) 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 글리시딜에테르형 에폭시 수지로는, 비스페놀 A형 디글리시딜에테르 및 그의 예비 중합체(축합물), 비스페놀 F형 디글리시딜에테르 및 그의 예비 중합체(축합물), 페놀노볼락형 디글리시딜에테르 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 이방성 도전 필름에 양호한 접착 강도를 부여할 수 있다는 점에서 에틸렌옥시드 또는 프로필렌옥시드 변성 비스페놀 A형 디글리시딜에테르를 바람직하게 사용할 수 있다.
열 경화형 에폭시 수지 조성물이 함유하는 에폭시 수지는, 상술한 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와 글리시딜에테르형 에폭시 수지를, 질량비 9:1 내지 2:8, 바람직하게는 8:2 내지 4:6의 비율로 함유한다. 이 질량비 범위보다도 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지의 함유량이 많아지면, 이방성 도전 필름의 접속 신뢰성이 저하되는 경향이 있고, 반대로 적어지면, 그의 교정성이 개선되기 어려워지는 경향이 있다.
본 발명에서 열 경화형 에폭시 수지 조성물이 함유하는 에폭시 수지로서, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지 및 글리시딜에테르형 에폭시 수지 이외의 다른 에폭시 수지, 예를 들면 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트 등의 지환식 에폭시 수지를, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 병용할 수 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름을 구성하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물은, 에폭시 수지용 경화제로서, 저온 속경화성의 개선에 유효한 것이 알려져 있는 양이온계 경화제를 사용한다. 이러한 양이온계 경화제로는 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 아릴디아조늄염계 경화제, 아릴요오도늄염계 경화제, 아릴술포늄염계 경화제, 아렌-이온 착체계 경화제, 금속(예를 들면, 알루미늄, 티탄, 아연, 주석 등)과 아세토아세트산에스테르 또는 디케톤류와의 킬레이트계 경화제 등을 사용할 수 있다. 특히, 저온에서의 반응성이 우수하고, 가용 시간이 길다는 점에서 아릴술포늄염계 경화제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 바람직하게 이용할 수 있는 아릴술포늄염계 경화제로서, 이하의 식 (3) 내지 (6)에 나타낸 바와 같은 구조가 예시된다.
Figure pct00003
식 (3) 중, Ra는 수소 원자, COCH3기 또는 COOCH3기이고, Rb 및 Rc는 각각 수소 원자, 할로겐 원자 또는 C1 내지 C4의 알킬기이고, Rd는 수소 원자, CH3기, OCH3기 또는 할로겐 원자이고, Re는 C1 내지 C4의 알킬기이고, X는 SbF6, AsF6, PF6 또는 BF4이다.
Figure pct00004
식 (4) 중, Rf는 수소 원자, 아세틸기, 메톡시카르보닐기, 메틸기, 에폭시카르보닐기, t-부톡시카르보닐기, 벤조일기, 페녹시카르보닐기, 벤질옥시카르보닐기, 9-플루오레닐메톡시카르보닐기 또는 p-메톡시벤질카르보닐기이고, Rg 및 Rh는 각각 수소 원자, 할로겐 원자 또는 C1 내지 C4의 알킬기이고, Ri 및 Rj는 각각 수소 원자, 메틸기, 메톡시기 또는 할로겐 원자이고, X는 SbF6, AsF6, PF6 또는 BF4이다.
Figure pct00005
식 (5) 중, Rk는 에톡시기, 페닐기, 페녹시기, 벤질옥시기, 클로르메틸기, 디클로르메틸기, 트리클로르메틸기 또는 트리플루오로메틸기이고, Rl 및 Rm은 각각 수소 원자, 할로겐 원자 또는 C1 내지 C4의 알킬기이고, Rn은 수소 원자, 메틸기, 메톡시기 또는 할로겐 원자이고, Ro는 C1 내지 C4의 알킬기이고, X는 SbF6, AsF6, PF6 또는 BF4이다.
Figure pct00006
식 (6) 중, Rp는 수소 원자, 아세틸기, 메톡시카르보닐기, 메틸기, 에폭시카르보닐기, t-부톡시카르보닐기, 벤조일기, 페녹시카르보닐기, 벤질옥시카르보닐기, 9-플루오레닐메톡시카르보닐기 또는 p-메톡시벤질카르보닐기이고, Rq 및 Rr은 각각 수소 원자, 할로겐 원자 또는 C1 내지 C4의 알킬기이고, Rs 및 Rt는 각각 메틸기 또는 에틸기이고, X는 SbF6, AsF6, PF6 또는 BF4이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 시판되고 있는 양이온계 경화제의 구체예로는, 예를 들면 아릴디아조늄염[예를 들면, PP-33((주)아데카(ADEKA) 제조)], 아릴요오도늄염, 아릴술포늄염[예를 들면, FC-509, FC-540(3M사 제조), UVE1014(G.E.사 제조), UVI-6974, UVI-6970, UVI-6990, UVI-6950(유니온 카바이드사 제조), SP-170, SP-150, CP-66, CP-77 등((주)아데카 제조)], SI-60L, SI-80L, SI-100L, SI-110L(산신 가가꾸 고교(주) 제조), 아렌-이온 착체[예를 들면, CG-24-61(BASF사 제조)]를 들 수 있다.
열 경화형 에폭시 수지 조성물에 있어서의 양이온계 경화제의 사용량은, 너무 적으면 경화 불량이 발생하는 경향이 있고, 너무 많으면 보존 안정성이 저하되는 경향이 있어, 이 범위에서 사용함으로써 내열성, 투명성, 내후성 등이 양호한 경화물을 얻을 수 있기 때문에, 바람직하게는 에폭시 수지 100 질량부에 대하여 1 내지 30 질량부, 보다 바람직하게는 1 내지 10 질량부이다.
본 발명의 이방성 도전 필름을 구성하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물이 함유하는 막 형성용 수지로는, 공지된 이방성 도전 필름의 막 형성용 수지에 적용되어 있는 열가소성 수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 막 형성용 수지로는, 열 경화형 에폭시 수지 조성물의 에폭시 수지와 상용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지 등을 사용할 수 있고, 이들 2종 이상을 병용할 수 있다. 이들 중에서도, 재료 비용, 성막성, 가공성, 접속 신뢰성 등의 측면에서, 페녹시 수지를 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름을 구성하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물에 있어서의 막 형성용 수지의 배합량은, 너무 적으면 필름 형성성이 저하되는 경향이 있고, 너무 많으면 유동성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 에폭시 수지 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 40 내지 200 질량부, 보다 바람직하게는 50 내지 150 질량부이다.
본 발명의 이방성 도전 필름을 구성하는 도전성 입자로는, 공지된 이방성 도전 필름에서 사용되고 있는 도전성 입자를 채용할 수 있다. 예를 들면, 니켈, 코발트, 은, 구리, 금, 팔라듐 등의 금속 입자, 금속 피복 수지 입자 등을 들 수 있고, 이들 2종 이상을 병용할 수 있다. 이들의 입자 형상 및 입경은, 이방성 도전 필름의 사용 환경, 사용 목적 등에 따라 적절하게 결정할 수 있다.
이러한 도전성 입자의 열 경화형 에폭시 수지 조성물에 대한 배합 비율은, 도전성 입자가 너무 적으면 안정된 이방성 도전 접속이 곤란해지는 경향이 있고, 너무 많으면 필름의 평면 방향에서의 도전성 입자의 도통이 발생하기 쉬워지기 때문에, 열 경화형 에폭시 수지 조성물(즉, 도전성 입자 이외의 에폭시 수지, 에폭시 수지용 경화제 및 막 형성용 수지의 합계) 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 내지 50 질량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 30 질량부이다.
본 발명의 이방성 도전 필름을 구성하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물은, 추가로 필요에 따라 용제나, 공지된 실란 커플링제, 착색제, 난연제, 충전제, 폴리부타디엔 입자 등의 응력 완화제 등의 첨가제를 함유할 수 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름은 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 질량비 9:1 내지 2:8의 비율로 함유하는 에폭시 수지와, 에폭시 수지용 경화제와, 막 형성용 수지를 포함하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물과, 도전성 입자와, 다른 첨가제를 통상법에 따라 균일하게 혼합함으로써 이방성 도전 필름 형성용 조성물을 제조하고, 그의 조성물을 캘린더법, 캐스팅법 등의 공지된 필름 형성법에 따라 필름화함으로써 제조할 수 있다. 또한, 도전성 입자 이외의 성분을 미리 균일하게 혼합하여 열 경화형 에폭시 수지 조성물을 제조하고, 그의 조성물 중에 도전성 입자를 통상법에 따라 균일하게 분산시킴으로써 이방성 도전 필름 형성용 조성물을 제조할 수도 있다.
이와 같이 하여 얻어진 이방성 도전 필름의 두께는, 이방성 도전 필름의 사용 형태 등에 따라 적절하게 결정할 수 있다.
본 발명의 이방성 도전 필름은, 제1 전자 부품의 한쪽면에 형성된 단자와 제2 전자 부품의 한쪽면에 형성된 단자가 이방성 도전 접속되어 있는 접속 구조체를 제조할 때에 바람직하게 적용할 수 있다. 이하에 공정 (a) 내지 (c)를 갖는, 본 발명의 이방성 도전 필름을 사용하는 접속 구조체의 제조 방법에 대해서 공정마다 설명한다.
<공정 (a)>
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 전자 부품 (10)의 단자 (11) 위에, 본 발명의 이방성 도전 필름 (20)을 임시 접착한다. 임시 접착은 후술하는 가열 본더 (40)(도 3 참조)을 사용하고, 이방성 도전 필름 (20)이 열 경화하지 않지만 점착성을 발현하는 온도로 가열하면서 가압함으로써 행할 수 있다. 이방성 도전 필름 (20) 중에는, 도전성 입자 (21)이 분산되어 있다.
제1 전자 부품 (10)으로는, 유리 배선 기판, 리지드 배선 기판, 플렉시블 배선 기판 등을 들 수 있다. 단자 (11)로는 제1 전자 부품 (10)의 한쪽면에 구리, 니켈, 알루미늄, 금 등의 금속이나 인듐-티탄 산화물 등의 복합 산화물로부터 통상법에 따라 형성된 것을 들 수 있다. 또한, 단자 (11)의 두께나 배선 피치는, 제1 전자 부품 (10)의 사용 목적 등에 따라 적절하게 결정할 수 있다.
<공정 (b)>
다음으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 임시 접착된 이방성 도전 필름 (20) 위에 제2 전자 부품 (30)을, 그의 단자 (31)이 제1 전자 부품 (10)의 대응하는 단자 (11)과 대향하도록 임시 설치한다. 임시 설치는 후술하는 가열 본더 (40)(도 3 참조)을 사용하고, 이방성 도전 필름 (20)이 열 경화하지 않지만 점착성을 발현하는 온도로 가열하면서 가압함으로써 행할 수 있다. 이 임시 설치시, 제2 전자 부품 (30) 또는 이방성 도전 필름 (20)의 위치 어긋남이 발생한 경우, 필요에 따라 예를 들면 제1 전자 부품 (10)측을 열판으로 가열하여 이방성 도전 필름 (20)을 연화시키고, 제2 전자 부품 (30)을 통상법에 따라 박리하여, 제1 전자 부품 (10) 또는 제2 전자 부품 (30)의 표면에 잔존한 열 경화형 에폭시 수지 조성물을 아세톤 등의 유기 용제로 제거할 수 있다. 이에 따라 양호한 교정성을 실현할 수 있다.
제2 전자 부품 (30)으로는, 반도체칩, 컨덴서, LED칩, 플렉시블 배선 기판 등을 들 수 있다. 단자 (31)로는, 제2 전자 부품 (30)의 한쪽면에 구리, 니켈, 알루미늄, 금, 땜납 등의 금속으로부터 통상법에 따라 형성된 전극(예를 들면 범프)을 들 수 있다. 또한, 단자 (31)의 두께나 배선 피치는, 제2 전자 부품 (30)의 사용 목적 등에 따라 적절하게 결정할 수 있다.
<공정 (c)>
다음으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 전자 부품 (30)을 가열 본더 (40)으로 가열하면서 제1 전자 부품 (10)에 대하여 가압한다. 그렇게 하면, 단자 (11)과 단자 (31)에 끼워진 도전성 입자 (21)이 파괴되어, 제1 전자 부품 (10)의 단자 (11)과 제2 전자 부품 (30)의 단자 (31) 사이에서 전기적으로 도통한다. 이에 따라, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 전자 부품 (10)의 단자 (11)과 제2 전자 부품 (30)의 단자 (31)이 이방성 도전 필름 (20)에 의해 이방성 도전 접속되어 있는 접속 구조체 (100)이 얻어진다.
또한, 이 공정 (c)에서 사용하는 가열 본더 (40)으로는, 반도체 장치 제조시에 사용되고 있는 공지된 가열 본더를 사용할 수 있다. 또한, 가열 가압 조건으로는, 사용하는 이방성 도전 필름의 특성에 따라 적절하게 결정할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 접속 구조체 (100)의 구체예로는, 반도체 장치, 액정 표시 장치, LED 조명 장치 등을 들 수 있다. 이 접속 구조체 (100)도 본 발명의 한 양태이다. 또한, 접속 구조체 (100)에 있어서는, 이방성 도전 필름 (20)은 열 경화된 것으로 되어 있다.
[실시예]
이하에 본 발명의 이방성 도전 필름을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
실시예 1 내지 12, 비교예 1 내지 7
<이방성 도전 필름의 제조>
하기 표 1 및 2의 배합 비율(질량부 기준)로, 열가소성 수지(페녹시 수지), β-메틸글리시딜형 에폭시 수지 A, 글리시딜에테르형 에폭시 수지 B, 실란 커플링제, 양이온계 경화제, 응력 완화제(폴리부타디엔 입자) 및 도전성 입자를, 교반 장치를 이용하여 균일하게 혼합하고, 박리 필름 위에 건조 두께가 20㎛가 되도록 도포하고, 70℃의 오븐 중에서 건조시킴으로써, 이방성 도전 필름을 제조하였다.
<이방성 도전 필름의 평가>
실시예 1 내지 12, 비교예 1 내지 7에서 얻은 이방성 도전 필름에 대해서, 이하에 설명한 바와 같이, 시차 주사 열량 분석(DSC)(발열 개시 온도, 발열 피크 온도, 발열량 감소율), 열압착 조건을 변화시켜 제조한 접속 구조체(칩온 필름(COF) 기재와 유리 기판의 이방성 도전 접속체)의 접속 저항, 접착 강도 및 교정성을 시험 평가하였다. 얻어진 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
(시차 주사 열량 분석)
1) DSC
이방성 도전 필름을 DSC 장치(DSC-60, (주)시마즈 세이사꾸쇼 제조)를 이용하여 열분석을 행하여, 발열 개시 온도(℃), 발열 피크 온도(℃)를 측정하였다. 실용상, 저온 속경화성과 보존성을 고려하여, 발열 개시 온도는 90 내지 110℃인 것이 바람직하고, 발열 피크 온도는 100 내지 130℃인 것이 바람직하다.
2) DSC 발열량 감소율
제조 직후 또는 30℃로 1개월, 2개월 또는 3개월 방치한 이방성 도전 필름에 대해서, DSC 장치(DSC-60, (주)시마즈 세이사꾸쇼 제조)를 이용하여 열분석을 행하여 총발열량(j/g)을 측정하고, 제조 직후의 이방성 도전 필름의 총발열량에 대한, 30℃로 1개월, 2개월 또는 3개월 방치한 이방성 도전 필름의 총발열량의 감소율(％)을 산출하였다. 실용상, 1개월 후의 감소율(％)이 35％ 이하인 것이 요구된다.
(접속 저항 측정)
평가용 기재로서 칩온 필름(COF) 기재(38㎛ 두께의 폴리이미드 필름 표면에, 50㎛ 피치의 Cu 8㎛ 두께-Sn 도금 전극 라인이 형성된 기재)와, 인듐주석 복합 산화물(ITO)을 포함하는 베타 전극이 형성된 유리 기판을 준비하였다.
다음으로, ITO 베타 유리 기판의 소정 위치에 1.5mm로 슬릿한 이방성 도전 필름을, 완충재 150㎛ 두께의 테플론(등록상표)제의 완충재를 통해, 툴 폭 1.5mm의 압착기를 이용하여 70℃, 1MPa, 1초라는 조건으로 임시 접착하였다.
이어서, 임시 접착한 이방성 도전 필름 위에 COF 기재를, 동일한 압착기를 이용하여 80℃, 0.5MPa, 0.5초라는 조건으로 임시 설치하였다.
또한, COF 기재와 유리 기판 사이에 위치 어긋남이 발생하지 않은 것을 확인한 후, 동일한 압착기를 이용하여 표 1 또는 표 2에 나타내는 조건(150℃, 160℃ 또는 170℃, 4MPa, 5초)으로 본 압착을 행하여, 접속 구조체를 제조하였다.
얻어진 접속 구조체를 85℃ 및 85％RH의 환경하에 500시간 방치하였다. 그리고 500시간 방치 직후의 접속 구조체에 대해서, 디지털 멀티미터(요꼬가와 덴끼(주) 제조)를 이용하여 접속 저항값을 측정하였다. 또한, 85℃ 및 85％RH의 환경하에 500시간 방치한 후, 추가로 30℃에서 1개월 보존, 2개월 보존 또는 3개월 보존한 후 접속 구조체의 접속 저항값을 마찬가지로 측정하였다. 실용상, 측정값이 2Ω 이하인 것이 요구된다.
(접착 강도 측정)
접속 저항값의 측정시에 제조한 것과 동일한 접속 구조체를 제조하여, 85℃ 및 85％RH의 환경하에 500시간 방치하였다. 다음으로, 접속 구조체의 COF 기재를, 인장 시험기(AND 사 제조)를 이용하여 인장 속도 50mm/초로 90° 방향으로 박리하고, 그 때의 박리 강도를 접착 강도로서 측정하였다. 실용상 6 N/cm 이상인 것이 요구된다.
(교정성 시험)
평가용 기재로서 칩온 필름(COF) 기재(38㎛ 두께의 폴리이미드 필름 표면에, 50㎛ 피치의 Cu 8㎛ 두께-Sn 도금 전극 라인이 형성된 기재)와, 인듐주석 복합 산화물(ITO)을 포함하는 베타 전극이 형성된 유리 기판을 준비하였다.
다음으로, ITO 베타 유리 기판의 소정 위치에 1.5mm로 슬릿한 이방성 도전 필름을, 완충재 150㎛ 두께의 테플론(등록상표)제의 완충재를 통해, 툴 폭 1.5mm의 압착기를 이용하여 70℃, 1MPa, 1초라는 조건으로 임시 접착하였다.
이어서, 임시 접착한 이방성 도전 필름 위에 COF 기재를, 동일한 압착기를 이용하여 80℃, 0.5MPa, 0.5초라는 조건으로 임시 설치하여 적층체를 얻었다.
이 COF 기재가 임시 설치된 적층체를, 그의 유리 기판측으로부터 온도 100℃로 가열한 열판 위에 30초간 장착한 후, COF 기재를 유리 기판으로부터 박리하고, COF 기재 또는 유리 기재에 잔존하고 있는 이방성 도전 필름의 열 경화형 에폭시 수지 조성물을 아세톤을 묻힌 면봉으로 문질러 닦아내고, 수지 조성물이 전부 닦이기까지의 문지름 횟수를 카운트하였다. 실용상, 30회 이하인 것이 요구된다.
또한, 표 1 및 표 2에서 사용한 재료를 이하에 나타내었다.
*1 페녹시 수지(JER-4210, 미쯔비시 가가꾸(주))
*2 1몰의 비스페놀 A에 2몰의 β-메틸에피클로로히드린을 반응시킨 것
*3 1몰의 레조르시놀에 2몰의 β-메틸에피클로로히드린을 반응시킨 것
*4 jER-828, 미쯔비시 가가꾸(주)
*5 EP-4100S, (주)아데카
*6 평균 입경 0.5㎛의 폴리부타디엔 입자(RKB, 레지너스 가세이(주))
*7 KBM-403, 신에쓰 가가꾸 고교(주)
*8 아릴술포늄염계 경화제(SI-60, 산신 가가꾸 고교(주))+3％ 안정제(p-히드록시페닐디메틸술포늄메틸술페이트)
*9 아릴술포늄염계 경화제(SI-60, 산신 가가꾸 고교(주))+5％ 안정제(p-히드록시페닐디메틸술포늄메틸술페이트)
*10 아릴술포늄염계 경화제(SI-60, 산신 가가꾸 고교(주))+8％ 안정제(p-히드록시페닐디메틸술포늄메틸술페이트)
*11 아릴술포늄염계 경화제(SI-80, 산신 가가꾸 고교(주))+3％ 안정제(p-히드록시페닐디메틸술포늄메틸술페이트)
*12 브라이트 GNR, 닛본 가가꾸 고교(주)
*13 CEL2021P, (주)다이셀
Figure pct00007
Figure pct00008
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 12의 이방성 도전 필름은, 에폭시 수지로서, 통상의 글리시딜에테르형 에폭시 수지와 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지를 질량비 9:1 내지 2:8의 비율로 함유하고 있기 때문에, DSC의 발열 개시 온도나 발열 피크 온도에 문제는 없으며, 저온 속경화성이 개선되고, 게다가 교정성, 접속 신뢰성 및 보존 안정성에 대해서도 동시에 개선되었다.
그에 반해, 표 2의 비교예 1의 이방성 도전 필름은, 에폭시 수지로서, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지를 사용하지 않고, 통상의 글리시딜에테르형 에폭시 수지만을 사용했기 때문에, 150℃-4MPa-5초라는 비교적 저온의 열압착 조건에서의 초기 접속 저항 및 접착 강도에 문제가 있었다. 또한, 160℃-4MPa-5초라는 열압착 조건에서도 접착 강도와 교정성에 문제가 있었다.
또한, 비교예 2의 이방성 도전 필름은 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지를 사용하지 않고, 비교예 1에 비하여, 에폭시 수지로서 통상의 글리시딜에테르형 에폭시 수지의 절반을 알킬렌옥시드 변성 글리시딜에테르형 에폭시 수지로 대체시켰지만, 결국 글리시딜에테르형 에폭시 수지만을 사용한 것에 불과하기 때문에, 비교예 1과 마찬가지로, 150℃-4MPa-5초라는 비교적 저온의 열압착 조건에서의 초기 접속 저항 및 접착 강도에 문제가 있었고, 160℃-4MPa-5초라는 열압착 조건에서도 교정성에 문제가 있었다.
비교예 3의 이방성 도전 필름은, 에폭시 수지로서, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 병용하고 있지만, 질량비가 1:9의 비율이기 때문에, 150℃-4MPa-5초라는 비교적 저온의 열압착 조건에서의 초기 접속 저항 및 접착 강도에 문제가 있었다. 또한, 160℃-4MPa-5초라는 열압착 조건에서도 접착 강도와 교정성에 문제가 있었다.
비교예 4의 이방성 도전 필름은, 에폭시 수지로서, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지만을 사용했기 때문에, 150℃-4MPa-5초라는 비교적 저온의 열압착 조건에서의 교정성에 문제는 없었지만, 초기 접속 저항 및 접착 강도에 문제가 있었으며, 160℃-4MPa-5초라는 열압착 조건에서도 접착 강도에 문제가 있었다.
비교예 5의 이방성 도전 필름은, 비교예 2에 비하여, 에폭시 수지로서, 통상의 글리시딜에테르형 에폭시 수지 및 알킬렌옥시드 변성 글리시딜에테르형 에폭시 수지의 각각 일부를 지환식 에폭시 수지로 대체하고 있지만, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지를 사용하지 않았기 때문에, DSC의 반응 개시 온도가 낮아, 150℃ 및 160℃-4MPa-5초라는 비교적 저온 및 중온의 열압착 조건에서의 교정성에 문제가 있었다.
비교예 6 및 7의 이방성 도전 필름은, 비교예 2에 비하여 양이온계 경화제 중 안정제량을 3％부터 각각 5％ 및 8％로 증량한 것이지만, 에폭시 수지로서, 비교예 2와 마찬가지로 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지를 사용하지 않고, 통상의 글리시딜에테르형 에폭시 수지와 알킬렌옥시드 변성 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 사용했기 때문에, 170℃-4MPa-5초라는 열압착 조건에서의 교정성에 문제가 있었다.
[산업상 이용가능성]
양이온계 경화제를 사용하는 본 발명의 에폭시 수지 베이스의 이방성 도전 필름은, 도전성 입자의 분산매가 되는 열 경화형 에폭시 수지 조성물을 구성하는 에폭시 수지로서, β-알킬글리시딜형 에폭시 수지를 글리시딜에테르형 에폭시 수지와 소정 비율로 병용하기 때문에, 저온 속경화성, 교정성, 접속 신뢰성 및 보존 안정성에 대해서 동시에 개선할 수 있다. 따라서, 반도체 장치나 LED 장치 등의 제조에 유용하다.
10 제1 전자 부품
11, 31: 단자
20: 이방성 도전 필름
21: 도전성 입자
30: 제2 전자 부품
40: 가열 본더
100: 접속 구조체

Claims (7)

  1. 에폭시 수지와, 에폭시 수지용 경화제로서 양이온계 경화제와, 막 형성용 수지를 포함하는 열 경화형 에폭시 수지 조성물 중에 도전성 입자가 분산되어 있는 이방성 도전 필름에 있어서,
    상기 에폭시 수지가 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 질량비 9:1 내지 2:8의 비율로 함유하는 이방성 도전 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지가 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지와 글리시딜에테르형 에폭시 수지를 질량비 8:2 내지 4:6의 비율로 함유하는 이방성 도전 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 β-알킬글리시딜형 에폭시 수지가 디(β-메틸글리시딜)레조르시놀에테르인 이방성 도전 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리시딜에테르형 에폭시 수지가 알킬렌옥시드 변성 글리시딜에테르형 에폭시 수지인 이방성 도전 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온계 경화제가 아릴술포늄염계 경화제인 이방성 도전 필름.
  6. 제1 전자 부품의 단자와 제2 전자 부품의 단자가 이방성 도전 필름에 의해 이방성 도전 접속되어 있는 접속 구조체의 제조 방법이며,
    제1 전자 부품의 단자 위에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을 임시 접착하는 공정,
    임시 접착된 이방성 도전 필름 위에, 제2 전자 부품을 그의 단자가 제1 전자 부품의 대응하는 단자와 대향하도록 임시 설치하는 공정, 및
    제2 전자 부품을 가열 본더로 가열하면서 제1 전자 부품에 대하여 가압하고, 제1 전자 부품의 단자와 제2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속하는 공정
    을 갖는 제조 방법.
  7. 제1 전자 부품의 단자와 제2 전자 부품의 단자가 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름에 의해 이방성 도전 접속되어 이루어지는 접속 구조체.
KR1020137026377A 2011-04-14 2012-04-02 이방성 도전 필름 KR20140019363A (ko)

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