KR20150058390A - 이방성 도전 필름, 접속 방법, 및 접합체 - Google Patents

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Abstract

제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속시키는 이방성 도전 필름으로서, 결정성 수지와 비정성 수지와 도전성 입자를 함유하고, 상기 결정성 수지가, 상기 비정성 수지가 갖는 수지를 특징 짓는 결합과 동일한, 수지를 특징 짓는 결합을 갖는 결정성 수지를 함유하는 이방성 도전 필름이다.

Description

이방성 도전 필름, 접속 방법, 및 접합체{ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM, CONNECTION METHOD, AND ASSEMBLY}
본 발명은, 이방성 도전 필름, 접속 방법, 및 접합체에 관한 것이다.
종래부터 전자 부품끼리를 접속시키는 수단으로서, 이방성 도전 필름 (ACF；Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트 (ACP；Anisotropic Conductive Paste) 등의 접속 재료가 사용되고 있다.
상기 이방성 도전 필름은, 예를 들어, 열 경화성 수지를 함유한 절연성 바인더에 도전성 입자가 분산되어 이루어지는 필름상의 접속 재료이다. 이방성 도전 접속시키고자 하는 전자 부품끼리의 전극 부분을, 상기 ACF 를 개재하여 열 압착함으로써, 상기 열 경화성 수지를 함유한 바인더를 열 경화시켜 접속을 실시한다.
상기 이방성 도전 페이스트는, 예를 들어, 절연성 바인더와 도전성 입자와 용제를 함유한다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조). 상기 용제를 함유하는 상기 ACP 의 사용 방법은, 예를 들어, 이하와 같다. 플렉시블 프린트 기판 (FPC； Flexible Printed Circuits) 등의 전자 부품에 상기 ACP 를 인쇄하여 가열 건조시키면, 상기 전자 부품의 전극부에 상기 ACP 로 이루어지는 도막이 형성된다. 상기 ACP 에 의한 상기 도막이 형성된 상기 FPC 는, 이 상태에서 실온 수송되는 경우가 많다. 그 때문에, 상기 ACP 는, 열에 의해 경화되지 않는 비반응형 바인더를 사용하는 타입도 사용되고 있다.
그런데, 최근, 전자 부품끼리의 접속에는, 저온, 저압력, 및 단시간에서의 접속이 요구되고 있다. 저온에서의 접속은, 전자 부품의 열적 데미지를 저감시키는 점, 접속시의 가열 온도의 편차 (전극부에 접속된 배선 끝에 부품이 연결되어 있는지 여부에 따라, 전극부에 있어서의 가열 온도가 변하여 편차가 된다. 실장 밀도가 고밀도가 되면 편차는 특히 현저해진다) 를 방지하는 점, 및 실장 설비에 대한 부하의 저감 면에서 요구되고 있다. 저압력에서의 접속은, 얇은 기판이나 터치 패널에 대한 데미지의 저감 면에서 요구되고 있다. 단시간에서의 접속은, 생산성 면에서 요구되고 있다.
그러나, 종래의 상기 이방성 도전 필름에서는, 열 경화성 수지를 사용하기 때문에, 저온 및 단시간에서의 접속에 대응하고자 하면, 보관 중에 경화가 발생하기 때문에, 보관 기간을 짧게 할 필요가 있어, 실용상 적합하지 않는다는 문제가 있다.
또, 종래의 상기 이방성 도전 페이스트에서는, 저압력에서의 접속에 대응하고자 하면, 상기 ACP 의 점도를 낮출 필요가 있다. 상기 ACP 의 점도를 낮추면, 열 압착 종료 직후에 발생하는 전자 부품의 복원력에 상기 ACP 중의 바인더가 견뎌내지 못하고, 도전성 입자의 파괴를 유지할 수 없게 되어, 접속 저항이 불충분해진다는 문제가 있다.
따라서, 충분한 접속 저항을 유지하면서, 저온, 저압력, 및 단시간에서의 접속이 가능한 이방성 도전 필름, 그리고 그 이방성 도전 필름을 사용한 접속 방법, 및 상기 이방성 도전 필름을 사용한 접합체의 제공이 요구되고 있는 것이 현 상황이다.
일본 공개특허공보 2011-132304호 국제 공개 제99/01519호 팜플렛
본 발명은, 종래에 있어서의 상기 여러 문제를 해결하고, 이하의 목적을 달성하는 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명은, 충분한 접속 저항을 유지하면서, 저온, 저압력, 및 단시간에서의 접속이 가능한 이방성 도전 필름, 그리고 그 이방성 도전 필름을 사용한 접속 방법, 및 상기 이방성 도전 필름을 사용한 접합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로는, 이하와 같다. 즉,
＜1＞ 제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속시키는 이방성 도전 필름으로서,
결정성 수지와 비정성 수지와 도전성 입자를 함유하고,
상기 결정성 수지가, 상기 비정성 수지가 갖는 수지를 특징 짓는 결합과 동일한, 수지를 특징 짓는 결합을 갖는 결정성 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름이다.
＜2＞ 하기의 측정 온도 범위, 승온 속도, 및 강온 속도에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 용융 개시 온도와 흡열 피크 온도의 차의 절대값 (ΔT1) 과, 강온시의 결정화 개시 온도와 발열 피크 온도의 차의 절대값 (ΔT2) 이, 다음 식 ΔT1 ＞ ΔT2 를 만족시키는 상기 ＜1＞ 에 기재된 이방성 도전 필름이다.
측정 온도 범위：30 ℃ ∼ 250 ℃
승온 속도：10 ℃/분간
강온 속도：20 ℃/분간
＜3＞ 결정성 수지와 비정성 수지의 질량비 (결정성 수지：비정성 수지) 가 25：75 ∼ 75：25 인 상기 ＜1＞ 또는 ＜2＞ 에 기재된 이방성 도전 필름이다.
＜4＞ 결정성 수지가 결정성 폴리에스테르 수지를 함유하고,
비정성 수지가 비정성 폴리에스테르 수지를 함유하는 상기 ＜1＞ 내지 ＜3＞ 중 어느 하나에 기재된 이방성 도전 필름이다.
＜5＞ 추가로 엘라스토머를 함유하는 상기 ＜1＞ 내지 ＜4＞ 중 어느 하나에 기재된 이방성 도전 필름이다.
＜6＞ 결정성 수지의 함유량 및 비정성 수지의 함유량의 합 (X) 과, 엘라스토머의 함유량 (Y) 의 질량비 (X：Y) 가 160：40 ∼ 60：140 인 상기 ＜5＞ 에 기재된 이방성 도전 필름이다.
＜7＞ 도전성 입자의 평균 입자경이 2 ㎛ ∼ 40 ㎛ 인 상기 ＜1＞ 내지 ＜6＞ 중 어느 하나에 기재된 이방성 도전 필름이다.
＜8＞ 하기의 측정 온도 범위, 승온 속도, 및 강온 속도에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 흡열 피크 온도 (P1) 와 강온시의 발열 피크 온도 (P2) 의 차 (P1 － P2) 가 11.0 ℃ 이상인 ＜1＞ 내지 ＜7＞ 중 어느 하나에 기재된 이방성 도전 필름이다.
측정 온도 범위：30 ℃ ∼ 250 ℃
승온 속도：10 ℃/분간
강온 속도：20 ℃/분간
＜9＞ 하기의 측정 온도 범위, 승온 속도, 및 강온 속도에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 흡열량이 1.0 J/g ∼ 12 J/g 이고, 강온시의 발열량이 1.0 J/g ∼ 6.0 J/g 인 상기 ＜1＞ 내지 ＜8＞ 중 어느 하나에 기재된 이방성 도전 필름이다.
측정 온도 범위：30 ℃ ∼ 250 ℃
승온 속도：10 ℃/분간
강온 속도：20 ℃/분간
＜10＞ 제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속시키는 접속 방법으로서,
상기 제 2 전자 부품의 단자 상에 ＜1＞ 내지 ＜9＞ 중 어느 하나에 기재된 이방성 도전 필름을 배치하는 제 1 배치 공정과,
상기 이방성 도전 필름 상에 상기 제 1 전자 부품을, 상기 제 1 전자 부품의 단자가 상기 이방성 도전 필름과 접하도록 배치하는 제 2 배치 공정과,
상기 제 1 전자 부품을 가열 가압 부재에 의해 가열 및 가압하는 가열 가압 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 방법이다.
＜11＞ 단자를 갖는 제 1 전자 부품과, 단자를 갖는 제 2 전자 부품과, 상기 제 1 전자 부품과 상기 제 2 전자 부품 사이에 개재되어 상기 제 1 전자 부품의 단자와 상기 제 2 전자 부품의 단자를 전기적으로 접속시키는 이방성 도전 필름을 갖고,
상기 이방성 도전 필름이, 상기 ＜1＞ 내지 ＜9＞ 중 어느 하나에 기재된 이방성 도전 필름인 것을 특징으로 하는 접합체이다.
본 발명에 의하면, 종래에 있어서의 상기 여러 문제를 해결하고, 상기 목적을 달성할 수 있으며, 충분한 접속 저항을 유지하면서, 저온, 저압력, 및 단시간에서의 접속이 가능한 이방성 도전 필름, 그리고 그 이방성 도전 필름을 사용한 접속 방법, 및 상기 이방성 도전 필름을 사용한 접합체를 제공할 수 있다.
도 1 은, 실시예 6 에서 얻어진 이방성 도전 필름의 DSC 차트 (승온시) 이다.
도 2 는, 실시예 6 에서 얻어진 이방성 도전 필름의 DSC 차트 (강온시) 이다.
도 3 은, 비교예 2 에서 얻어진 이방성 도전 필름의 DSC 차트 (승온시) 이다.
도 4 는, 비교예 2 에서 얻어진 이방성 도전 필름의 DSC 차트 (강온시) 이다.
(이방성 도전 필름)
본 발명의 이방성 도전 필름은, 결정성 수지와 비정성 수지와 도전성 입자를 적어도 함유하고, 바람직하게는 엘라스토머를 함유하고, 추가로 필요에 따라 그 밖의 성분을 함유한다.
상기 이방성 도전 필름은, 제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속시키는 이방성 도전 필름이다.
＜결정성 수지, 및 비정성 수지＞
상기 결정성 수지로는, 상기 비정성 수지가 갖는 수지를 특징 짓는 결합과 동일한, 수지를 특징 짓는 결합을 갖는 결정성 수지 (이하, 「상기 비정성 수지와 동종의 결정성 수지」라고 칭하는 경우가 있다) 를 함유하는 한, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
상기 결정성 수지가, 상기 비정성 수지와 동종의 결정성 수지를 함유하지 않는 경우에는, 평활성이 있는 이방성 도전 필름이 얻어지지 않고, 그 결과, 접속 저항이 불충분해진다.
한편, 상기 결정성 수지가, 상기 비정성 수지와 동종의 결정성 수지를 함유함으로써, 상기 결정성 수지와 상기 비정성 수지를 혼합하여 상기 결정성 수지가 용매에 용해되기 쉬운 상태를 제작할 수 있기 때문에, 상기 결정성 수지가 거의 균일하게 함유된 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
그리고, 얻어지는 이방성 도전 필름은, 저온, 저압력, 및 단시간에서의 접속을 가능하게 한다. 이것은, 얻어지는 이방성 도전 필름을 가열하여 연화시킨 후에 가열 상태가 풀려 상온으로 되돌아갈 때에, 상기 결정성 수지에서 유래하여 신속하게 응고되기 때문인 것으로 생각된다.
여기서, 상기 수지를 특징 짓는 결합이란, 그 수지를 중합에 의해 합성할 때에 형성되는 결합을 의미한다. 예를 들어, 폴리에스테르 수지에 있어서는, 그 수지를 중합에 의해 합성할 때에 형성되는 에스테르 결합을 가리키고, 폴리우레탄 수지에 있어서는, 그 수지를 중합에 의해 합성할 때에 형성되는 우레탄 결합을 가리키며, 폴리올레핀 수지에 대해서는, 그 수지를 중합에 의해 합성할 때에 형성되는 탄소-탄소 결합을 가리킨다. 상기 수지를 특징 짓는 결합이란, 바꿔 말하면, 그 수지의 주된 결합이라고 할 수도 있다.
그 때문에, 상기 비정성 수지와, 상기 비정성 수지가 갖는 수지를 특징 짓는 결합과 동일한, 수지를 특징 짓는 결합을 갖는 결정성 수지의 조합으로는, 예를 들어, 비정성 폴리에스테르 수지와 결정성 폴리에스테르 수지의 조합, 비정성 폴리올레핀 수지와 결정성 폴리올레핀 수지의 조합, 비정성 폴리우레탄 수지와 결정성 폴리우레탄 수지의 조합 등을 들 수 있다.
상기 결정성 수지는, 상기 비정성 수지가 갖는 수지를 특징 짓는 결합과 동일한, 수지를 특징 짓는 결합을 갖는 결정성 수지 이외의 결정성 수지를 함유하고 있어도 된다.
상기 비정성 수지와 상기 결정성 수지의 조합으로는, 예를 들어, 비정성 폴리에스테르 수지와, 결정성 폴리에스테르 수지 및 결정성 폴리올레핀 수지를 함유하는 결정성 수지의 조합 등을 들 수 있다.
여기서, 상기 결정성 수지란, 결정 영역을 갖는 수지를 말하고, 상기 결정성 수지인지 여부는, 예를 들어, 시차 주사 열량 분석에 있어서, 승온 과정에서 흡열 피크가 관찰됨으로써 확인할 수 있다.
상기 결정성 수지는, 결정 영역을 갖는 수지의 혼합물이어도 된다.
상기 결정성 수지와 상기 비정성 수지의 질량비 (결정성 수지：비정성 수지) 로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 15：85 ∼ 85：15 가 바람직하고, 25：75 ∼ 75：25 가 보다 바람직하다.
＜도전성 입자＞
상기 도전성 입자로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 금속 입자, 금속 피복 수지 입자 등을 들 수 있다.
상기 금속 입자로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 니켈, 코발트, 은, 구리, 금, 팔라듐, 땜납 등을 들 수 있다. 이들은, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
이들 중에서도, 니켈, 은, 구리가 바람직하다. 이들 금속 입자는, 표면 산화를 방지할 목적에서, 그 표면에 금, 팔라듐을 입히고 있어도 된다. 또한, 표면에 금속 돌기나 유기물로 절연 피막을 형성한 것을 사용해도 된다.
상기 금속 피복 수지 입자로는, 수지 입자의 표면을 금속으로 피복한 입자이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 수지 입자의 표면을 니켈, 은, 땜납, 구리, 금, 및 팔라듐 중 적어도 어느 금속으로 피복한 입자 등을 들 수 있다. 또한, 표면에 금속 돌기나 유기물로 절연 피막을 형성한 것을 사용해도 된다. 저저항을 고려한 접속의 경우, 수지 입자의 표면을 은으로 피복한 입자가 바람직하다.
상기 수지 입자에 대한 금속의 피복 방법으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 무전해 도금법, 스퍼터링법 등을 들 수 있다.
상기 수지 입자의 재질로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 스티렌-디비닐벤젠 공중합체, 벤조구아나민 수지, 가교 폴리스티렌 수지, 아크릴 수지, 스티렌-실리카 복합 수지 등을 들 수 있다.
상기 도전성 입자는, 이방성 도전 접속시에 도전성을 갖고 있으면 된다. 예를 들어, 금속 입자의 표면에 절연 피막을 형성한 입자라 하더라도, 이방성 도전 접속시에 상기 입자가 변형되고 상기 금속 입자가 노출되는 것이면, 상기 도전성 입자이다.
상기 도전성 입자의 평균 입자경으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 2 ㎛ ∼ 40 ㎛ 가 바람직하고, 5 ㎛ ∼ 30 ㎛ 가 보다 바람직하며, 10 ㎛ ∼ 25 ㎛ 가 보다 더 바람직하고, 10 ㎛ ∼ 20 ㎛ 가 특히 바람직하다.
상기 평균 입자경은, 임의로 10 개의 도전성 입자에 대해 측정한 입자경의 평균값이다.
상기 입자경은, 예를 들어, 주사형 전자 현미경 관찰에 의해 측정할 수 있다.
상기 도전성 입자의 함유량으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
＜엘라스토머＞
상기 엘라스토머로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 폴리우레탄 수지 (폴리우레탄계 엘라스토머), 아크릴 고무, 실리콘 고무, 부타디엔 고무 등을 들 수 있다.
상기 엘라스토머는, 고무상의 탄력성을 갖는 점에서, 상기 결정성 수지, 및 상기 비정성 수지와는 상이하다.
상기 결정성 수지의 함유량 및 상기 비정성 수지의 함유량의 합 (X) 과 상기 엘라스토머의 함유량 (Y) 의 질량비 (X：Y) 로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 160：40 ∼ 60：140 이 바람직하다.
상기 엘라스토머의 함유량으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
＜제 1 전자 부품 및 제 2 전자 부품＞
상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품으로는, 상기 이방성 도전 필름을 사용한 이방성 도전 접속의 대상이 되는, 단자를 갖는 전자 부품이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 유리 기판, 플렉시블 기판, 리지드 기판, IC (Integrated Circuit) 칩, TAB (Tape Automated Bonding), 액정 패널 등을 들 수 있다. 상기 유리 기판으로는, 예를 들어, Al 배선 형성 유리 기판, ITO 배선 형성 유리 기판 등을 들 수 있다. 상기 IC 칩으로는, 예를 들어, 플랫 패널 디스플레이 (FPD) 에 있어서의 액정 화면 제어용 IC 칩 등을 들 수 있다.
상기 이방성 도전 필름은, 하기의 측정 조건 A (측정 온도 범위, 승온 속도, 및 강온 속도) 에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 용융 개시 온도와 흡열 피크 온도의 차의 절대값 (ΔT1) 과, 강온시의 결정화 개시 온도와 발열 피크 온도의 차의 절대값 (ΔT2) 이, 다음 식 ΔT1 ＞ ΔT2 를 만족시키는 것이 바람직하다.
〔측정 조건 A〕
측정 온도 범위：30 ℃ ∼ 250 ℃
승온 속도：10 ℃/분간
강온 속도：20 ℃/분간
상기 식 ΔT1 ＞ ΔT2 를 만족시키는 것은, 상기 결정성 수지의 결정화가 신속하게 일어나는 것을 의미한다.
상기 식 ΔT1 ＞ ΔT2 를 만족시킴에 따라, 상기 이방성 도전 필름을 가열하여 연화시킨 후에, 가열 상태가 풀려 상온으로 되돌아갈 때에, 상기 결정성 수지에서 유래하는 응고가 보다 신속하게 일어나게 된다. 그 결과, 저온, 저압력, 및 단시간에서의 접속을 보다 확실하게 실현할 수 있고, 상기 접속에 있어서도 접속 저항이 우수한 이방성 도전 필름이 얻어진다.
상기 ΔT1 과 상기 ΔT2 의 차 (ΔT1 － ΔT2) 로는, 15 ℃ 이상이 보다 바람직하고, 18 ℃ ∼ 50 ℃ 가 특히 바람직하다.
상기 측정 조건 A 에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 흡열 피크 온도 (P1) 로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 70 ℃ ∼ 115 ℃ 가 바람직하고, 100 ℃ ∼ 115 ℃ 가 보다 바람직하며, 105 ℃ ∼ 110 ℃ 가 특히 바람직하다.
상기 측정 조건 A 에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 발열 피크 온도 (P2) 로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 60 ℃ ∼ 105 ℃ 가 바람직하고, 85 ℃ ∼ 105 ℃ 가 보다 바람직하며, 90 ℃ ∼ 100 ℃ 가 특히 바람직하다.
상기 이방성 도전 필름은, 상기 측정 조건 A 에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 흡열 피크 온도 (P1) 와 강온시의 발열 피크 온도 (P2) 의 차 (P1 － P2) 가 11.0 ℃ 이상이 바람직하고, 11.0 ℃ ∼ 14.0 ℃ 가 보다 바람직하다.
상기 이방성 도전 필름은, 상기 측정 조건 A 에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 흡열량이 1.0 J/g ∼ 12 J/g 이고, 강온시의 발열량이 1.0 J/g ∼ 6.0 J/g 인 것이 바람직하다.
승온시에 흡열 현상이 관찰되는 것은, 결정성 수지 성분의 결정 상태가 풀려 용융되는 것을 의미한다. 그리고, 상기 흡열량이 1.0 J/g ∼ 12 J/g 이면, 상기 이방성 도전 필름은, 이방성 도전 접속에 있어서 상기 도전성 입자를 파괴할 때에 파괴하기 쉬운 용융 상태가 된다. 상기 흡열량이 1.0 J/g 미만이면, 이방성 도전 접속에 있어서 상기 도전성 입자가 잘 파괴되지 않기 때문에 도통 불량을 일으키는 경우가 있다. 상기 흡열량이 12 J/g 을 초과하면, 상기 이방성 도전 필름의 용융시의 점도 변화가 크기 때문에, 상기 이방성 도전 필름의 압착부의 기포가 많아져 접속 외관이 저해되고, 경우에 따라서는 기포 과다로 인해 접속 신뢰성이 열등한 경우가 있다.
한편, 강온시에 발열 현상이 관찰되는 것은, 결정성 수지 성분의 용융 상태가 결정화에 의해 급속히 고화되는 것을 의미한다. 그리고, 상기 발열량은, 결정화에 의해 고화되는 정도를 나타낸다. 상기 발열량이 1.0 J/g 미만이면, 환경 시험에서 접속 저항이 상승하고, 접속 신뢰성이 열등한 경우가 있다. 상기 발열량이 6.0 J/g 을 초과하면, 실온에서 상기 이방성 도전 필름 자체가 지나치게 단단해짐으로써, 상기 이방성 도전 필름을 첩부할 때의 임시 접착성 등의 사용성이 열등해지거나, 필 강도의 저하를 초래하는 경우가 있다.
상기 이방성 도전 필름은, 경화제를 함유하지 않고, 가열에 의해 수지가 가교되지 않는다. 그 때문에, 저온, 또한 단시간의 접속에 사용하는 이방성 도전 필름이라 하더라도, 장기 보존을 가능하게 한다.
상기 이방성 도전 필름의 평균 두께로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 5 ㎛ ∼ 100 ㎛ 가 바람직하고, 10 ㎛ ∼ 60 ㎛ 가 보다 바람직하며, 20 ㎛ ∼ 50 ㎛ 가 특히 바람직하다.
상기 이방성 도전 필름의 제조 방법으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 상기 결정성 수지와 상기 비정성 수지를 용제에 용해시켜 혼합 바니시를 얻은 후에, 상기 혼합 바니시에 필요에 따라 상기 엘라스토머를 혼합하고, 추가로 상기 도전성 입자를 혼합하여 얻은 이방성 도전 조성물을, 박리 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 상에 도포하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 용제로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
(접속 방법)
본 발명의 접속 방법은, 제 1 배치 공정과 제 2 배치 공정과 가열 가압 공정을 적어도 포함하고, 추가로 필요에 따라 그 밖의 공정을 포함한다.
상기 접속 방법은, 제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속시키는 방법이다.
상기 제 1 전자 부품, 및 상기 제 2 전자 부품으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 본 발명의 상기 이방성 도전 필름의 설명에서 예시한 상기 제 1 전자 부품, 및 상기 제 2 전자 부품을 각각 들 수 있다.
＜제 1 배치 공정＞
상기 제 1 배치 공정으로는, 상기 제 2 전자 부품의 단자 상에 본 발명의 상기 이방성 도전 필름을 배치하는 공정이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
＜제 2 배치 공정＞
상기 제 2 배치 공정으로는, 상기 이방성 도전 필름 상에 상기 제 1 전자 부품을, 상기 제 1 전자 부품의 단자가 상기 이방성 도전 필름과 접하도록 배치하는 공정이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
＜가열 가압 공정＞
상기 가열 가압 공정으로는, 상기 제 1 전자 부품을 가열 가압 부재에 의해 가열 및 가압하는 공정이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
상기 가열 가압 부재로는, 예를 들어, 가열 기구를 갖는 가압 부재 등을 들 수 있다. 상기 가열 기구를 갖는 가압 부재로는, 예를 들어, 히트 툴 등을 들 수 있다.
상기 가열의 온도로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 100 ℃ ∼ 140 ℃ 가 바람직하다.
상기 가압의 압력으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 0.5 ㎫ ∼ 10 ㎫ 가 바람직하다.
상기 가열 및 가압의 시간으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 0.5 초간 ∼ 10 초간이 바람직하다.
(접합체)
본 발명의 접합체는, 제 1 전자 부품과 제 2 전자 부품과 이방성 도전 필름을 적어도 갖고, 추가로 필요에 따라 그 밖의 부재를 갖는다.
상기 제 1 전자 부품, 및 상기 제 2 전자 부품으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 본 발명의 상기 이방성 도전 필름의 설명에서 예시한 상기 제 1 전자 부품, 및 상기 제 2 전자 부품을 각각 들 수 있다.
상기 이방성 도전 필름은, 본 발명의 상기 이방성 도전 필름이다.
상기 이방성 도전 필름은, 상기 제 1 전자 부품과 상기 제 2 전자 부품 사이에 개재되어 상기 제 1 전자 부품의 단자와 상기 제 2 전자 부품의 단자를 전기적으로 접속시키고 있다.
상기 접합체는, 예를 들어, 본 발명의 상기 접속 방법에 의해 제조할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
＜이방성 도전 필름의 제작＞
결정성 수지인 아론멜트 PES-111EE (토아 합성 주식회사 제조, 결정성 폴리에스테르 수지를 주성분으로 하는 결정성 수지) 25 질량부, 비정성 수지인 엘리텔 UE3500 (유니티카 주식회사 제조, 비정성 폴리에스테르 수지) 75 질량부, 및 혼합 용제 (톨루엔：메틸에틸케톤 ＝ 1：1 (질량비)) 400 질량부를 혼합 및 교반하여, 혼합 바니시를 얻었다.
계속해서, 얻어진 혼합 바니시에, 고형분량으로 100 질량부에 상당하는 양의 닙폴란 N-5196 (닛폰 폴리우레탄 공업 주식회사 제조, 폴리카보네이트 골격의 폴리우레탄계 엘라스토머, 고형분 30 질량％) 을 혼합하였다.
계속해서, 평균 입자경 20 ㎛ 의 구상 Ag 도금 수지 입자 (하기의 제조 방법에 의해 얻어진 도전성 입자) 7 질량부를 추가로 첨가하여, 이방성 도전 조성물을 얻었다.
얻어진 이방성 도전 조성물을, 50 ㎛ 두께의 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름 상에 건조 후의 평균 두께가 35 ㎛ 가 되도록 도포하고, 80 ℃ 에서 10 분간 건조시켜, 이방성 도전 필름을 제작하였다.
-도전성 입자의 제조-
--디비닐벤젠계 수지 입자의 제조--
디비닐벤젠, 스티렌, 및 부틸메타크릴레이트의 혼합비를 조정한 용액에, 중합 개시제로서 벤조일퍼옥사이드를 투입하여 고속으로 균일 교반하면서 가열을 실시하고, 중합 반응을 실시함으로써 미립자 분산액을 얻었다. 상기 미립자 분산액을 여과하고 감압 건조시킴으로써 미립자의 응집체인 블록체를 얻었다. 또한, 상기 블록체를 분쇄함으로써, 디비닐벤젠계 수지 입자를 얻었다.
--수지 입자의 은 도금--
은염으로서 질산은 4.25 g 을 순수 625 ㎖ 에 실온에서 용해시킨 용액에, 환원제로서 벤즈이미다졸 15 g 을 첨가하여 용해시키고, 당초 생성된 침전이 완전히 용해된 것을 확인한 후, 착화제로서 숙신산이미드 5 g, 및 시트르산 1 수화물 3 g 을 용해시키고, 그 후, 결정 조정제로서 글리옥실산 13 g 을 투입하여 완전 용해시켜 무전해 은 도금액을 조제하였다.
다음으로, 상기에서 얻어진 상기 디비닐벤젠계 수지 입자를 상기 무전해 은 도금액에 투입하고, 이 액을 교반하면서 가열하여 온도를 50 ℃ 로 유지하였다. 그 후, 부흐너 깔때기로 여과 분리하여 입자를 분리하고 진공 건조기로 80 ℃ 2 시간 건조시켜, 평균 입자경 20 ㎛ 의 구상 Ag 도금 수지 입자 (도전성 입자) 를 얻었다.
＜시차 주사 열량 측정 (DSC 측정)＞
이하의 조건에서 DSC 측정을 실시하고, 승온시에 있어서의 용융 개시 온도, 흡열 피크 온도, 및 흡열량, 그리고 강온시에 있어서의 결정화 개시 온도, 발열 피크 온도, 및 발열량을 구하였다. 결과를 표 1-1 에 나타낸다.
측정 장치：Q100, TA 인스투르먼트사 제조
측정 시료：5 ㎎
측정 온도 범위：30 ℃ ∼ 250 ℃
승온 속도：10 ℃/분간
강온 속도：20 ℃/분간
＜접합체의 제조, 및 접합체의 평가 ＞
이하의 방법에 의해 접합체를 제조하고, 이하에 나타내는 평가를 실시하였다. 결과를 표 1-1 에 나타낸다.
제 2 전자 부품으로서, 프린트 배선판〔0.4 ㎜ 피치 (라인/스페이스 ＝ 0.2/0.2), 구리 패턴 두께 35 ㎛, 니켈/금 도금 처리, 기재 두께 1.0 ㎜〕을 사용하였다.
제 1 전자 부품으로서, 플렉시블 프린트 기판〔0.4 ㎜ 피치 (라인/스페이스 ＝ 0.2/0.2), 폴리이미드 두께 25 ㎛, 구리 패턴 두께 12 ㎛, 니켈/금 도금 처리〕을 사용하였다.
상기 제 2 전자 부품의 단자 상에, 상기에서 얻어진 이방성 도전 필름 (필름 폭 2.0 ㎜) 을 배치하였다. 계속해서, 상기 이방성 도전 필름 상에, 상기 제 1 전자 부품을 배치하였다. 계속해서, 완충재 (실리콘 러버, 두께 0.2 ㎜) 를 개재하여, 가열 툴 (폭 2.0 ㎜) 에 의해 120 ℃, 2 ㎫, 3 초간의 조건에서, 상기 제 1 전자 부품을 가열 및 가압하여 접합체를 얻었다.
＜＜도통 저항값 (접속 저항)＞＞
얻어진 접합체의 초기 저항값, 및 고온 고습 시험 (60 ℃ 95 ％RH 환경하에서 500 시간 방치) 후의 저항값을 이하의 방법으로 측정하고, 평가를 실시하였다.
디지털 멀티미터 (품번：디지털 멀티미터 34401A, 애질런트사 제조) 를 사용하여 4 단자법으로 전류 1 ㎃ 를 흘렸을 때의 저항값을 측정하였다. 30 채널에 대해 저항값을 측정하고, 최대 저항값을 이하의 평가 기준으로 평가하였다. 결과를 표 1-1 에 나타낸다.
〔평가 기준〕
○：저항값이 0.11 Ω 미만
△：저항값이 0.11 Ω 이상 0.15 Ω 미만
×：저항값이 0.15 Ω 이상
＜＜필 강도＞＞
플렉시블 프린트 기판을 프린트 배선판으로부터 90°방향으로 박리하는 90°박리 시험 (JIS K 6854-1) 을 실시하였다. 박리 시험에는, 1 ㎝ 폭으로 컷한 시험편을 사용하였다. 필 강도를 측정하고 이하의 평가 기준으로 평가하였다. 결과를 표 1-1 에 나타낸다.
〔평가 기준〕
○：8.0 N/㎝ 이상
△：6.0 N/㎝ 이상 8.0 N/㎝ 미만
×：6.0 N/㎝ 미만
(실시예 2 ∼ 6, 비교예 1 ∼ 2)
실시예 1 에 있어서, 결정성 수지, 비정성 수지, 및 엘라스토머의 배합을 표 1-1 에 기재된 배합으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 이방성 도전 필름 및 접합체를 제작하였다.
얻어진 이방성 도전 필름 및 접합체에 대해, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1-1 에 나타낸다.
실시예 6 에서 얻어진 이방성 도전 필름의 DSC 측정 결과를 도 1 및 도 2 에 나타낸다. 도 1 은, 승온시의 DSC 차트이다. 도 2 는, 강온시의 DSC 차트이다. 도 1 의 DSC 차트에서는, 77.0 ℃ 에 용융 개시 온도가 관찰되고, 107.5 ℃ 에 흡열 피크가 관찰되었다. 또, 흡열 피크 면적으로부터 계산한 흡열량은 7.3 J/g 이었다. 도 2 의 DSC 차트에서는, 99.3 ℃ 에 결정화 개시 온도가 관찰되고, 95.3 ℃ 에 발열 피크가 관찰되었다. 또, 발열 피크 면적으로부터 계산한 발열량은 3.7 J/g 이었다.
비교예 2 에서 얻어진 이방성 도전 필름의 DSC 측정 결과를 도 3 및 도 4 에 나타낸다. 도 3 은, 승온시의 DSC 차트이다. 도 4 는, 강온시의 DSC 차트이다. 도 3 의 DSC 차트에서는, 흡열 피크는 관찰되지 않았다. 도 4 의 DSC 차트에서는, 발열 피크는 관찰되지 않았다.
(실시예 7 ∼ 10)
실시예 1 에 있어서, 결정성 수지, 비정성 수지, 및 엘라스토머의 배합을 표 1-2 에 기재된 배합으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 이방성 도전 필름 및 접합체를 제작하였다.
얻어진 이방성 도전 필름 및 접합체에 대해, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1-2 에 나타낸다.
(실시예 11)
실시예 5 에 있어서, 결정성 수지를 바일론 GA-6400 (토요보 주식회사 제조, 결정성 폴리에스테르 수지) 으로 바꾸고, 비정성 수지를 엘리텔 UE3600 (유니티카 주식회사 제조, 비정성 폴리에스테르 수지) 으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 5 와 동일하게 하여 이방성 도전 필름 및 접합체를 제작하였다.
얻어진 이방성 도전 필름 및 접합체에 대해, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1-2 에 나타낸다.
(실시예 12)
실시예 5 에 있어서, 엘라스토머를 테이산레진 SG-80H (나가세 켐텍스 주식회사 제조, 아크릴 고무계 엘라스토머) 로 바꾼 것 이외에는, 실시예 5 와 동일하게 하여 이방성 도전 필름 및 접합체를 제작하였다.
얻어진 이방성 도전 필름 및 접합체에 대해, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1-2 에 나타낸다.
(실시예 13)
실시예 6 에 있어서, 도전성 입자를 평균 입자경 10 ㎛ 의 구상 Ag 도금 수지 입자로 바꾼 것 이외에는, 실시예 6 과 동일하게 하여 이방성 도전 필름 및 접합체를 제작하였다.
얻어진 이방성 도전 필름 및 접합체에 대해, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1-2 에 나타낸다.
(비교예 3)
실시예 5 에 있어서, 비정성 수지 (비정성 폴리에스테르 수지) 를 YP-50 (신닛테츠 화학 주식회사 제조, 비정성 페녹시 수지) 으로 바꾼 것 이외는, 실시예 5 와 동일하게 하여 이방성 도전 필름 및 접합체를 제작하였다.
얻어진 이방성 도전 필름 및 접합체에 대해, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1-3 에 나타낸다.
(비교예 4 ∼ 5)
실시예 1 에 있어서, 결정성 수지, 및 비정성 수지의 배합을 표 1-3 에 기재된 배합으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 이방성 도전 필름 및 접합체를 제작하였다.
얻어진 이방성 도전 필름 및 접합체에 대해, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1-3 에 나타낸다.
[표 1-1]
Figure pct00001
[표 1-2]
Figure pct00002
[표 1-3]
Figure pct00003
표 1-1 ∼ 표 1-3 에 있어서의 각 조성의 배합량 (함유량과 동일하다) 의 단위는 질량부이다.
표 1-1 ∼ 표 1-3 에 있어서의 ΔT1 은, 시차 주사 열량 측정에 있어서의 승온시의 용융 개시 온도와 흡열 피크 온도의 차의 절대값이며, ΔT2 는, 시차 주사 열량 측정에 있어서의 강온시의 결정화 개시 온도와 발열 피크 온도의 차의 절대값이다.
실시예 1 ∼ 13 으로부터, 본 발명의 이방성 도전 필름이, 충분한 접속 저항을 유지하면서, 저온 (120 ℃), 저압력 (2 ㎫), 및 단시간 (3 초간) 에서의 접속이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 또, 필 강도에 대해서도 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1 ∼ 3 및 실시예 9 ∼ 10 의 결과로부터, 결정성 수지와 비정성 수지의 질량비 (결정성 수지：비정성 수지) 가 25：75 ∼ 75：25 이면, 도통 저항값 및 필 강도의 접속 특성이 보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실시예 4 ∼ 6, 및 8 의 결과로부터, 결정성 수지의 함유량 및 비정성 수지의 함유량의 합 (X) 과 엘라스토머의 함유량 (Y) 의 질량비 (X：Y) 가 160：40 ∼ 60：140 이면, 고온 고습 시험 후에도 접속 저항값이 보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.
비교예 1 은, 비정성 수지를 함유하지 않기 때문에, 평활한 이방성 도전 필름이 얻어지지 않고, 그 결과, 고온 고습 시험 후의 도통 저항값이 불충분해졌다.
비교예 2 및 5 는, 결정성 수지를 함유하지 않기 때문에, 이방성 도전 필름의 응집력이 낮고, 그 결과, 고온 고습 시험 후의 도통 저항값이 불충분해졌다.
비교예 3 은, 결정성 수지와 비정성 수지의 종류가 상이하기 (수지를 특징 짓는 결합이 상이하기) 때문에, 평활한 이방성 도전 필름이 얻어지지 않고, 그 결과, 고온 고습 시험 후의 도통 저항값이 불충분해졌다.
비교예 4 는, 비정성 수지를 함유하지 않기 때문에, 평활한 이방성 도전 필름이 얻어지지 않고, 그 결과, 고온 고습 시험 후의 도통 저항값이 불충분해졌다. 또, 결정성 수지의 함유량이 많고, 엘라스토머에 균일하게 분산되어 있지 않기 때문에, 국소적으로 단단한 부분이 생김으로써, 필 강도가 불충분해졌다.
산업상 이용가능성
본 발명의 이방성 도전 필름은, 충분한 접속 저항을 유지하면서, 저온, 저압력, 및 단시간에서의 접속이 가능하기 때문에, 기판의 단자와 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속시켜 접합체를 제조할 때의 접속 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속시키는 이방성 도전 필름으로서,
    결정성 수지와 비정성 수지와 도전성 입자를 함유하고,
    상기 결정성 수지가, 상기 비정성 수지가 갖는 수지를 특징 짓는 결합과 동일한, 수지를 특징 짓는 결합을 갖는 결정성 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기의 측정 온도 범위, 승온 속도, 및 강온 속도에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 용융 개시 온도와 흡열 피크 온도의 차의 절대값 (ΔT1) 과, 강온시의 결정화 개시 온도와 발열 피크 온도의 차의 절대값 (ΔT2) 이, 다음 식 ΔT1 ＞ ΔT2 를 만족시키는, 이방성 도전 필름.
    측정 온도 범위：30 ℃ ∼ 250 ℃
    승온 속도：10 ℃/분간
    강온 속도：20 ℃/분간
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    결정성 수지와 비정성 수지의 질량비 (결정성 수지：비정성 수지) 가 25：75 ∼ 75：25 인, 이방성 도전 필름.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    결정성 수지가 결정성 폴리에스테르 수지를 함유하고,
    비정성 수지가 비정성 폴리에스테르 수지를 함유하는, 이방성 도전 필름.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로 엘라스토머를 함유하는, 이방성 도전 필름.
  6. 제 5 항에 있어서,
    결정성 수지의 함유량 및 비정성 수지의 함유량의 합 (X) 과, 엘라스토머의 함유량 (Y) 의 질량비 (X：Y) 가 160：40 ∼ 60：140 인, 이방성 도전 필름.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    도전성 입자의 평균 입자경이 2 ㎛ ∼ 40 ㎛ 인, 이방성 도전 필름.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기의 측정 온도 범위, 승온 속도, 및 강온 속도에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 흡열 피크 온도 (P1) 와 강온시의 발열 피크 온도 (P2) 의 차 (P1 － P2) 가 11.0 ℃ 이상인, 이방성 도전 필름.
    측정 온도 범위：30 ℃ ∼ 250 ℃
    승온 속도：10 ℃/분간
    강온 속도：20 ℃/분간
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기의 측정 온도 범위, 승온 속도, 및 강온 속도에서의 시차 주사 열량 측정에 있어서, 승온시의 흡열량이 1.0 J/g ∼ 12 J/g 이고, 강온시의 발열량이 1.0 J/g ∼ 6.0 J/g 인, 이방성 도전 필름.
    측정 온도 범위：30 ℃ ∼ 250 ℃
    승온 속도：10 ℃/분간
    강온 속도：20 ℃/분간
  10. 제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 이방성 도전 접속시키는 접속 방법으로서,
    상기 제 2 전자 부품의 단자 상에 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을 배치하는 제 1 배치 공정과,
    상기 이방성 도전 필름 상에 상기 제 1 전자 부품을, 상기 제 1 전자 부품의 단자가 상기 이방성 도전 필름과 접하도록 배치하는 제 2 배치 공정과,
    상기 제 1 전자 부품을 가열 가압 부재에 의해 가열 및 가압하는 가열 가압 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  11. 단자를 갖는 제 1 전자 부품과, 단자를 갖는 제 2 전자 부품과, 상기 제 1 전자 부품과 상기 제 2 전자 부품 사이에 개재되어 상기 제 1 전자 부품의 단자와 상기 제 2 전자 부품의 단자를 전기적으로 접속시키는 이방성 도전 필름을 갖고,
    상기 이방성 도전 필름이, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름인 것을 특징으로 하는 접합체.
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