KR20140096798A - 이방 전도성 필름 및 반도체 장치 - Google Patents

이방 전도성 필름 및 반도체 장치 Download PDF

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KR20140096798A
KR20140096798A KR1020130009838A KR20130009838A KR20140096798A KR 20140096798 A KR20140096798 A KR 20140096798A KR 1020130009838 A KR1020130009838 A KR 1020130009838A KR 20130009838 A KR20130009838 A KR 20130009838A KR 20140096798 A KR20140096798 A KR 20140096798A
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Abstract

본 발명은 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질, 라디칼 중합 개시제, 도전성 입자 및 실란커플링제를 포함하며,
이미다졸 화합물을 더 포함하거나 또는 상기 실란커플링제가 이미다졸기를 갖는 이방 도전성 필름 및 상기 필름에 의해 접속된 반도체 장치에 관한 것이다.

Description

이방 전도성 필름 및 반도체 장치{Anisotropic conductive film and a device for semiconductor}
본 발명은 이방 전도성 필름 및 당해 필름에 의해 접속된 반도체 장치에 관한 것이다.
디스플레이 제품들은 디스플레이 글라스 패널에 FPCB, Chip 등의 Drive를 접합시키기 위해 이방 도전성 접착 필름으로 열압착하여 접착시키게 된다. 이방 도전성 접착 필름은 접착제 성분에 미세한 도전볼 입자를 균일하게 분산시켜 열과 압력에 의해 접착이 일어나는 소재로, XY축 방향으로는 절연을 Z축 방향으로는 도전성을 갖는 필름이다.
통상적으로 디스플레이 제품들을 구동시키기 위해 장치에 드라이브 아이씨를 실장하는 방법은, 별도의 구조물 없이 게이트 영역과 데이터 영역에 직접 드라이브 아이씨를 실장하는 방식인 COG(Chip on glass) 마운팅 방식과, 드라이브 아이씨가 탑재된 신호연결부재를 통해 액정 패널의 영역과 데이터 영역간에 간접적으로 드라이브 아이씨를 실장하는 방식인 TAB(Tape automated bonding) 마운팅 방식으로 나뉘어진다.
디스플레이 패널에서 데이터 라인들과 전기적으로 연결되는 오엘비 패드(OLB pad; Out Lead Bonding pad)는 접착필름에 의해 신호연결부재와 전기적으로 접촉되는 구조를 이룸으로써, 드라이브 아이씨에 의해 처리된 전기적인 신호가 데이터 라인들로 원활하게 유입될 수 있도록 한다. 글라스의 재질인 패널과 드라이브 아이씨가 탑재된 이미드 소재의 필름을 이방 도전성 필름으로 접착시켜 정상적인 신호연결 체계를 유지하기 위해서는 두 피착재간의 접착력을 극대화시켜야 한다. 이러한 접착성능을 초기값 뿐 아니라 신뢰성 이후에도 유지되어야 한다.
이방 도전성 필름의 일면 또는 양면에 실란 커플링제를 포함하는 층을 형성함으로써 이방 도전성 필름의 접착력 신뢰성을 향상시키고자 하는 시도가 있었으나(대한민국 특허 공개 제2012-0078080호), 상기 실란 커플링제 층의 점도가 급격하게 상승하여 접착력 개선이 불충분한 한계가 있다.
대한민국 특허 공개 제2012-0078080호
없음
본 발명은 COF(chip on film)에 대한 이방 도전성 필름의 접착력을 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 이방 도전성 필름에 이미다졸 화합물을 포함시키거나 실란커플링제에 이미다졸기를 도입시킴으로써 COF에 대한 이방 도전성 필름의 접착력을 개선시켰다.
본 발명에 따른 이방 도전성 필름은 COF에 대한 접착력을 높임으로써 OLB용으로 사용시 초기 접착력뿐만 아니라 신뢰성 이후 접착력 및 접속저항이 개선되어 신뢰성 높은 회로 단자의 접속을 제공하는 이점이 있다.
본 발명의 일 양태에서, 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질, 라디칼 중합 개시제, 도전성 입자 및 실란커플링제를 포함하며, 이미다졸 화합물을 더 포함하거나 또는 상기 실란커플링제가 이미다졸기를 갖는 이방 도전성 필름이 제공된다.
상기 이미다졸기는 화학식 1의 이미다졸기일 수 있다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐일 수 있다. 바람직하게는, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 6의 알케닐일 수 있다. 특히 바람직하게는, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 3의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐일 수 있다.
상기 이미다졸 화합물은, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-페닐-4-벤질이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-이소프로필이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸-트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-에틸-4-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-운데실이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2-메틸이미다졸-이소시아누릭산 부가 화합물, 2-페닐이미다졸-이소시아누릭산 부가 화합물, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진이소시아누릭 부산물, 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸 이미다졸, 4-4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질이미다졸륨 클로라이드로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다. 바람직하게는, 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸 이미다졸, 4-4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸이미다졸, 및 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다. 특히 바람직하게는 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸 이미다졸, 및 4-4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1의 이미다졸기를 갖는 실란커플링제는 화학식 2의 실란커플링제일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐일 수 있고, R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴기,　치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 카르보닐기일 수 있고, R5 내지 R7은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 H, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴기,　치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 카르보닐기일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 6의 알케닐일 수 있고, R4가 C1 내지 C10의 알킬기 또는 C2 내지 C10의 알케닐기이고, R5 내지 R7이 각각 독립적으로 H, C1 내지 C10의 알킬기 또는 C2 내지 C10의 알케닐기일 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 3의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐일 수 있고, R4가 C1 내지 C3의 알킬 또는 C2 내지 C4의 알케닐기이고, R5 내지 R7이 각각 독립적으로 H, C1 내지 C3의 알킬 또는 C2 내지 C4의 알케닐기일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이미다졸 화합물 또는 이미다졸기를 갖는 실란커플링제, 특히 화학식 1의 이미다졸기를 갖는 실란커플링제는 이방 도전성 필름의 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 1 중량%이하로 투입할 경우 접착력 증진의 효과가 미비하며, 20 중량%이상 투입할 경우 이방 도전성 필름을 제조하는 과정에서 급격한 점도 저하가 발생되기 때문에 1 내지 20 중량%로 투입하는 것이 필름을 제조하는 측면에서 유리하다.
본 발명에 있어서, 상기 이방 도전성 필름은 OLB(Out Lead Bonding)용일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 바인더 수지는 이방 도전성 필름의 전체 중량을 기준으로 50 내지 80 중량%, 상기 라디칼 중합성 물질은 10 내지 35 중량%, 상기 라디칼 중합 개시제는 1 내지 10 중량% 및 상기 도전성 입자가 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, COF(chip on film)에 대한 이방 도전성 필름의 접착력이 아래 식 1로 계산했을 때 55% 이상인 이방 도전성 필름이 제공된다.
[식 1]
접착력(%) =COF 상 ACF 면적/ACF 전체 면적 ×100
본원에서 COF(chip on film)에 대한 이방 도전성 필름(ACF)의 접착력 측정 방법은 아래와 같다:
ITO Glass (크기 : 4.0 cm X 2.5 cm)와 COF(삼성전자)을 이방 도전성 필름 (폭 : 1.5mm)를 이용하여 50 내지 100℃에서 1 초 이상, 1 내지 3 MPa의 가압착 조건과, 170℃ 내지 200 ℃, 4초 이상, 3 내지 5 MPa의 본압착 조건으로 접속하여 각각의 시편을 10개씩 준비하였다.
이들 각각에 대하여 COF에 대한 접착력을 측정하기 위해 필강도(Peel Strength) 측정기(H5KT, Tinius Olsen 사)를 이용하여 필 각도 90° 및 필 속도 50 mm/min의 조건으로 필링을 실시하고, 이후 COF면에 남아 있는 이방 도전성 필름의 면적을 현미경으로부터 찍은 이미지로부터 이방 도전성 필름의 색을 측정할 수 있는 이미지 분석 프로그램을 사용하여 구한다. 초기 면적인 ACF의 전체면적은 본딩 시 사용한 이방 도전성 필름의 크기로부터 계산한다.
본원에서 COF(chip on film)에 대한 이방 도전성 필름의 접착력은 55% 이상 80% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 60% 내지 75%의 범위일 수 있다. COF(chip on film)에 대한 이방 도전성 필름의 접착력은 55% 이상이면 COF 피착재와의 접착성능이 초기값 뿐 아니라 신뢰성 평가 이후에도 유지되어 정상적인 신호 접속 상태를 제공할 수 있다.
상기 양태에서, 이방 도전성 필름은 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질, 라디칼 중합 개시제, 도전성 입자 및 실란커플링제를 포함할 수 있다. 상기 양태에서 사용될 있는 바인더 수지 및 실란커플링제의 종류, 함량, 설명 등은 전술한 바와 동일하다.
상기 양태에서, 상기 이방 도전성 필름의 신뢰성 평가 후 접착력은 800gf/cm 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본원에 개시된 이방 도전성 필름에 의해 접속된 반도체 장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 이방 도전성 필름의 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
바인더 수지
바인더 수지는 이방 전도성 필름을 형성시키는데 필요한 매트릭스 역할을 하는 바인더부를 구성하며 통상의 열가소성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 열가소성 수지는 폴리우레탄계 수지, 아크릴로니트릴계, 아크릴계, 부타디엔계, 폴리아미드계, 올레핀계 및 실리콘계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 보다 바람직하게는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 및 부타디엔계 수지를 포함할 수 있다. 보다 특히 바람직하게는 아크릴레이트 변성 우레탄 수지, 아크릴로 니트릴 부타디엔 공중합체 및 아크릴 공중합체 중 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
특히, 본 발명의 이방 도전성 필름은 열가소성 수지 성분으로 흐름성 및 접착력 측면에서 아크릴레이트 변성 우레탄 수지를 포함할 수 있다. 이때, 아크릴레이트 변성 우레탄 수지는 고형분 기준으로 이방 전도성 필름 조성물 중 15-55중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 20 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
아크릴레이트 변성 우레탄 수지는 바인더부로서 낮은 유리전이온도를 갖음으로 흐름성이 향상되면서 분자 사슬 내의 우레탄기에 의해 높은 접착력이 발현된다. 특히, 이방 도전성 필름에 사용될 경우 경화 성능이 향상되어 접속 공정의 온도를 낮출 수 있다.
아크릴레이트 변성 우레탄 수지는 디이소시아네이트, 폴리올, 디올 및 아크릴레이트의 성분을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
디이소시아네이트는 방향족, 지방족, 지환족 디이소시아네이트, 이들의 조합물 등이 사용될 수 있고, 구체적으로, 디이소시아네이트는 테트라메틸렌-1,4-디이소시아네이트, 헤사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 시클로헥실렌-1,4-디이소시아네이트, 메틸렌비스(4-시클로헥실 디이소시아네이트), 이소포론 디이소시아네이트, 4-4 메틸렌비스(시클로헥실 디이소시아네이트) 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
폴리올은 분자쇄내에 2개 이상의 수산기를 가지는 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 등을 사용할 수 있다. 폴리에스테르 폴리올은 디카르복실산 화합물과 디올 화합물의 축합 반응에 의하여 수득되는 것이 바람직하다. 여기서, 디카르복실산 화합물로는 숙신산, 글루타르산, 이소프탈산, 아디프산, 수베린산, 아젤란산, 세바스산, 도데칸디카르복실산, 헥사히드로프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 오르토-프탈산, 테트라클로로프탈산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 푸마르산, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 테트라히드로프탈산 등이 있으며, 디올 화합물로는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디부틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 등이 있다. 폴리에테르 폴리올로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라에틸렌글리콜 등이 있다. 상기 폴리에테르 폴리올의 경우 폴리올의 중량평균분자량은 400 내지 10,000g/mol인 것이 좋으나, 특히 중량평균분자량이 400 내지 3,000g/mol인 것이 바람직하다. 폴리카보네이트 폴리올은 폴리알킬렌 카보네이트와 실리콘 유래의 폴리카보네이트 폴리올 등이 있다.
디올은 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디부틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 등이 있다.
아크릴레이트는 하이드록시 아크릴레이트 또는 아민 아크릴레이트가 있다.
상기와 같은 4가지 성분을 포함하여 이루어지는 아크릴레이트 변성 우레탄 수지는 아크릴레이트를 제외한 3가지 성분 중 디이소시아네이트기(NCO)/하이드록시기(OH)를 1.04 내지 1.6의 몰비이고, 아크릴레이트를 제외한 3가지 성분 중 폴리올의 함량이 70% 이하가 되도록 중부가 중합 반응시키는 단계 및 상기 중부가 중합 반응에 의해 합성된 우레탄의 말단 관능기인 디이소시아네이트기 중 어느 하나에 하이드록시 아크릴레이트 또는 아민 아크릴레이트를 0.1 내지 2.1의 몰비로 반응시키는 단계로 제조한다. 추가로, 잔류 이소시아네이트기는 알코올류를 사용하여 반응시켜 최종 아크릴레이트 변성 우레탄 수지를 제조할 수 있다. 이때, 상기 중부가 중합 단계는 공지된 중부가 중합방법을 사용할 수 있다. 상기 단계에서 반응 온도는 90℃, 반응압력은 1기압, 시간은 5시간 및 촉매는 틴계열 촉매를 사용하여 제조할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않는다.
아크릴레이트 변성 우레탄 수지는 말단 관능기 중 한 개 이상이 아크릴레이트로 이루어질 수 있다. 또한, 아크릴레이트 변성 우레탄 수지가 나타내는 두 개의 유리전이온도(Tg) 중 최소 하나가 0℃ 이상일 수 있다.
즉, 아크릴레이트 변성 우레탄 수지는 소프트 세그먼트인 폴리올과 하드 세그먼트인 디이소시아네이트의 상 혼합(phase mixing)에 의해 0℃ 이상의 단일 유리전이온도 또는 최소한 한 개 이상이 0℃ 이상에서 유리전이온도를 나타내어 상온에서 필름 형성 역할을 하는 바인더로서의 기능을 나타내게 되고, 또한 말단 관능기에 존재하는 아크릴레이트기를 통하여 경화부의 아크릴들과 함께 경화 반응이 진행되어 경화부로서의 역할도 수행하게 되어 우수한 접착력과 높은 접속 신뢰성을 나타내게 된다.
아크릴레이트 변성 우레탄 수지의 중량평균분자량은 1000-100,000g/mol, 바람직하게는 20,000-40,000g/mol이 될 수 있다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 필름은 바인더 수지 성분으로 아크릴계 공중합체를 선택적으로 포함할 수 있다.
구체예에서는 에틸, 메틸, 프로필, 부틸, 헥실, 옥실, 도데실, 라우릴 아크릴레이트, 메타 아크릴레이트 등과 이들의 변성으로 이루어진 아크릴레이트, 아크릴릭 엑시드, 메타 아크릴릭 엑시드, 메틸 메타아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 이로부터 변성된 아크릴 모노머 등의 아크릴 모노머를 중합하여 만든 아크릴계 공중합체를 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 아크릴계 공중합체는 유리전이온도(Tg)가 50~120℃인 것이 바람직하다. 상기 아크릴계 공중합체의 유리전이온도가 상기 범위일 경우, 접속 신뢰성이 우수해지고 필름형성이 잘 이루어진다.
또한 상기 아크릴계 공중합체는 수산기 또는 카르복실기를 필수적으로 함유하여 1~100㎎KOH/g의 산가를 가지며, 선택적으로 에폭시기 또는 알킬기를 추가로 함유할 수도 있다. 상기 범위에서 충분한 접착력을 발현할 수 있으며, 접속 신뢰성이 우수하다.
특히, 상기 아크릴계 공중합체는 강한 필름 특성을 구현하기 위해서 유리전이온도가 90℃이며, 산가는 3.4㎎KOH/g로서 바인더로서의 역할만을 할 수 있는 것이 바람직하다. 이는 우레탄 바인더가 상대적으로 유리전이온도가 낮기 때문에 함께 배합되는 바인더로서의 아크릴계 공중합체는 유리전이온도가 높을수록 접속신뢰성에서 유리하게 된다. 그러나, 아크릴계 공중합체의 유리전이온도가 지나치게 높으면 아크릴의 특성상 부서지는 특성이 나타나 필름이 제대로 이루어지지 않게 된다.
상기 아크릴계 공중합체는 전체 조성물 중 2 내지 25 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%이다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 필름은 바인더 수지 성분으로 아크릴로 니트릴 부타디엔 공중합체를 선택적으로 포함할 수 있다. 바람직하게는 수지 혼합물의 안정성을 증가시키고, 극성 증가에 의해 접착력을 향상시키며, 내습성, 내열성 등의 물성도 향상시키기 위해 카르복실기 변성 아크릴로니트릴 부타디엔 수지가 사용될 수 있다.
구체예에서는 중량평균분자량이 2,000~200,000g/mol, 바람직하게는 3,000~200,000g/mol인 카르복실기 변성 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체가 사용될 수 있다. 이때, 아크릴로니트릴 함유율이 10~60 중량%, 바람직하게는 20~50 중량%이며, 카르복실기 함유율이 1~20 중량%일 수 있다.
상기 공중합체 성분은 조성물 중 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 조성물이 상분리되지 않으며 접속 신뢰성이 양호하다.
라디칼 중합성 물질
상기 라디칼 중합성 물질은 경화부의 성분으로써 라디칼 경화 반응이 일어나 접속층 간의 접착력 및 접속 신뢰성을 보장해주는 역할을 한다.
본 발명의 접속 재료 내의 라디칼 중합성 물질은 분자 내에 적어도 1개 이상의 비닐기를 가진 라디칼 중합성 물질로서, (메타)아크릴레이트 올리고머, (메타)아크릴레이트 모노머 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직하게, 라디칼 중합성 물질이 이소시아누릭 에시드 에틸렌옥사이드 변성 디아크릴레이트 및 비스페놀 플루오렌 디아크릴레이트 중 하나 이상 선택될 수 있다. 이소시아누릭 에시드 에틸렌옥사이드 변성 디아크릴레이트 및 비스페놀 플루오렌 디아크릴레이트는 필름의 경화 후 모듈러스를 향상시킨다는 점에서 본 발명에 유리하게 사용될 수 있다. 이소시아누릭 에시드 에틸렌옥사이드 변성 디아크릴레이트 및/또는 비스페놀 플루오렌 디아크릴레이트의 함량은 조성물의 전체 고형 중량을 기준으로 약 10 내지 35 중량%, 바람직하게는 약 15 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
(메타)아크릴레이트 올리고머로는 통상의 (메타)아크릴레이트 올리고머를 사용할 수 있으며, 예를 들어 평균 분자량이 약 1,000 내지 100,000 범위의 우레탄계 (메타)아크릴레이트, 에폭시계 (메타)아크릴레이트, 폴리에스터계 (메타)아크릴레이트, 불소계 (메타)아크릴레이트, 플루오렌계 (메타)아크릴레이트, 실리콘계 (메타)아크릴레이트, 인산계 (메타)아크릴레이트, 말레이미드 개질 (메타)아크릴레이트, 아크릴레이트(메타크릴레이트) 등을 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 우레탄계 (메타)아크릴레이트는 분자의 중간 구조들이 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol), 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 폴리카보네이트 폴리올(polycarbonate polyol), 폴리카프로락톤 폴리올(polycarprolactone polyol), 링 개환 테트라하이드로퓨란 프로필렌옥사이드 공중합체(tetrahydrofurane-propyleneoxide ring opening copolymer), 폴리부타디엔 디올(polybutadiene diol), 폴리디메틸실록산디올(polydimethylsiloxane diol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol), 1,4-시클로헥산 디메탄올(1,4-cyclohexane dimethanol), 비스페놀-에이(bisphenol A), 수소화 비스페놀-에이(hydrogenated bisphenol A), 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(2,4-toluene diisocyanate), 1,3-자일렌 디이소시아네이트(1,3-xylene diisocyanate), 1,4-자일렌 디이소시아네이트(1,4-xylene diisocyanate), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트 (1,5-napthalene diisocyanate), 1,6-헥산 디이소시아네이트(1,6-hexan diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 비스페놀 에이 프로피렌옥사이드 변성 디아크릴레이트 등으로부터 합성되어지는 것을 사용할 수 있다. 상기 에폭시 (메타)아크릴레이트계로는 중간의 분자구조가 2-브로모히드로퀴논, 레졸시놀, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S 등의 비스페놀류, 4,4'-디히드록시비페닐, 비스(4-히드록시페닐)에테르 등의 골격으로 되어진 것과 알킬기, 아릴기, 메틸올기, 알릴기, 환상 지방족기, 할로겐(테트라브로모비스페놀 A 등), 니트로기 등으로 이루어진 (메타)아크릴레이트 올리고머군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다. 그 외에 본 발명의 (메타)아크릴레이트 올리고머로서 분자 중에 말레이미드기를 적어도 2개 이상 함유하는, 예를 들어 1－메틸-2,4－비스말레이미드벤젠, N,N'－m－페닐렌비스말레이미드, N,N'－p－페닐렌비스말레이미드, N,N'－m－토일렌비스말레이미드, N,N'－4,4－비페닐렌비스말레이미드, N,N'－4,4－(3,3'－디메틸비페닐렌) 비스말레이미드, N,N'－4,4－(3,3'－디메틸 디페닐 메탄) 비스말레이미드, N,N'－4,4－(3,3'－디에틸 디페닐 메탄) 비스말레이미드, N,N'－4,4－디페닐메탄비스말레이미드, N,N'－4,4－디페닐프로판비스말레이미드, N,N'－4,4－디페닐에테르비스말레이미드, N,N'－3,3'－디페닐스르혼비스말레이미드, 2,2－비스(4－(4－말레이미드페녹시) 페닐) 프로판, 2,2－비스(3－s－부틸-4－8(4－말레이미드페녹시) 페닐) 프로판, 1,1－비스(4－(4－말레이미드페녹시) 페닐) 데칸, 4,4'－시크로헤키시리덴비스(1－(4 말레이미드페노키시)－2－시클로 헥실 벤젠, 2,2－비스(4－(4 말레이미드페녹시) 페닐) 헥사 플루오르 프로판 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 (메타)아크릴레이트로 모노머로는 통상의 (메타)아크릴레이트 모노머를 사용할 수 있으며, 예를 들어 1,6-헥산디올 모노(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 부틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페닐 옥시프로필 (메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시알킬 (메타)아크릴로일 포스페이트, 4-하이드록시 사이클로헥실 (메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에판 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 글리세린 디(메타)아크릴레이트, t-하이드로퍼퓨릴 (메타)아크릴레이트, iso-데실 (메타)아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 트리데실 (메타)아크릴레이트, 에톡시부가형 노닐페놀 (메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, t-에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 에톡시 부가형 비스페놀-A 디(메타)아크릴레이트, 사이클로헥산디메탄올 디(메타)아크릴레이트, 페녹시-t-글리콜 (메타)아크릴레이트, 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트, 디메틸올 트리사이클로 데케인 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판벤조에이트 아크릴레이트, 플루오렌계 (메타)아크릴레이트, 에시드 포스폭시 에틸 (메타)아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 라디칼 중합성 물질은 본 발명의 접속 재료 조성물 중 전체 고형 중량을 기준으로 약 10 내지 35 중량%, 바람직하게는 약 15 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 함량일 경우, 본 공정 압착 후 신뢰적 특성 및 전체적 흐름성이 우수하여, 접속저항이 상승하지 않는다.
라디칼 중합 개시제
본 발명에서 사용되는 라디칼 중합 개시제는 가열 또는 광에 의해 유리 라디칼을 발생시키는 경화제로 작용하며, 유기 과산화물이 바람직하게 적용될 수 있다.
상기 유기 과산화물로는 특별히 제한되지 않고, 케톤퍼옥사이드, 퍼옥시케탈, 하이드로퍼옥사이드, 디알킬퍼옥사이드, 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시카보네이트 등 여러 가지를 사용할 수 있고 접속 온도 및 시간, 제품의 보존안정성의 관점으로부터 선택하여 복수의 과산화물을 병용하여도 좋다.
구체예에서는 t-부틸 퍼옥시라우레이트, 1,1,3,3-t-메틸부틸퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일 퍼옥시) 헥산, 1-사이클로헥실-1-메틸에틸 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(m-톨루오일 퍼옥시) 헥산, t-부틸 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥실 모노카보네이트, t-헥실 퍼옥시 벤조에이트, t-부틸 퍼옥시 아세테이트, 디큐밀 퍼옥사이드, 2,5,-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시) 헥산, t-부틸 큐밀 퍼옥사이드, t-헥실 퍼옥시 네오데카노에이트, t-헥실 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시-2-2-에틸헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시 이소부틸레이트, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)사이클로헥산, t-헥실 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸 헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시 피발레이트, 큐밀 퍼옥시 네오데카노에이트, 디-이소프로필 벤젠 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 이소부틸 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 스테아로일 퍼옥사이드, 숙신 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥시 톨루엔, 1,1,3,3-테트라메틸 부틸 퍼옥시 네오데카노에이트, 1-사이클로헥실-1-메틸 에틸 퍼옥시 노에데카노에이트, 디-n-프로필 퍼옥시 디카보네이트, 디-이소프로필 퍼옥시 카보네이트, 비스(4-t-부틸 사이클로헥실) 퍼옥시 디카보네이트, 디-2-에톡시 메톡시 퍼옥시 디카보네이트, 디(2-에틸 헥실 퍼옥시) 디카보네이트, 디메톡시 부틸 퍼옥시 디카보네이트, 디(3-메틸-3-메톡시 부틸 퍼옥시) 디카보네이트, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시) 사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-(t-부틸 퍼옥시) 사이클로도데칸, 2,2-비스(t-부틸 퍼옥시)데칸, t-부틸 트리메틸 실릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디메틸 실릴 퍼옥사이드, t-부틸 트리알릴 실릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디알릴 실릴 퍼옥사이드, 트리스(t-부틸) 아릴 실릴 퍼옥사이드 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 상기 라디칼 중합 개시제는 40℃ 내지 100℃에서 5시간 내지 15시간 반감기 온도를 갖는 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 범위에서 상온 보관성에 문제가 없으며, 속경화형에 적합하다.
상기 중합 개시제는 조성물 중 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 압착특성 및 재작업성이 우수하고 버블이 발생하지 않는다.
이미다졸 화합물
본 발명에서 사용될 수 있는 이미다졸 화합물은, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-페닐-4-벤질이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-이소프로필이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸-트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-에틸-4-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-운데실이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2-메틸이미다졸-이소시아누릭산 부가 화합물, 2-페닐이미다졸-이소시아누릭산 부가 화합물, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진이소시아누릭 부산물, 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸 이미다졸, 4-4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질이미다졸륨 클로라이드로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다. 바람직하게는, 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸 이미다졸, 4-4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸이미다졸, 및 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다. 특히 바람직하게는 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸 이미다졸, 및 4-4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명에서 상기 이미다졸 화합물을 사용함으로써 COF에 대한 초기 접착력 및 신뢰성 평가 후 접착력을 개선시킬 수 있다.
상기 이미다졸 화합물은 이방 도전성 필름의 전체 고형 중량을 기준으로 1 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 1 중량%이하로 투입할 경우 접착력 증진의 효과가 미비하며, 20중량%이상 투입할 경우 이방 도전성 필름을 제조하는 과정에서 급격한 점도 저하가 발생되기 때문에 1 내지 20 중량%로 투입하는 것이 필름을 제조하는 측면에서 유리하다.
실란커플링제
본 발명에 따른 이방 도전성 필름은 이미다졸기를 갖는 실란커필링제, 바람직하게는, 화학식 1의 이미다졸기를 포함하는 실란커플링제를 함유할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐일 수 있다. 바람직하게는, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 6의 알케닐일 수 있다. 특히 바람직하게는, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 3의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1의 이미다졸기를 포함하는 실란커플링제는 화학식 2의 실란커플링제일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00004
상기 식에서,
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐일 수 있고,
R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴기,　치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 카르보닐기일 수 있고,
R5 내지 R7은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 H, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴기,　치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 카르보닐기일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 6의 알케닐일 수 있고, R4가 C1 내지 C10의 알킬기 또는 C2 내지 C10의 알케닐기이고, R5 내지 R7이 각각 독립적으로 H, C1 내지 C10의 알킬기 또는 C2 내지 C10의 알케닐기일 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 3의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐일 수 있고, R4가 C1 내지 C3의 알킬 또는 C2 내지 C4의 알케닐기이고, R5 내지 R7이 각각 독립적으로 H, C1 내지 C3의 알킬 또는 C2 내지 C4의 알케닐기일 수 있다.
본 발명에서 화학식 1의 이미다졸기를 갖는 실란커플링제를 사용함으로써 COF에 대한 초기 접착력 및 신뢰성 평가 후 접착력을 개선시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1의 이미다졸기를 포함하는 실란커플링제는 이방 도전성 필름의 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 3 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 1 중량%이하로 투입할 경우 접착력 증진의 효과가 미비하며, 20중량%이상 투입할 경우 이방 도전성 필름을 제조하는 과정에서 급격한 점도 저하가 발생되기 때문에 1 내지 20 중량%로 투입하는 것이 필름을 제조하는 측면에서 유리하다.
전도성 입자
본 발명의 이방 전도성 접착 조성물은 회로 접속 시 전도 성능을 향상시켜주기 위해 전도성 입자를 포함한다.
이러한 전도성 입자로는 Au, Ag, Ni, Cu, Pd, Al, Cr, Sn, Ti, 및 Pb 중 하나 이상을 포함하는 금속 입자; 탄소 입자; 벤조구아나민, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌 및 폴리비닐 알코올 중 하나 이상을 포함하는 수지 또는 이들의 변성 수지로 된 입자를 상기 금속 입자로 코팅한 입자; 상기 코팅한 입자를 절연입자로 코팅한 절연화 처리된 입자; 중에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 전도성 입자의 크기는, 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 0.1 내지 30 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 0.5 내지 15 ㎛이다.
본 발명에서 전도성 입자는 전체 조성물(고형분)에 대해 1~10중량% 범위로 사용된다. 상기 범위에서 전도성능과 함께 절연불량이 발생하지 않는다. 바람직하게는 2~8중량%, 더욱 바람직하게는 3~6중량%로 사용될 수 있다.
본 발명의 이방 전도성 접착 조성물은 목적하는 경화물 특성을 얻기 위해 제품화 시의 성상이나 작업성을 고려하여 착색용 안료, 염료, 중합금지제, 실란커플링제 등을 추가로 배합할 수 있다. 이들 첨가량은 당업자에게 널리 알려져 있다.
본 발명의 이방 전도성 필름은 특별한 장치나 설비 없이 용이하게 본 발명의 이방 전도성 접착 조성물을 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 조성물을 톨루엔과 같은 유기용제에 용해시켜 액상화한 후 전도성 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 일정 시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 10 내지 50㎛의 두께로 도포한 다음 일정 시간 건조하여 유기용제를 휘발시킴으로써 이방 전도성 필름을 수득할 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 1-5: 이방 전도성 접착 조성물 및 필름의 제조
하기 표 1에 기재된 조성의 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질, 라디칼 중합 개시제, 도전 입자, 이미다졸 화합물, 및 실란 커플링제를 유기용제인 톨루엔에 배합하고 자전공전식 믹서를 사용해 용해, 분산시켰다. 상기의 조합액을 캐스팅 나이프(Casting knife)를 사용하여 실리콘 이형 표면 처리된 폴리에틸렌 베이스 필름에 25㎛의 두께의 필름으로 형성시켰으며, 70 ℃에서 5 분 동안 건조시켜 실시예 1 내지 5의 이방 전도성 필름을 제조하였다.
비교예 1-3: 이방 전도성 접착 조성물 및 필름의 제조
상기 실시예 1 내지 5에서 하기 표 1에 기재된 성분을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법을 실시하여 이방 전도성 필름을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 함량 및 사양은 다음 표 1과 같다. 하기 함량은 고형분을 기준으로 한 중량%이다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3
(A) 바인더 1 3 3 3 3 3 3 3
(B) 바인더 2 40 40 40 40 40 40 40 40
(C) 바인더 3 20 20 20 20 20 20 20 20
(D) 이미다졸 화합물 3
(E) 라디칼 중합성 물질 1 13 15 10 13 13 15 13 10
(F) 라디칼 중합성 물질 2 15 15 11 14 15 15 15 11
(G) 라디칼 중합 개시제 3 3 3 3 3 3 3 3
(H) 실란커플링제 1 3 1 10 3
(I) 실란커플링제 2 1 3 1 3 10
(J) 도전 입자 3 3 3 3 3 3 3 3
조성물 합(고형분 기준) 100 100 100 100 100 100 100 100
(A) 바인더 수지 1: 25 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤(부피비 2:1)에 용해된 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체 N34 (중량평균분자량 240,000, Nipol NBR, Zeon Chemical)
(B) 바인더 수지 2: 50 부피%로 메틸 에틸 케톤을 용제로 사용하여 폴리올 함량 60%, 하이드록시/이소시아네이트 몰비= 1로 하여 온도 90℃, 압력 1기압, 반응시간 5시간, 다이부틸틴다이라우릴레이트를 촉매로 사용하여 중부가 중합 반응시켜 합성한 아크릴레이트 변성 우레탄 수지(NPC7007T(나눅스) (중량평균분자량 25,000 ~30,000 g/mol))
(C) 바인더 수지 3:
아크릴계 공중합체: 40 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 중량평균분자량 100,000 g/mol인 아크릴 수지 (AOF7003, 애경화학)
(D) 이미다졸 화합물:
2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸
(E) 라디칼 중합성 물질 1:
DSC 발열 peak가 92 내지 95℃인 이소시아누릭 에시드 에틸렌옥사이드 변성 디아크릴레이트
(F) 라디칼 중합성 물질 2:
비스페놀 플루오렌 디아크릴레이트
(G) 라디칼 중합 개시제:
라우로일 퍼옥사이드
(H) 실란 커플링제 1:
이미다졸기 함유 실란 커플링제(오성폴리텍 IS-1010)
(I) 실란 커플링제 2:
아크릴기 함유 실란 커플링제(Shinetsu, KBM-503)
(J) 도전 입자: 평균 입경 4 내지 6μm 니켈이 코팅된 폴리머 도전볼
실험예
상기 제조된 이방 전도성 필름에 대해, COF 접착력, 초기 및 신뢰성 이후 접착력, 접속 저항을 아래와 같이 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) COF 에 대한 접착력
ITO Glass (크기 : 4.0 cm X 2.5 cm)와 COF(삼성전자)를, 상기 실시예 및 비교예의 조성으로 형성된 이방 도전성 필름 (폭 : 1.5mm)를 이용하여 실측 온도 70℃에서 1초, 1MPa의 가압착 조건과, 185℃, 4초, 4.5 MPa의 본압착 조건으로 접속하여 상기 각각의 시편을 10개씩 준비하였다.
이들 각각에 대하여 COF에 대한 접착력을 측정하기 위해 필강도(Peel Strength) 측정기(H5KT, Tinius Olsen 사)를 이용하여 필 각도 90° 및 필 속도 50 mm/min의 조건으로 필링을 실시하고, 이후 COF면에 남아 있는 이방 도전성 필름의 면적을 현미경으로 측정하여 구하고, 이방 도전성 필름의 면적은 본딩 시 사용한 ACF의 크기로부터 계산하였다. COF면에 남은 이방 도전성 필름의 면적은 현미경으로부터 찍은 이미지로부터 이방 도전성 필름의 색을 측정할 수 있는 이미지 분석 프로그램을 사용하여 구하였다. 초기 면적인 ACF 전체면적에 대해 식1과 같이 계산하여 COF상의 접착력을 계산하였다.
[식 1]
접착력(%) = COF 상 ACF 면적/ACF 전체 면적 ×100
(2) 신뢰성 이후 접착력
상기 제조한 이방 도전성 필름을 피착재로 1000 Å으로 ITO가 코팅되어 있는 두께가 0.5mm인 글라스 위에 놓고 70℃, 1MPa, 1sec간 가압착 한 뒤, 이형 필름을 제거하고 50㎛의 피치를 갖는 4단자로 접속저항 측정이 가능하도록 설계된 COF(삼성전자)를 대치시킨 후 185℃, 5MPa, 5sec간 본압착하였다.
접착력 측정 시편을 10개 준비하여 85℃, 85RH%, 500 시간 동안 신뢰성 조건하에 방치하고, 필강도 (Peel Strength) 측정기(H5KT,Tinius Olsen社)를 이용하여 필각도 90℃, 속도는 50mm/min의 조건으로 접착력을 측정하여 평균값을 계산하였다.
(3) 신뢰성 이후 접속 저항
접속 저항은 상기 (2)의 접착력에 기재된 조건의 가압착 및 본압착 후 85℃, 85RH%, 500 시간 동안 신뢰성 조건하에 방치하고, 2 point probe법을 이용하여 측정하였다. 2 point probe법은 저항측정기기를 이용할 수 있는데 기기에 연결되어 있는 2개의 probe를 이용하여 2 point 사이에서의 저항을 측정하여 평균값을 계산하였다. 저항측정기기는 1mA를 인가하며 이때 측정되는 전압으로 저항을 계산하여 표시한다.
단위 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예 5 비교예1 비교예2 비교예3
COF 에 대한 접착력 % 83 61 63 72 70 52 47 53
신뢰성 접착력 gf/cm 1034 837 922 983 980 593 628 604
신뢰성 접속저항 Ω 1.3 1.4 1.2 1.4 1.4 1.8 2.0 2.1
위의 표 2에서와 같이 이방 도전성 필름 내에 이미다졸 화합물 또는 이미다졸기를 갖는 실란커플링제가 첨가되는 경우 COF에 대한 접착력이 개선되며 신뢰성 이후의 접착력 및 접속저항 역시 향상됨을 확인할 수 있다.

Claims (19)

  1. 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질, 라디칼 중합 개시제, 도전성 입자 및 실란커플링제를 포함하며,
    이미다졸 화합물을 더 포함하거나 또는 상기 실란커플링제가 이미다졸기를 갖는, 이방 도전성 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이미다졸 화합물이, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-페닐-4-벤질이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-이소프로필이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸-트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-에틸-4-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-운데실이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2-메틸이미다졸-이소시아누릭산 부가 화합물, 2-페닐이미다졸-이소시아누릭산 부가 화합물, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진이소시아누릭 부산물, 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸 이미다졸, 4-4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질이미다졸륨 클로라이드로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는, 이방 도전성 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이미다졸기가 화학식 1로 표현되는, 이방 도전성 필름.
    [화학식 1]
    Figure pat00005

    상기 식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지가 아크릴계 공중합체 또는 아크릴레이트 변성 우레탄 수지를 포함하는, 이방 도전성 필름.
  5. 제3항에 있어서, 상기 화학식 1의 이미다졸기를 갖는 실란커플링제가 화학식 2의 실란커플링제인 이방 도전성 필름.
    [화학식 2]
    Figure pat00006

    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐일 수 있고,
    R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴기,　치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 카르보닐기일 수 있고,
    R5 내지 R7은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 H, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴기,　치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 카르보닐기일 수 있다.
  6. 제5항에 있어서, 상기 화학식 2에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 6의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 6의 알케닐일 수 있고, R4가 C1 내지 C10의 알킬기 또는 C2 내지 C10의 알케닐기이고, R5 내지 R7이 각각 독립적으로 H, C1 내지 C10의 알킬기 또는 C2 내지 C10의 알케닐기인, 이방 도전성 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이미다졸 화합물 또는 상기 실란커플링제가 이방 도전성 필름의 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함된, 이방 도전성 필름.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름이 OLB(Out Lead Bonding)용인 이방 도전성 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지가 이방 도전성 필름의 전체 중량을 기준으로 50 내지 80 중량%, 상기 라디칼 중합성 물질이 10 내지 35 중량%, 상기 라디칼 중합 개시제가 1 내지 10 중량% 및 상기 도전성 입자가 1 내지 10 중량%로 포함된 이방 도전성 필름.
  10. COF(chip on film)에 대한 이방 도전성 필름의 접착력이 아래 식 1로 계산했을 때 55% 이상인 이방 도전성 필름.
    [식 1]
    접착력(%)=(COF 상 이방 도전성 필름 면적/이방 도전성 필름 전체 면적)×100
  11. 제10항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름이 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질, 라디칼 중합 개시제, 도전성 입자 및 실란커플링제를 포함하는, 이방 도전성 필름.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름이 이미다졸 화합물을 더 포함하는, 이방 도전성 필름.
  13. 제12항에 있어서, 상기 이미다졸 화합물이, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-페닐-4-벤질이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-이소프로필이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸-트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸-트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-에틸-4-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-운데실이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진, 2-메틸이미다졸-이소시아누릭산 부가 화합물, 2-페닐이미다졸-이소시아누릭산 부가 화합물, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-S-트리아진이소시아누릭 부산물, 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸 이미다졸, 4-4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질이미다졸륨 클로라이드로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는, 이방 도전성 필름.
  14. 제11항에 있어서, 상기 실란커플링제가 화학식 1의 이미다졸기를 갖는 실란커플링제인, 이방 도전성 필름.
    [화학식 1]
    Figure pat00007

    상기 식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이다.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이미다졸 화합물 또는 상기 실란커플링제가 이방 도전성 필름의 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함된, 이방 도전성 필름.
  16. 제15항에 있어서, 상기 이미다졸 화합물 또는 상기 실란커플링제가 이방 도전성 필름의 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%로 포함된, 이방 도전성 필름.
  17. 제11항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름이 OLB(Out Lead Bonding)용인 이방 도전성 필름.
  18. 제10항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름의 신뢰성 평가 후 접착력이 800gf/cm 이상인 이방 도전성 필름.
  19. 제1항 내지 제6항 및 제10항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 따른 이방 도전성 필름에 의해 접속된 반도체 장치.
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