KR20170062049A - 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 미세피치용 이방성 도전 접착제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 미세피치용 이방성 도전 접착제에 관한 것으로, (i) 제1 환원제를 이용하여 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자의 산화막을 제거시키는 단계; (ii) 상기 (i)단계 중 생성되는 수분을 제거하는 단계; (iii) 상기 (i)단계 및 (ii)단계에서 산화막 및 수분이 제거된 솔더입자와 바인더 수지를 혼합하여 이방성 도전 접착제를 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 (iii)단계는 산소와의 접촉이 차단되어있는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법을 제공한다.

Description

미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 미세피치용 이방성 도전 접착제 {Method of manufacturing anisotropic conductive adhesive for fine pitch and anisotropic conductive adhesive manufactured thereby}

본 발명은 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 미세피치용 이방성 도전 접착제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 이방성 도전 접착제 제조단계에서 사전에 솔더입자를 환원시키고 산소를 차단하여 솔더입자의 표면에 산화막을 형성하는 것을 방지하여 젖음성을 개선하고 전자부품의 미세피치화가 가능한 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 미세피치용 이방성 도전 접착제에 관한 것이다.

종래의 이방성 도전 접착 필름 또는 페이스트는 도전성 입자와 열에 의해 경화되는 접착성분을 포함하고 있으며, 주로 LCD 패널과 TCP 또는 PCB와 TCP 등의 전기적인 접속에 사용되고 있다. 해당 필름은 수지조성물 내부에 포함된 도전 필러가 상하 단자에 접속되어 기계적/물리적 접촉에 의한 도전을 추구하는 방식이나 이는 특정접점 만으로 물리적으로 접촉되므로 상대적으로 낮은 도전성으로 인한 불안정한 접촉저항, 낮은 접합강도, 이온마이그레이션 등의 단점을 가지고 있다. 또한 해당기술에 사용되는 도전 필러는 요구되는 피치 이하에서 균일한 크기의 폴리머 탄성볼에 별도의 귀금속 도금처리 및 절연처리가 필요하므로 품질관리가 곤란하며 가격이 비싸다. 뿐만 아니라 종래의 기술은 도전 필러의 접촉을 위해 별도의 Hot Bar라 불리는 고가의 설비가 필요하며, 온도와 시간 외에 필수로 압력이 가해지게 되는 바 피착되는 회로기판 또는 Chip 및 기타 ITO Glass 등에 손상을 발생시킬 수 있는 우려를 지니고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 자가융착 전도성 접착제가 개발되었다. 상기 접착제는 압력 없이 솔더입자의 융점 이상의 온도로 가열하는 것만으로 원하는 상하단자에 선택적으로 금속결합을 통한 접속을 유도함으로써 종래의 기술적인 문제점인 피착제간의 접착력 개선, 접촉저항의 안정화, 그리고 피착되는 부품들을 압력으로 인한 손상으로부터 보호할 수 있다. 다만 솔더입자 주변에 생성된 산화막으로 인해 불안정한 접촉저항, 낮은 도전성과 접합강도 및 불안정한 전기적 특성이 발생한다. 이를 해결하기 위한 방법으로 카르복실산 등의 환원제를 이용하여 솔더입자의 젖음(wetting)을 개선하여 배선, 신호선 접점과의 결합을 강화시킬 수 있음이 확인되어, 이방성 도전 접착제 제조시에 솔더입자, 바인더 수지와 함께 환원제를 첨가하여 혼합하여 솔더입자 표면의 산화막을 방지하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1096677호 (발명의 명칭: 이방성 도전 접속제, 이를 이용한 나노 도전성 패턴의 형성방법 및 전자부품의 실장방법, 이하 종래기술 1이라 함)에서는, (a) 용융 가능하며 1nm 내지 30㎛의 입경을 갖는 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 융점에서 경화가 완료되지 않는 폴리머를 포함하는 이방성 도전 접속제를 웨팅영역이 형성된 기판상에 배치하는 단계; (b) 상기 이방성 도전 접속제를 상기 도전성 입자는 용융되고 상기 폴리머는 경화가 완료되지 않는 온도까지 가열하여 웨팅영역의 표면에 도전층을 형성하는 단계; (c) 경화 온도 이상으로 가열하여 폴리머를 경화시키는 단계; 및 (d) 웨팅영역이 형성되지 않은 기판의 표면에 경화된 폴리머를 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 나노 도전성 패턴의 형성방법이 개시되어 있다.

KR 10-1096677 B1

종래기술 1은, 종속항에서 이방성 도전 접속제에 환원제 역할을 하는 표면활성화 수지를 첨가하여 솔더입자 표면의 산화막을 방지하려 한다. 하지만, 이러한 경우 환원제와 솔더입자 표면의 산화막과의 화학반응으로 생성되는 수분이나 잔류 용매에 의해 생성되는 기포가 접합층 내에 내포된 채로 경화됨으로 인해 접합형상이 고르지 않는다는 제1 문제점, 단선 등의 신뢰성면에 문제가 생긴다는 제2 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 있어서, (i) 제1 환원제를 이용하여 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자의 산화막을 제거시키는 단계; (ii) 상기 (i)단계 중 생성되는 수분을 제거하는 단계; (iii) 상기 (i)단계 및 (ii)단계에서 산화막 및 수분이 제거된 솔더입자와 바인더 수지를 혼합하여 이방성 도전 접착제를 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 (iii)단계는 산소와의 접촉이 차단되어있는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 (iii)단계에서의 이방성 도전 접착제는 상기 솔더입자의 추가적인 산화 방지를 위한 제2 환원제를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (iii)단계에서 상기 이방성 도전 접착제 100중량부에 대하여 상기 제2 환원제는 0.01 내지 3중량부일 수 있다.

또한, 상기 제1 환원제는 3-butenoic acid(BA), 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane, 1,3-bis(2-carboxypropyl)tetramethyl disiloxane으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

또한, 상기 제2 환원제는 3-butenoic acid(BA), 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane, 1,3-bis(2-carboxypropyl)tetramethyl disiloxane으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

또한, 상기 (i)단계 및 (ii)단계는 용제에 상기 솔더입자와 상기 제1 환원제를 넣어 웨트(wet) 상태에서 환원 및 수분제거를 할 수 있다.

또한, 상기 (ii)단계 및 (iii)단계는 대기압보다 낮은 압력하에서 수행될 수 있다.

또한, 상기 (ii)단계는 진공 오븐을 사용하고, 20 내지 150℃ 온도 범위에서 2 내지 20시간 가열 건조하여 수분을 제거할 수 있다.

또한, 상기 (ii)단계는 진공 가열 교반기를 사용하고, 20 내지 150℃ 온도 범위에서 1 내지 8시간 가열 교반하여 수분을 제거할 수 있다.

또한, 상기 솔더입자는 상기 이방성 도전 접착제 총량에 대하여 5 내지 60 체적%의 비율로 상기 바인더 수지 중에 함유될 수 있다.

또한, 상기 바인더 수지는 열경화성 수지로 구성되어 있고, 상기 솔더입자는 상기 열경화성 수지의 반응개시온도와 경화온도 사이의 융점을 가질 수 있다.

또한, 상기 바인더 수지는 열가소성 수지로 구성되어 있고, 상기 솔더입자는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도보다 높은 융점을 가질 수 있다.

또한, 상기 바인더 수지는 광 경화형 수지로 구성될 수 있다.

또한, 상기 솔더입자는 0.1~100μm의 크기를 가질 수 있다.

또한, 상기 솔더입자는 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 비쓰무트(Bi) 중 둘 이상 함유되어 녹는점이 70~200℃일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 있어서, (가) 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자, 바인더 수지 및 상기 솔더입자의 산화막을 제거시키는 제1 환원제를 혼합하는 단계; 및 (나) 상기 (가)단계 중 생성되는 수분을 제거하여 이방성 도전 접착제를 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 (가)단계에서는 상기 솔더입자, 바인더 수지 및 제1 환원제의 혼합과 동시에 상기 솔더입자의 산화막 제거가 수행되고, 상기 (가)단계 및 (나)단계는 산소와의 접촉이 차단되어있는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 상기 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 의해 제조되는 미세피치용 이방성 도전 접착제를 제공한다.

또한, 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 80~200℃ 온도범위에서 10~10,000cps의 점도를 가질 수 있다.

또한, 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 필름 형태일 수 있다.

또한, 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 페이스트 형태일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 전자부품 실장방법에 있어서, (a) 복수의 전극단자를 갖는 제1 기판상에 미세피치용 이방성 도전 접착제를 배치시키는 단계; (b) 상기 제1기판과 대향하여 복수의 접속단자를 갖는 제2 기판을 상기 제1 기판 위에 배치시키는 단계; (c) 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제 내의 바인더 수지는 경화되지 않고 솔더입자는 용융되는 온도로 가열하여 상기 솔더입자를 용융시켜 대향하는 상기 복수의 전극단자와 접속단자 사이를 전기적으로 접속하는 접속체를 형성시키는 단계; 및 (d) 경화 온도 이상으로 가열하여 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제 내의 바인더 수지를 경화시켜 경화 수지층을 형성하여 상기 제1 기판에 상기 제2 기판을 고정시키는 단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 상기 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제인 것을 특징으로 하는 전자부품 실장방법을 제공한다.

본 발명은, 환원제를 이용하여 솔더입자의 산화막을 제거한 다음, 환원반응 중에 생성된 수분을 사전에 제거하고 바인더 수지와의 혼합단계에서 산소를 차단하여 더 이상의 산화를 방지함으로써, 전자부품 실장 공정에서 기포가 발생하지 않아 접합형상이 일정하다는 제1 효과, 솔더입자가 용융하여 금속 단자 사이에만 응집하여 접속체를 형성하므로 단선 등의 문제가 발생하지 않는다는 제2 효과 및 추가적인 산화방지를 위해 소량의 환원제를 첨가하여 기포가 내포하는 문제 없이 산화막 형성을 막을 수 있다는 제3 효과를 갖는다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품의 실장방법을 나타내는 공정 모식도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 있어서, (i) 제1 환원제를 이용하여 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자의 산화막을 제거시키는 단계(S100); (ii) 상기 (i)단계 중 생성되는 수분을 제거하는 단계(S200); (iii) 상기 (i)단계 및 (ii)단계에서 산화막 및 수분이 제거된 솔더입자와 바인더 수지를 혼합하여 이방성 도전 접착제를 제조하는 단계(S300); 를 포함하여 이루어지고, 상기 (iii)단계는 산소와의 접촉이 차단되어있는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명의 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법의 각 단계별로 상술하기로 한다.

첫째, 제1 환원제를 이용하여 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자의 산화막을 제거시킨다.

솔더입자는 녹는점이 70~200℃인 저융점 솔더(low melting point solder)일 수 있다. 저융점의 솔더입자를 사용함으로써, 전자부품의 각종 부재가 열이력에 의해 손상되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 상기 솔더입자는 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 비쓰무트(Bi) 중 둘 이상 함유될 수 있다. 예를 들어, 상기 솔더입자는 60Sn/40Bi, 52In/48Sn, 97In/3Ag, 57Bi/42Sn/1Ag, 58Bi/42Sn, 및 96.5Sn/3.5Ag 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 솔더입자의 크기는 적용되는 도전 패턴의 크기(e.g. pitch)에 따라 선택될 수 있으며, 상기 도전 패턴의 크기가 증가할수록 큰 입자 크기의 솔더입자가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 저융점 솔더의 입자 크기는 0.1~100μm의 범위에서 선택될 수 있다. 다만, 상기 수치보다 솔더입자의 크기가 큰 경우에는 융점이 높아져 전자 부품의 실장 공정에서 열화가 발생할 수 있다.

상기 솔더입자는 대기중의 산소와 접촉하여 표면에 산화막을 쉽게 생성한다. 생성된 산화막으로 인해 솔더입자를 포함하는 이방성 도전 접착제를 이용하여 반도체칩과 같은 전자부품을 실장하는 경우에 불안정한 접촉저항으로 낮은 도전성과 접합강도가 불안정한 전기적 특성이 생기는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 후술하는 솔더입자와 바인더 수지를 혼합, 분산시키는 단계에서 카르복실산과 같은 환원제를 첨가하여 이방성 도전 접착제를 제조하여 솔더입자의 젖음(wetting)을 개선하여 배선, 신호선 접점과의 결합을 강화시킬 수 있음이 확인되었다. 하지만 환원제와 솔더입자의 표면에 존재하는 산화막과의 화학 반응으로 생성된 물이나 잔류 용매에 의해 생성되는 기포가 접합층내에 내포된 채로 경화됨으로 인해 접합형상이 고르지 않고 단선 등의 신뢰성 면의 문제를 야기한다.

이를 해결하기 위하여 본 발명은 환원제를 이용하여 먼저 솔더입자의 산화막을 제거한다. 산화막을 제거하는 데 이용하는 제1 환원제로는 3-butenoic acid(BA), 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane, 1,3-bis(2-carboxypropyl)tetramethyl disiloxane으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다른 카르복실기를 갖는 화합물이라도 가능하다.

상기 산화막을 제거하는 단계는 용제에 상기 솔더입자와 상기 제1 환원제를 넣어 웨트(wet) 상태에서 환원시킬 수 있다. 후술하는 수분을 제거하는 단계도 이어서 웨트(wet) 상태에서 환원된 솔더입자에서 수분을 제거할 수 있다. 웨트(wet)상태의 경우 산소와의 접촉을 차단하면서 단계를 진행할 수 있다. 용제 하에서 솔더입자는 분산되어 환원제와 접촉하는 표면적이 증가하여 환원반응이 더 잘 일어날 수 있다. 상기 용제는 특별히 한정되지 않으나, 통상적으로 이방성 도전 접착제에 사용되는 것이면 어느 것이라도 가능하다. 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트, 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.

둘째, 상기 첫째 단계 중에 생성되는 수분을 제거한다.

첫째 단계에서 제거되는 산화막의 산소원자와 환원제인 카르복실산의 화학반응으로 물이 생성된다. 생성되는 수분을 방치하면 이방성 도전 접착제를 이용한 전자 부품의 실장 공정 경우에 가열과정이 수반되는데 가열과정에 수분이 기화하여 기포가 생성하여 상술한 문제점이 발생하므로 이방성 도전 접착제 제조단계에서 사전에 수분을 제거한다.

이때, 상기 단계는 산소와의 접촉 차단 및 용이한 수분제거를 위해 대기압보다 낮은 압력하에서 수행될 수 있다. 대기압 상태에서도 수분제거는 가능하지만 보다 빠른 시간 내에 낮은 온도에서 수분 제거될 수 있다는 점에서 대기압보다 낮은 압력 하에서 수행되는 것이 바람직하다.

상기 단계는 진공 오븐을 이용하여 수분을 제거할 수 있다. 진공 오븐은 기존의 어느 진공 오븐 장치라도 사용 가능하다. 상기 단계는 20 내지 150℃ 온도 범위에서 2 내지 20시간 가열 건조할 수 있다. 20℃ 미만이거나 2시간 미만인 경우에는 충분한 수분제거가 이뤄지지 않으며, 150℃ 초과 또는 20시간 초과하여 가열 건조 하는 것은 그 이하의 온도와 시간으로도 충분히 생성된 수분을 제거할 수 있어 불필요하다. 그리고 진공오븐 내 온도가 상기 솔더입자의 용융온도 이상으로 높아지면 액상의 작은 솔더 droplet 들이 표면에너지를 낮추기 위해 서로 합쳐져 큰 droplet으로 성장할 수 있으며 이후 냉각시 큰 솔더 분말로 응고될 수 있는 문제점이 있어 150℃ 이하에서 건조시키는 것이 바람직하다.

상기 단계는 또한, 진공배기 장치가 장착되어 대기압보다 낮은 압력의 용기 내에서 교반이 가능한 진공 가열 교반기를 이용하여 수분을 제거할 수 있다. 상기 진공 가열 교반기의 경우 20 내지 150℃ 온도 범위에서 1 내지 8시간 가열 교반하여 수분을 제거할 수 있다. 대기압보다 낮은 압력 하에서는 수분의 끓는점이 낮아져서 보다 저온에서도 기화되어 제거할 수 있고, 가열하는 동안 웨트(wet) 상태의 환원된 솔더입자를 지속적으로 교반하는 경우 생성되는 기포가 외부로 쉽게 빠져나가 탈포될 수 있다. 따라서 진공 오븐 하에서 가열 건조 시키는 것보다 진공 가열 교반기를 활용할 경우 수분의 제거 시간이 빠르게 단축될 수 있다.

셋째, 상기 산화막 및 수분이 제거된 솔더입자와 바인더 수지를 혼합하여 상기 솔더입자를 분산시켜 이방성 도전 접착제를 제조한다. 상기 단계는 산소와의 접촉이 차단되어있는 상태에서 수행될 수 있다.

상기 바인더 수지는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 광경화성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 이들 중에서, 열경화성 수지가 경화 후의 선팽창률이나 탄성률 등의 기계 특성이 우수하여 바람직하다.

상기 열경화성 수지는 가열함으로써 용융되어 경화되는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 통상 반도체 장치 제조용 접착제 성분으로 사용할 수 있는 것이 사용된다. 이러한 열경화성 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 수지, 옥세탄 수지, 페놀 수지, (메트)아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지 (불포화 폴리에스테르 수지), 디알릴프탈레이트 수지, 말레이미드 수지, 폴리이미드 수지 (폴리이미드 전구체 수지), 비스말레이미드-트리아진 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지, (메트)아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 말레이미드 수지, 비스말레이미드-트리아진 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 열경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 이들 중에서도, 경화성과 보존성, 경화물의 내열성, 내습성, 내약품성이 우수하다는 관점에서 에폭시 수지가 바람직하다. 또한, 이들 열경화성 수지는 1종 단독으로 이용하거나, 2종 이상을 병용해도 된다.

상기 열경화성 수지는 상기 솔더입자의 융점이 상기 열경화성 수지의 반응개시온도와 경화온도 사이에 있는 것이 바람직하다. 전자부품을 실장 공정에서 가열할 때, 열경화성 수지가 경화하기 전에 솔더입자가 먼저 용융되어 접속체를 만들 필요가 있고, 가열상태에서 용융한 솔더입자의 응집이 원활하도록 열경화성 수지의 점도가 낮아질 필요가 있으므로 솔더입자의 융점이 열경화성 수지의 반응개시온도와 경화온도 사이에 있는 것이 바람직하다.

상기 열가소성 수지는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 아세트산비닐계, 폴리비닐알코올 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 염화비닐 수지, (메트)아크릴 수지, 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 실록산 변성 폴리이미드 수지, 폴리부타디엔 수지, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로오스 수지, 이소부틸렌 수지, 비닐에테르 수지, 액정 폴리머 수지, 폴리페닐렌술파이드 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리우레탄 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체, 폴리아세탈 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 부틸 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴산 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리아세트산비닐 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지는 단일 중합체여도 되고, 이들 열가소성 수지 성분의 적어도 2종 이상의 공중합체여도 된다.

상기 열가소성 수지는 상기 솔더입자의 융점이 상기 열가소성 수지의 유리전이온도보다 높은 것이 바람직하다. 열가소성 수지가 가열되어서 용융상태가 되기 전에 솔더입자가 용융해버리면, 솔더입자의 수지 중에서의 자유스러운 이동이 방해되기 때문에, 솔더입자는 열가소성 수지의 유리전이온도보다도 높은 융점을 가지는 것이 바람직하다.

광 경화형 수지는 광중합성 모노머나 광중합성 올리고머와 광중합 개시제등을 혼합한 것으로, 광조사에 의해 중합 반응이 개시되는 특성을 갖는다. 이러한 광중합성 모노머나 광중합성 올리고머로는 (메타)아크릴산 에스테르류 모노머, 에테르 (메타)아크릴레이트, 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트, 아미노 수지 (메타)아크릴레이트, 불포화 폴리에스테르, 실리콘계 수지 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 솔더입자는 유동성 및 젖음 특성을 고려하여 상기 이방성 도전 접착제 총량에 대하여 5 내지 60 체적%의 비율로 상기 바인더 수지 중에 함유될 수 있다. 5체적% 미만이 되면 솔더입자가 부족하여 단자 간에 접속이 안 될 우려가 있고, 60체적%를 초과하면 솔더입자가 과도하게 남아서 인접하는 단자 간에 접속체에 의한 브리지를 일으켜 쇼트가 생길 우려가 있다.

상기 솔더입자와 바인더 수지를 혼합하기 위해 필요한 용제는 상기 바인더 수지 성분에 따라 다를 수 있다. 다만, 상기 첫째 단계에서 사용된 용제와 상용성이 없는 성분의 용제를 사용하는 경우, 상기 수분 제거단계에서 먼저 사용한 용제를 완전히 제거한 다음, 추가적으로 용제를 투입하는 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 상기 첫째 단계에서의 용제와 동일하거나 상용성이 있는 용제를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (iii)단계는 산소와의 접촉을 차단하기 위해 산소를 제거한 공간에서 수행될 수 있다. 또는 불활성 가스 하에서도 수행될 수 있다.

산화막과 수분이 제거된 솔더입자가 상기 바인더 수지와 혼합하여 상기 솔더입자가 분산되는 과정에서도 산소를 포함하는 공기 중에서 제조하면 산화 반응에 의해 표면에 산화막이 형성될 수 있다. 따라서 산화막 형성 방지를 위해 상기 둘째단계 후에도 웨트(wet) 상태를 유지하여 산소와의 접촉을 차단하거나 진공챔버와 같은 밀폐공간에서 진공배기 장치를 이용하여 산소를 제거하거나 또는 질소가스와 같은 불활성 가스 분위기를 조성하여 산소를 차단하고 이방성 도전 접착제를 제조한다. 기타 소정의 방법으로 산소를 제거하여 산화막의 재형성을 방지할 수 있다. 상기 단계의 수행을 위해 둘째 단계에서 사용한 진공 오븐을 다시 사용할 수 있다. 한편, 상기 (ii)단계에서 진공 가열 교반기를 사용하는 경우 웨트(wet) 상태로 환원되고 수분이 제거된 솔더입자가 젖어 있는 상태가 유지되어 불활성 가스가 필요하지 않을 수 있다.

또한, 상기 (iii)단계에서의 이방성 도전 접착제는 상기 솔더입자의 추가적인 산화 방지를 위한 제2 환원제를 더 포함할 수 있다. 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 의해 솔더입자의 산화를 방지하는 목적은 충분히 달성할 수 있으나, 전자부품 실장 공정에서 공기 중에 노출되는 이방성 도전 접착제 상의 솔더입자와 기판의 금속 단자의 표면 산화막을 환원시켜 표면의 젖음성을 높이기 위하여 제2 환원제를 더 포함할 수 있다. 다만, 그 환원 정도는 기존의 방법에 비하면 적은 수준이므로 제2 환원제의 양은 상기 이방성 도전 접착제 100중량부에 대하여 0.01 내지 3중량부일 수 있다. 상기 범위 내만으로도 표면 산화막을 전기적으로 접합할 수 있도록 확실하게 제거할 수 있다. 상기 솔더입자의 산화는 상기 접착제 상의 표면에만 일부 발생하므로 환원제와의 환원반응으로 발생한 수분이 기화되어 생기는 기포는 경화 수지층에 내포되지 않고 외부로 빠져나가 기포로 인한 문제점이 발생하지 않는다.

상기 제2 환원제는 3-butenoic acid(BA), 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane, 1,3-bis(2-carboxypropyl)tetramethyl disiloxane으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다른 카르복실기를 갖는 화합물이라도 가능하다.

본 발명의 다른 실시예는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 있어서, (가) 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자, 바인더 수지 및 상기 솔더입자의 산화막을 제거시키는 제1 환원제를 혼합하는 단계; 및 (나) 상기 (가)단계 중 생성되는 수분을 제거하여 이방성 도전 접착제를 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 (가)단계에서는 상기 솔더입자, 바인더 수지 및 제1 환원제의 혼합과 동시에 상기 솔더입자의 산화막 제거가 수행되고, 상기 (가) 및 (나) 단계는 산소와의 접촉이 차단되어있는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법을 제공한다.

이하 상기 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법의 각 단계별로 상술하기로 한다.

첫째, 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자, 바인더 수지 및 상기 솔더입자의 산화막을 제거시키는 제1 환원제를 혼합한다. 상기 단계에서는 상기 솔더입자, 바인더 수지 및 제1 환원제의 혼합과 동시에 상기 솔더입자의 산화막 제거가 수행될 수 있다.

솔더입자는 녹는점이 70~200℃인 저융점 솔더(low melting point solder)일 수 있다. 저융점의 솔더입자를 사용함으로써, 전자부품의 각종 부재가 열이력에 의해 손상되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 상기 솔더입자는 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 비쓰무트(Bi) 중 둘 이상 함유될 수 있다. 예를 들어, 상기 솔더입자는 60Sn/40Bi, 52In/48Sn, 97In/3Ag, 57Bi/42Sn/1Ag, 58Bi/42Sn, 및 96.5Sn/3.5Ag 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 솔더입자의 크기는 적용되는 도전 패턴의 크기(e.g. pitch)에 따라 선택될 수 있으며, 상기 도전 패턴의 크기가 증가할수록 큰 입자 크기의 솔더입자가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 저융점 솔더의 입자 크기는 0.1~100μm의 범위에서 선택될 수 있다. 다만, 상기 수치보다 솔더입자의 크기가 큰 경우에는 융점이 높아져 전자 부품의 실장 공정에서 열화가 발생할 수 있다.

산화막을 제거하는 데 이용하는 제1 환원제로는 3-butenoic acid(BA), 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane, 1,3-bis(2-carboxypropyl)tetramethyl disiloxane으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다른 카르복실기를 갖는 화합물이라도 가능하다.

또한, 상기 제1 환원제는 상기 솔더입자의 추가적인 산화 방지를 위해 후술하는 수분 제거단계에서 같이 제거되지 않고 제조되는 이방성 도전 접착제 내에 포함될 수 있다. 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 의해 솔더입자의 산화를 방지하는 목적은 충분히 달성할 수 있으나, 전자부품 실장 공정에서 공기 중에 노출되는 이방성 도전 접착제 상의 솔더입자와 기판의 금속 단자의 표면 산화막을 환원시켜 표면의 젖음성을 높이기 위하여 제1 환원제를 더 포함할 수 있다. 다만, 그 환원 정도는 기존의 방법에 비하면 적은 수준이므로 제거되지 않고 포함되는 제1 환원제의 양은 상기 이방성 도전 접착제 100중량부에 대하여 0.01 내지 3중량부일 수 있다. 상기 범위 내만으로도 표면 산화막을 전기적으로 접합할 수 있도록 확실하게 제거할 수 있다. 상기 솔더입자의 산화는 상기 접착제 상의 표면에만 일부 발생하므로 환원제와의 환원반응으로 발생한 수분이 기화되어 생기는 기포는 경화 수지층에 내포되지 않고 외부로 빠져나가 기포로 인한 문제점이 발생하지 않는다.

상기 혼합하는 단계는 용제에 상기 솔더입자, 바인더 수지 및 제1 환원제를 넣어 웨트(wet) 상태에서 환원시킬 수 있다. 후술하는 수분을 제거하는 단계도 이어서 웨트(wet) 상태에서 환원된 솔더입자에서 수분을 제거할 수 있다. 웨트(wet) 상태의 경우 산소와의 접촉을 차단하면서 단계를 진행할 수 있다. 용제 하에서 솔더입자는 분산되어 환원제와 접촉하는 표면적이 증가하여 환원반응이 더 잘 일어날 수 있다. 상기 용제는 특별히 한정되지 않으나, 통상적으로 이방성 도전 접착제에 사용되는 것이면 어느 것이라도 가능하다. 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트, 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.

상기 단계는 후술하는 수분제거 단계에서처럼 산소와의 접촉을 차단하기 위해 진공배기 장치를 이용하여 산소를 제거한 공간에서 수행될 수 있다. 또는 불활성 가스 하에서도 수행될 수 있다.

상기 바인더 수지는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 광경화성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 이들 중에서, 열경화성 수지가 경화 후의 선팽창률이나 탄성률 등의 기계 특성이 우수하여 바람직하다.

상기 열경화성 수지는 가열함으로써 용융되어 경화되는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 통상 반도체 장치 제조용 접착제 성분으로 사용할 수 있는 것이 사용된다. 이러한 열경화성 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 수지, 옥세탄 수지, 페놀 수지, (메트)아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지 (불포화 폴리에스테르 수지), 디알릴프탈레이트 수지, 말레이미드 수지, 폴리이미드 수지 (폴리이미드 전구체 수지), 비스말레이미드-트리아진 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지, (메트)아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 말레이미드 수지, 비스말레이미드-트리아진 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 열경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 이들 중에서도, 경화성과 보존성, 경화물의 내열성, 내습성, 내약품성이 우수하다는 관점에서 에폭시 수지가 바람직하다. 또한, 이들 열경화성 수지는 1종 단독으로 이용하거나, 2종 이상을 병용해도 된다.

상기 열경화성 수지는 상기 솔더입자의 융점이 상기 열경화성 수지의 반응개시온도와 경화온도 사이에 있는 것이 바람직하다. 전자부품을 실장 공정에서 가열할 때, 열경화성 수지가 경화하기 전에 솔더입자가 먼저 용융되어 접속체를 만들 필요가 있고, 가열상태에서 용융한 솔더입자의 응집이 원활하도록 열경화성 수지의 점도가 낮아질 필요가 있으므로 솔더입자의 융점이 열경화성 수지의 반응개시온도와 경화온도 사이에 있는 것이 바람직하다.

상기 열가소성 수지는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 아세트산비닐계, 폴리비닐알코올 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 염화비닐 수지, (메트)아크릴 수지, 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 실록산 변성 폴리이미드 수지, 폴리부타디엔 수지, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로오스 수지, 이소부틸렌 수지, 비닐에테르 수지, 액정 폴리머 수지, 폴리페닐렌술파이드 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리우레탄 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체, 폴리아세탈 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 부틸 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴산 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리아세트산비닐 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지는 단일 중합체여도 되고, 이들 열가소성 수지 성분의 적어도 2종 이상의 공중합체여도 된다.

상기 열가소성 수지는 상기 솔더입자의 융점이 상기 열가소성 수지의 유리전이온도보다 높은 것이 바람직하다. 열가소성 수지가 가열되어서 용융상태가 되기 전에 솔더입자가 용융해버리면, 솔더입자의 수지 중에서의 자유스러운 이동이 방해되기 때문에, 솔더입자는 열가소성 수지의 유리전이온도보다도 높은 융점을 가지는 것이 바람직하다.

광 경화형 수지는 광중합성 모노머나 광중합성 올리고머와 광중합 개시제등을 혼합한 것으로, 광조사에 의해 중합 반응이 개시되는 특성을 갖는다. 이러한 광중합성 모노머나 광중합성 올리고머로는 (메타)아크릴산 에스테르류 모노머, 에테르 (메타)아크릴레이트, 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트, 아미노 수지 (메타)아크릴레이트, 불포화 폴리에스테르, 실리콘계 수지 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 솔더입자는 유동성 및 젖음 특성을 고려하여 상기 이방성 도전 접착제 총량에 대하여 5 내지 60체적%의 비율로 상기 바인더 수지 중에 함유될 수 있다. 5체적% 미만이 되면 솔더입자가 부족하여 단자 간에 접속이 안 될 우려가 있고, 60체적%를 초과하면 솔더입자가 과도하게 남아서 인접하는 단자 간에 접속체에 의한 브리지를 일으켜 쇼트가 생길 우려가 있다.

둘째, 상기 첫째 단계 중에 생성되는 수분을 제거한다.

첫째 단계에서 제거되는 산화막의 산소원자와 환원제인 카르복실산의 화학반응으로 물이 생성된다. 생성되는 수분을 방치하면 이방성 도전 접착제를 이용한 전자 부품의 실장 공정 경우에 가열과정이 수반되는데 가열과정에 수분이 기화하여 기포가 생성하여 상술한 문제점이 발생하므로 이방성 도전 접착제 제조단계에서 사전에 수분을 제거한다.

이때, 상기 단계는 산소와의 접촉 차단 및 용이한 수분제거를 위해 진공배기 장치를 이용하여 대기압보다 낮은 압력하에서 수행될 수 있다.

상기 단계는 진공배기 장치가 장착되어 대기압보다 낮은 압력하의 용기 내에서 교반이 가능한 진공 가열 교반기를 이용하여 수분을 제거할 수 있다. 상기 진공 가열 교반기의 경우 20 내지 150℃ 온도 범위에서 1 내지 8시간 가열 교반하여 수분을 제거할 수 있다. 대기압보다 낮은 압력의 경우에는 수분의 끓는점이 낮아져서 보다 저온에서도 기화되어 제거할 수 있고, 가열하는 동안 웨트(wet) 상태의 환원된 솔더입자를 지속적으로 교반하는 경우 생성되는 기포가 외부로 쉽게 빠져나가 탈포될 수 있다.

상기 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법의 경우, 솔더입자를 환원시켜 산화막을 제거하는 단계와 바인더 수지와 혼합하는 단계를 동시에 수행하여 공정 과정을 감축하고, (나) 단계에서 진공 가열 교반기를 사용하여 대기압보다 낮은 압력하에서 웨트(wet) 상태의 환원된 솔더입자에서 수분을 기화, 탈포시키는 경우 수분을 제거하는 시간도 단축되어 효율적인 미세피치용 이방성 도전 접착제를 제조할 수 있는 효과를 갖는다.

상기 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법은 환원제를 기존의 방법에 비해 접착제 내에 첨가하지 않거나 소량만 첨가하므로 상기 접착제에 솔더입자와 바인더 수지의 함량을 증가시켜 전자부품 실장 공정시 단자 간의 전기적 접속을 조금 더 용이하게 할 수 있다는 이점이 있다.

그 외에도 상기 혼합하는 단계에서, 필요에 따라 경화제, 경화 촉진제, 변형제 등의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이므로, 그 함량이 특별히 한정되지 않으며, 용도에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 상기 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 의해 제조되는 미세피치용 이방성 도전 접착제를 제공한다.

상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 80~200℃ 온도범위에서 10~10,000cps의 점도를 가질 수 있다. 상기 점도는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에서 사용되는 용제의 양에 따라 조절될 수 있다. 전자부품 실장 공정에서 상기 접착제를 가열하여 상기 솔더입자가 용융되는 온도에서 점도는 10 내지 1000cps의 범위 내일 수 있다. 상기 이방성 도전 접착제의 점도가 낮아지므로 용융된 상기 솔더입자는 더 용이하게 유동하여 응집할 수 있다.

또한, 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 필름 형태일 수 있고, 또는 페이스트 형태로도 사용할 수 있다. 이 중에서 필름 형태가 바람직하다. 필름 형태는 페이스트 형태에 비해 전자부품 실장 비용, 두께관리, 접착신뢰성 등의 품질관리 면에서 우수한 면이 있다.

본 발명의 다른 실시예는 전자부품 실장방법에 있어서, (a) 복수의 전극단자를 갖는 제1 기판상에 미세피치용 이방성 도전 접착제를 배치시키는 단계; (b) 상기 제1기판과 대향하여 복수의 접속단자를 갖는 제2 기판을 상기 제1 기판 위에 배치시키는 단계; (c) 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제 내의 바인더 수지는 경화되지 않고 솔더입자는 용융되는 온도로 가열하여 상기 솔더입자를 용융시켜 대향하는 상기 복수의 전극단자와 접속단자 사이를 전기적으로 접속하는 접속체를 형성시키는 단계; (d) 경화 온도 이상으로 가열하여 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제 내의 바인더 수지를 경화시켜 경화 수지층을 형성하여 상기 제1 기판에 상기 제2 기판을 고정시키는 단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 상기 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제인 것을 특징으로 하는 전자부품 실장방법을 제공한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품의 실장방법을 나타내는 공정 모식도이다. 이하 도 2 내지 도 4를 참고하여 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제를 이용한 전자부품 실장방법에 대해서 상술한다.

도 2를 참고하면, 복수의 전극단자(21)를 갖는 제1 기판(20) 상에 상기 본 발명에 따른 미세피치용 이방성 도전 접착제(30)를 배치시킨 다음, 상기 제1 기판(20)과 대향하여 복수의 접속단자(11)를 갖는 제2 기판(10)을 상기 제1 기판(20) 위에 배치시킨다. 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제(30) 내에는 바인더 수지(32)내에 상기 본 발명의 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 따라 산화막과 수분이 제거된 솔더입자(31)가 분산되어 고르게 퍼져있다. 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제(30) 내에 추가적으로 경화제(33)가 첨가될 수 있다.

도 3을 참고하면, 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제(30) 내의 바인더 수지(32)는 경화되지 않고 솔더입자(31)는 용융되는 온도로 가열하여 상기 솔더입자(31)를 용융시켜 대향하는 상기 복수의 전극단자(21)와 접속단자(11) 사이를 전기적으로 접속하는 접속체(40)를 형성시킨다. 별도의 압력을 가할 필요 없이 솔더입자(31)의 용융온도까지 가열하게 되면, 솔더입자(31)가 용융되면서 표면장력에 의해 입자간 스스로 융착 및 스스로 배향하게 되며 점점 더 커진 솔더입자(31)의 융착체는 금속으로 구성된 상하단자에 접촉하게 된다.

종래의 Hot Bar라 불리는 별도의 고가설비를 사용하지 않고 기존의 Solder Reflow line이나 일반오븐을 이용하여 압력 없이 일정한 온도만으로 원하는 상하단자에 선택적으로 금속결합을 통한 접속을 유도함으로써 종래의 기술적인 문제점인 피착제간의 접착력 개선, 접촉저항의 안정화, 그리고 피착되는 부품들을 압력으로 인한 손상으로부터 보호할 수 있다. 또한 단자부위에만 선택적으로 접속되고 단자부위 외에는 수지조성물로 구성되어 단자부위를 보호할 수 있게 되어, 이온마이그레이션에도 효과적이다. 추가적으로 솔더입자들이 일정온도에서 스스로 금속단자 부위에 융착되므로 부수적으로 상하 단자 간의 균일한 배열도 유도하게 된다.

도 4를 참고하면, 경화 온도 이상으로 가열하여 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제(30) 내의 바인더 수지(32)를 경화시켜 경화 수지층(50)을 형성하여 상기 제1 기판(20)에 상기 제2 기판(10)을 고정시킨다. 도 3에서 용융된 솔더입자(31)는 대향되는 전극단자(21)와 접속단자(11)를 전기적으로 접속시키는 접속체(40)를 형성한다. 그 후 경화 온도 이상으로 상승하여 가열하면, 바인더 수지(32)와 경화제(33)간 경화반응으로 경화 수지층(50)을 형성하면서 상하 단자 간에 융착된 접속체(40)를 보호하는 형태로 경화가 진행되면서 제1기판(20)과 제2 기판(10)을 고정시킨다.

기존의 방법은 이방성 도전 접착제에 환원제를 첨가하여 전자부품 실장 공정 시에 솔더입자 및 금속단자 표면의 산화막을 제거하였으나, 경화과정에서 환원으로 인하여 발생한 수분이 기화되어 생긴 기포가 경화 수지층 내에 빠져나가지 못하고 남아있게 되어 접합형상이 고르지 못하고 단선 등의 신뢰성 문제를 야기 시켰다.

상기 본 발명에 의해 제조된 미세피치용 이방성 도전 접착제는 제조단계에서 환원제를 이용하여 솔더입자의 산화막 및 수분을 사전에 제거하고 또한 산소가 차단된 상태에서 바인더 수지와 혼합하는 단계를 거쳐 제조하므로 상기와 같은 문제가 발생하지 않는다. 추가적으로, 소량의 환원제를 첨가하여 전자부품 실장 공정 시에 발생할 수 있는 표면의 산화막 형성을 재차 방지하여 본 발명은 솔더입자의 젖음성을 개선하여 접착강도를 높이고 도전성을 향상시키는 장점이 있다. 또한, 선택적으로 자가융착 및 자가배향이 용이하므로 미세피치의 단자부 접속이 가능하며, 추가로 공정상 압력이 불필요하게 되므로 압력에 의한 고가의 부품 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 대한 실시예를 들어보면 다음과 같다. 다만, 하기 실시예들에 의해서 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

58Sn/42Bi의 조성비를 갖는 솔더입자를 준비하고 톨루엔 용제 하에서 환원제인 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane과 상기 솔더입자를 넣고 교반하여 상기 솔더입자를 환원시켜 표면의 산화막을 제거한다. 상기 환원반응 중에 생성되는 수분은 진공 가열 교반기에서 130℃ 온도에서 2시간 가열, 교반하여 탈포처리하여 제거하였다.

바인더 수지로서 열경화성 수지인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 준비하고, 추가적으로 경화제로서 페놀 노볼락 수지를 준비하여 상기 산화막 및 수분이 제거된 솔더입자를 상기 바인더 수지에 대해서 50체적%의 비율을 갖도록 상온에서 혼합, 교반하여 액상의 미세피치용 이방성 도전 접착제를 제조하고, 상기 접착제를 테이프 성형기를 통해 캐리어 필름 위에 도포한 후 건조하여 필름 형태로 제조하여 미세피치용 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

[실시예 2]

환원제인 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane을 추가적으로 이방성 도전 접착제 100중량부에 대하여 1중량부를 첨가하여 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 미세피치용 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

[비교예]

58Sn/42Bi의 조성비를 갖는 솔더입자를 준비하고 바인더 수지로서 열경화성 수지인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 준비하고, 경화제로서 페놀 노볼락 수지를 준비하여, 솔더입자를 상기 바인더 수지에 대해서 50체적%의 비율을 갖도록 하면서 이방성 도전 접착제 전체 100중량부에 대하여 환원제인 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane 10중량부를 포함하여 상온에서 혼합하여 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

[실험예]

실시예 1, 실시예 2 및 비교예의 이방성 도전 접착제를 인쇄회로기판(PCB)과 반도체 칩의 단자 사이에 배치시키고, 먼저 180℃의 온도에서 별다른 가압 없이 20초간 가열하여 솔더입자를 용융시켜 단자 간을 전기적으로 접속되도록 접속체를 형성시켰다. 다음으로 200℃에서 180초 가열함으로써 바인더 수지를 경화시켜 상하 기판을 고정하였다.

상하 단자 간의 접촉저항을 측정하였다. 대향하는 단자 간의 접촉저항을 4단자법에 의해 12점 측정하여 평균치를 계산하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2가 비교예와 비교하여 전기적 특성이 개선되었음을 알 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 제2 기판
11: 접속 단자
20: 제1 기판
21: 전극 단자
30: 미세피치용 이방성 도전 접착제
31: 솔더입자
32: 바인더 수지
33: 경화제
40: 접속체
50: 경화 수지층

Claims (21)

1. 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 있어서,
   (i) 제1 환원제를 이용하여 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자의 산화막을 제거시키는 단계;
   (ii) 상기 (i)단계 중 생성되는 수분을 제거하는 단계;
   (iii) 상기 (i)단계 및 (ii)단계에서 산화막 및 수분이 제거된 솔더입자와 바인더 수지를 혼합하여 이방성 도전 접착제를 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어지고,
   상기 (iii)단계는 산소와의 접촉이 차단되어있는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 (iii)단계에서의 이방성 도전 접착제는 상기 솔더입자의 추가적인 산화 방지를 위한 제2 환원제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 (iii)단계에서 상기 이방성 도전 접착제 100중량부에 대하여 상기 제2 환원제는 0.01 내지 3중량부인 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 환원제는 3-butenoic acid(BA), 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane, 1,3-bis(2-carboxypropyl)tetramethyl disiloxane으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 제2 환원제는 3-butenoic acid(BA), 1,3-bis(3-carboxypropyl) tetramethyl disiloxane, 1,3-bis(2-carboxypropyl)tetramethyl disiloxane으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 (i)단계 및 (ii)단계는 용제에 상기 솔더입자와 상기 제1 환원제를 넣어 웨트(wet) 상태에서 환원 및 수분제거를 하는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 (ii)단계 및 (iii)단계는 대기압보다 낮은 압력하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 (ii)단계는 진공 오븐을 사용하고, 20 내지 150℃ 온도 범위에서 2 내지 20시간 가열 건조하여 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 (ii)단계는 진공 가열 교반기를 사용하고, 20 내지 150℃ 온도 범위에서 1 내지 8시간 가열 교반하여 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔더입자는 상기 이방성 도전 접착제 총량에 대하여 5 내지 60체적%의 비율로 상기 바인더 수지 중에 함유되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 수지는 열경화성 수지로 구성되어 있고,
    상기 솔더입자는 상기 열경화성 수지의 반응개시온도와 경화온도 사이의 융점을 가지는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 수지는 열가소성 수지로 구성되어 있고,
    상기 솔더입자는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 이상의 융점을 가지는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 수지는 광 경화형 수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
    
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔더입자는 0.1~100μm의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
    
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔더입자는 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 비쓰무트(Bi) 중 둘 이상 함유되어 녹는점이 70~200℃인 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
    
16. 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법에 있어서,
    (가) 일정온도 범위에서 용융되어 기판의 금속단자 사이에 자가융착 및 자가배향하는 기능을 구비하는 솔더입자, 바인더 수지 및 상기 솔더입자의 산화막을 제거시키는 제1 환원제를 혼합하는 단계; 및
    (나) 상기 (가)단계 중 생성되는 수분을 제거하여 이방성 도전 접착제를 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어지고,
    상기 (가)단계에서는 상기 솔더입자, 바인더 수지 및 제1 환원제의 혼합과 동시에 상기 솔더입자의 산화막 제거가 수행되고, 상기 (가)단계 및 (나)단계는 산소와의 접촉이 차단되어있는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제 제조방법.
    
17. 청구항 1의 방법에 의해 제조되는 미세피치용 이방성 도전 접착제.
    
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 80~200℃ 온도범위에서 10~10,000cps의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제.
    
19. 청구항 17에 있어서,
    상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 필름 형태인 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제.
    
20. 청구항 17에 있어서,
    상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 페이스트 형태인 것을 특징으로 하는 미세피치용 이방성 도전 접착제.
    
21. 전자부품 실장방법에 있어서,
    (a) 복수의 전극단자를 갖는 제1 기판상에 미세피치용 이방성 도전 접착제를 배치시키는 단계;
    (b) 상기 제1 기판과 대향하여 복수의 접속단자를 갖는 제2 기판을 상기 제1 기판 위에 배치시키는 단계;
    (c) 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제 내의 바인더 수지는 경화되지 않고 솔더입자는 용융되는 온도로 가열하여 상기 솔더입자를 용융시켜 대향하는 상기 복수의 전극단자와 접속단자 사이를 전기적으로 접속하는 접속체를 형성시키는 단계;
    (d) 경화 온도 이상으로 가열하여 상기 미세피치용 이방성 도전 접착제 내의 바인더 수지를 경화시켜 경화 수지층을 형성하여 상기 제1 기판에 상기 제2 기판을 고정시키는 단계; 를 포함하여 이루어지고,
    상기 미세피치용 이방성 도전 접착제는 청구항 17 내지 청구항 20 중 어느 한 항의 미세피치용 이방성 도전 접착제인 것을 특징으로 하는 전자부품 실장방법.

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