KR20140045328A - 도전성 입자 및 이를 이용한 이방성 도전 재료 - Google Patents

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타츠로우 후카야
준 야마모토
미사오 코니시
류 시마다
하야토 홈무라
켄지 카토리
고 수도
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 미세 회로에 있어서의 접속 신뢰성을 향상시키는 도전성 입자 및 이를 이용한 이방성 도전 재료를 제공한다. 수지 입자 (11)과, 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층 (12)와, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층 (13)을 갖는 도전성 입자를 이용한다. 최외층에 딱딱한 금속 스퍼터층 (13)이 형성되어 있기 때문에, 배선에 도전성 입자를 침식시킬 수 있어, 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있다.

Description

도전성 입자 및 이를 이용한 이방성 도전 재료 {ELECTROCONDUCTIVE PARTICLES AND ANISOTROPIC CONDUCTIVE MATERIAL USING SAME}
본 발명은 전극 사이의 접속에 이용되는 도전성 입자 및 이를 이용한 이방성 도전 재료에 관한 것이다. 본 출원은 일본에서 2011년 2월 4일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2011-022451호를 기초로서 우선권을 주장하는 것으로, 이 출원을 참조함으로써 본 출원에 원용된다.
종래 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)은 인쇄 기판에 반도체 등의 부품을 장착시키기 위해서 사용되고 있다. 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display) 패널의 제조에 있어서는, 화소를 컨트롤하는 구동 IC(집적 회로)를 유리 기판에 접합하는, 이른바 칩 온 글래스(COG) 등에 이용되고 있다. 이방성 도전 필름에 분산되는 도전성 입자로는, 수지 입자의 주위에 무전해 Ni 도금을 실시하고, 그 외주에 Au 도금이 실시된 것이 알려져 있다.
최근 IZO(Indium Zinc Oxide), 비결정 ITO(Indium Tin Oxide) 등 투과도가 높고, 표면이 평활한 배선재가 사용되고 있다. 이 때문에, 금속 도금에 의해 피막된 경도가 낮은 도전성 입자에서는, 도전성 입자가 배선재에 침식되지 않아, 양호한 접속 신뢰성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 스퍼터링 등의 진공 증착법에 의해 금속이 피막된 경도가 높은 도전성 입자에 따르면, 접속 신뢰성의 향상이 기대된다.
그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 도전성 입자와 같이, 수지 입자 표면에 직접 스퍼터링에 의해 금속을 적층시킨 것은, 수지 코어 입자 표면과 스퍼터 금속 표면의 밀착성이 나쁘며, 특히 표면 평활성을 갖는 배선재를 사용한 경우, 접속 신뢰성이 악화된다.
또한, 특허문헌 3에는, 모재 입자에 금속 입자를 이용하고, 금속 입자 표면에 스퍼터 금속을 적층시킨 도전성 입자가 기재되어 있지만, 금속 입자는 수지 입자에 비하여 입도 분포가 폭넓기 때문에, 파인피치의 회로에 대응하는 것이 곤란하다.
일본 특허 공개 (평)9-143441호 공보 일본 특허 공개 제2007-103222호 공보 일본 특허 공개 제2008-308537호 공보
본 발명은 이러한 종래의 실정을 감안하여 제안된 것으로, 미세 회로에 있어서의 접속 신뢰성을 향상시키는 도전성 입자 및 이를 이용한 이방성 도전 재료를 제공한다.
본건 발명자들은 예의 검토를 행한 결과, 수지 입자 표면에 무전해 금속 도금을 피복함으로써, 수지 입자 표면과의 밀착성을 향상시키고, 최외층을 금속 스퍼터층으로 함으로써, 양호한 접속 신뢰성이 얻어지는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명에 따른 도전성 입자는 수지 입자와, 상기 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이방성 도전 재료는, 결합제 수지와, 상기 결합제 수지에 분산된 도전성 입자를 구비하고, 상기 도전성 입자는 수지 입자와, 상기 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 접속 구조체는, 제1 전자 부품과 제2 전자 부품이 수지 입자와, 상기 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 도전성 입자에 의해서 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 접속 방법은, 수지 입자와, 상기 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 도전성 입자가 결합제 수지에 분산된 이방성 도전 필름을 제1 전자 부품의 단자 위에 첩부하여, 상기 이방성 도전 필름 위에 제2 전자 부품을 임시 배치시키고, 상기 제2 전자 부품 위로부터 가열 가압 장치에 의해 가압하여, 상기 제1 전자 부품의 단자와 상기 제2 전자 부품의 단자를 접속시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수지 입자 표면에 무전해 금속 도금을 피복함으로써, 수지 입자 표면과의 밀착성을 향상시켜 최외층을 금속 스퍼터층으로 함으로써, 예를 들면 IZO(Indium Zinc Oxide), 비결정 ITO(Indium Tin Oxide) 등 표면이 평활한 파인피치의 배선재를 사용한 경우에도 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 산화막을 형성하기 쉬운 금속 배선을 이용한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[도 1] 도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 도전성 입자를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 하기 순서로 상세히 설명한다.
1. 도전성 입자
2. 이방성 도전 재료
3. 접속 구조체
4. 실시예
<1. 도전성 입자>
본 발명의 구체예로서 나타내는 도전성 입자는 수지 입자와, 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 것이다. 또한, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 금속 스퍼터층 사이에 무전해 금속 도금층 또는 금속 스퍼터층을 설치하여도 관계없다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 도전성 입자의 일례를 도시하는 단면도이다. 이 도전성 입자는 수지 입자 (11)과, 수지 입자 (11) 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층 (12)와, 무전해 금속 도금층 (12)를 피복하는 금속 스퍼터층 (13)을 갖는다.
수지 입자 (11)은 도전성 입자의 모재(코어) 입자이고, 실장시에 파괴, 융해, 유동, 분해, 탄화 등의 변화를 일으키지 않는 것이 이용된다. 이러한 수지 입자 (11)로는, 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, 스티렌 등의 (메트)아크릴산에스테르류로 대표되는 단관능의 비닐 화합물과, 디알릴프탈레이트, 트리알릴트리멜리테이트, 트리알릴시아누레이트, 디비닐벤젠, 디(메트)아크릴레이트, 트리(메트)아크릴레이트류 등의 다관능 비닐 화합물과의 공중합체, 경화성 폴리우레탄 수지, 경화 에폭시 수지, 페놀 수지, 벤조구아나민 수지, 멜라민 수지, 폴리아미드, 폴리이미드, 실리콘 수지, 불소 수지, 폴리에스테르, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리페닐렌에테르 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 수지 입자 (11)은 열압착시의 탄성률, 파괴 강도와 같은 물성으로부터 선정되며, 폴리스티렌 수지, 아크릴산에스테르 수지, 벤조구아나민 수지, 단관능 비닐 화합물과 다관능 비닐 화합물과의 공중합체이다.
수지 입자 (11)의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다. 평균 입경이 1 ㎛ 미만이면, 예를 들면 무전해 도금을 할 때에 응집하기 쉬워, 단입자가 되기 어렵다. 한편, 평균 입경이 20 ㎛를 초과하면, 이방성 도전 재료로서 파인피치의 회로 기판 등에 이용되는 범위를 초과하는 경우가 있다. 또한, 수지 입자의 평균 입경은, 무작위로 선택한 50개의 기재 미립자에 대해서 입경을 측정하고, 이들을 산술 평균한 것이다.
무전해 금속 도금층 (12)는, 무전해 도금에 의해 Cu, Ni, Co, Au, Ag, Sn으로 이루어지는 1종 또는 복수종의 금속층이다. 바람직한 무전해 금속 도금층 (12)로는, 수지 입자 (11) 표면과의 밀착성이 양호한 무전해 Ni 도금층이 이용된다.
무전해 금속 도금층 (12)의 두께는 20 내지 200 nm인 것이 바람직하다. 두께가 20 nm 미만이면, 수지 입자 (11) 표면과의 밀착성이 얻어지지 않는다. 한편, 두께가 200 nm를 초과하면, 도전성 입자 자체가 응집하여, 파인피치인 회로 접속에 적용할 수 없다.
금속 스퍼터층 (13)은, 스퍼터링법에 의해 Ni, Ru, W, Pd, Ir, Co, Mo, Ti, Rh, Pt 또는 이들 1종 이상을 포함하는 합금으로 이루어지는 금속층이다. 스퍼터링법으로는, 2극 스퍼터링법, 마그네트론 스퍼터링법, RF(고주파) 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, 기타 공지된 스퍼터링법을 넓게 이용할 수 있다. 또한, 금속 스퍼터층 (13)에 소정의 경도가 얻어지는 것이면, 진공 증착, 레이저 어블레이션, 화학적 기상 성장 등의 일반적인 기상성장법에 의한 피막 형성법을 이용하여도 관계없다.
금속 스퍼터층 (13)의 빅커스 경도(Hv)는 40 내지 500인 것이 바람직하다. 빅커스 경도(Hv)가 40 미만이면, 배선에의 침식이 적어, 양호한 접속 저항을 얻을 수 없다. 한편, 빅커스 경도(Hv)가 500을 초과하면, 피막 연성이 부족하고, 도금 박리가 발생하여, 양호한 접속 저항을 얻을 수 없다. 또한, 빅커스 경도는 JISZ2244로 규정되는 빅커스 경도 시험법에 의해 측정할 수 있다.
금속 스퍼터층 (13)의 두께는 5 내지 200 nm인 것이 바람직하다. 두께가 5 nm 미만이면, 피막이 균일하게 생성되지 않기 때문에, 양호한 접속 저항이 얻어지지 않는다. 한편, 두께가 200 nm를 초과하면, 입자 응집이 발생하는 비율이 높아져, 절연성이 저하될 우려가 있다. 스퍼터링에 의한 제조 비용을 고려하면, 보다 바람직한 금속 스퍼터층 (13)의 두께는 5 내지 30 nm이다.
이러한 도전성 입자는 모재 입자로서 수지 입자 (11)을 이용하기 때문에, 금속 입자에 비하여 입도 분포가 좁고, 파인피치화된 배선에도 대응할 수 있다. 또한, 수지 입자 (11) 표면을 무전해 금속 도금층 (12)로 피복하기 때문에, 수지 입자 (11) 표면과의 밀착성이 향상되며, 금속 스퍼터층 (13)의 밀착성도 향상시킬 수 있다. 또한, 최외층으로서 금속 스퍼터층 (13)이 형성되어 있기 때문에, 배선에 도전성 입자를 침식시킬 수 있고, 예를 들면 IZO(Indium Zinc Oxide), 비결정 ITO(Indium Tin Oxide) 등 표면이 평활한 파인피치의 배선재를 사용한 경우에도 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 산화막을 형성하기 쉬운 금속 배선을 이용한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
<2. 이방성 도전 재료>
본 발명의 구체예로서 나타내는 이방성 도전 재료는, 상술한 도전성 입자가 결합제 수지에 분산된 것이다.
결합제 수지의 접착성 재료로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 이소시아네이트 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 페녹시 수지, 테르펜 수지, 로진 수지, 폴리아크릴 수지, 스티렌-부타디엔계 고무, 아크릴로니트릴부타디엔 고무, 불소 고무, 폴리에틸렌 수지, 비닐 수지, 폴리부틸렌 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리우레탄 수지, 이오노머 수지, 폴리아세탈 수지 등의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
구체적인 결합제 수지로는 막 형성 수지와, 열경화성 수지와, 경화제를 함유하는 것이 바람직하다.
막 형성 수지는 평균 분자량이 10000 이상인 고분자량 수지에 상당하며, 필름 형성성 측면에서 10000 내지 80000 정도의 평균 분자량인 것이 바람직하다. 막 형성 수지로는 페녹시 수지, 폴리에스테르우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 부티랄 수지 등의 다양한 수지를 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 이들 중에서도 막 형성 상태, 접속 신뢰성 등의 측면에서 페녹시 수지가 바람직하게 이용된다.
열경화성 수지는 에폭시 수지, 상온에서 유동성을 갖는 액상 에폭시 수지 등을 단독으로 이용할 수도 있고 2종 이상을 혼합하여 이용할 수도 있다. 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지나, 고무, 우레탄 등의 각종 변성 에폭시 수지가 예시되고, 이들은 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 이용할 수도 있다. 또한, 액상 에폭시 수지로는 비스페놀형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지 등을 사용할 수 있고, 이들은 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 이용할 수도 있다.
경화제는 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 예를 들면 가열에 의해 활성화하는 잠재성 경화제, 가열에 의해 유리 라디칼을 발생시키는 잠재성 경화제 등을 사용할 수 있다. 가열에 의해 활성화하는 잠재성 경화제로는, 예를 들면 폴리아민, 이미다졸 등의 음이온계 경화제나 술포늄염 등의 양이온계 경화제 등을 들 수 있다.
그 밖의 첨가 조성물로서 실란 커플링제를 첨가하는 것이 바람직하다. 실란 커플링제로는 에폭시계, 아미노계, 메르캅토·술피드계, 우레이도계 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 본 실시 형태에서는 에폭시계 실란 커플링제가 바람직하게 이용된다. 이에 따라, 유기 재료와 무기 재료의 계면에서의 접착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 무기 충전재를 첨가시킬 수도 있다. 무기 충전재로는 실리카, 탈크, 산화티탄, 탄산칼슘, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있고, 무기 충전재의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 무기 충전재의 함유량에 의해 유동성을 제어하고, 입자 포착률을 향상시킬 수 있다. 또한, 고무 성분 등도 접합체의 응력을 완화시킬 목적으로 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 이들 결합제 수지의 각 성분을 배합할 때에는, 톨루엔, 아세트산에틸 또는 이들의 혼합 용제가 바람직하게 이용된다.
이방성 도전 필름을 제작하는 경우, 각 성분이 배합된 결합제 수지의 조성물을 바 코터, 도포 장치 등을 이용하여 박리 기재 위에 도포하고, 박리 기재 위의 조성물을 열오븐, 가열 건조 장치 등을 이용하여 건조시킴으로써, 소정 두께의 이방성 도전 필름을 얻는다. 박리 기재는, 예를 들면 실리콘 등의 박리제가 PET(Poly Ethylene Terephthalate), OPP(Oriented Polypropylene), PMP(Poly-4-methylpentene-1), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등에 도포한 적층 구조로 이루어지며, 이방성 도전 필름의 건조를 방지함과 동시에 이들 형상을 유지한다.
<3. 접속 구조체>
본 발명의 구체예로서 나타내는 접속 구조체는, 제1 전자 부품과 제2 전자 부품이 상술한 도전성 입자에 의해서 전기적으로 접속되어 있는 것이다.
제1 전자 부품으로는 파인피치 범프가 형성된 IC(Integrated Circuit)를 들 수 있고, 제2 전자 부품으로는, 예를 들면 IZO(Indium Zinc Oxide), 비결정 ITO(Indium Tin Oxide) 등 표면이 평활한 파인피치의 배선재를 들 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 도전성 입자는, 이러한 파인피치화된 IC와 배선재를 접합하는 데에 바람직하게 이용된다. 본 실시 형태에 있어서의 도전성 입자는, 수지 입자 (11) 표면을 무전해 금속 도금층 (12)로 피복하고 있기 때문에, 수지 입자 (11) 표면과의 밀착성을 향상시키고, 또한 금속 스퍼터층 (13)의 밀착성도 향상시킬 수 있다. 또한, 최외층으로서 금속 스퍼터층 (13)이 형성되기 때문에, 배선에 도전성 입자를 침식시킬 수 있고, 예를 들면 IZO(Indium Zinc Oxide), 비결정 ITO(Indium Tin Oxide) 등 표면이 평활한 파인피치의 배선재를 사용한 경우에도 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 산화막을 형성하기 쉬운 금속 배선을 이용한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음으로 상술한 이방성 도전 재료를 이용한 전자 부품의 접속 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 전자 부품의 접속 방법은, 상술한 바와 같이 수지 입자와, 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 도전성 입자가 결합제 수지에 분산된 이방성 도전 필름을 제1 전자 부품의 단자 위에 첩부하여, 이방성 도전 필름 위에 제2 전자 부품을 임시 배치시키고, 제2 전자 부품 위로부터 가열 가압 장치에 의해 가압하여, 제1 전자 부품의 단자와, 제2 전자 부품의 단자를 접속시키는 것이다. 이에 따라, 도전성 입자를 통해 제1 전자 부품의 단자와 제2 전자 부품의 단자가 접속된 접속체가 얻어진다.
본 실시 형태에 있어서의 전자 부품의 접속 방법은, 이방성 도전 필름에 수지 입자 표면을 무전해 금속 도금층으로 피복한 도전성 입자를 함유시키고 있기 때문에, 배선에 도전성 입자를 침식시킬 수 있고, 예를 들면 IZO(Indium Zinc Oxide), 비결정 ITO(Indium Tin Oxide) 등 표면이 평활한 파인피치의 배선재를 사용한 경우에도 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 산화막을 형성하기 쉬운 금속 배선을 이용한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[실시예]
<4. 실시예>
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
우선, 수지 입자에 제1 금속층과 제2 금속층을 이 순서대로 형성하여 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 7의 도전성 입자를 제작하였다. 각 도전성 입자에 대해서 제1 금속층의 두께, 제2 금속층의 두께 및 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)를 측정하였다.
다음으로, 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 7의 도전성 입자를 이용하여 이방성 도전 필름을 제작하였다. 각 이방성 도전 필름을 이용하여 IC(Integrated Circuit)와 배선 패턴이 형성된 유리 기판을 접합시켜 실장체를 얻었다. 그리고, 각 실장체에 대해서 접속 저항을 측정하여 접속 신뢰성을 평가하였다.
금속층의 두께 측정, 금속층의 경도 측정, 이방성 도전 필름의 제작, 실장체의 제작 및 접속 저항의 측정은, 다음과 같이 행하였다.
[금속층의 두께 측정]
에폭시 접착제에 도전성 입자를 분산시켜 경화시키고, 연마기(마루모또 스트루어스(Marumoto Struers)사 제조)로 입자 단면을 깎아내었다. 이 입자 단면을 SEM(Scanning Electron Microscope)(기엔스사 제조, VE-8800)으로 관찰하고, 제1 금속층의 두께 및 제2 금속층의 두께를 측정하였다.
[금속층의 경도 측정]
유리 기판 위에 제2 금속층의 금속을 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 이 금속 스퍼터층을 빅커스 경도 시험기(미쯔토요사 제조, HM-125)에 의해 JIS Z2244에 준거하여 측정하고, 이를 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)로 하였다. 또한, 본 빅커스 경도(Hv)는 시험 하중을 Kgf 단위로서 산출하였다.
[이방성 도전 필름의 제작]
막 형성 수지로서, 페녹시 수지(상품명: PKHH, 페녹시어소시에이츠사 제조)를 25 질량부, 열경화성 수지로서 나프탈렌형 2관능 에폭시 수지(상품명: HP4032D, DIC사 제조)를 10 질량부, 이미다졸계 경화제(HP3941, 아사히 가세이 케미컬즈사 제조(주))를 33 질량부, 에폭시계 실란 커플링제(상품명: A-187, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈(주))를 2 질량부 및 도전성 입자를 30 질량부 배합하여 수지 조성물을 제조하였다. 이 수지 조성물을 박리 처리된 PET에 바 코터를 이용하여 도포하고, 70℃의 오븐으로 5분간 건조시켜 두께 20 ㎛의 이방성 도전 필름을 제작하였다. 도전성 입자는 후술하는 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 7과 같이 각각 제작하였다.
[실장체의 제작]
이방성 도전 필름을 이용하여 IC(1.8 mm×20 mm, t=0.5 mm, Au-plated bump 30 ㎛×85 ㎛, h=15 ㎛)와, 유리 기판에 ITO(Indium Tin Oxide)막이 패터닝된 두께 0.7 mm의 ITO 배선판 또는 유리 기판에 IZO(Indium Zinc Oxide)막이 패터닝된 두께 0.7 mm의 IZO 배선판과의 접합을 행하였다.
이방성 도전 필름을 소정 폭으로 슬릿하여 ITO 배선판 또는 IZO 배선판에 첩부하였다. 그 위에 IC를 임시 고정시킨 후, 완충재로서 두께 50 ㎛의 테플론(상표)이 피복된 히트툴을 이용하여 접합 조건 200℃-60 MPa-5초로 접합을 행하여 실장체를 완성시켰다.
[접속 저항의 측정]
실장체에 대해서 초기(Initial)의 저항과, 온도 85℃, 습도 85％ RH, 500시간의 TH 테스트(Thermal Humidity Test) 후의 저항을 측정하였다. 측정은 디지털 멀티미터(디지털 멀티미터 7555, 요꼬가와 덴끼사 제조)를 이용하여 4 단자법으로 전류 1 mA를 흘렸을 때의 접속 저항을 측정하였다.
[디비닐벤젠계 수지 입자의 제작]
디비닐벤젠, 스티렌, 부틸메타크릴레이트의 혼합비를 조정한 용액에 중합 개시제로서 벤조일퍼옥시드를 투입하여 고속으로 균일 교반하면서 가열을 행하고, 중합 반응을 행함으로써 미립자 분산액을 얻었다. 상기 미립자 분산액을 여과하여 감압 건조함으로써 미립자의 응집체인 블록체를 얻었다. 또한, 상기 블록체를 분쇄함으로써, 평균 입경 3.0 ㎛의 디비닐벤젠계 수지 입자를 얻었다.
[실시예 1]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ni 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다. Ni 도금 수지 입자는 다음과 같이 제작하였다. 상술한 바와 같이 합성한 평균 입경 3 ㎛의 디비닐벤젠계 수지 입자 5 g에, 팔라듐 촉매를 침지법에 의해 담지시키고, 이 수지 입자에 대하여 황산니켈육수화물, 차아인산나트륨, 시트르산나트륨, 트리에탄올아민 및 질산탈륨으로부터 제조된 무전해 니켈 도금액(pH 12, 도금 액체 온도 50℃)을 이용하여 무전해 니켈 도금을 행하여 Ni 도금층(제1 금속층)이 표면에 형성된 도전성 입자를 제작하였다. 상기에 의해 제조한 Ni 도금층(제1 금속층)이 표면에 형성된 도전성 입자에, 자체 제작한 DC 마그네트론 스퍼터 장치를 사용하여, 진공도 1.5 Pa, 아르곤 가스 유량 15.0 sccm, 스퍼터링 출력 1 W/㎠로 제1 금속층의 표면에 제2 금속층을 형성하였다. 입자를 유지하는 용기를 온도 25℃의 냉매로 냉각하면서, 제1 금속층의 표면에 제2 금속층을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 50 내지 70이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 0.5 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 11.1 Ω이었다. 하기 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 2]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ru 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 30 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 300 내지 400이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 0.4 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 4.5 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 3]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ru 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 300 내지 400이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 0.4 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 4.2 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 4]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ru 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 5 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 300 내지 400이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 1.1 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 8.5 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 5]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ru-Co 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 350 내지 450이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 0.5 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 3.2 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 6]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 W 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 300 내지 400이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 1.6 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.2 Ω, TH 테스트 후의 저항은 10.8 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 7]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Pd 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 40 내지 60이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 0.6 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 22.8 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 8]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ir 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 300 내지 400이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 0.4 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 4.4 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 9]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Co 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 100 내지 150이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 0.5 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 5.6 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[실시예 10]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Mo 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 150 내지 200이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 0.6 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 5.8 Ω이었다. 표 1에 이들 측정 결과를 나타낸다.
Figure pct00001
[비교예 1]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 무전해 도금법에 의해 무전해 Au 도금층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 10 내지 30이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 3.0 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 4.4 Ω, TH 테스트 후의 저항은 229.0 Ω이었다. 하기 표 2에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[비교예 2]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 무전해 도금법에 의해 무전해 Ni-P 도금층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 10 내지 30이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 4.1 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.2 Ω, TH 테스트 후의 저항은 34.2 Ω이었다. 표 2에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[비교예 3]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자를 이용하여 제2 금속층을 형성하지 않았다.
제1 금속층의 두께는 100 nm였다. 또한, 제1 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 10 내지 30이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 4.1 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.2 Ω, TH 테스트 후의 저항은 34.2 Ω이었다. 표 2에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[비교예 4]
평균 입경 3 ㎛의 디비닐벤젠계 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ni 스퍼터층(제1 금속층)을 형성하고, 제2 금속층을 형성하지 않았다.
제1 금속층의 두께는 100 nm였다. 또한, 제1 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 50 내지 70이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 5.8 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.2 Ω, TH 테스트 후의 저항은 108.0 Ω이었다. 표 2에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[비교예 5]
평균 입경 3 ㎛의 디비닐벤젠계 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ni 스퍼터층(제1 금속층)을 형성하고, 추가로 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ni 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제1 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 50 내지 70이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 5.8 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.2 Ω, TH 테스트 후의 저항은 108.0 Ω이었다. 표 2에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[비교예 6]
평균 입경 3 ㎛의 디비닐벤젠계 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ni 스퍼터층(제1 금속층)을 형성하고, Ni 스퍼터층의 표면에 무전해 도금법에 의해 무전해 Ni 도금층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 15 nm이고, 제2 금속층의 두께는 100 nm였다. 또한, 제1 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 10 내지 30이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 6.7 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.2 Ω, TH 테스트 후의 저항은 67.8 Ω이었다. 표 2에 이들 측정 결과를 나타낸다.
[비교예 7]
수지 입자에 무전해 Ni 도금(제1 금속층)이 실시된 실시예 1과 동일한 평균 입경 3 ㎛의 Ni 도금 수지 입자의 표면에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Au 스퍼터층(제2 금속층)을 형성하였다.
제1 금속층의 두께는 100 nm이고, 제2 금속층의 두께는 15 nm였다. 또한, 제1 금속층의 빅커스 경도(Hv)는 10 내지 20이었다.
이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 ITO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 0.1 Ω, TH 테스트 후의 저항은 2.5 Ω이었다. 또한, 이 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 필름을 이용하여 IC와 IZO 배선판을 접합시킨 바, 초기 저항은 4.2 Ω, TH 테스트 후의 저항은 219.0 Ω이었다. 표 2에 이들 측정 결과를 나타낸다.
Figure pct00002
표 1과 표 2를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 무전해 금속 도금층을 단독으로 하거나 적층시켜도, IZO 배선판에 대하여 양호한 접속 신뢰성이 얻어지지 않았다(비교예 1 내지 3). 또한, 금속 스퍼터층을 단독으로 하거나 적층시켜도, IZO 배선판에 대하여 양호한 접속 신뢰성이 얻어지지 않았다(비교예 4, 5). 또한, 제1 금속층을 금속 스퍼터층으로 하고, 제2 금속층을 무전해 금속 도금층으로 한 경우에도, IZO 배선판에 대하여 양호한 접속 신뢰성이 얻어지지 않았다(비교예 6). 또한, 제1 금속층을 무전해 금속 도금층으로 하고, 제2 금속층을 Au 스퍼터층으로 한 경우에도, IZO 배선판에 대하여 양호한 접속 신뢰성이 얻어지지 않았다(비교예 7).
한편, 실시예 1 내지 10에 나타낸 바와 같이, 제1 금속층을 무전해 금속 도금층으로 하고, 제2 금속층을 Ni 스퍼터층, Ru 스퍼터층, Ru-Co 스퍼터층, W 스퍼터층, Pd 스퍼터층, Ir 스퍼터층, Co 스퍼터층, Mo 스퍼터층 중 어느 하나로 함으로써, 양호한 접속 신뢰성이 얻어졌다. 또한, 실시예 1 내지 10에 나타낸 바와 같이, 제2 금속층의 빅커스 경도(Hv)가 40 이상인 경우, 양호한 접속 신뢰성이 얻어지고, 특히 빅커스 경도(Hv)가 300 이상인 경우, IZO 배선판에 대하여 양호한 접속 신뢰성이 얻어졌다. 또한, 실시예 2 내지 4에 나타낸 바와 같이, 금속 스퍼터층의 두께가 5 내지 30 nm인 경우, 양호한 접속 신뢰성이 얻어졌다.
11 수지 입자, 12 무전해 금속 도금층, 13 금속 스퍼터층

Claims (8)

  1. 수지 입자와,
    상기 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과,
    최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층
    을 갖는 도전성 입자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 스퍼터층은 Ni, Ru, W, Pd, Ir, Co, Mo, Ti, Rh, Pt 또는 이들 1종 이상을 포함하는 합금으로 이루어지는 도전성 입자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무전해 금속 도금층은 무전해 Ni 도금층인 도전성 입자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스퍼터층의 빅커스 경도(Hv)가 40 내지 500인 도전성 입자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스퍼터층의 두께가 5 내지 200 nm인 도전성 입자.
  6. 결합제 수지와, 상기 결합제 수지에 분산된 도전성 입자를 구비하고,
    상기 도전성 입자는 수지 입자와, 상기 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 이방성 도전 재료.
  7. 수지 입자와, 상기 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 도전성 입자에 의해서 제1 전자 부품과 제2 전자 부품이 전기적으로 접속된 접속 구조체.
  8. 수지 입자와, 상기 수지 입자 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 도전성 입자가 결합제 수지에 분산된 이방성 도전 필름을 제1 전자 부품의 단자 위에 첩부하여,
    상기 이방성 도전 필름 위에 제2 전자 부품을 임시 배치시키고,
    상기 제2 전자 부품 위로부터 가열 가압 장치에 의해 가압하여,
    상기 제1 전자 부품의 단자와, 상기 제2 전자 부품의 단자를 접속시키는 접속 방법.
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