KR20140035391A - 이방성 도전 접속 재료, 필름 적층체, 접속 방법 및 접속 구조체 - Google Patents

이방성 도전 접속 재료, 필름 적층체, 접속 방법 및 접속 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접속 강도 및 도통의 신뢰성을 향상시킨다. 본 발명은, 도전성 입자(5)가 접착제(4) 중에 분산되어 이루어지고, 접착제(4)는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고, 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물에 관한 것이다.

Description

이방성 도전 접속 재료, 필름 적층체, 접속 방법 및 접속 구조체 {ANISOTROPIC CONDUCTIVE CONNECTION MATERIAL, FILM LAMINATE, CONNECTION METHOD, AND CONNECTION STRUCTURE}
본 발명은 예를 들면 플렉시블 인쇄 배선판이나 반도체 소자 등의 전자 부품을 배선판에 실장할 때에 사용하는 이방성 도전 접속 재료, 박리 필름 위에 이방성 도전 접속층이 형성된 필름 적층체, 이방성 도전 접속층을 이용하여 전자 부품과 배선판을 접속시키는 접속 방법 및 이 접속 방법에 의해 얻어진 접속 구조체에 관한 것이다.
본 출원은 일본에서 2011년 5월 12일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2011-107457호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로, 이 출원을 참조함으로써 본 출원에 원용된다.
최근 대화면 텔레비전 장치로 대표되는 바와 같이, 액정 화면의 대형화가 진행되고 있다.
이러한 상황 가운데, 전자 부품과 배선판을 이방성 도전 필름으로 접속시킬 때에, 열 응력의 영향을 억제하기 위한 저온 경화, 및 생산성의 향상을 도모하기 위한 택트 타임의 단축화가 요구되고 있다. 현재, 160℃-4초까지 저온, 단시간화가 실현되어 있다. 그러나, 더 나아가 140℃-4초까지 저온화하는 것이 요구되고 있다.
이러한 요구를 만족시키기 위해, 전자 부품과 배선판의 접속에는, 아크릴레이트를 유기 과산화물에 의해 라디칼 중합시켜 배선판과 전자 부품을 접착시키고, 도통시키는 아크릴계의 이방성 도전 필름이 사용되고 있다.
아크릴계의 이방성 도전 필름에는, 주로 경화 성분이 되는 라디칼 중합성 물질의 (메트)아크릴레이트와, 막 성분이 되는 고분자 재료와, 경화 촉매가 되는 유기 과산화물과, 도전성 입자가 함유되어 있다. 예를 들면, 라디칼 중합성 물질로서 에폭시아크릴레이트 올리고머와, 광 조사에 의해서 활성 라디칼을 발생시키는 비스이미다졸류와, 도전성 입자를 함유한 이방성 도전 필름이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 아크릴계의 이방성 도전 필름은, 에폭시계의 이방성 도전 필름과는 반응이 달라, 반응 과정에서 접착성이 얻어지는 수산기를 발생시키지 않는다는 점에서 접착성이 저하된다는 문제가 발생한다.
따라서, 아크릴계의 이방성 도전 필름에서는, 경화 성분으로서 인산기 함유 아크릴레이트나 우레탄아크릴레이트를 첨가함으로써 접착 강도를 향상시키고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
그러나, 인산기 함유 아크릴레이트를 첨가한 경우에는, 폴리이미드나 금속 배선 등에 대한 접착성은 향상되지만, 불순물이나 분해되어 발생하는 인산이 배선을 부식시킨다.
이 때문에 아크릴계의 이방성 도전 필름에서는, 인산기 함유 아크릴레이트를 소량밖에 첨가할 수 없어, 전자 부품과 배선판의 접착이나 도통성에 있어서 충분한 효과를 얻을 수 없다.
또한, 우레탄아크릴레이트를 첨가하는 경우에는, 통상 사용되는 우레탄아크릴레이트는 응력 완화성도 고려하여 분자량이 큰 우레탄아크릴레이트를 사용하는 경우가 많은데, 분자량이 크면 점도가 높아진다.
통상, 도 5a에 도시한 바와 같이, 단자(40)가 형성된 배선판(41) 위에 이방성 도전 필름(42)을 접합시키고, 이 이방성 도전 필름(42) 위에 전자 부품(43)을 탑재한다. 그리고, 도 5b에 도시한 바와 같이, 전자 부품(43)을 가열, 가압하고, 이방성 도전 필름(42)을 경화시켜, 도전성 입자(44)를 통해 배선판(41)의 단자(40)와 전자 부품(43)의 단자(45)를 전기적으로 접속시킬 수 있다.
한편, 우레탄아크릴레이트를 첨가한 이방성 도전 필름(46)에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 배선판(41)과 전자 부품(43)의 접착이나 도통성이 불충분해진다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 단자(40)가 형성된 배선판(41) 위에 이방성 도전 필름(46)을 접합시키고, 이 이방성 도전 필름(46) 위에 전자 부품(43)을 탑재하고, 배선판(41)에 대하여 전자 부품(43)을 가열, 가압할 때에, 배선판(41)의 단자(40)와 전자 부품(43)의 단자(45) 사이에서 전기적 접속이 얻어지기 전에 이방성 도전 필름(46)의 접착제가 굳어져 버리는 선(先)경화의 문제가 발생한다. 이에 따라, 배선판(41)의 단자(40)와 전자 부품(43)의 단자(45) 사이에서 접착제가 배제되지 않아, 단자 사이의 도통이 얻어지지 않게 된다. 따라서, 분자량이 작은 우레탄아크릴레이트를 사용한 경우에는, 배선판(41)과 전자 부품(43)의 접착력이 향상되지 않아 충분한 효과를 얻을 수 없다.
따라서, 배선판과 전자 부품을 저온 경화 및 생산성의 향상을 도모할 수 있는 아크릴계의 이방성 도전 필름으로 접속하는 방법에 있어서, 접속 강도 및 도통의 신뢰성이 높은 접속을 할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
일본 특허 공개 제2009-283985호 공보 일본 특허 공개 제2003-313533호 공보
본 발명은 이러한 종래의 실정을 감안하여 제안된 것으로, 기판 및 전자 부품의 접속에 있어서, 접속 강도 및 도통의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이방성 도전 접속 재료, 박리 필름 위에 이방성 도전 접속층을 형성한 필름 적층체, 이방성 도전 접속층을 이용하여 전자 부품과 배선판을 접속시키는 접속 방법 및 이 접속 방법에 의해서 얻어진 접속 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 이방성 도전 접속 재료는 도전성 입자가 접착제 중에 분산되어 이루어지고, 접착제는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고, 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 필름 적층체는, 박리 필름 위에, 도전성 입자가 접착제 중에 분산되어 이루어지는 이방성 도전 접속층이 형성되어 이루어지고, 접착제는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고, 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 접속 방법은, 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속층에 의해 접속하는 방법이고, 기판의 단자 위에, 도전성 입자가 접착제 중에 분산되어 이루어지는 이방성 도전 접속층을 형성하는 접착층 형성 공정과, 이방성 도전 접속층을 개재하여 전자 부품의 단자가 기판의 단자와 대향하도록 전자 부품을 기판 위에 탑재하는 탑재 공정과, 전자 부품의 상면으로부터 가압 헤드로 가열, 가압하여, 탑재된 전자 부품을 상기 기판에 대하여 가압하고, 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속층의 도전성 입자를 통해 전기적으로 접속시키는 접속 공정을 갖고, 이방성 도전 접속층의 접착제는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고, 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 접속 구조체는, 기판의 단자와 전자 부품의 단자 사이에 이방성 도전 접속층을 개재시켜 기판과 전자 부품을 접속 도통시킨 것이고, 이방성 도전 접속층은 도전성 입자가 접착제 중에 분산되어 이루어지며, 접착제는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고, 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이방성 도전 접속 재료나 이방성 도전 접속층의 접착제에 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고, 아민 화합물로서 환상의 제3급 아민 화합물을 함유함으로써, 도통 저항이 높아지지 않고, 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명을 적용한 필름 적층체의 단면도이다.
도 2는 기판과 IC 칩을 이방성 도전 필름으로 접속시킨 접속 구조체의 단면도이다.
도 3은 실시예의 도통 저항을 측정할 때에 사용한 접속 구조체의 사시도이다.
도 4는 실시예의 접착 강도 시험에 사용한 접속 구조체의 사시도이다.
도 5는 일반적인 아크릴계 이방성 도전 필름으로 전자 부품과 배선판을 접속하는 방법을 설명하는 단면도이며, 도 5a는 배선판에 첩부한 이방성 도전 필름 위에 전자 부품을 탑재하고, 가열, 가압하고 있는 상태를 도시하는 단면도이고, 도 5b는 배선판과 전자 부품을 이방성 도전 필름으로 접착시킨 상태를 도시하는 단면도이다.
도 6은 우레탄아크릴레이트를 함유하는 이방성 도전 필름으로 전자 부품과 배선판을 접속하는 방법을 설명하는 단면도이며, 도 6a는 배선판에 첩부한 이방성 도전 필름 위에 전자 부품을 탑재하고, 가열, 가압하고 있는 상태를 도시하는 단면도이고, 도 6b는 배선판과 전자 부품을 이방성 도전 필름으로 도통시키지 않은 상태를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명이 적용된 이방성 도전 접속 재료, 필름 적층체, 접속 방법 및 접속 구조체의 실시 형태(이하, "본 실시 형태"라 함)에 대해서, 도면을 참조하면서 하기 순서로 상세히 설명한다.
1. 이방성 도전 접속 재료·필름 적층체
2. 접속 구조체·접속 방법
3. 실시예
<1. 이방성 도전 접속 재료·필름 적층체>
이방성 도전 접속 재료는, 예를 들면 기판의 단자와 전자 부품의 단자 사이에 개재시켜, 기판과 전자 부품을 접속하여 도통시키는 것이다. 이러한 이방성 도전 접속 재료는, 도전성 입자를 함유하는 필름상의 이방성 도전 접착 필름 또는 페이스트상의 이방성 도전 접착 페이스트이다. 본원에서는, 이방성 도전 접착 필름 또는 이방성 도전 접착 페이스트를 "이방성 도전 접속 재료"라 정의한다. 이하에서는, 이방성 도전 접착 필름을 예로 들어 설명한다.
필름 적층체(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 통상 기재가 되는 박리 필름(2) 위에 이방성 도전 접속층이 되는 이방성 도전 필름(3)이 적층된 것이다.
박리 필름(2)은, 예를 들면 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), OPP(배향 폴리프로필렌), PMP(폴리-4-메틸펜텐-1), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 등에 실리콘 등의 박리제를 도포하여 이루어지는 것이다. 이방성 도전 필름(3)은, 이 박리 필름(2)에 의해 형상이 유지되고 있다.
이방성 도전 필름(3)은 막 형성 재료와, 경화 성분으로서 아크릴 수지와, 경화제로서 유기 과산화물과, 아민 화합물을 적어도 함유하는 접착제(결합제)(4)에 도전성 입자(5)가 분산된 것이다. 이 이방성 도전 필름(3)은, 박리 필름(2) 위에 필름상으로 형성되어 있다.
막 형성 수지로는, 평균 분자량이 10000 내지 80000 정도인 수지가 바람직하다. 막 형성 수지로는, 예를 들면 페녹시 수지, 폴리에스테르우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 부티랄 수지 등의 각종 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 막 형성 상태, 접속 신뢰성 등의 측면에서 페녹시 수지가 특히 바람직하다. 막 형성 수지의 함유량은 100질량부의 접착제(4)에 대하여, 통상 30 내지 80질량부, 바람직하게는 40 내지 70질량부이다.
경화 성분으로는 라디칼 중합성 수지이고, 열경화성 수지인 아크릴 수지를 이용한다. 아크릴 수지로는 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 아크릴 화합물, 액상 아크릴레이트 등을 적절하게 선택할 수 있다. 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, 에폭시아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 아크릴레이트를 메타크릴레이트로 한 것을 이용할 수도 있다.
경화 성분은 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 경화 성분의 함유량은 100질량부의 접착제(4)에 대하여, 통상 10 내지 60질량부, 바람직하게는 20 내지 50질량부이다.
또한, 접착제(4)에는, 에폭시 수지를 경화 성분으로서 함유시키고 있지 않다. 접착제(4)에는, 후술하는 바와 같이 접착력을 향상시키기 위해 아민 화합물을 함유시키고 있기 때문에, 에폭시 수지를 함유하고 있으면 에폭시의 반응이 진행되어 증점하여, 정상적으로 기판과 전자 부품을 접속시킬 수 없고, 접착 강도가 저하되고, 도통 저항이 상승되기 때문이다.
경화제에는 라디칼 개시 중합제가 되는 것으로, 유기 과산화물을 이용한다. 유기 과산화물로는, 예를 들면 라우로일퍼옥시드, 부틸퍼옥시드, 벤질퍼옥시드, 디라우로일퍼옥시드, 디부틸퍼옥시드, 벤질퍼옥시드, 퍼옥시디카르보네이트, 벤조일퍼옥시드 등을 들 수 있다. 경화제의 함유량은 100질량부의 접착제(4)에 대하여, 통상 0.1 내지 30질량부, 바람직하게는 1 내지 20질량부이다.
아민 화합물은 접착제(4)의 접착력을 향상시키는 것이다. 아민 화합물로는 실라놀기나 비닐기 등에 의해 변성되어 있지 않은 것을 이용한다. 구체적으로, 아민 화합물로는 환상의 제3급 아민 화합물이고, 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 환상의 제3급 아민 화합물로는 이미다졸 화합물이 바람직하고, 그 중에서도 시아노기를 갖는 이미다졸 화합물이 특히 바람직하고, 시아노기를 갖는 이미다졸 화합물에서는 극성이 향상되기 때문에 접착 강도를 보다 높게 할 수 있다. 아민 화합물의 배합량은 아크릴 수지 30질량부에 대하여 0.1 내지 5질량부로 하는 것이 바람직하고, 0.1질량부보다 적은 경우에는 이방성 도전 필름(3)의 접착력이 충분히 향상되지 않고, 한편 5질량부보다 많은 경우에는 접속 신뢰성이 저하된다. 아민 화합물로서 이미다졸 화합물을 사용하는 경우, 이미다졸 화합물의 함유량은 아크릴 수지 30질량부에 대하여 0.5질량부 내지 5질량부로 함으로써, 보다 접착 강도를 높일 수 있기 때문에 바람직하다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 접착제(4)에서는, 아민 화합물을 첨가하면, 통상 그의 극성에 의해 금속 밀착성이 향상된다고 여겨지지만, 아민 화합물에 의해 중합이 개시되는 재료가 함유되어 있지 않기 때문에, 반응 후 입체 장해가 발생하기 어려워, 아민 화합물을 효과적으로 사용할 수 있어, 이방성 도전 필름(1)의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한 접착제(4)에서는, 아민 화합물을 촉매로서 사용한 경우, 예를 들면 반응성이 빠르고, 경화 반응이 진행되어 사용 전의 접착제(4)의 보존 안정성에 영향을 주어, 제품 수명이 짧아지는 2-메틸이미다졸을 사용한 경우에도 이방성 도전 필름(3)의 제품 수명에 영향을 주지 않고 사용할 수 있다.
또한, 접착제(4)에는 실란 커플링제를 함유시킬 수도 있다. 실란 커플링제로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 아미노계, 메르캅토·술피드계, 우레이도계 등을 들 수 있다. 실란 커플링제를 첨가함으로써, 유기 재료와 무기 재료의 계면에서의 접착성을 향상시킬 수 있다.
접착제(4)에 함유시키는 도전성 입자(5)로는, 이방성 도전 필름(3)에서 사용되고 있는 공지된 어떠한 도전성 입자도 예시할 수 있다. 도전성 입자(5)로는, 예를 들면 니켈, 철, 구리, 알루미늄, 주석, 납, 크롬, 코발트, 은, 금 등의 각종 금속이나 금속 합금의 입자, 금속 산화물, 카본, 그래파이트, 유리, 세라믹, 플라스틱 등의 입자의 표면에 금속을 코팅한 것, 또는 이들 입자의 표면에 절연 박막을 추가로 코팅한 것 등을 들 수 있다. 또한 도전성 입자(5)로는, 수지 입자의 표면에 금속을 코팅한 것도 사용할 수 있고, 수지 입자로는, 예를 들면 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴·스티렌(AS) 수지, 벤조구아나민 수지, 디비닐벤젠계 수지, 스티렌계 수지 등의 입자를 들 수 있다.
도전성 입자(5)의 평균 입경은, 접속 신뢰성 측면에서 바람직하게는 1 내지 20㎛, 보다 바람직하게는 2 내지 10㎛이다. 또한, 접착제(4) 중 도전성 입자(5)의 평균 입자 밀도는 접속 신뢰성 및 절연 신뢰성 측면에서 바람직하게는 1000 내지 50000개/mm2, 보다 바람직하게는 3000 내지 30000개/mm2이다.
이러한 구성으로 이루어지는 필름 적층체(1)는, 톨루엔이나 아세트산에틸 등의 용매에 상술한 접착제(4)를 용해시키고, 도전성 입자(5)를 분산시킨 접착제 용액을 제조하고, 이 접착제 용액을 박리성을 갖는 박리 필름(2) 위에 원하는 두께가 되도록 도포하고, 건조하여 용매를 제거하여, 이방성 도전 필름(3)을 형성함으로써 제조할 수 있다.
또한, 필름 적층체(1)는 이러한 박리 필름(2) 위에 이방성 도전 필름(3)을 형성한 구성으로 한정되지는 않으며, 이방성 도전 필름(3)에 예를 들면 접착제(4)만으로 이루어지는 절연성 수지층(NCF: Non Conductive Film 층)을 적층할 수도 있다.
또한, 필름 적층체(1)는, 이방성 도전 필름(3)의 박리 필름(2)이 적층된 면과는 반대의 면측에도 박리 필름을 설치하는 구성으로 할 수도 있다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 필름 적층체(1)의 이방성 도전 필름(3)은 라디칼계 이방성 도전 필름이고, 막 형성 수지로서 페녹시 수지나 우레탄 수지 등을 함유하고, 경화 성분으로서 아크릴 수지를 함유하고, 라디칼 개시 중합제로서 유기 과산화물을 함유하고, 이들과 함께, 접착제(4)의 접착력을 향상시키는 아민 화합물이 함유되어 있음으로써, 저항이 높아지지 않고 높은 접착 강도가 얻어진다.
또한, 필름 적층체(1)의 이방성 도전 필름(3)에서는, 이미다졸 화합물 등의 아민 화합물에 의해서 음이온 중합하는 에폭시 수지가 접착제(4)에 함유되어 있지 않고, 아민 화합물이 라디칼 중합 개시제로서 사용되지 않기 때문에, 접착제(4)를 높이는 것으로서 사용할 수 있어, 아민 화합물의 효과를 발휘시킬 수 있다.
<2. 접속 구조체·접속 방법>
다음으로, 이 이방성 도전 필름(3)을 이용하여 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 도통하여 접속시키는 접속 방법 및 이에 따라 제조되는 접속 구조체에 대해서 설명한다.
도 2에 도시한 접속 구조체(10)는, 예를 들면 기판으로서 리지드 배선판(11)과 전자 부품으로서 IC 칩(12)을 이방성 도전 필름(3)으로 기계적 및 전기적으로 접속 고정시킨 것이다. 이 접속 구조체(10)는, 리지드 배선판(11)의 단자(13)와 IC 칩(12)의 단자(14)가 도전성 입자(5)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.
이 접속 구조체(10)의 제조 방법은, 리지드 배선판(11)의 단자(13) 위에, 이방성 도전 접속층이 되는 이방성 도전 필름(3)을 첩부하는 접착층 형성 공정과, 이방성 도전 필름(3)을 개재하여 IC 칩(12)의 단자(14)가 리지드 배선판(11)의 단자(13)와 대향하도록, IC 칩(12)을 리지드 배선판(11) 위에 탑재하는 탑재 공정과, IC 칩(12)의 상면으로부터 가압 헤드를 가열, 가압하여, 탑재된 IC 칩(12)을 리지드 배선판(11)에 대하여 가열하면서 가압하고, 리지드 배선판(11)의 단자(13)와 IC 칩(12)의 단자(14)를 이방성 도전성 필름(3)의 도전성 입자(5)를 통해 전기적으로 접속시키는 접속 공정을 갖는다.
우선, 접착층 형성 공정은, 리지드 배선판(11) 위의 단자(13)에 있어서의 IC 칩(12)의 단자(14)와 접속하는 위치에 필름 적층체(1)의 이방성 도전 필름(3)이 리지드 배선판(11)의 단자(13)측이 되도록 놓고, 박리 필름(2)을 박리하여 이방성 도전 필름(3)만으로 한 후, 단자(13)에 이방성 도전 필름(3)을 첩부한다. 이 첩부는 이방성 도전 필름(3)에 포함되는 열경화성 수지 성분이 경화되지 않는 온도에서 행하며, 예를 들면 약간 가압하면서 70℃ 내지 100℃ 정도의 온도에서 0.5초 내지 2초 정도 가열한다. 이에 따라, 이방성 도전 필름(3)이 리지드 배선판(11)의 단자(13) 위에 위치 결정 고정된다.
다음으로, 이방성 도전 필름(3) 위에 IC 칩(12)을 탑재하는 탑재 공정을 행한다. 탑재 공정에서는, 이방성 도전 필름(3)의 위치 정렬 상태를 확인하고, 위치 어긋남 등이 발생하지 않은 경우에는, 이방성 도전 필름(3) 위에 IC 칩(12)의 단자(14)가 위치하며, 리지드 배선판(11)의 단자(13)와 IC 칩(12)의 단자(14)가 대향하도록, IC 칩(12)을 이방성 도전 필름(3)을 개재하여 리지드 배선(11) 위에 탑재한다.
다음으로, 리지드 배선판(11)과 IC 칩(12)을 기계적 및 전기적으로 접속시키는 접속 공정을 행한다. 접속 공정은, 가열 및 가압 가능한 가압 헤드로 IC 칩(12)의 상면으로부터 IC 칩(12)을 리지드 배선판(11)에 대하여 가열하면서 가압하고, 이방성 도전 필름(3)을 경화시키고, 리지드 배선판(11)의 단자(13)와 IC 칩(12)의 단자(14)를 도전성 입자(5)를 통해 전기적으로 접속하고, 리지드 배선판(11)과 IC 칩(12)을 이방성 도전 필름(3)으로 기계적으로 접속한다.
이 접속 공정의 조건은, 가열 온도가 이방성 도전 필름(3)에 포함되는 열경화성 수지의 경화 온도 이상의 온도이고, 단자(13, 14) 사이에서 접착제(4)가 배제되고, 도전성 입자(5)를 협지할 수 있는 압력으로 가압한다. 이에 따라, 리지드 기판(11)과 IC 칩(12)의 이방성 도전 필름(3)을 통해 전기적 및 기계적으로 접속된다. 온도 및 가압의 구체적인 조건으로는 온도 130℃ 내지 150℃ 정도, 압력 1MPa 내지 100MPa 정도이다.
이상과 같이 제조된 접속 구조체(10)는, 이방성 도전 필름(3)에 막 형성 수지로서 페녹시 수지나 우레탄 수지 등이 함유되고, 경화 성분으로서 아크릴 수지가 함유되고, 라디칼 개시 중합제로서 유기 과산화물이 함유되고, 이들과 함께, 접착제(4)의 접착력을 향상시키는 아민 화합물이 함유되어 있음으로써, 이방성 도전 필름(3)의 접착 강도가 높고, 리지드 배선판(11)과 IC 칩(12)의 기계적인 접속 강도가 높을 뿐 아니라, 리지드 기판(11)의 단자(13)와 IC 칩(12)의 단자(14)와의 전기적인 접속 강도도 높은 것이다.
또한, 이 접속 구조체(10)에서는, 이방성 도전 필름(3)에 에폭시 수지가 함유되어 있지 않기 때문에, 이방성 도전 필름(13)이 증점하지 않아, 리지드 배선판(11)과 IC 칩(12) 사이에서 접속 불량이 발생하는 것도 방지할 수 있다. 따라서, 이 접속 구조체(10)는 리지드 배선판(11)과 IC 칩(12)의 접속 강도가 높고, 도통의 신뢰성이 높은 것이다.
또한, 접속 구조체(10)의 기판으로는 리지드 배선판(11)으로 한정되지 않으며, 단자를 갖는 절연성 기판이면 어느 것이어도 되고, 단자를 설치한 유리 기판, 플라스틱 기판, 유리 강화 에폭시 기판 등을 들 수 있다.
또한, 전자 부품으로는 IC 칩(12)으로 한정되지 않으며, 다른 전자 부품이어도 된다. 예를 들면, LSI(Large Scale Integration) 칩 등의 IC 칩 이외의 반도체칩이나 칩 컨덴서 등의 반도체 소자, 플렉시블 인쇄 기판(FPC: Flexible printed circuits), 액정 구동용 반도체 실장 재료(COF: Chip On Film) 등을 들 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명이 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아님은 물론이며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
[실시예]
<3. 실시예>
다음으로, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서, 실제로 행한 실험 결과에 기초하여 설명하는데, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<필름 적층체의 제조>
우선, 유기 용매로서 아세트산에틸, 톨루엔을 이용하여, 이 유기 용매에 하기의 표 1과 표 2에 나타내는 배합의 막 형성 재료, 경화 성분, 유기 과산화물, 아민 화합물을 고형분 50％가 되도록 하여 용해시킨 혼합 용액을 제조하였다. 다음으로, 이 혼합 용액을 두께 50㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 위에 도포하고, 70℃에서 5분간 건조하여, 필름상으로 형성한 필름 적층체의 샘플을 제조하였다. 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 3에 있어서의 이방성 도전 필름 재료의 배합은, 표 1과 표 2에 나타낸 바와 같이 행하였다. 또한, 하기에 나타내는 평가를 행할 때에는, 두께가 20㎛가 되도록 조정한 것을 사용하였다.
Figure pct00001
Figure pct00002
실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 3의 이방성 도전 필름에 대해서, 도통 저항 측정 및 접착 강도 시험을 행하였다.
<도통 저항 측정>
도통 저항 측정의 시험은, 다음과 같이 하여 도 3에 도시한 접속 구조체(20)를 제조하고, 도통 저항을 측정하였다. 우선, 0.7mm 두께의 유리에 투명 도전막(ITO막)(21a)을 부착한 ITO 유리(21)에 각 실시예 및 각 비교예의 이방성 도전 필름(22)을 첩부하고, 그 위에 플렉시블 배선 기판(FPC)(23)을 탑재하였다. 플렉시블 배선 기판(23)은, 크기는 20mm×40mm×총두께 46㎛이고, PI/Cu=38㎛/8㎛, 피치 50㎛로 도통 측정용 배선을 형성한 측정용 특성 평가용 소자를 사용하였다. 다음으로, 가압 헤드로 플렉시블 배선 기판(23)을 ITO 유리(21)측에, 온도 160℃, 압력 4MPa의 조건으로 4초간 가압하면서 가열하여 이방성 도전 필름(22)을 경화시키고, 프린트 배선 기판(23)과 ITO 유리(21)를 도통시킨 접속 구조체(20)를 제조하였다.
그리고, 이 각 실시예 및 비교예의 접속 구조체(20)에 대해서, 60℃/95％RH 환경하에 500시간 방치 후(에이징 후)의 도통 저항값을 평가하였다. 도통 저항값은 디지털 멀티미터를 이용하여 4 단자법으로 전류 1mA를 흘렸을 때의 도통 저항값을 측정하였다. 에이징 후의 도통 저항값이 5Ω 이하인 경우에는, 저항이 낮은 것으로 한다.
<접착 강도 시험>
접착 강도 시험은, 도 4에 도시한 접속 구조체(30)를 제조하여 행하였다. 접속 구조체(30)에는, 상술한 도통 저항 측정과 동일한 구성의 ITO 유리(31) 및 플렉시블 인쇄 배선 기판(32)을 사용하였다. ITO 유리(31)와 플렉시블 인쇄 배선 기판(32) 사이에 각 실시예 및 비교예의 이방성 도전 필름(33)을 개재시키고, 상술한 도통 저항 측정과 동일한 온도 및 가열 조건으로 ITO 유리와 플렉시블 인쇄 배선 기판(32)을 기계적 및 전기적으로 접속시켜, 접속 구조체(30)를 제조하였다. 그리고, 이 각 실시예 및 비교예의 접속 구조체(30)에 대해서, 플렉시블 인쇄 배선 기판(32)의 중앙부를 폭 10mm로 절취하고, 절취한 부분으로부터 노출된 이방성 도전 필름(33)을 인장 시험기(텐실론, 오리엔텍사 제조)를 이용하여, 박리 속도 50mm/분, 90도(Y축 방향)로 잡아당겨 접착 강도를 측정하였다. 접착 강도가 4N/cm 이상인 경우에는, 접착 강도가 높은 것이라 한다.
표 1에 나타낸 결과로부터, 이방성 도전 필름에 이미다졸 화합물이 함유되어 있는 실시예 1 내지 실시예 6에서는, 이미다졸의 극성에 의해 이방성 도전 필름의 접착력이 높아지고, ITO 유리와 플렉시블 인쇄 배선 기판의 밀착력이 증가하여, 접착 강도가 4N/cm 이상으로 높아졌다. 또한, 시아노기를 갖는 이미다졸 화합물을 함유한 실시예 2 및 실시예 3에서는 접착 강도가 높고, 실시예 2에 나타낸 바와 같이, 이미다졸의 함유량이 0.5중량부로 적더라도 접착 강도가 높아졌다.
한편, 비교예 1에서는, 이방성 도전 필름에 에폭시 수지가 함유되어 있기 때문에, 이미다졸 화합물이 경화제로서 소비되어 접착 강도가 저하되며 저항이 커졌다. 비교예 2에서는, 아민 화합물로서 2관능 제1급 아민을 이용하고 있기 때문에, 접착 강도가 충분히 향상되지 않으며 저항이 커졌다. 비교예 3에서는, 아민 화합물로서 직쇄상의 제3급 아민 화합물을 이용하고 있기 때문에, 접착 강도가 충분히 향상되지 않았다.
1 필름 적층체, 2 박리 필름, 3 이방성 도전 필름, 4 접착제, 5 도전성 입자, 10 접속 구조체, 11 리지드 배선판, 12 IC 칩, 13 단자, 14 단자

Claims (8)

  1. 도전성 입자가 접착제 중에 분산되어 이루어지는 이방성 도전 접속 재료에 있어서,
    상기 접착제는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고,
    상기 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접속 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환상의 제3급 아민 화합물은 이미다졸 화합물인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접속 재료.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이미다졸 화합물은 시아노기를 갖는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접속 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환상의 제3급 아민 화합물의 함유량은 상기 아크릴 수지 30질량부에 대하여 0.1 내지 5질량부인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접속 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이방성 도전 접속 재료는 필름상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접속 재료.
  6. 박리 필름 위에, 도전성 입자가 접착제 중에 분산되어 이루어지는 이방성 도전 접속층이 형성된 필름 적층체에 있어서,
    상기 접착제는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고,
    상기 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물인 것을 특징으로 하는 필름 적층체.
  7. 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속층에 의해 접속시키는 접속 방법에 있어서,
    상기 기판의 단자 위에, 도전성 입자가 접착제 중에 분산되어 이루어지는 이방성 도전 접속층을 형성하는 접착층 형성 공정과,
    상기 이방성 도전 접속층을 개재하여, 상기 전자 부품의 단자가 상기 기판의 단자와 대향하도록 상기 전자 부품을 상기 기판 위에 탑재하는 탑재 공정과,
    상기 전자 부품의 상면으로부터 가압 헤드로 가열, 가압하여, 탑재된 상기 전자 부품을 상기 기판에 대하여 가압하고, 상기 기판의 단자와 상기 전자 부품의 단자를 상기 이방성 도전 접속층의 상기 도전성 입자를 통해 전기적으로 접속시키는 접속 공정을 갖고,
    상기 이방성 도전 접속층의 접착제는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고, 상기 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물인 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  8. 기판의 단자와 전자 부품의 단자 사이에 이방성 도전 접속층을 개재시켜, 상기 기판과 상기 전자 부품을 접속 및 도통시킨 접속 구조체에 있어서,
    상기 이방성 도전 접속층은 도전성 입자가 접착제 중에 분산되어 이루어지고,
    상기 접착제는 막 형성 재료, 아크릴 수지, 유기 과산화물 및 아민 화합물을 함유하고,
    상기 아민 화합물이 환상의 제3급 아민 화합물인 것을 특징으로 하는 접속 구조체.
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