KR20140128668A - 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도전층의 점도가 절연층의 점도보다 높게 조절되어 전기적 도통성이 우수하면서도 접착력 또한 우수한 이방성 도전 필름에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 도전 입자 및 폴리실세스키옥산을 함유하는 도전층 및 절연층을 포함하며, 상기 도전층의 최저 용융 점도가 상기 절연층의 최저 용융 점도보다 큰, 복층형 이방성 도전 필름 및 이를 이용하여 접속된 반도체 장치에 관한 것이다.

Description

이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치{ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM AND SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 이방성 도전 필름 및 이를 이용하여 접속된 반도체 장치에 관한 것이다.
이방성 도전 필름 (Anisotropic conductive film, ACF)이란 일반적으로 니켈 (Ni)이나 금 (Au) 등의 금속 입자, 또는 그와 같은 금속들로 코팅된 고분자 입자 등의 도전 입자를 에폭시 등의 수지에 분산시킨 필름 형상의 접착제를 말하는 것으로, 필름의 막 두께 방향으로는 도전성을 띠고 면 방향으로는 절연성을 띠는 전기 이방성 및 접착성을 갖는 고분자 막을 의미한다.
상기 이방성 도전 필름을 접속시키고자 하는 회로 사이에 위치시킨 후 일정 조건 하에서 가열 및 가압 공정을 거치게 되면, 회로 단자들 사이는 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되고 인접하는 전극 사이에는 절연성 접착 수지가 충진되어 도전성 입자가 서로 독립하여 존재하게 됨으로써 높은 절연성을 부여하게 된다.
상기와 같은 이방성 도전 필름을 이용하여 회로를 접속시키는 경우, 제품의 사용에 따른 지속적인 전류의 흐름 및 제품의 고온 다습한 환경에의 노출 등으로 장기 신뢰성이 우수한 이방성 도전 필름에 대한 요구가 끊이지 않고 있다. 특히 최근 IT 디바이스 등의 경박단소화 및 플랫 패널 디스플레이의 해상도 증가 등의 이유로 디바이스의 회로 폭이 기존에 비하여 점점 좁아지는 추세에 있어, 이에 따라 전극 사이에 위치하여 회로를 접속시키는 도전성 입자들의 숫자가 줄어드는 관계로 반도체 장치의 접속 저항을 줄이고 장기 신뢰성을 향상시키는 것이 더욱 중요한 과제로 대두되고 있다.
이방성 도전 필름에 관한 선행 기술로 대한민국등록특허 제10-0652915호는 이방성 도전 필름 조성물에 무기 입자를 첨가하여 필름의 신뢰성을 향상시키고 도통성을 높이고자 하는 기술에 관한 것이나, 필름 조성물에 무기 입자를 첨가하는 경우 필름의 기본적인 특성인 접착력이 저하되어 필름과 기재의 계면 간에 버블이 다량 발생하는 등 버블 특성이 불량해지고 결과적으로 신뢰성 접착력이 저하되는 역효과가 나타나는 문제가 있다.
따라서, 반도체 장치에 적용 시 접속 저항이 낮으면서도 접착력 및 버블 특성 또한 우수한 이방성 도전 필름의 개발이 요구된다.
대한민국등록특허 B1 제10-0652915호 (2006.11.30. 공고)
없음
본 발명은 도전층의 점도가 절연층의 점도보다 높게 조절되어 전기적 도통성이 우수하면서도 접착력 또한 우수한 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 도전층과 별도의 절연층을 포함하고, 상기 도전층의 최저 용융 점도와 절연층의 최저 용융 점도를 달리 조절함으로써, 도전층의 경우 상대적으로 점도가 높아 도전 입자의 고정력이 우수하여 이를 적용한 반도체 장치의 전기적 저항을 낮추고, 절연층의 경우 상대적으로 점도가 낮아 흐름성이 우수하여 접착력이 향상된 이방성 도전 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 예에 따르면, 도전 입자를 함유하는 도전층, 및 상기 도전층의 일면 또는 양면 상에 형성된 절연층을 포함하는 복층형 이방성 도전 필름으로, 상기 도전층이 폴리실세스키옥산을 함유하며, 상기 도전층의 최저 용융 점도가 상기 절연층의 최저 용융 점도보다 높고, 상기 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후의 신뢰성 접착력이 700 gf/cm 이상인 복층형 이방성 도전 필름을 제공한다.
상기 도전층의 최저 용융 점도는 1000 Paㆍs 내지 4,000 Paㆍs일 수 있다. 상기 절연층의 최저 용융 점도는 상기 도전층의 최저 용융 점도 1000 Paㆍs 내지 4,000 Paㆍs보다 낮을 수 있다. 바람직하게는 상기 절연층의 최저 용융 점도는 100 Paㆍs 내지 2,000 Paㆍs의 범위이다. 상기 도전층의 최저 용융 점도는 바람직하게 상기 절연층의 최저 용융 점도의 2배 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 예에 따르면, 제1 전극을 함유하는 제1 피접속부재; 제2 전극을 함유하는 제2 피접속부재; 상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는 이방 도전성 필름을 포함하는 반도체 장치로, 상기 이방성 도전 필름은 도전층과 절연층을 2층 이상 포함하고, 상기 도전층은 폴리실세스키옥산을 함유하며, 상기 도전층의 최저 용융 점도가 상기 절연층의 최저 용융 점도보다 높고, 상기 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후의 신뢰성 접착력이 700 gf/cm 이상인, 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 이방성 도전 필름은 도전층의 점도가 절연층의 점도보다 높게 조절되어 전기적 도통성이 우수하면서도 접착력 또한 우수한 효과를 나타낸다.
구체적으로, 본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름은 도전층의 최저 용융 점도와 절연층의 최저 용융 점도가 달리 조절됨으로써, 도전층의 경우 상대적으로 점도가 높아 도전 입자의 고정력이 우수하여 이를 적용한 반도체 장치의 전기적 저항을 낮추어 주고 전기적 숏트 (short) 발생을 방지하는 효과를 나타내며, 절연층의 경우 상대적으로 점도가 낮아 흐름성이 우수하여 필름의 접착력을 향상시키는 효과를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 일 예에 따른 이방성 도전 필름은 절연층의 흐름성이 우수하여 전극 간 충진이 원활히 이루어지며, 이에 따라 버블 발생이 적어 장기 신뢰성이 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 2층 구조의 이방성 도전 필름의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 예에 따른 3층 구조의 이방성 도전 필름의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름으로 서로 접속된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 피접속부재와 제2 피접속부재를 포함하는 반도체 장치의 단면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에 기재되지 않은 내용은 본 발명의 기술 분야 또는 유사 분야에서 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
구성(elements) 또는 층이 다른 구성 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
본원에서 용어 '복층형' 이방성 도전 필름이란 적어도 하나의 도전층을 포함하며, 도전층 및 절연층이 2층 이상으로 적층되어 있는 구조의 이방성 도전 필름을 말한다.
본 발명의 일 예에 따르면, 도전 입자를 함유하는 도전층, 및 상기 도전층의 일면 또는 양면 상에 형성된 절연층을 포함하는 복층형 이방 도전성 필름으로, 상기 도전층이 폴리실세스티옥산을 함유하고, 상기 도전층의 최저 용융 점도가 상기 절연층의 최저 용융 점도보다 큰 복층형 이방 도전성 필름이 제공된다.
상기 이방 도전성 필름은 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후의 신뢰성 접착력이 700 gf/cm 이상일 수 있다.
상기 도전층의 최저 용융 점도는 1000 Paㆍs 내지 4,000 Paㆍs, 일 수 있다. 상기 절연층의 최저 용융 점도는 상기 도전층의 최저 용융 점도 1000 Paㆍs 내지 4,000 Paㆍs보다 낮을 수 있다. 바람직하게는 상기 절연층의 최저 용융 점도는 100 Paㆍs 내지 2,000 Paㆍs의 범위이다. 상기 도전층의 최저 용융 점도는 바람직하게 상기 절연층의 최저 용융 점도의 2배 이상일 수 있다
본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름은 별도의 도전층과 절연층을 포함하는 복층형 필름이며, 도전층 및 절연층이 적층된 2층형 구조 또는 도전층의 양면 상에 절연층이 적층된 3층형 구조일 수 있으며, 필요에 따라 도전층 및 절연층이 4층 이상으로 적층된 복층형 구조일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 2층 구조의 이방성 도전 필름의 단면도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 기재필름(30) 위에 절연층(20)이 적층되어 있고, 절연층(20) 위에 도전 입자(40)를 함유한 도전층(10)이 적층되어 있는 구조로 되어 있다.
구체적으로, 상기 도 1에서 절연층(20)의 두께는 도전층(10)의 두께의 1 내지 5배일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 3배일 수 있다. 도전층(10)의 두께는 도전입자 입경의 2배 이하, 바람직하게는 1.5배 이하, 특히 바람직하게는 약 1배인 것이 도전 입자의 고정력을 높여 접속 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
도 2은 본 발명의 다른 일 예에 따른 3층 구조의 이방성 도전 필름의 단면도이다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 기재필름(30) 위에 제1 절연층(20")이 적층되어 있고, 제 1절연층(20") 위에 도전 입자(40)를 함유한 도전층(10)이 적층되어 있고, 도전층(10) 위에 제2 절연층(20')이 적층되어 있는 구조로 되어 있다.
상기 도 2에서 3층 구조의 이방성 도전 필름은 제1 절연층(20")의 두께는 제2 절연층(20') 및 도전층(10)의 두께를 더한 수치보다 더 두꺼운 구조를 포함한다. 구체적으로, 상기 도 2에서 도전층(10)의 두께는 제2 절연층(20')의 두께의 1 내지 8배 일 수 있고, 바람직하게는 3 내지 5배일 수 있다. 또한, 상기 도 2에서 제1 절연층(20")의 두께는 도전층(10)의 두께의 1 내지 5배 일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 3배일 수 있다. 도전층(10)의 두께는 도전입자 입경의 2배 이하, 바람직하게는 1.5배 이하, 특히 바람직하게는 약 1배인 것이 도전 입자의 고정력을 높여 접속 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름으로 서로 접속된 제1 전극(70) 및 제2 전극(80)을 포함하는 제1 피접속부재(50)와 제2 피접속부재(60)를 포함하는 반도체 장치를 도시한다. 제1 전극(70)이 형성된 제1 피접속부재(50)와 제2 전극(80)이 형성된 제2 피접속부재(60) 사이에 이방 도전성 필름(100)을 위치시키고 압착시키면 제1 전극(70)와 제2 전극(80)이 도전 입자(40)를 통해 서로 통전된다.
이러한 본 발명의 이방 도전 필름에서 기재 필름, 도전층, 절연층에 대한 상세 내용은 다음과 같다.
기재 필름
기재필름은 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 폴리부텐-1, 에틸렌/초산비닐 공중합체, 폴리에틸렌/스티렌부타디엔 고무의 혼합물, 폴리비닐클로라이드 등의 폴리올레핀계 필름이 주로 사용될 수 있다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리(메틸메타크릴레이트) 등의 고분자나 폴리우레탄, 폴리아미드-폴리올 공중합체 등의 열가소성 엘라스토머 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
기재필름의 두께는 적절한 범위에서 선택할 수 있는데, 예를 들면 25㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다.
도전층
상기 도전층은 도전 입자 및 폴리실세스키옥산을 함유하며, 이에 추가적으로 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질 및 경화 개시제를 함유할 수 있다.
이하, 상기 도전층에 함유된 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
a) 바인더 수지
바인더 수지는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 수지를 사용할 수 있다. 상기 바인더 수지의 바람직한 예로 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 페녹시계 수지, 폴리아미드계 수지, 올레핀계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴로니트릴계 수지, 부타디엔계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리비닐부티랄계 수지, 폴리비닐포르말계 수지, 폴리에스테르계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 수지, 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌계 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 바인더 수지로 보다 바람직하게는 아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 및 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 수지를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 및 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 수지를 모두 포함하는 수지를 사용할 수 있다.
도전층의 총 중량부 100을 기준으로, 도전층 내 상기 바인더 수지는 바람직하게는 40 중량부 내지 85 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 45 중량부 내지 80 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 50 중량부 내지 75 중량부로 함유될 수 있다.
b) 라디칼 중합성 물질
라디칼 중합성 물질은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 라디칼 중합성 물질을 사용할 수 있다. 상기 라디칼 중합성 물질의 바람직한 예로 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 디메틸올트리사이클로데칸디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 라디칼 중합성 물질로 보다 바람직하게는 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트 또는 디메틸올트리사이클로데칸디(메타)아크릴레이트를 포함하는 라디칼 중합성 물질을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트 및 디메틸올트리사이클로데칸디(메타)아크릴레이트를 모두 포함하는 라디칼 중합성 물질을 사용할 수 있다.
도전층의 총 중량부 100을 기준으로, 도전층 내 상기 라디칼 중합성 물질은 바람직하게는 1 중량부 내지 40 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 5 중량부 내지 35 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 중량부 내지 30 중량부로 함유될 수 있다.
c) 경화 개시제
경화 개시제는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 경화 개시제를 사용할 수 있다. 상기 경화 개시제의 비제한적인 예로는 퍼옥사이드계 (유기 과산화물)와 아조계를 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 퍼옥사이드계 개시제의 비제한적인 예로는 아세틸아세톤퍼옥사이드, 메틸사이클로헥사논퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-2-메틸사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트(n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerate), 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, t-부틸하이드로퍼옥사이드, p-멘탄하이드로퍼옥사이드(p-menthane hydroperoxide), 1,1,3,3-테트라메틸부틸하이드로퍼옥사이드,
Figure pat00001
',
Figure pat00002
'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 벤조일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드, 스테아로일 퍼옥사이드, 숙신산 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥사이드, 디-2-에톡시에틸 퍼옥시디카르보네이트, 디이소프로필퍼옥시카르보네이트, 디-3-메톡시부틸퍼옥시디카르보네이트, 디-2-에틸헥실퍼옥시디카르보네이트, 비스(4-t-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, t-부틸퍼옥시말레산, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시-m-톨루에이트/벤조에이트, t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸헥사노에이트,
Figure pat00003
',
Figure pat00004
'-비스(네오데카노일퍼옥시)디이소프로필벤젠, 큐밀퍼옥시네오데카노에이트, 1-사이클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시네오데카노에이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(m-톨루오일퍼옥시)헥산(2,5-dimethyl-2,5-bis(m-toluoylperoxy)hexane), 2,5-디메틸-2,5-비스(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-비스(벤조일퍼옥시)헥산, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 또는 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 아조계 개시제의 비제한적인 예로는 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴), 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트), 2,2'-아조비스(N-시클로헥실-2-메틸 프로피오네미드) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
도전층의 총 중량부 100을 기준으로, 도전층 내 상기 경화 개시제는 바람직하게는 0.1 중량부 내지 10 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 0.5 중량부 내지 10 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 중량부 내지 5 중량부로 함유될 수 있다.
d) 폴리실세스키옥산
폴리실세스키옥산 (Polysilsesquioxane)은 (RSiO3 /2)n으로 표시되는 것으로, 가수분해-중합법을 이용하여 합성된다. 상기 합성 방법으로는 크게 트리알콕시실란 (RSi(OR)3)을 이용하는 가수분해-중합법과 트리클로로실란(RSiCl3)을 이용한 가수분해-중합법이 알려져 있다. 폴리실세스키옥산은 중합 방법 등에 따라 사다리형 폴리실세스키옥산 (Ladder-like Polysilsesquioxane, LPS) 및 바구니형 (Cage) 폴리실세스키옥산 (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane, POSS)으로 나뉠 수 있다.
폴리실세스키옥산은 내열성, 내광성 등이 우수하며, 그 특유의 분자 구조에 의해 치수 안정성이 우수한 물질이다. 폴리실세스키옥산은 관능기의 종류에 따라 에폭시 중합, 아크릴 중합 등 여러 중합 반응에 참여할 수 있다. 따라서, 폴리실세스키옥산의 외곽에 결합된 관능기의 종류에 따라 이방성 도전 필름 내의 바인더 수지 및 라디칼 중합성 물질 간의 반응이 다양해질 수 있으며, 적절한 바인더 수지 및 라디칼 중합성 물질과 함께 사용하여 다양한 물성을 나타내는 이방성 도전 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 하기 화학식 1의 구조를 갖는 폴리실세스키옥산을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00005
상기 식에서, R은 바람직하게는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아미드기, 메타크릴 아민기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 페닐기, 알킬기, 플루오로 알킬기, 알코올기, 알콕시기, 알콕시 실란기, 케톤기, 알릴기, 아릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캅토기, 에테르기, 에스테르기, 설폰기, 니트로기, 사이클로 부텐기, 사이클로헥실기, 카르보닐기, 우레탄기, 비닐기, 니트릴기, 아민기, 이미드기, 설폰산기, 실란기, 실릴기, 실란티올기, 티올기, 카르복실기, 노르보닐기, 노르보네닐기, 글리시딜기, 및 스티레닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 R은 보다 바람직하게는 아크릴기, 메타크릴기 또는 에폭시기일 수 있다.
도전층의 총 중량부 100을 기준으로, 도전층 내 상기 폴리실세스키옥산은 바람직하게는 0.1 중량부 내지 40 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 중량부 내지 30 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 중량부 내지 20 중량부로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 도전층의 흐름성을 적절히 조절하고 절연층에 비해 상대적으로 점도가 높아지도록 함으로써, 도전층 내 도전 입자의 고정력이 적절히 발휘되도록 하여 전기적 접속 저항을 낮춰주는 효과를 나타낸다. 또한, 폴리실세스키옥산 함유에 따른 내열성 향상, 치수 안정성 향상 효과 등이 충분히 발휘될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 예에 따르면, 도전층 내의 상기 폴리실세스키옥산은 상기 도전층 내 라디칼 중합성 물질의 중량 대비 30 중량부를 초과하는 함량으로 함유될 수 있다.
e) 도전 입자
도전 입자는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 도전 입자를 사용할 수 있다. 상기 도전 입자의 비제한적인 예로는 Au, Ag, Ni, Cu, 땜납 등을 포함하는 금속 입자; 탄소; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스타이렌, 폴리비닐알코올 등을 포함하는 수지 및 그 변성 수지를 입자로 하여 Au, Ag, Ni 등을 포함하는 금속으로 도금 코팅한 입자; 그 위에 절연성 입자를 추가로 코팅한 절연화 처리된 도전성 입자 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 도전 입자의 평균 입경 크기는 적용되는 회로의 피치 (pitch)에 의해 다양할 수 있으며, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
도전층의 총 중량을 기준으로, 도전층 내 상기 도전 입자는 바람직하게는 0.1 중량부 내지 10 중량부로 함유될 수 있고, 보다 바람직하게는 0.5 중량부 내지 10 중량부로 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 중량부 내지 5 중량부로 함유될 수 있다.
도전 층 내의 도전입자는 1~5 ㎛ 직경을 가지는 것이 바람직하며, 이 때 도전층의 두께는 도전 입자의 직경 대비 1.5배 미만으로 형성될 수 있다.
f) 기타 첨가제
본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름은 이방성 도전 필름의 기본적인 물성들을 저해하지 않으면서 필름에 부가적인 물성을 추가로 부여하기 위하여, 전술한 성분들 이외에 중합 방지제, 산화 방지제, 열안정제, 경화 촉진제, 커플링제 등의 기타 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 이들 기타 첨가제의 첨가량은 필름의 용도나 목적하는 효과 등에 따라 다양할 수 있으며, 그 바람직한 함량은 특별히 제한되지 아니하고 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있다.
상기 도전층의 최저 용융 점도는 1000 Paㆍs 내지 4,000 Paㆍs이며, 바람직하게는 1000 Paㆍs 내지 2,000 Paㆍs일 수 있다. 도전층은 도전 입자를 함유하고 있으며, 반도체 장치의 원활하고 안정적인 도통성을 위하여 도전층 내 도전 입자가 지나치게 유동적이지 않고 적절한 고정력에 의해 도전층 내에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 도전층의 최저 용융 점도가 상기 범위 내인 경우, 도전 입자가 적절한 고정력에 의해 고정되어 상기 도전층을 포함하는 이방성 도전 필름으로 접속된 반도체 장치의 도통성을 향상시키고 접속 저항을 낮춰주는 이점이 있다.
상기 최저 용융 점도를 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 측정할 수 있다. 상기 최저 용융 점도를 측정하는 방법의 비제한적인 일 예는 다음과 같다: 점도를 측정하고자 하는 접착 필름의 일정량을 ARES 장비 (예를 들어, TA 인스트루먼트 사의 ARES G2 모델)를 사용하여 단위 시간 (예를 들어, 분) 당 일정한 온도로, 즉 일정 승온 속도로 온도를 증가시키면서 상기 접착 필름의 점도를 측정하는 방식으로 수행할 수 있다. 일정 온도 범위에서 측정된 점도 중, 특정 온도에서의 점도를 기록하여 이를 그 해당 온도에서의 접착 필름의 점도로 삼을 수 있으며, 측정된 점도 중 가장 낮은 값을 나타내는 점도를 최저 용융 점도라 한다.
절연층
상기 절연층은 바람직하게는 폴리실세스키옥산을 함유하지 않는다.
상기 절연층은 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질 및 경화 개시제를 함유할 수 있으며, 전술한 기타 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 상기 바인더 수지, 라디칼 중합성 물질, 경화 개시제 및 기타 첨가제에 관한 구체적인 사항은 전술한 내용으로 갈음한다.
상기 절연층의 최저 용융 점도는 상기 도전층의 최저 용융 점도보다 낮을 수 있다. 바람직하게는, 100 Paㆍs 내지 2,000 Paㆍs이며, 보다 바람직하게는 100 Paㆍs 내지 1,000 Paㆍs일 수 있고, 더욱 바람직하게는 500 Paㆍs 내지 1,000 Paㆍs일 수 있다. 절연층은 반도체 장치에 접착 시 흐름성이 우수하여 전극 사이사이에 충진이 원활히 이루어져 반도체 장치 간의 접착력을 높이고 버블 발생을 방지하는 물성의 것이 바람직하다. 따라서, 절연층의 최저 용융 점도가 상기 범위 내인 경우, 절연층의 흐름성이 우수하여 접착력을 향상시키고 버블의 다량 발생을 방지하는 이점이 있다.
상기 최저 용융 점도를 측정하는 방법은 전술한 바에 따른다.
본 발명의 이방성 도전 필름의 도전층 및 절연층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다.
도전층을 형성하는 방법은 특별한 장치나 설비가 필요하지 아니하며, 바인더 수지를 유기 용제에 용해시켜 액상화 한 후 나머지 성분을 첨가하고 도전성 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 일정 시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 적당한 두께로 도포한 다음, 일정 시간 건조하여 유기 용제를 휘발시킴으로써 도전층을 제조할 수 있다.
절연층을 형성하는 방법 역시 특별한 장치나 설비가 필요하지 아니하며, 바인더 수지를 유기 용제에 용해시켜 액상화 한 후 나머지 성분을 첨가하고 적절한 속도로 일정 시간 교반하여, 이형 필름 위 또는 도전층 위에 적당한 두께로 도포한 다음, 일정 시간 건조하여 유기 용제를 휘발시킴으로써 절연층을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름은 신뢰성 접착력이 바람직하게는 700 gf/cm 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 800 gf/cm 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 900 gf/cm 이상일 수 있다. 이방성 도전 필름의 신뢰성 접착력이 상기 범위 내인 경우, 이를 활용하여 접속한 반도체 장치를 고온 및/또는 고습 조건하에서도 장기간 사용할 수 있는 이점이 있다.
상기 신뢰성 접착력이란, 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후 측정한 접착력을 말한다.
상기 신뢰성 접착력을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 측정할 수 있다. 상기 신뢰성 접착력을 측정하는 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다: 제조된 이방성 도전 필름을 상온 (약 25℃)에서 1 시간 동안 방치한 다음, 메탈 전극 유리 (Mo/Al/Mo 구조)와 COF를 이용하여, 실측 온도 약 70℃에서 1초의 가압착 조건과 185℃, 4초, 4.5 MPa의 본압착 조건으로 접속하여 복수개의 시편을 준비한다. 상기 각 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후, 각 시편의 필강도 (Peel Strength) 측정기를 이용하여 필 각도 90도 및 필 속도 50 mm/분의 조건하에서 측정하여 그 평균값을 계산하는 방식으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름은 신뢰성 버블 면적이 바람직하게는 10% 이하일 수 있다. 이방성 도전 필름의 신뢰성 버블 면적이 상기 범위 내인 경우, 이를 활용하여 접속한 반도체 장치를 고온 및/또는 고습 조건하에서도 장기간 사용할 수 있는 이점이 있다.
상기 신뢰성 버블 면적이란 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후 측정한 버블 면적을 말한다. 상기 버블 면적은 기판에 형성된 전극 간의 스페이스부의 면적 대비 버블 면적의 비율을 %로 나타내어 표현한다.
상기 신뢰성 버블 면적을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 측정할 수 있다. 상기 신뢰성 버블 면적을 측정하는 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다: 제조된 이방성 도전 필름을 상온 (약 25℃)에서 1 시간 동안 방치한 다음, 메탈 전극 유리 (Mo/Al/Mo 구조)와 COF를 이용하여, 실측 온도 약 70℃에서 1초의 가압착 조건과 185℃, 4초, 4.5 MPa의 본압착 조건으로 접속하여 복수개의 시편을 준비한다. 상기 각 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후, 이들 각각을 광학 현미경을 이용하여 10 군데의 사진을 찍은 후 이미지 아날라이져를 이용하여 전극 간 스페이스부의 면적에 대한 버블 면적의 비율을 측정하여 그 평균값을 계산하는 방식으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 이방성 도전 필름은 신뢰성 접속 저항이 바람직하게는 10 Ω 이하일 수 있으며, 보다 바람직하게는 5 Ω 이하일 수 있다. 이방성 도전 필름의 신뢰성 접속 저항이 상기 범위 내인 경우, 이를 활용하여 접속한 반도체 장치를 고온 및/또는 고습 조건하에서도 장기간 사용할 수 있는 이점이 있다.
상기 신뢰성 접속 저항이란 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후 측정한 접속 저항을 말한다.
상기 신뢰성 접속 저항을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 측정할 수 있다. 상기 신뢰성 접속 저항을 측정하는 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다: 제조된 이방성 도전 필름을 상온 (25℃)에서 1 시간 동안 방치한 다음, 0.5 t 글래스에 ITO층을 1000Å 으로 피막한 패턴 없는 글래스에 4 단자 측정 가능한 패턴을 형성한 COF를 이용하여, 실측 온도 70℃에서 1초의 가압착 조건과 185℃, 4초, 4.5 MPa의 본압착 조건으로 접속하여 복수개의 시편을 준비한다. 상기 각 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후, 각 시편의 접속 저항을 측정 (ASTM D117에 준함)하여 그 평균값을 계산하는 방식으로 측정할 수 있다.
상기 신뢰성 버블 면적 및 신뢰성 접속 저항의 바람직한 수치 범위에 있어서 특정 값 이하라 함은, 수치적으로 0 및 그 미만의 음의 값까지 포함하는 의미는 아니며, 특정 값에서부터 0에 근접한 정도로 작은 양의 값까지를 의미하는 것으로 해석한다.
본 발명의 또 다른 일 예에 따르면, 전술한 본 발명의 이방성 도전 필름으로 접속된 반도체 장치를 제공한다.
상기 반도체 장치는, 제1 전극을 함유하는 제1 피접속부재; 제2 전극을 함유하는 제2 피접속부재; 상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는 본 발명에 따른 이방 도전성 필름을 포함한다. 일 양태에서, 상기 제1 피접속부재 및 상기 제2 피접속부재는 재료, 두께, 치수 및 물리적 상호연결성 면에서 구조적으로 유사할 수 있다. 상기 제1 피접속부재와 제2 피접속부재의 두께는 약 20 내지 100μm이다. 다른 양태에서, 상기 제1 피접속부재 및 상기 제2 피접속부재는 재료, 두께, 치수 및 물리적 상호연결성 면에서 구조적으로 및 기능적으로 유사하지 않을 수 있다. 상기 제1 피접속부재 또는 상기 제2 피접속부재의 예로는 글래스, PCB(Printed Circuit Board), fPCB, COF, TCP, ITO 글래스 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 전극 혹은 상기 제2 전극은 돌출 전극 혹은 평면 전극의 형태일 수 있다. 돌출 전극의 경우 전극의 높이(H), 폭(W) 및 전극과 전극 사이의 간격(G)이 존재하며, 전극의 높이(H)는 약 2.50 μm 내지 10 μm, 전극의 폭(W)은 약 50 내지 90μm, 전극과 전극 사이의 간격(G)은 약 50 내지 110 μm의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 전극의 높이(H)는 약 2.50 내지 9 μm, 전극의 폭(W)은 약 50 내지 80μm, 전극과 전극 사이의 간격(G)은 약 60 내지 90 μm의 범위일 수 있다.
평면 전극의 경우 두께는 500 내지 1200 Å의 범위일 수 있다.
상기 제1 전극 또는 제2 전극으로는 ITO, 구리, 실리콘, IZO 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는 평면전극의 두께는 800 내지 1200Å 돌출전극의 높이는 6 내지 10㎛이다. 이때, 절연층의 두께가 4 내지 12㎛이면 충분한 접착력을 나타낼 수 있다. 보다 바람직하게는 평면전극의 높이는 1000Å 돌출전극의 높이는 8㎛이고, 이 때 절연층의 두께는 6 내지 10㎛이다. 본원 발명의 반도체 장치를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 방법으로 수행될 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예들을 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 이들 실시예, 비교예 및 실험예들은 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것에 불과하며, 따라서 본 발명의 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
바인더 수지로서 NBR계 수지 (N-34, 니폰 제온) 5 중량%, 폴리우레탄 수지 (NPC7007T, 나눅스) 40 중량%, 및 아크릴 수지 (AOF-7003, 애경 화학) 20 중량%; 라디칼 중합성 물질로서 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트 13 중량% 및 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트 13 중량%; 폴리실세스키옥산 (AC-SQ-TA100, Toagosei) 3 중량%; 폴리머 심재에 니켈로 도금된 도전 입자 (평균 입경 3 ㎛, Sekisui) 3 중량%; 및 경화 개시제로서 라우릴 퍼옥사이드 3 중량%를 혼합하여 도전층용 조성물을 제조하였다.
또한, 바인더 수지로서 NBR계 수지 (N-34, 니폰 제온) 5 중량%, 폴리우레탄 수지 (NPC7007T, 나눅스) 25 중량%, 폴리우레탄 수지 (NPC7000, 나눅스) 30중량%, 및 아크릴 수지 (AOF-7003, 애경 화학) 10 중량%; 라디칼 중합성 물질로서 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트 12 중량% 및 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트 15 중량%; 및 경화 개시제로서 벤조일 퍼옥사이드 3 중량%를 혼합하여 절연층용 조성물을 제조하였다.
상기 절연층용 조성물을 40℃에서 60분간 교반하고 상기 조성물을 실리콘 이형 표면 처리된 50㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기재 필름에 약 10 ㎛의 두께로 코팅하여 절연층을 형성하였다. 그 다음, 상기 도전층용 조성물을 도전 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 40℃에서 60 분간 교반하고, 상기 조성물을 실리콘 이형 표면 처리된 25㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기재 필름에 약 4 ㎛의 두께로 코팅하여 도전층을 형성하고 상기 절연층과 도전층을 합지하여 2층 구조의 이방성 도전 필름을 제조하였다. 이어서, 도전층 상의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기재필름을 제거하였다.
실시예 2
상기 실시예 1의 도전층에 있어서, 상기 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트를 9.5 중량%로 사용하고, 상기 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트를 9.5 중량%로 사용하며, 상기 폴리실세스키옥산 (AC-SQ-TA100, Toagosei)을 10 중량%로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1의 도전층에 있어서, 상기 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트를 7 중량%로 사용하고, 상기 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트를 7 중량%로 사용하며, 상기 폴리실세스키옥산 (AC-SQ-TA100, Toagosei)을 15 중량%로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에 있어서, 실리콘 이형 표면 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기재 필름에 상기 절연층용 조성물을 약 9 ㎛의 두께로 코팅하여 제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층 상에 상기 도전층용 조성물을 약 4 ㎛의 두께로 코팅하여 도전층을 형성한 다음, 상기 도전층 상에 상기 절연층용 조성물을 약 1 ㎛의 두께로 코팅하여 제2 절연층을 형성함으로써 3층 구조의 이방성 도전 필름을 제조하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1의 도전층에 있어서, 상기 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트를 14.5 중량%로 사용하고, 상기 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트를 14.5 중량%로 사용하며, 상기 폴리실세스키옥산을 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1의 도전층에 있어서, 상기 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트를 20 중량%로 사용하고, 상기 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트를 9 중량%로 사용하며, 상기 폴리실세스키옥산을 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1의 도전층에 있어서, 상기 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트를 9 중량%로 사용하고, 상기 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트를 20 중량%로 사용하며, 상기 폴리실세스키옥산을 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1의 도전층에 있어서, 상기 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트를 29 중량%로 사용하고, 상기 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트 및 상기 폴리실세스키옥산을 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 5
상기 실시예 1의 도전층에 있어서, 상기 디메틸올트리사이클로데칸디아크릴레이트를 29 중량%로 사용하고, 상기 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트 및 상기 폴리실세스키옥산을 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 4 및 상기 비교예 1 내지 5에 따른 이방성 도전 필름의 도전층의 조성을 하기 표 1에 정리하여 나타낸다.
조성
(중량%)		 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
NBR계 수지 5 5 5 5 5 5 5 5 5
폴리우레탄 수지 40 40 40 40 40 40 40 40 40
아크릴 수지 20 20 20 20 20 20 20 20 20
4-하이드록시부틸
(메타)아크릴레이트		 13 9.5 7 13 14.5 20 9 29 -
디메틸올트리사이클로
데칸디아크릴레이트		 13 9.5 7 13 14.5 9 20 - 29
폴리실세스키옥산 3 10 15 3 - - - - -
도전 입자 3 3 3 3 3 3 3 3 3
라우릴 퍼옥사이드 3 3 3 3 3 3 3 3 3
총계 100 100 100 100 100 100 100 100 100
실험예 1 - 도전층 및 절연층의 최저 용융 점도 측정
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 이방성 도전 필름 각각의 절연층 및 도전층의 최저용융점도를 ARES G2 레오미터(TA Instruments)를 이용하여, 승온속도 10℃/min, 스트레인 5%, 프리퀀시 1rad/s로 30~200℃ 구간에서 측정하였으며, 알루미늄디스포져블플레이트(직경 8mm)를 사용하였다.
실험예 2 - 이방성 도전 필름의 초기 및 신뢰성 접착력 측정
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 이방성 도전 필름 각각을 이용하여 ITO층을 1000Å으로 피막한 패턴 없는 메탈 전극 유리 (Mo/Al/Mo 구조, 삼성전자)와 COF (피치 200㎛, 단자 폭 100㎛, 단자간 거리 100㎛, 단자 높이 8㎛) (삼성전자)를, 실측 온도 70℃에서 1초의 가압착 조건과, 185℃, 4초, 4.5 MPa의 본압착 조건으로 접속시켜 상기 각각의 시편을 10개씩 준비하였다.
상기 각각의 시편에 대하여 필강도 (Peel Strength) 측정기 (H5KT, Tinius Olsen 사)를 이용하여 필 각도 90도 및 필 속도 50 mm/분의 조건하에서 초기 접착력을 측정한 후, 평균값을 계산하였다. 그 다음, 상기 각각의 10개씩의 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치하여 고온ㆍ고습 신뢰성 평가를 진행한 후, 이들 각각의 신뢰성 접착력을 상기와 동일한 방법으로 측정하여 평균값을 계산하였다.
실험예 3 - 이방성 도전 필름의 초기 및 신뢰성 버블 면적 측정
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 이방성 도전 필름 각각을 상온(25℃)에서 1 시간 동안 방치한 다음, 상기 실험예 2와 동일한 가압착 및 본압착 조건으로 접속하여 시편을 각각 10개씩 준비하였다.
상기 각각의 시편에 대하여 광학 현미경을 이용하여 10 군데의 사진을 찍은 후 이미지 아날라이져를 이용하여 전극 간 스페이스부의 버블 면적을 측정하여 평균값을 계산하였다. 그 다음, 상기 각각의 10개씩의 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치하여 고온ㆍ고습 신뢰성 평가를 진행한 후, 상기와 동일한 방법으로 버블 면적을 측정하여 평균값을 계산하였다.
실험예 4 - 이방성 도전 필름의 초기 및 신뢰성 접속 저항 측정
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 이방성 도전 필름 각각을 상온(25℃)에서 1시간 동안 방치한 다음, 상기 필름을 이용하여 0.5 t 글래스에 ITO층을 1000Å 피막한 패턴 없는 글래스에 4 단자 측정 가능한 패턴을 형성한 COF (삼성전자)를, 실측 온도 70℃에서 1초의 가압착 조건과 185℃, 4초, 4.5 MPa의 본압착 조건으로 접속시켜 각각의 시편을 10개씩 준비하였다.
상기 각각의 시편에 대하여 접속 저항을 측정 (ASTM D117에 준함)하고 그 평균값을 계산하였다.
상기 각각의 10개씩의 시편을, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치하여 고온ㆍ고습 신뢰성 평가를 진행한 후, 이들 각각의 신뢰성 접속 저항을 측정 (ASTM D117에 준함)하여 그 평균값을 계산하였다.
상기 실험예 1 내지 4에 따른 측정 결과를 하기 표 2에 정리하여 나타낸다.
물성 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
도전층 최저 용융 점도 (Paㆍs) 1320 1580 1830 1350 820 580 640 540 570
절연층 최저 용융 점도 (Paㆍs) 530 530 530 530 530 530 530 530 530
초기 접착력 (gf/cm) 923 1356 1427 917 813 785 746 763 721
신뢰성 접착력 (gf/cm) 723 985 1012 703 602 587 562 574 512
초기 버블 면적 (%) 1.4 1.3 1.4 1.4 2.7 3.8 2.7 3.7 2.5
신뢰성 버블 면적 (%) 9 6 4 10 18 29 19 27 16
초기 접속 저항 (Ω) 0.92 0.93 0.92 0.92 1.31 1.34 1.42 1.38 1.47
신뢰성 접속 저항 (Ω) 1.56 1.43 1.42 1.61 2.07 2.35 2.78 2.44 2.67
10: 도전층,
20: 절연층,
20': 제2 절연층,
20": 제1 절연층,
30: 기재필름,
40: 도전입자,
50: 제1 피접속부재,
60: 제2 피접속부재,
70: 제1 전극, 80: 제2 전극
100: 이방성 도전 필름

Claims (13)

  1. 도전 입자를 함유하는 도전층, 및 상기 도전층의 일면 또는 양면 상에 형성된 절연층을 포함하는 복층형 이방 도전성 필름으로,
    상기 도전층이 폴리실세스키옥산을 함유하고,
    상기 도전층의 최저 용융 점도가 상기 절연층의 최저 용융 점도보다 크고,
    상기 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후의 신뢰성 접착력이 700 gf/cm 이상인 복층형 이방성 도전 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도전층의 최저 용융 점도가 상기 절연층의 최저 용융 점도보다 2배 이상 큰, 복층형 이방성 도전 필름.
  3. 제 1항에 있어서
    상기 도전층의 최저 용융 점도가 1000 Paㆍs 내지 4000 Paㆍs인 복층형 이방성 도전 필름.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 절연층의 최저 용융 점도가 100 Paㆍs 내지 2000 Paㆍs인 복층형 이방성 도전 필름.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절연층의 두께가 상기 도전층의 두께의 1 내지 5배인 복층형 이방성 도전 필름.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 도전층의 일면에 형성된 제1 절연층, 상기 도전층의 타면에 형성된 제2 절연층을 포함하고,
    상기 제1 절연층의 두께가 상기 제2 절연층 및 상기 도전층의 두께의 합보다 더 두꺼운 복층형 이방성 도전 필름.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제1 절연층의 두께는 상기 도전층의 두께의 1 내지 5배이고, 상기 도전층의 두께는 상기 제2 절연층의 두께의 1 내지 8배인 복층형 이방성 도전 필름.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제1 절연층의 두께는 상기 도전층의 두께의 2 내지 3배이고, 상기 도전층의 두께는 상기 제2 절연층의 두께의 3 내지 5배인 복층형 이방성 도전 필름.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 절연층은 폴리실세스키옥산을 미포함하는 복층형 이방성 도전 필름.
  10. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 도전층은 상기 도전층의 총 고형 중량부 100을 기준으로,
    상기 폴리실세스키옥산을 0.1 중량부 내지 40 중량부로 함유하는 복층형 이방성 도전 필름.
  11. 제 1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후의 신뢰성 버블 면적이 10% 이하인 이방성 도전 필름.
  12. 제 1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후의 신뢰성 접속 저항이 10 Ω이하인 복층형 이방성 도전 필름.
  13. 제1 전극을 함유하는 제1 피접속부재;
    제2 전극을 함유하는 제2 피접속부재;
    상기 제1 피접속부재와 상기 제1 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는 이방 도전성 필름을 포함하는, 반도체 장치로,
    상기 이방성 도전필름은 도전층과 절연층을 2층 이상 포함하고, 상기 도전층이 폴리실세스티옥산을 함유하며, 상기 도전층의 최저 용융 점도가 상기 절연층의 최저 용융 점도보다 크고, 상기 이방성 도전 필름을 185℃, 4.5 MPa, 4초의 조건으로 본압착한 후, 온도 85℃ 및 상대 습도 85%의 조건하에서 500 시간 동안 방치한 후의 신뢰성 접착력이 700 gf/cm 이상인, 반도체 장치.
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