KR20150125883A - 이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 - Google Patents

이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150125883A
KR20150125883A KR1020140052960A KR20140052960A KR20150125883A KR 20150125883 A KR20150125883 A KR 20150125883A KR 1020140052960 A KR1020140052960 A KR 1020140052960A KR 20140052960 A KR20140052960 A KR 20140052960A KR 20150125883 A KR20150125883 A KR 20150125883A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
anisotropic conductive
conductive film
group
curing agent
compound
Prior art date
Application number
KR1020140052960A
Other languages
English (en)
Inventor
김이주
강경구
고연조
한재선
김규봉
신우정
Original Assignee
제일모직주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제일모직주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to KR1020140052960A priority Critical patent/KR20150125883A/ko
Publication of KR20150125883A publication Critical patent/KR20150125883A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/66—Mercaptans
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0025—Crosslinking or vulcanising agents; including accelerators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
    • C08K5/37—Thiols
    • C08K5/375—Thiols containing six-membered aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/16—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive material in insulating or poorly conductive material, e.g. conductive rubber

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바인더 수지, 반응성 화합물, 에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어 있는 양이온계 경화제 및 도전입자를 함유하는 이방성 도전 필름 조성물을 제공하여, 보다 생산성 및 경제성이 향상되고, 저온 속경화가 가능함과 동시에 저온 및 고온에서 접속 신뢰성이 향상된 이방성 도전 필름을 제공한다.

Description

이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치{ANISOTROPIC CONDUCTIVE COMPOSITION, ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM AND THE SEMICONDUCTOR DEVICE USING THEREOF}
본 발명은 이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
이방성 도전 필름 (Anisotropic conductive film, ACF)이란 일반적으로 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.
에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 포함하는 조성물은 접착 재료, 성형 재료 등으로 범용되고 있고, 열경화성 수지를 경화시키기 위해 경화제를 사용하고 있다. 특히, 에폭시 수지를 경화시키기 위한 경화제로 다이메틸 아미노메틸 페놀, 벤질 다이메틸아민 등의 아민류; 및 무수프탈산, 무수메틸나지크산 등의 산무수물류;가 알려져 있다. 이 때, 저장 안정성이 우수한 단일 성분 경화제를 함유하는 조성물은 경화시 장시간이 소요되고 고온 조건을 요구하므로, 경화성이 떨어지는 경향이 있고, 경화성이 우수한 단일 성분 경화제를 함유하는 조성물은 저장 안정성이 떨어지는 경향이 있다.
따라서, 경화제를 특정 수지로 피막하여 양호한 경화성과 저장 안정성을 양립시킬 수 있는 마이크로 캡슐형의 경화제가 제안되었다(일본 공개특허 제2005-344046호).
이와 관련하여, 일본 공개 특허 제2012-031253호에는 아민계 경화제인 이미다졸계 유도체를 코어부로 하는 마이크로 캡슐형 경화제가 개시되어 있다.
그러나, 이미다졸계 유도체를 코어부로 하는 마이크로 캡슐형 경화제를 이용하여 경화 반응을 개시시키기 위해서는 180 ℃ 이상으로 가열할 필요가 있어, 최근 이방성 도전 필름에서 요구되는 저온 속경화형에는 적용이 용이하지 않아 관련 기술의 개발이 필요하다.
일본 공개 특허 제2005-344046호 (2005. 12. 15. 공개) 일본 공개 특허 제2012-031253호 (2012. 02. 16. 공개)
이에, 본 발명은 상온에서의 안정성을 확보함과 동시에 100 내지 150 ℃에서의 저온 속경화성을 달성할 수 있는 양이온계 경화제를 포함하는 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 에폭시기를 갖는 화합물이 표면처리되어 있는 양이온계 경화제를 포함함으로써, 상온에서는 상기 양이온계 경화제를 함유하며 에폭시기를 갖는 화합물로 피막된 상태로 존재하다가, 본딩시 압력 및 열에 의해 양이온계 경화제와 반응성 화합물이 반응하여 저장 안정성 및 본딩시 경화성이 향상된 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 바인더 수지; 반응성 화합물; 에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어 있는 양이온계 경화제; 및 도전입자;를 포함하는, 이방성 도전 필름 조성물을 제공한다.
또한, 에폭시기를 갖는 화합물이 표면처리되어 있는 양이온계 경화제를 함유하고, 25 ℃에서 240시간 보관 후, DSC(열시차주사열량계)로 측정한 하기 식 1의 발열량 변화율이 0 % 초과 20 % 이하인, 이방성 도전 필름을 제공한다.
[식 1]
발열량 변화율(%) = [(H0-H1)/H0] × 100
상기 식 1에서, H0 는 이방성 도전 필름에 대해 25 ℃ 에서 0시간에 측정한 DSC 상 발열량을 나타내고, H1은 상기 이방성 도전 필름을 25 ℃ 에서 240 시간 방치 후 측정한 DSC 상 발열량을 나타낸다.
또한, 본 발명은 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 제조하고, 상기 양이온계 경화제를 포함하는 이방성 도전 필름 조성물을 형성하여, 이형 필름의 일면에 상기 이방성 필름 조성물을 도포하여 건조하는 것을 포함하는, 이방성 도전 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명의 일 양태에 따른 이방성 도전 필름에 의해 접속된, 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 이방성 도전 필름은 에폭시계 경화 시스템에 있어서, 양이온계 경화제의 표면을 고분자 수지(예:에폭시기를 갖는 화합물)로 표면처리된 양이온계 경화제를 사용함으로써, 본딩시의 압력 및 열에 의해 경화제의 피막층의 표면이 깨지도록 조절하여 본딩 시에만 양이온계 경화제가 반응할 수 있도록 조절하여, 상온에서의 저장 안정성 및 저온 본딩을 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 경화 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 고분자 수지로 양이온계 경화제의 표면을 피막하는 방법에 있어서, 하이브리다이저를 사용함으로써, 기존의 마이크로 캡슐형 경화제를 피막하는 방법을 보다 간편화하여 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 저온 속경화가 가능하고 보관 또는 저장 안정성이 우수한 이방성 도전 필름을 포함하여, 접속 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 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 이방성 도전 필름(10)을 위치시키고 압착시키면 제1 전극(70)와 제2 전극(80)이 도전 입자(40)를 통해 서로 통전된다.
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 발명의 일 양태에 따르면, 저온 속경화가 가능하고 상온에서 보관 또는 저장 안정성이 우수한 이방성 도전 필름을 제조하기 위한 이방성 도전 필름 조성물을 제공한다.
본 양태의 이방성 도전 필름 조성물은 바인더 수지; 반응성 화합물; 에폭시기를 갖는 화합물이 표면처리되어 있는 양이온계 경화제; 및 도전입자;를 포함할 수 있다.
이하에서 구체적인 각 성분에 대하여 설명한다. 각 성분의 함량은 이방성 도전 필름 조성물 총 중량을 기준으로 함유되는 것이며, 이방성 도전 필름 제조시, 각 성분들을 유기용제에 용해시켜 액상화 한 후 이형 필름에 도포한 후 일정 시간 건조로 유기용제를 휘발시키므로, 이방성 도전 필름 고형분은 이방성 도전 필름 조성물에 함유된 각 성분들을 그대로 함유할 수 있다.
에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어있는 양이온계 경화제
본 양태의 경화제는 물리적 또는 화학적으로 에폭시기를 갖는 화합물이 표면처리된 양이온계 경화제일 수 있다.
상기 양이온계 경화제는 열경화성 수지를 경화시킬 수 있으며, 구체적으로, 상기 양이온계 경화제로는 방향족 디아조늄염, 방향족 설포늄염, 지방족 설포늄염, 방향족 요오드 알루미늄염, 포스포늄염, 피리디늄염, 세레노니움염 등의 오늄염 화합물; 금속 아렌(arene) 착체, 실라놀/알루미늄 착체 등의 착체화합물; 벤조인토시레토(Benzoin tosylato-), o-니트로벤질토시레토(ortho-Nitrobenzyl tosylato-) 등의 토시레이토기가 포함되어 전자 포획 작용을 하는 화합물 등을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 양이온 발생 효율이 높은 방향족 설포늄염 화합물 또는 지방족 설포늄염 화합물 등의 설포늄염 화합물을 사용할 수 있다.
본 양태에서 사용되는 양이온계 경화제는 열적 활성화 에너지에 의한 양이온 발생 효율이 높아 필름의 충분한 100 내지 150 ℃에서의 저온 속경화를 달성할 수 있다는 점에서, 방향족 설포늄염인 것을 사용할 수 있고, 구체적으로 하기 화학식 1의 방향족 설포늄염을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, R1 내지 R5은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 -6 알킬기, 알콕시기, 아세틸기, 알콕시 카르보닐, 벤조일기 및 벤질옥시카르복실기로 이루어진 군으로부터 선택되고; R6 및 R7은 각각 독립적으로 알킬기, 벤질기, o-메틸벤질기, m-메틸벤질기, p-메틸벤질기 및 나프틸메틸기로 이루어진 군으로부터 선택되고; X1은 SbF6, PF6, AsF6, BF4, CF3SO3, (CF3SO2)2N, B(C6F5)4 중 어느 하나로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 양이온계 경화제로 하기 화학식 2의 설포늄염을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002

상기 화학식 2에서. R1은 니트로 벤질기, 디니트로 벤질기, 트리니트로 벤질기, C1 -6 알킬로 치환되거나 비치환된 벤질기 및 나프틸메틸기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2 및 R4은 수소 또는 치환되거나 비치환된 C1 -6 알킬이고, R3은 수소, 치환되거나 비치환된 C1 -6 알킬, C6 -14 아릴, -C(=O)-R4, -C(=O)O-R5, 및 -C(=O)NH-R6으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 R3의 R5 내지 R7은 각각 독립적으로 C1 -6 알킬 또는 C6 -14 아릴일 수 있다.
상기 양이온계 경화제는 상기 이방성 도전 필름 조성물이 충분한 저온 속경화를 달성할 수 있도록 한다.
구체적으로, 양이온계 경화제와 같은 이온성 경화제를 사용한 경화 시스템은 에폭시 수지 내의 관능기와 활성화된 이온 사이의 상호 작용과 에폭시와 경화제가 가지고 있는 자체 성질에 의해 영향을 받게 되며, 보다 빠른 경화 반응을 나타낼 수 있다.
뿐만 아니라, 아민류, 산무수물류 경화제에 비해 비교적 저온(예:100 내지 150 ℃)에서의 경화가 가능하다.
이러한 상기 양이온계 경화제에서 상기 양이온이 염 구조를 이룰 경우에는, 반응성 측면에서 염을 형성할 시에 카운터(counter) 음이온으로서 헥사플루오르안티모네이트, 헥사플루오르포스페이트, 테트라 플루오르 보레이트, 펜타플루오르페닐 보레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 경화제는 상온(예:25 ℃)에서 열경화성 수지(예를 들어, 에폭시 수지)를 포함하는 조성물에 함께 함유되어 사용되므로, 이방성 도전 필름 조성물과 혼합 후 상온에서 조성물에 함유된 열경화성 수지와 반응성을 갖지 않아야 하고, 일정 온도 이상에서 활성을 가져 열경화성 수지와 반응이 활발하게 이루어져 물성이 발현되어야 한다.
또한, 상기 양이온계 경화제의 표면을 피막하는 에폭시기를 갖는 화합물은 이방성 도전 필름 조성물의 매트릭스를 형성하는 바인더 수지(예:열경화성 수지 또는 열가소성 수지)와 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 에폭시기를 갖는 화합물의 피막에 의해 양이온계 경화제의 저장 안정성이 향상될 수 있다.
본 양태의 일 실시예에서는 상기 피막층을 형성하는 에폭시기를 갖는 화합물로 에폭시 수지 또는 페녹시 수지를 사용할 수 있다.
본 양태의 양이온계 경화제의 표면을 에폭시 또는 페녹시 수지로 피막하는 경우, 피막된 에폭시 또는 페녹시 수지에 의해 조성물의 안정성이 보다 향상될 수 있다.
상기 에폭시 수지 및 페녹시 수지에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
가. 에폭시 수지
본 양태에서 사용되는 에폭시 수지는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
구체적으로, 비스페놀형, 노볼락형, 글리시딜형, 지방족 및 지환족으로 이루어진 군으로부터 선택된 에폭시 모노머, 에폭시 올리고머 및 에폭시 폴리머를 하나 이상 포함할 수 있다.
이러한 에폭시 수지로는 종래 알려진 에폭시계 중 비스페놀형, 노볼락형, 글리시딜형, 지방족, 지환족 등의 분자구조 내에서 선택될 수 있는 1종 이상의 결합 구조를 포함하는 물질이면 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
상온에서 고상인 에폭시 수지와 상온에서 액상인 에폭시 수지를 병용할 수 있으며, 여기에 추가적으로 가요성 에폭시 수지를 병용할 수 있다. 상온에서 고상인 에폭시 수지로서는 페놀 노볼락(phenol novolac)형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락(cresol novolac)형 에폭시 수지, 디사이클로 펜타디엔(dicyclo pentadiene)을 주골격으로 하는 에폭시 수지, 비스페놀(bisphenol) A형 혹은 F형의 고분자 또는 변성한 에폭시 수지, 프로필렌 옥사이드계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A 에폭시 수지, 시클로알리파틱류 에폭시 수지, 프탈레이트 에폭시 수지 및 바이페닐계 에폭시 수지 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상온에서 액상의 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 혹은 F형 또는 혼합형 에폭시 수지 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 가요성 에폭시 수지의 비제한적인 예로는 다이머산(dimer acid) 변성 에폭시 수지, 프로필렌 글리콜(propylene glycol)을 주골격으로 한 에폭시 수지, 우레탄(urethane) 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
이외에도 방향족 에폭시 수지로 나프탈렌계, 안트라센계, 피렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
나. 페녹시 수지
본 양태의 일 실시예에서 사용되는 페녹시 수지는 페녹시 모이어티를 포함하는 수지를 의미하는 것으로, 예를 들면 비스페놀 A계 페녹시 수지를 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 페녹시 수지는 유리 전이 온도가 낮은 수지를 사용할 수 있다.
또한, 본 양태의 에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어있는 양이온계 경화제는 양이온계 경화제 100 중량부에 대해 피막층은 1 내지 100중량부일 수 있으며, 구체적으로, 1 내지 50 중량부 일 수 있고, 1 내지 30 중량부일 수 있으며, 보다 구체적으로는 1 내지 20 중량부 일 수 있다.
상기 범위 내에서 저장 안정성 및 저온 속경화를 달성할 수 있다.
또한, 본 양태의 일 실시예에 따른 경화제의 에폭시기를 갖는 화합물이 함유된 피막층의 두께는 50 내지 800 nm 일 수 있으며, 구체적으로 70 내지 600 nm 일 수 있다.
상기 범위 내에서, 상온(25 ℃)에서 에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어 있는 양이온계 경화제는 안정적으로 반응하지 않고 피막층에 의하여 보호 및 경화제 상태를 유지할 수 있으며, 본딩 공정의 가열 가압시 양이온계 경화제의 노출로 인해 경화를 가능하게 하고, 양이온계 경화제에 의하여 저온에서도 본딩이 가능하므로, 접속 신뢰성 및 열적안정성을 확보할 수 있다.
상기 입경 및 두께를 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 전자 주사 현미경 이용하여 측정할 수 있다.
본 양태의 일 실시예에서 상기 에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어있는 양이온계 경화제는 상기 이방성 도전 필름용 조성물 고형분 총 중량에 대하여 0.5 내지 20 중량%로 함유될 수 있으며, 구체적으로 1 내지 15 중량%로 함유될 수 있고, 예를 들어 1 내지 10 중량%로 함유될 수 있다.
상기 범위 내에서 적절한 경도를 가지도록 에폭시 수지 조성물의 경화를 유도할 수 있다.
바인더 수지
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 이방성 도전 필름용 조성물은 바인더 수지를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 바인더 수지를 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 바인더 수지의 예로는 열가소성 수지를 들 수 있으며, 구체적으로 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 폴리 메타크릴레이트 수지, 폴리 아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴레이트 변성 우레탄 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 스타이렌-부티렌-스타이렌(SBS) 수지 및 에폭시 변성체, 스타이렌-에틸렌-부틸렌-스타이렌(SEBS) 수지 및 그 변성체, 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 및 그 수소화체 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량은 그 크기가 클수록 필름 형성이 용이하나, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량은 구체적으로 5,000 내지 150,000 g/mol일 수 있고, 보다 구체적으로는 10,000 내지 80,000 g/mol일 수 있다. 바인더 수지의 중량 평균 분자량이 5,000 g/mol 미만일 경우에는 필름 형성이 저해될 수 있으며, 150,000 g/mol을 초과할 경우에는 다른 성분들과의 상용성이 나빠질 수 있다.
상기 바인더 수지는 상기 이방성 도전 필름용 조성물 고형분 총 중량에 대하여 30 내지 70 중량%로 함유될 수 있으며, 구체적으로 30 내지 60 중량%로 함유될 수 있고, 예를 들어 35 내지 50 중량%로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 우수한 필름 형성력 및 접착력을 얻을 수 있다.
반응성 화합물
본 양태에서 사용될 수 있는 반응성 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 전자 재료의 접착에 사용되는 공지된 열경화성 수지를 사용할 수 있다.
열경화성 수지를 사용함으로써, 보다 내열성이 향상되고 용융 온도를 감소시켜 접속 저항을 감소시킬 수 있고, 낮은 용융 온도로 인해 저온 속경화를 달성할 수 있다.
구체적으로, 본 양태의 열경화성 수지로 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 양태의 열경화성 수지는 선술한 바와 같이 경화제의 피막층에 사용된 수지와 동일하거나 상이한 수지를 사용할 수 있고, 본 양태에서 사용될 수 있는 에폭시 수지는 경화제의 피막층에 사용되는 에폭시 수지와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 관련 기재는 생략한다.
상기 반응성 화합물은 상기 이방성 도전 필름용 조성물 고형분 총 중량에 대하여 20 내지 50 중량%로 함유될 수 있으며, 구체적으로 20 내지 40 중량%로 함유될 수 있고, 예를 들어 25 내지 35 중량%로 함유될 수 있다. 상기 범위 내에서 우수한 필름 형성력 및 접착력을 얻을 수 있다.
도전입자
본 양태에서 사용되는 도전입자는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 도전입자를 사용할 수 있다.
본 양태에서 사용 가능한 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 절연입자를 추가로 코팅한 절연화 처리된 도전입자 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 도전입자의 평균 입경 크기는 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 다양할 수 있으며, 1 내지 20 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 구체적으로 1 내지 10 ㎛ 의 평균 입경을 가지는 도전입자를 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 예에 따르면, 상기 이방성 도전 필름용 조성물 총 중량에 대하여 상기 도전성 입자를 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있으며, 구체적으로 1 내지 25 중량%를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 1 내지 15 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 안정적인 접속 신뢰성을 확보할 수 있으며, 낮은 접속 저항을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태의 이방성 도전 필름 조성물은 상기 성분 이외에 커플링제를 추가로 포함할 수 있다.
커플링제
본 양태에 사용되는 커플링제로는 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 아민기가 함유된 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 머캅토가 함유된 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 실란 커플링제는 이방성 도전 필름용 조성물 고형분 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 범위 내의 커플링제를 사용함으로써, 피착제와 필름의 접착력을 향상시켜 접속 신뢰성을 개선할 수 있다.
또한, 본 양태의 이방성 도전 필름 조성물은 필름의 기본 물성을 저해하지 않으면서 부가적인 물성을 추가시켜주기 위해 중합방지제, 산화방지제, 열안정제, 경화촉진제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 양태의 일 실시예에 따른 이방성 도전 필름 고형분 총 중량에 대하여, 바인더 수지 30 내지 70 중량%; 반응성 화합물 20 내지 50 중량%; 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리되어 있는 양이온계 경화제 0.5 내지 20 중량%; 및 도전 입자 1 내지 30 중량%를 함유하는 이방성 도전 필름을 제공할 수 있다.
구체적으로, 이방성 도전 필름 고형분 총 중량에 대하여, 바인더 수지 30 내지 60 중량%; 반응성 화합물 20 내지 40 중량%; 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리되어 있는 양이온계 경화제 1 내지 15 중량%; 및 도전 입자 1 내지 25 중량%를 함유하는 이방성 도전 필름을 제공할 수 있으며, 추가적으로 본 양태의 이방성 도전 필름은 실란 커플링제를 0.1 내지 10 중량% 함유할 수 있다.
상기 범위 내에서, 저온속경화가 가능한 이방성 도전 필름 조성물을 제공하여, 저장 안정성 및 본딩시 경화성이 향상된 이방성 도전 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 제조하고, 상기 양이온계 경화제를 포함하는 이방성 도전 필름 조성물을 형성하여, 이형 필름의 일면에 상기 이방성 도전 필름 조성물을 도포하여 건조하는 것을 포함하는, 이방성 도전 필름의 제조방법을 제공한다.
이하에서는, 이방성 도전 필름을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 본 양태에 따른 이방성 도전 필름의 제조시 사용되는 조성은 선술한 본 발명의 일 양태에서 사용된 조성들과 실질적으로 동일하므로, 제조방법을 중심으로 보다 구체적으로 설명한다.
우선, 양이온계 경화제에 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 제조한다.
상기 양이온계 경화제의 표면에 에폭시기를 갖는 화합물을 표면처리하는 방법으로, 예를 들면, 물리적/기계적 방법으로 에폭시기를 갖는 화합물을 양이온계 경화제의 표면에 고정하는 방법, 화학적 방법으로 경화제의 표면에 에폭시기를 갖는 화합물을 피막하는 방법 등이 있다.
구체적으로, 상기 물리적/기계적 방법이란 스프레이 드라이, 혼성화, 정전 부착법, 분무법, 디핑 및 진공 증착에 의한 방법 등을 들 수 있다.
보다 구체적으로, 이종의 양이온계 경화제 및 에폭시기를 갖는 화합물을 고속(예를 들어, 10,000 내지 15000 rpm의 속도로) 교반시키는 장치(예: 하이브리다이저)를 이용하여, 물리적/정전기적 상호작용을 일으켜, 고분자 수지를 양이온계 경화제의 표면에 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 화학적 방법은 구체적으로, 용매 등의 조건을 조절하여 용매에 에폭시기를 갖는 화합물을 용해하였다가 석출하거나, 양이온의 경화제의 표면의 관능기 및 에폭시기를 갖는 화합물의 관능기를 화학반응시켜 피막층을 형성하는 것을 의미한다.
이에, 본 양태에서는 피막의 두께의 용이한 제어를 위해 에폭시기를 갖는 화합물을 함유하는 고분자 수지 분산액 중에 양이온 경화제를 투입하여 표면처리시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 피막은 하이브리다이저를 이용하여 이루어질 수 있고, 물리적인 회전에 의해 보다 간편하고 넓은 면적으로 균일하게 표면처리를 할 수 있어, 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이방성 도전 필름을 제공할 수 있다.
또한, 하이브리다이저를 사용하여 단순히 물리적인 방법으로 양이온계 경화제를 표면처리시킴으로써, 화학반응에 영향을 미칠 수 있는 조건들을 고려하지 않고, 보다 온화한 조건에서 간단하게 에폭시기를 갖는 화합물이 표면처리되어 있는 양이온계 경화제를 제조할 수 있는 이점이 있다.
본 양태의 상기 경화제는 상온(25 ℃)에서, 5 내지 30 분간, 10,000 내지 15,000 rpm의 조건에서 하이브리다이저를 작동하여 제조할 수 있다.
상기 범위 내에서 경화부 및 피막층의 두께를 적절히 조절하여 본딩시에만 피막층의 균열되도록 하여 상온에서의 저장 안정성을 확보함과 동시에 본딩시에는 목적하는 경화성을 달성할 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 본 양태의 일 실시예에 따른 경화제를 제조하는 방법은 다음과 같다 : 4 중량부의 에폭시기를 갖는 화합물을 투입하고, 양이온계 경화제 입자를 100 중량부 투입하여 하이브리다이저(Nara社, NHS-0)로 12,000 rpm에서 10분간 혼합하여, 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 얻는다.
이어서, 상기 경화제를 포함하는 이방성 도전 필름 조성물을 형성하여, 이형 필름의 일면에 상기 이방성 도전 필름 조성물을 도포하여 건조하는 것을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 이방성 도전 필름 조성물은 에폭시 수지를 유기용제에 용해시켜 액상화 한 후 나머지 성분을 첨가하여 일정시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 10 내지 50 ㎛의 두께로 상기 조성물을 도포한 다음 일정 시간 건조하여 유기용제를 휘발시킴으로써 단층 구조를 가지는 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
이 때, 상기 유기용제로는 통상의 유기용제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 양태에서는 목적에 따라 단층 또는 2층 이상의 복층 구조를 갖는 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
본 양태의 일 실시예에 따르면, 상기 이방성 도전 필름 조성물을 10 내지 30 ℃에서 1시간 이상 교반하고, 이형 표면처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 일면을 상기 조성물로 코팅하고 70 ℃에서 5분 동안 열풍 건조시켜 두께 1.0 ㎛인 이방성 도전 필름을 형성한다.
또한, 본 양태의 다른 실시예에 따르면, 상기 이방성 도전 필름 조성물은 절연층 조성물 및 도전층 조성물로 각각 따로 제조되어 각 층을 형성할 수 있다.
상기 절연층 조성물을 10 내지 30 ℃에서 1시간 이상 교반하고, 이형 표면처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 일면을 상기 절연층 조성물로 코팅하고 70 ℃에서 5분 동안 열풍 건조시켜 두께 0.1 내지 5 ㎛인 절연층을 형성할 수 있다.
2층 이상의 복층 구조를 갖는 이방성 도전 필름은 상기와 같은 방법으로 제조된 1 이상의 절연층을 형성한 후, 상기 건조된 절연층 상에 도전층 조성물을 도포하여 도전층 조성물을 도포하여 70 ℃에서 5분 동안 열풍 건조시켜 두께 1 내지 10 ㎛인 도전층을 형성할 수 있다.
또한, 절연층과는 별도로 도전층을 형성하여, 상기 절연층 및 도전층을 라미네이팅 공정을 통해 접착시키는 방법으로 복층의 이방성 도전 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명의 일 양태의 조성물을 이용하여 제조된 이방성 도전 필름은 에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어 있는 양이온계 경화제를 함유하고, 25 ℃에서 240시간 방치한 뒤 DSC로 측정한 하기 식 1의 발열량 변화율이 0 % 초과 20 % 이하 일 수 있고, 구체적으로 1 내지 20%, 보다 구체적으로, 5 내지 10 % 일 수 있다.
[식 1]
발열량 변화율(%) = [(H0-H1)/H0] × 100
상기 식 1에서, H0 는 이방성 도전 필름에 대해 25 ℃ 에서 0시간에 측정한 DSC 상 발열량을 나타내고, H1은 상기 이방성 도전 필름을 25 ℃ 에서 240시간 방치 후 측정한 DSC 상 발열량을 나타낸다.
상기 범위 내에서 상온에서의 저장안정성이 우수함을 나타낼 수 있고, 이방성 도전 필름의 저장 안정성이 양호하며 이로 인한 접속저항 증가를 방지할 수 있다.
상기 발열량 변화율의 측정방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 측정할 수 있다. 발열량 변화율을 측정하는 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다 : 본 양태의 이방성 도전 필름을 1mg 분취하여 25 ℃ 에서 DSC(시차열량주사열량계)(예를 들어, TA社 Q20 모델)를 사용하여 10 ℃/1min, -50 내지 250 ℃ 온도 구간에서 초기 발열량을 측정(H0)하고, 이후 상기 필름을 25 ℃에서 240시간(10일)간 방치한 후 동일한 방법으로 발열량을 측정(H1)하여 이로부터 식 1에 따른 변화율을 계산한다.
본 양태의 이방성 도전 필름은 100 내지 150 ℃, 60 내지 80 MPa, 1 내지 5초의 조건에서 본딩한 후, 측정한 초기 접속 저항이 0.5Ω 미만인, 이방성 도전 필름일 수 있다.
또한, 상기 본딩 후, 상기 이방성 도전 필름을 85 ℃ 및 상대습도 85 %의 조건 하에서 500시간 동안 방치한 후 측정한 신뢰성 후 접속 저항이 1.0 Ω 이하인, 이방성 도전 필름일 수 있다.
구체적으로, 상기 신뢰성 후 접속 저항은 0.8 Ω 이하일 수 있고, 보다 구체적으로 0.5 Ω 이하일 수 있다.
또한, 본 양태의 이방성 도전 필름은 150 내지 200 ℃에서도 상기 범위의 초기 및 신뢰성 접속 저항을 나타낼 수 있다.
상기 범위 내에서 신뢰성 후 접속 저항을 감소시켜, 상기 온도 범위 내에서 낮은 저항값을 나타내어, 접속 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 명세서에서 "신뢰성 후 접속 저항" 전술한 본딩 후, 85 ℃ 및 상대습도 85 %의 조건 하에서 500시간 동안 방치한 후의 접속 저항을 말한다. 상기 신뢰성 후 접속 저항의 측정방법은 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 측정할 수 있다. 신뢰성 후 접속 저항을 측정하는 방법의 비제한적인 예는 다음과 같다: 복수개의 필름 시편을 130℃, 70 Mpa, 5초의 조건에서 본딩한 후, 온도 85 ℃ 및 상대 습도 85 %의 조건하에서 500시간 동안 방치한 후, 각 샘플마다 접속 저항을 각각 5회 측정한 후, 그 평균값을 계산하는 방식으로 측정한다.
또한, 본 양태의 이방성 도전 필름은 50 내지 70 ℃, 1 내지 3초, 1 내지 5 MPa에서 가압착 및 120 내지 140 ℃, 1 내지 5초, 60 내지 80 MPa에서 본압착 후 압흔이 선명하게 나타날 수 있다.
“압흔”이란 이방성 도전 필름을 본딩하였을 때 상기 필름 중 피착재에 실제로 접착되고 압착되는 피착재의 단자와 단자 사이의 공간(이하, '단자 간 스페이스부')에 위치한 필름 부분에 형성되는 눌린 자국을 의미한다. 이러한 압흔은 이방성 도전 필름의 압착 시 필름에 가하여지는 압력이 고르게 분배되었는지를 직ㆍ간접적으로 보여주는 척도가 될 수 있다. 따라서, 압흔의 상태로 이방성 도전 필름이 기판 등에 충분히 접착되었는지, 이에 따라 해당 반도체 장치가 충분히 접속되었는지를 판단할 수 있다.
본 양태의 이방성 도전 필름은 본딩 후, 압흔이 명확하게 나타나 접속 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 전술한 본 발명의 이방성 도전 필름 중 어느 하나로 접속된 반도체 장치를 제공한다. 구체적으로, 상기 반도체 장치는 제1 전극을 함유하는 제1 피접속부재; 제2 전극을 함유하는 제2 피접속부재; 및 상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는, 본 발명의 일 양태의 이방성 도전 필름을 포함하는 반도체 장치일 수 있으며, 상기 배선 기판, 반도체 칩은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 양태의 반도체 장치를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 방법으로 수행될 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 기술함으로써 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명의 일 예시에 불과하며, 본원 발명의 내용이 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
제조예 1
에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리되어 있는 양이온계 경화제의 제조
페녹시 수지(YP50, 신일본제철) 4 중량부를 상온에서 10 분, 12000 rpm 조건에서 교반하여 에폭시기를 갖는 화합물을 함유하는 고분자 수지 조성물을 형성하여 하이브리다이저(Nara社, HNS-0)에 투입하고, 하기 화학식 3의 양이온계 경화제(NSF, 요코하마 고무)를 100 중량부를 투입하여 하이브리다이저로 12,000 rpm에서 10 분간 혼합하여, 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 얻었다.
[화학식 3]
Figure pat00003
제조예 2
에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제의 제조
상기 제조예 1에서 양이온계 경화제로 하기 화학식 4의 화합물을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로, 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 얻었다.
[화학식 4]
Figure pat00004
제조예 3
상기 제조예 1에서 페녹시 수지 대신 에폭시 수지(국도화학, YP50)를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로, 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 얻었다.
제조예 4
상기 제조예 1과 달리 표면처리하지 않은 화학식 3의 양이온계 경화제를 사용하였다.
제조예 5
상기 제조예 1에서 양이온계 경화제 대신 이미다졸계 경화제(2PHZ, 사국화학)를 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 얻었다.
상기 제조예 1 내지 5에서 제조된 경화제의 조성, 함량 및 피막층의 두께는 하기 표 1과 같다.
　(단위:중량부) 제조예
1 2 3 4 5
고분자 수지 4 4 4 - 4
양이온계 경화제 100 100 100 100 100
피막층 두께 (nm) 300 300 300 - 300
실시예 및 비교예
이방성 도전 필름 조성물의 제조
하기의 표 2과 같은 조성과 함량으로 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 이방성 도전 필름의 각 조성물을 제조하였다.
　(단위:중량%) 실시예 비교예
1 2 3 1 2
절연층 바인더 수지 43 43 43 43 43
반응성 화합물 50 50 50 50 50
커플링제 1 1 1 1 1
경화제 6 6 6 6 6
도전층 바인더 수지 49 49 49 49 49
반응성 화합물 40 40 40 40 40
커플링제 1 1 1 1 1
경화제 5 5 5 5 5
도전입자 5 5 5 5 5
1) 바인더 수지 : 페녹시 수지(YP50, 신일본제철)
2) 반응성 화합물 : 에폭시 수지(RKB4110, 레지너스사)
3) 커플링제 (KBM403, 신에츠화학)
4) 경화제 (제조예 1의 경화제)
5) 도전입자 (AUEL003, 세키수이화학)
6) 용매 (PGMEA; Polypylene Glycol Monomethyl Ether Acetate, Aldrich)
실시예 1
절연층 조성물의 제조
절연층 조성물 100 중량부에 대하여 에폭시 수지 40 중량부 및 페녹시 수지 43 중량부 배합하여 C-믹서를 이용해 5 분간 교반하고, 이 후 제조예 1에서 제조된 경화제를 6 중량부로 투입한 후 추가로 및 커플링제 (제조원: Shinetsu, 제품명: KBM403) 1 중량부를 첨가하여, 교반액 내 온도가 60 ℃를 넘지 않도록 C-믹서를 이용해 1 분간 교반하여, 절연층 조성물을 형성하였다
도전층 조성물의 제조
상기 절연층의 제조에서, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 제조예 1에서 제조된 경화제, 커플링제의 함량을 표 1과 같이 조정하고, 추가로 3 ㎛의 도전입자(AUEL003, 세키수이화학)를 첨가하여 상기 절연층의 제조와 동일한 조건 및 방법으로 도전층 조성물을 제조하였다.
이방성 도전 필름의 제조
이형 표면처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 일면을 절연층 조성물로 코팅하고 70 ℃에서 5분 동안 열풍 건조시켜 두께 50 ㎛인 기재필름 상에 12.0 ㎛의 절연층을 형성하였다.
이어서, 상기 절연층 상에 도전층 조성물을 이용하여 4 ㎛ 의 두께가 되도록 도전층을 형성하여 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, 제조예 2에서 제조된 경화제를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건 및 방법을 사용하여, 이방성 도전 필름을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에 있어서, 제조예 3에서 제조된 경화제를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건 및 방법을 사용하여, 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 고분자 수지로 피막층이 형성되지 않은 양이온계 경화제를 사용한 것(제조예 4)을 제외하고, 실시예 1과 동일한 조건 및 방법을 사용하여, 이방성 도전 필름을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에 있어서, 제조예 5에서 제조된 경화제를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건 및 방법을 사용하여, 이방성 도전 필름을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 이방성 도전 필름 각각을 이용하여 하기 실험예 1 내지 3을 수행하였다.
실험예 1
이방성 도전 필름의 접속 신뢰성 측정
상기 실시예 및 비교예들에 따른 이방성 도전 필름 각각의 접속 신뢰성을 측정하기 위하여, 하기의 방법에 따라 각 저항값을 측정하였다.
(1) 시편의 제조
범프 면적 2000㎛2, 두께 5000Å의 인듐틴옥사이드(ITO) 회로가 있는 유리 기판, 및 범프 면적 2000㎛2, 두께 1.7mm의 칩을 사용하여, 상기 실시예 및 비교예들에 따른 각각의 이방성 도전 필름을 상, 하 계면 간을 압착한 후, 하기 조건에서 가압, 가열하여 각 샘플당 5개씩의 시편을 제조하였다.
1) 가압착 조건 ; 60℃, 1초, 1 MPa
2) 본압착 조건 1; 130℃, 3초, 60 MPa
본압착 조건 2; 170℃, 3초, 60 MPa
(2) 초기 접속 저항값의 측정
상기 접착이 완료된 각 샘플마다 접속 저항을 각각 5회 측정한 후, 그 평균값을 계산하였다.
(3) 신뢰성 접속 저항값의 측정
상기 초기 접속 저항 측정을 완료한 각 샘플을 85℃, 습도 85%의 고온ㆍ고습 조건에 투입하고, 각 샘플을 500 시간 후 꺼내어 접속 저항을 측정하고, 그 평균값을 계산하였다.
상기 각 샘플의 초기 접속 저항 평균값 및 신뢰성 접속 저항 평균값을 본압착 조건에 따라 하기 표 3 및 4에 나타낸다.
실험예 2
발열량 변화량 측정
초기 및 10일(240시간)동안 방치한 각각의 상기 이방성 도전 필름을 1mg 분취하여 25 ℃에서의 TA社 Q20 모델을 이용하여, 10 ℃/1min, -50 내지 250 ℃ 온도구간에서의 25 ℃에서 초기 필름의 발열량(H0)과 25℃에서 240시간(10일) 방치한 필름의 발열량(H1)을 측정하였다. 이후 초기 필름의 발열량 대비 240시간 동안 방치한 필름의 하기 식 1과 같이 발열량의 변화량을 백분율로 산출하여 하기 표 5에 나타내었다.
[식 1]
발열량 변화율(%) = [(H0-H1)/H0] × 100
상기 식 1에서, H0 는 이방성 도전 필름에 대해 25 ℃ 에서 0시간에 측정한 DSC 상 발열량을 나타내고, H1은 상기 이방성 도전 필름을 25 ℃ 에서 240시간 방치 후 측정한 DSC 상 발열량을 나타낸다.
실험예 3
압흔 상태의 측정
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 각각의 이방성 도전 필름의 압흔 상태를 측정하기 위하여 하기의 방법으로 실험을 수행하였다.
상기 제조된 5 개의 이방성 도전 필름 각각을 이용하여 PCB(피치 300㎛, 단자 폭 150㎛, 단자 간 거리 150㎛, 단자 높이 35㎛)와 COF 필름(피치 300㎛, 단자 폭 150㎛, 단자 간 거리 150㎛, 단자 높이 8㎛)을 아래와 같은 조건으로 접속한 후, 단자 간 스페이스부에 형성된 압흔의 상태를 광학 현미경 (올림푸스 GX-41)으로 관찰하였다.
1) 가압착 조건 ; 60℃, 1초, 1 MPa
2) 본압착 조건 1; 130℃, 3초, 60 MPa
본압착 조건 2; 170℃, 3초, 60 MPa
상기 압착된 이방성 도전 필름에 형성된 압흔이 선명한 경우에는 'O'으로 평가하고, 압흔이 나타나지 않은 경우에는 'X'로 평가하였다.
상기 각 샘플의 압흔 상태를 본압착 조건에 따라 하기 표 3 및 4에 나타낸다.
본압착 조건1 실시예 비교예
1 2 3 1 2
접속 저항 (Ω) 초기 0.3 0.3 0.3 0.3 5.9
신뢰성 후 0.5 0.4 0.5 0.5 13.9
압흔 관찰 여부 O O O O X
본압착 조건2 실시예 비교예
1 2 3 1 2
접속 저항 (Ω) 초기 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5
신뢰성 후 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7
압흔 관찰 여부 O O O O O
실시예 비교예
1 2 3 1 2
발열량 변화율(%) 9.3 7.2 8.7 34.8 9.8
상기 표 3 및 4를 참조하면, 에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어 있는 양이온계 경화제를 함유하는 실시예 1 내지 3의 이방성 도전 필름은 130 ℃ 및 170 ℃의 조건에서 각각 초기 접속 저항이 0.5 Ω 미만, 신뢰성 접속 저항이 1.0 Ω 이하로 나타나, 저온에서도 충분한 본딩을 달성하여 양호한 압흔 상태를 나타낼 수 있어 이방성 도전 필름의 양호한 접속 신뢰성을 개선할 수 있음을 확인하였다.
또한, 상기 표 5를 참조하면, 실시예 1 내지 3의 이방성 도전 필름은 25 ℃에서 240시간 보관 후, DSC로 측정한 발열량 변화율이 20 % 이하로 나타나, 저장 안정성이 우수하다.
반면, 에폭시기를 갖는 화합물로 피막층이 형성되지 않은 비교예 1 및 이미다졸계 경화제를 함유하는 비교예 2의 경우, 저온에서 충분한 본딩 물성 구현이 어렵고, 고온방치시 저장안정성이 저해됨을 확인하였다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (17)

  1. 바인더 수지;
    반응성 화합물;
    에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어있는 양이온계 경화제; 및
    도전입자;를 포함하는 이방성 도전 필름 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양이온계 경화제는 설포늄계 경화제를 함유하는, 이방성 도전 필름 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 설포늄계 경화제는 하기의 화학식 1의 화합물인, 이방성 도전 필름 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00005

    상기 화학식 1에서, R1 내지 R5은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 -6 알킬기, 알콕시기, 아세틸기, 알콕시 카르보닐, 벤조일기 및 벤질옥시카르복실기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R6 및 R7은 각각 독립적으로 알킬기, 벤질기, o-메틸벤질기, m-메틸벤질기, p-메틸벤질기 및 나프틸메틸기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    X1은 SbF6, PF6, AsF6, BF4, CF3SO3, (CF3SO2)2N, B(C6F5)4 중 어느 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에폭시기를 갖는 화합물은 에폭시 수지 또는 페녹시 수지 중 1종 이상을 함유하는, 이방성 도전 필름 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름 조성물 고형분 총 중량에 대하여,
    바인더 수지 30 내지 70 중량%;
    반응성 화합물 20 내지 50 중량%;
    에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리되어 있는 양이온계 경화제 0.5 내지 20 중량%; 및
    도전 입자 1 내지 30 중량%를 함유하는, 이방성 도전 필름 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 피막층의 두께는 50 내지 800 nm 인, 이방성 도전 필름 조성물.
  7. 에폭시기를 갖는 화합물이 표면 처리되어 있는 양이온계 경화제를 함유하고,
    25 ℃에서 240 시간 동안 보관한 후, DSC(열시차주사열량계)로 측정한 하기 식 1의 발열량 변화율이 0% 초과 20% 이하인, 이방성 도전 필름.
    [식 1]
    발열량 변화율(%) = [(H0-H1)/H0] × 100
    상기 식 1에서, H0 는 이방성 도전 필름에 대해 25 ℃ 에서 0시간에 측정한 DSC 상 발열량을 나타내고,
    H1은 상기 이방성 도전 필름을 25 ℃ 에서 240 시간 방치 후 측정한 DSC 상 발열량을 나타낸다.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름을 100 내지 150 ℃, 60 내지 80 MPa, 1 내지 5초의 조건에서 본딩한 후, 측정한 초기 접속 저항이 0.5 Ω 미만인, 이방성 도전 필름.
  9. 제8항에 있어서, 상기 본딩 후, 상기 이방성 도전 필름을 85 ℃ 및 상대습도 85 %의 조건 하에서 500시간 동안 방치한 후 측정한 신뢰성 후 접속 저항이 0.5 Ω 이하인, 이방성 도전 필름.
  10. 제7항에 있어서, 상기 양이온계 경화제는 설포늄계 경화제를 함유하는, 이방성 도전 필름.
  11. 제10항에 있어서, 상기 설포늄계 경화제는 하기의 화학식 1의 화합물인, 이방성 도전 필름.
    [화학식 1]
    Figure pat00006

    상기 화학식 1에서, R1 내지 R5은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 -6 알킬기, 알콕시기, 아세틸기, 알콕시 카르보닐, 벤조일기 및 벤질옥시카르복실기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R6 및 R7은 각각 독립적으로 알킬기, 벤질기, o-메틸벤질기, m-메틸벤질기, p-메틸벤질기 및 나프틸메틸기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    X1은 SbF6, PF6, AsF6, BF4, CF3SO3, (CF3SO2)2N, B(C6F5)4 중 어느 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  12. 제7항에 있어서, 피막층의 두께는 50 내지 800 nm 인, 이방성 도전 필름.
  13. 제7항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름 고형분 총 중량에 대하여, 상기 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리되어 있는 양이온계 경화제를 0.5 내지 20 중량% 함유하는 이방성 도전 필름.
  14. 에폭시기를 갖는 화합물로 표면처리된 양이온계 경화제를 제조하고,
    상기 양이온계 경화제를 포함하는 이방성 도전 필름 조성물을 형성하여,
    이형 필름의 일면에 상기 이방성 도전 필름 조성물을 도포하여 건조하는 것을 포함하는, 이방성 도전 필름의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 양이온계 경화제는 25 ℃에서 5 내지 30 분간, 10,000 내지 15,000 rpm의 조건에서 하이브리다이저를 이용하여 제조되는 것인, 이방성 도전 필름의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서, 피막층의 두께는 50 내지 800 nm 인, 이방성 도전 필름의 제조방법.
  17. 제1 전극을 함유하는 제1 피접속부재;
    제2 전극을 함유하는 제2 피접속부재; 및
    상기 제1 피접속부재와 상기 제2 피접속부재 사이에 위치하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 접속시키는, 제7항 내지 제13항 중 어느 하나의 항의 이방성 도전 필름을 포함하는 반도체 장치.
KR1020140052960A 2014-04-30 2014-04-30 이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 KR20150125883A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140052960A KR20150125883A (ko) 2014-04-30 2014-04-30 이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140052960A KR20150125883A (ko) 2014-04-30 2014-04-30 이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150125883A true KR20150125883A (ko) 2015-11-10

Family

ID=54605314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140052960A KR20150125883A (ko) 2014-04-30 2014-04-30 이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150125883A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101355855B1 (ko) 이방성 도전 필름
TWI582125B (zh) Method for manufacturing hardened anisotropic conductive material, connecting structure and connecting structure for electronic parts
KR101391697B1 (ko) 이방성 도전 필름용 조성물 및 이를 이용한 이방성 도전 필름
KR101391696B1 (ko) 이방 전도성 조성물 및 필름
KR101131162B1 (ko) 저온 속경화형 이방 전도성 필름용 조성물 및 이를 이용한 저온 속경화형 이방 전도성 필름
KR101628440B1 (ko) 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치
JP5922544B2 (ja) 異方性導電材料及び接続構造体
TWI580757B (zh) 各向異性導電膜和由其連接的半導體裝置
JP3947532B2 (ja) 異方導電性接着剤フィルム
TWI649399B (zh) 非等向性導電膜用組成物、非等向性導電膜及使用其的顯示裝置
JP2010024384A (ja) 異方導電性組成物
JP4730215B2 (ja) 異方導電性接着剤フィルム
JP2005197032A (ja) 異方導電性フィルム
KR20150125883A (ko) 이방성 도전 조성물, 이방성 도전 필름 및 이를 이용한 반도체 장치
JP2011175846A (ja) 回路部材接続用接着フィルム、回路部材接続構造体及び回路部材接続構造体の製造方法
KR101731677B1 (ko) 이방 도전성 필름용 조성물, 이방 도전성 필름 및 반도체 장치
KR101665171B1 (ko) 이방 도전성 필름 및 상기 필름에 의해 접속된 반도체 장치
CN107848283B (zh) 各向异性导电膜以及使用其的显示装置
KR20190081984A (ko) 이방 도전성 필름, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및／또는 이를 포함하는 반도체 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal