KR20190133023A - 도전 입자의 선별 방법, 회로 접속 재료, 접속 구조체 및 그의 제조 방법, 그리고 도전 입자 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 도전 입자의 선별 방법에 관한 것이다. 이 선별 방법은, 도전 입자의 최외층을 구성하는 금속이 이하의 제1 조건을 만족시키는지 여부를 판정하는 공정과, 당해 도전 입자가 이하의 제2 조건을 만족시키는지 여부를 판정하는 공정을 포함하고, 제1 조건 및 제2 조건의 양쪽을 만족시키는 도전 입자를 양호하다고 판정한다.
제1 조건: 20℃에 있어서의 전기 전도율이 40×106S/m 이하
제2 조건: 하중 2kN 인가 시의 체적 고유 저항이 15mΩcm 이하

Description

도전 입자의 선별 방법, 회로 접속 재료, 접속 구조체 및 그의 제조 방법, 그리고 도전 입자
본 개시는 도전 입자의 선별 방법, 회로 접속 재료, 접속 구조체 및 그의 제조 방법, 그리고 도전 입자에 관한 것이다.
액정 및 OLED(Organic Light-Emitting Diode) 표시용 유리 패널에는 구동용 IC가 실장되어 있다. 그 방식은, COG(Chip-on-Glass) 실장과 COF(Chip-on-Flex) 실장의 2종류로 크게 구별할 수 있다. COG 실장에서는, 도전 입자를 포함하는 이방성 도전 접착제를 사용하여 구동용 IC를 직접 유리 패널 상에 접합한다. 한편, COF 실장에서는, 금속 배선을 갖는 플렉시블 테이프에 구동용 IC를 접합하고, 도전 입자를 포함하는 이방성 도전 접착제를 사용하여 그들을 유리 패널에 접합한다. 여기에서 말하는 이방성이란, 가압 방향으로는 도통하고, 비가압 방향에서는 절연성을 유지한다는 의미이다. 도전 입자를 포함하는 이방성 도전 접착제는 미리 필름상으로 형성되어 있어도 되고, 이러한 필름은 이방 도전성 필름이라 칭해진다.
지금까지는, 유리 패널 상의 배선은 ITO(Indium Tin Oxide) 배선이 주류였지만, 생산성 또는 평활성을 개선할 목적으로 IZO(Indium Zinc Oxide)로 치환되어 있다. 또한 근년, 유리 패널 상에 Cu, Al, Ti 등을 복수 적층하여 형성된 전극, 및 최표면에 ITO 또는 IZO를 추가로 형성한 복합 다층 전극 등이 개발되어 있다. 이러한 평탄성이 높고, Ti 등의 고경도나 재료를 사용한 전극에 대하여, 안정된 접속 저항을 얻을 필요가 있다.
특허문헌 1은, 기재 미립자와, 그의 표면에 형성된 도전성 막을 가지고, 이 도전성 막이 표면에 융기한 돌기를 갖는 도전성 미립자의 제조 방법을 개시하고 있다. 이 문헌에 의하면, 도전성 막이 돌기를 갖는 도전성 미립자는 도전 신뢰성이 우수하다고 되어 있다.
특허문헌 2는, 기재 입자와, 그의 표면에 마련된 니켈-보론 도전층을 갖는 도전성 입자를 개시하고 있다. 이 문헌에 의하면, 니켈-보론 도전층은 적당한 경도를 가지므로, 전극간의 접속 대상 부재일 때, 전극 및 도전성 입자의 표면 산화 피막을 충분히 배제할 수 있어, 접속 저항을 낮출 수 있다고 되어 있다.
특허문헌 3은, 수지 입자와, 그의 표면을 피복하는 무전해 금속 도금층과, 최외층을 형성하는 Au를 제외한 금속 스퍼터층을 갖는 도전성 입자를 개시하고 있다. 이 문헌에 의하면, 수지 입자 표면에 무전해 금속 도금을 피복함으로써, 수지 입자 표면과의 밀착성을 향상시켜, 최외층을 금속 스퍼터층으로 함으로써, 양호한 접속 신뢰성이 얻어진다고 되어 있다.
일본 특허 제4563110호 공보 일본 특허 공개 제2011-243455호 공보 일본 특허 공개 제2012-164454호 공보
그런데, 종래, 디스플레이의 제조 과정에서 사용되는 도전 입자 또는 이것을 포함하는 이방 도전성 필름에 대하여, 패널 메이커는 전극 표면의 소재에 적합한 것을 다품종 중에서 선택하여 사용하고 있다. 예를 들어, 유기 EL 디스플레이 등에 사용되고 있는, 티타늄을 표면에 갖는 회로는 산화티타늄이 최표면에 형성되어 부도체화되어 있기 때문에, 종래의 것에 비해 단단한 도금층을 갖는 도전 입자가 채용된다. 이에 의해, 압착 시에 도전 입자가 최표면의 부도체막을 관통하여 전극 내부의 도체 부분과 접촉하고, 저저항이 실현된다. 그러나, 이와 같이 물리적인 방법으로 개량한 도전 입자를 예를 들어 ITO막의 전극에 대하여 적용하면, 개량 전의 도전 입자 쪽이 저저항을 나타내는 경우가 있는 등, 범용성이 부족하다는 문제가 있었다.
최근 들어, 디스플레이 관련 제품의 급속한 상품화에 수반하여, 패널 메이커간의 경쟁이 격화되고 있다. 패널 메이커 중에는, 비용 경쟁력을 향상시키기 위해서, 이방 도전성 필름의 품종 통일을 도모하는 대처를 행하고 있는 메이커가 있다. 그러나, 이하의 이유로부터, 이방 도전성 필름의 품종 통일이 어렵다는 것이 실정이다.
먼저, 액정 디스플레이 및 유기 EL 디스플레이의 전극 회로는 균일하지 않다. 예를 들어, 액정 디스플레이에서는, 산화물계의 투명 도전막(ITO, IZO, IGZO, IGO, ZnO 등)이 주로 사용되고 있다. 한편, 유기 EL 디스플레이에서는, 티타늄, 크롬, 알루미늄, 탄탈륨 등의 금속을 주성분으로 한 전극 재료가 주로 사용되고 있다. 또한, 전극 부분의 보호 또는 고신뢰성을 목적으로 하여, 전극 표면을 아크릴 수지 등의 유기 재료, SiNx, SiOx 등의 무기 재료로 코팅하고 있는 경우도 있다. 또한, 디스플레이 기판 이외의 전극 회로로서는, FPC(Flexible Printed Circuit), IC(Integrated Circuit) 등을 들 수 있고, 그들 전극에는 금, 구리, 니켈 등의 다양한 금속이 사용되고 있다.
본 개시는 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 접속해야 할 회로 부재가 갖는 회로 전극에 대하여 충분히 범용성이 높은 도전 입자를 선별하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 개시는 도전 입자, 이것을 사용한 회로 접속 재료, 그리고 접속 구조체 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는 도전 입자의 선별 방법에 관한 것이다. 이 선별 방법은, 도전 입자의 최외층을 구성하는 금속이 이하의 제1 조건을 만족시키는지 여부를 판정하는 공정과, 당해 도전 입자가 이하의 제2 조건을 만족시키는지 여부를 판정하는 공정을 포함하고, 제1 조건 및 제2 조건의 양쪽을 만족시키는 도전 입자를 양호하다고 판정한다.
제1 조건: 20℃에 있어서의 전기 전도율이 40×106S/m 이하
제2 조건: 하중 2kN 인가 시의 체적 고유 저항이 15mΩcm 이하
제1 조건 및 제2 조건의 양쪽을 만족시키는 도전 입자를 채용함으로써, 각종 표면 조성의 회로 전극(ITO 등의 산화물계의 투명 도전막 및 Ti 등의 금속제 전극 등)에 대하여, 도전 입자와 전극 표면의 접촉 계면의 저항을 낮추는 것이 가능해져, 양호한 접속 저항을 얻을 수 있다. 본 발명자들은, 특히 제2 조건이 양호한 접속 저항을 달성할 수 있으며 또한 범용성이 높은 도전 입자를 선별하는데 있어서 유용한 것을 발견하였다. 하중 2kN이란, 도전 입자가 거의 편평하지 않은 상태로 추정된다. 그 때문에, 하중이 큰 경우와 비교하여, 도전 입자 표면의 저항값을 양호한 감도로 검출할 수 있다고 생각된다. 또한, 실제 접속부에 있어서는, 도전 입자의 입경의 변동 또는 전극 표면의 미세한 요철에 의해, 대향하는 한 쌍의 전극 사이에는, 다른 편평율의 도전 입자가 혼재하고 있다. 즉, 이들 도전 입자 중에는 거의 편평하지 않은 것도 포함되어 있다. 본 개시에 관한 방법에 의해 선별된 도전 입자는, 상기한 바와 같이, 편평이 약간이어도, 접속부의 저저항화에 대한 기여가 커서, 전체로서 양호한 접속 저항을 얻을 수 있다. 이에 비해, 제1 및 제2 조건의 어느 한쪽을 만족시키지 않는 도전 입자는, 악간의 편평으로는 접속부의 저저항화에 대한 기여가 적다. 또한, 본 명세서에서 말하는 「대향」은, 한 쌍의 부재끼리가 대면하고 있는 것을 의미한다.
본 개시에 의하면, 접속해야 할 회로 부재가 갖는 회로 전극에 대하여 충분히 범용성이 높은 도전 입자를 선별하는 방법이 제공된다. 또한, 본 개시에 의하면, 도전 입자, 이것을 사용한 회로 접속 재료, 그리고 접속 구조체 및 그의 제조 방법이 제공된다.
도 1의 (a)는, 본 개시에 관한 방법에 의해 선별된 도전 입자를 사용하여 제조된 접속 구조체의 접속부를 확대하여 나타내는 모식 단면도이며, 도 1의 (b)는, 제1 및 제2 조건 중 어느 한쪽을 만족시키지 않는 도전 입자를 사용하여 제조된 접속 구조체의 접속부를 확대하여 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 체적 고유 저항의 측정 결과의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)는, 접속 구조체의 제조 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
<도전 입자의 선별 방법>
본 실시 형태에 따른 도전 입자의 선별 방법은, 도전 입자의 최외층을 구성하는 금속이 이하의 제1 조건을 만족시키는지 여부를 판정하는 공정과, 당해 도전 입자가 이하의 제2 조건을 만족시키는지 여부를 판정하는 공정을 포함하고, 제1 조건 및 제2 조건의 양쪽을 만족시키는 도전 입자를 양호하다고 판정한다.
제1 조건: 20℃에 있어서의 전기 전도율이 40×106S/m 이하
제2 조건: 하중 2kN 인가 시의 체적 고유 저항이 15mΩcm 이하
제1 조건 및 제2 조건의 양쪽을 만족시키는 도전 입자를 채용함으로써, 각종 표면 조성의 회로 전극(ITO 등의 산화물계의 투명 도전막 및 Ti 등의 금속제 전극 등)에 대하여, 도전 입자와 전극 표면의 접촉 계면의 저항을 낮추는 것이 가능해져, 양호한 접속 저항을 얻을 수 있다.
도 1의 (a)는, 본 실시 형태에 따른 방법에 의해 선별된 도전 입자를 사용하여 제조된 접속 구조체의 접속부를 확대하여 나타내는 모식 단면도이다. 동 도에 나타내는 도전 입자(1(도전 입자(1a, 1b))는 제1 및 제2 조건의 양쪽을 만족시키는 것이다. 도 1의 (b)는, 제1 및 제2 조건의 어느 한쪽을 만족시키지 않는 도전 입자(2(2a, 2b))를 사용하여 제조된 접속 구조체의 접속부를 확대하여 나타내는 모식 단면도이다. 이들 도면에 있어서는 화살표의 굵기는 전류의 유동 용이성을 나타낸다.
도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 접속 구조체(10)의 접속부에 있어서는, 도전 입자(1)의 입경의 변동에 의해, 대향하는 한 쌍의 회로 부재(3, 4)가 각각 갖는 회로 전극(3a, 4a) 사이에는, 다른 편평율의 도전 입자(1)가 혼재하고 있다. 도 1의 (a)에 모식적으로 도시한 대로, 3개의 도전 입자(1a, 1b, 1a) 중, 2개의 도전 입자(1a, 1a)는 거의 편평하지 않다. 도전 입자(1(도전 입자(1a, 1b))는 편평이 약간인 경우에도, 접속부의 저저항화에 대한 기여가 크기 때문에, 전체로서 양호한 접속 저항을 얻을 수 있다. 이에 비해, 도 1의 (b)에 나타내는 도전 입자(2(2a, 2b))는, 악간의 편평으로는 접속부의 저저항화에 대한 기여가 적다. 또한, 여기에서는 도전 입자의 입경의 변동에서 기인하여 편평율이 상이한 도전 입자가 혼재하는 경우를 예시하였지만, 도전 입자의 입경이 충분히 균일하여도 회로 전극(3a, 4a)의 표면의 요철에 의해 도전 입자의 편평율의 정도가 변할 수 있다.
제1 조건에 관한 최외층의 금속의 전기 전도율은 예를 들어 도전율 측정기(장치명: SIGMATEST, 닛본 푀르스터 가부시키가이샤제)를 사용하여 측정할 수 있다. 그러나, 도전 입자는 일반적으로 미소하여, 동 장치로 측정하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 이러한 장치를 사용하여 전기 전도율을 실측하는 대신에, 최외층을 구성하는 원소를 분석하고, 그 원소의 종류로부터 전기 전도율을 특정해도 된다. 접속 구조체의 접속부에 있어서의 접속 저항을 보다 낮추는 관점에서, 제1 조건(금속층의 20℃에 있어서의 전기 전도율)을 1×106 내지 40×106S/m로 해도 되고, 5×106 내지 40×106S/m로 해도 된다.
제2 조건에 관한 체적 고유 저항은 예를 들어 분체 저항 측정 시스템(장치명: PD51, 가부시키가이샤 미쯔비시 가가꾸 애널리텍제)을 사용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 상기 장치의 전용 셀에 도전 입자를 2.5g 투입하고, 상기 장치를 사용하여 하중 2kN을 인가하였을 때의 도전 입자의 체적 고유 저항을 측정할 수 있다. 또한, 도전 입자의 투입량은 전용 셀의 저면을 충전할 수 있으면 되기 때문에, 0.5g 이상이면 된다. 또한, 측정 하중은 임의이며 변경이 가능하다.
도 2는 체적 고유 저항의 측정 결과의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 2의 결과는, 하중 2kN 내지 20kN까지 2kN마다 측정한 것이다. 본 실시 형태에 있어서는, 2kN의 체적 고유 저항을 지표로 하고 있다. 접속 구조체의 접속부에 있어서의 접속 저항을 보다 낮게 하며 또한 보다 범용성이 높은 회로 접속 재료를 얻는 관점에서, 제2 조건(하중 2kN 인가 시의 체적 고유 저항)을 10mΩcm 이하로 해도 되고, 7.5mΩcm 이하 또한 5mΩcm 이하로 해도 된다.
<도전 입자>
도전 입자로서는, 압축 특성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 수지 재료를 포함하는 코어 입자와, 이것을 피복하는 금속층을 갖는 코어 셸 입자를 들 수 있다. 금속층은, 코어 입자의 표면을 모두 피복하고 있을 필요는 없고, 코어 입자의 표면의 일부가 금속층으로 피복된 양태여도 된다. 또한, 금속층은 단층 구조여도 다층 구조여도 된다.
도전 입자의 입경은 일반적으로, 접속되는 회로 부재의 전극의 간격의 최솟값보다도 작다. 접속되는 전극의 높이에 변동이 있는 경우, 도전 입자의 평균 입경은, 높이의 변동보다도 큰 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 도전 입자의 평균 입경은 바람직하게는 1 내지 50㎛이며, 보다 바람직하게는 1 내지 20㎛이며, 더욱 바람직하게는 2 내지 10㎛이며, 특히 바람직하게는 2 내지 6㎛이다. 또한, 본 명세서에서 말하는 「평균 입경」은 시차 주사 전자 현미경으로 관찰하여 구한 값을 의미한다. 즉, 1개의 입자를 임의로 선택하고, 이것을 시차 주사 전자 현미경으로 관찰하여 그의 최대 직경 및 최소 직경을 측정한다. 이 최대 직경 및 최소 직경의 곱의 평방근을 그 입자의 입경으로 한다. 이 방법으로, 임의로 선택한 입자 50개에 대하여 입경을 측정하고, 그의 평균값을 취함으로써 입자의 평균 입경을 구한다.
선별되어야 할 도전 입자의 하중 2kN 인가 시의 체적 고유 저항은 상술한 바와 같이 15mΩcm 이하이다. 접속 구조체의 접속부에 있어서의 접속 저항을 보다 낮게 하며 또한 보다 범용성이 높은 회로 접속 재료를 얻는 관점에서, 상기 체적 고유 저항은 바람직하게는 0.1 내지 10mΩcm이며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 7.5mΩcm이며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5mΩcm 이하이다.
25℃에 있어서 20％ 압축 변위시켰을 때(20％ 압축 시)의 도전 입자의 압축 탄성률(20％ K값)은 바람직하게는 0.5 내지 15GPa이며, 보다 바람직하게는 1.0 내지 10GPa이다. 압축 경도 K값은 도전 입자의 유연성의 지표이며, 20％ K값이 상기 범위임으로써, 대향하는 전극끼리를 접속할 때에 도전 입자가 전극간에서 적절하게 편평하여, 전극과 입자의 접촉 면적을 확보하기 쉬워지기 때문에, 접속 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 경향이 있다.
도전 입자의 20％ K값은, 피셔 스코프 H100C(피셔 인트트루먼트제)를 사용하여 이하의 방법으로 구해진다. 슬라이드 글래스 상에 살포한 도전 입자 1개를 0.33mN/초의 속도로 압축한다. 이에 의해 응력-왜곡선을 얻고, 이 곡선으로부터 20％ K값을 구한다. 구체적으로는, 하중 F(N), 변위 S(mm), 입자의 반경 R(mm), 탄성률 E(Pa) 및 푸아송비 σ로 하였을 때 탄성구의 압축식
F=(21/2/3)×(S3/2)×(E×R1/2)/(1-σ2)를 사용하여, 하기 식
K=E/(1-σ2)=(3/21/2)×F×(S-3/2)×(R-1/2)로부터 구할 수 있다. 또한, 변형률 X(％), 구의 직경 D(㎛)라 하면 다음 식
K=3000F/(D2×X3/2)×106에 의해 임의의 변형률에 있어서의 K값을 구할 수 있다. 변형률 X는, 다음 식
X=(S/D)×100에 의해 계산된다. 압축 시험에 있어서의 최대 시험 하중은, 예를 들어 50mN로 설정된다.
(코어 입자)
본 실시 형태에 있어서의 도전 입자는, 상술한 바와 같이 코어 셸 타입의 입자이며, 코어 입자를 포함한다. 도전 입자가 코어 입자를 가짐으로써, 도전 입자 자체의 물성 설계의 범위가 대폭 확대되고, 또한 금속 분말 등과 비교하여 도전 입자의 사이즈 균일성도 향상되기 때문에, 다양한 부재끼리의 접속에 있어서, 도전 입자를 최적화하기 쉬워진다.
코어 입자의 구체예로서, 각종 플라스틱 입자를 들 수 있다. 플라스틱 입자는, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트 등의 아크릴계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리부타디엔 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리아미드계 수지, 에폭시계 수지, 폴리비닐부티랄계 수지, 로진계 수지, 테르펜계 수지, 페놀계 수지, 구아나민계 수지, 멜라민계 수지, 옥사졸린계 수지, 카르보디이미드계 수지, 실리콘계 수지 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 수지로부터 형성되는 것을 들 수 있다. 또한, 플라스틱 입자로서는, 이들 수지와 실리카 등의 무기물을 복합화한 것이어도 된다.
플라스틱 입자로서는, 압축 회복률 및 압축 경도 K값의 제어의 용이함의 관점에서, 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체의 1종류를 중합시켜 얻어지는 수지를 포함하는 플라스틱 입자, 또는 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체의 2종류 이상을 공중합시켜 얻어지는 수지를 포함하는 플라스틱 입자를 사용할 수 있다. 에틸렌성 불포화기를 갖는 2종류 이상의 중합성 단량체를 공중합시켜 수지를 얻는 경우, 비가교성 단량체와 가교성 단량체를 병용하여, 그들의 공중합 비율, 종류를 적절히 조정함으로써, 플라스틱 입자의 압축 회복률 및 압축 경도 K값을 용이하게 제어할 수 있다. 상기 비가교성 단량체 및 상기 가교성 단량체로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2004-165019호 공보에 기재되는 단량체를 사용할 수 있다.
플라스틱 입자의 평균 입경은 1 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 또한, 고밀도 실장의 관점에서는, 플라스틱 입자의 평균 입경은 1 내지 20㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 전극 표면의 요철에 변동이 있는 경우에, 보다 안정되게 접속 상태를 유지하는 관점에서는, 플라스틱 입자의 평균 입경은 2 내지 10㎛인 것이 더욱 바람직하다.
(금속층)
본 실시 형태에 있어서는, 도전 입자의 최외층은, 20℃에 있어서의 전기 전도율이 40×106S/m 이하인 금속을 포함하는 금속층으로 구성되어 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 양호한 접속 신뢰성 얻을 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 최외층이란 금속층의 표면으로부터 50nm 이내의 범위를 의미한다. 최외층을 구성하는 금속의 20℃에 있어서의 전기 전도율은 40×106S/m 이하이고, 바람직하게는 1×106 내지 40×106S/m이며, 보다 바람직하게는 5×106 내지 20×106S/m이다.
금속층은 단일 금속을 포함하는 것이어도 되고, 합금을 포함하는 것이어도 된다. 전기 전도율이 40×106S/m 이하인 금속으로서는, Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Zr, Mo, Pd, In, Sn, W, Pt 등을 들 수 있다. 금속층은, 예를 들어 Ni, Ni/Au(Ni층 상에 Au층을 구비한 양태. 이하 동일하다.), Ni/Pd, Ni/W, Cu 및 NiB로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속으로 형성되는 것이 바람직하다. 금속층은 도금, 증착, 스퍼터 등의 일반적인 방법에 의해 형성되고, 박막이어도 된다. 또한, 플라스틱 입자에 대하여 도금에 의해 금속층을 형성하는 경우, 플라스틱에 대한 도금성의 관점에서, 금속층은 Ni, Pd 또는 W를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 압착 시에 전극과 입자간의 수지의 배제가 효과적이며, 보다 저저항이 얻어지는 점에서, 금속층은 Ni를 포함하는 것이 바람직하다. Ni는, 압착 시의 수지 배제성이 우수할 뿐 아니라, 전기 전도율이 높은 Au, Cu, Ag에 비교하여 도금성 및 내부식성이 우수하고, 또한 공급의 안정성 및 가격의 면에서도 우수하다는 이점이 있다.
금속층의 두께는, 도통성과 가격의 밸런스를 도모하는 관점에서, 바람직하게는 10 내지 1000nm이며, 보다 바람직하게는 20 내지 500nm이며, 더욱 바람직하게는 50 내지 250nm이다.
도전 입자는, 인접하는 전극간의 절연성 향상의 관점에서, 금속층의 외측에, 절연성 재료의 층(예를 들어 유기막), 또는 절연성 미립자(예를 들어 유기 미립자 또는 무기 미립자)를 부착시켜 형성되는 부착층을 가져도 된다. 부착층의 두께는 50 내지 1000nm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 부착층은 제1 및 제2 조건을 만족시키고 있는 것이 확인된 도전 입자에 대하여 형성하는 것이 바람직하다. 금속층 및 부착층의 두께는, 예를 들어 주사형 전자 현미경(SEM), 투과형 전자 현미경(TEM), 광학 현미경 등에 의해 측정할 수 있다. 또한, 금속층은 표면에 돌기가 형성되어 있어도 된다. 금속층이 돌기를 가짐으로써, 압착 시의 수지 배제가 효과적으로 되거나, 전극과의 접촉점이 증가하거나, 보다 전극의 내부와 도전 입자가 접촉하거나 하는 등의 효과에 의해, 더 한층의 저저항을 달성할 수 있다.
<회로 접속 재료>
본 실시 형태에 따른 회로 접속 재료는, 회로 부재끼리를 접착함과 함께 각각의 회로 부재가 갖는 회로 전극(예를 들어, 접속 단자)끼리를 전기적으로 접속하기 위해 사용되는 것이다. 이 회로 접속 재료는, 광 또는 열에 의해 경화되는 접착제 성분과, 접착제 성분 중에 분산되어 있는 도전 입자를 포함하고, 도전 입자는 제1 및 제2 조건을 양쪽 모두 만족시키는 것이다.
회로 접속 재료는, 접착제 성분 중에 도전 입자를 분산시킴으로써 조제된다. 회로 접속 재료로서, 페이스트상의 접착제 조성물을 그대로 사용해도 되고, 이것을 필름상으로 성형하여 얻은 이방 도전성 필름을 사용해도 된다. 도전 입자의 배합량은, 대향 전극간의 도전성과 인접 전극간의 절연성을 양호한 밸런스로 양립시킨다는 관점에서, 회로 접속 재료의 전체 체적을 100체적부로 하였을 때, 0.1 내지 30체적부인 것이 바람직하고, 0.5 내지 15체적부인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 7.5체적부인 것이 더욱 바람직하다.
접착제 성분의 배합량은, 회로 접속 시 및 접속 후에 전극간의 갭을 유지하고, 우수한 접속 신뢰성을 구비하기 위해 필요한 강도, 탄성률을 확보하기 쉽게 한다는 관점에서, 회로 접속 재료의 전체 질량을 100질량부로 하였을 때, 10 내지 90질량부인 것이 바람직하고, 20 내지 80질량부인 것이 보다 바람직하고, 30 내지 70질량부인 것이 더욱 바람직하다.
접착제 성분으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 에폭시 수지와 에폭시 수지의 잠재성 경화제를 함유하는 조성물(이하, 「제1 조성물」이라고 한다.), 라디칼 중합성 물질과 가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제를 함유하는 조성물(이하, 「제2 조성물」), 또는 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합 조성물이 바람직하다.
제1 조성물이 함유하는 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 히단토인형 에폭시 수지, 이소시아누레이트형 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 할로겐화되어 있어도 되고, 수소 첨가되어 있어도 된다. 이들 에폭시 수지는 2종 이상을 병용해도 된다.
제1 조성물이 함유하는 잠재성 경화제로서는, 에폭시 수지를 경화시킬 수 있는 것이면 되고, 이러한 잠재성 경화제로서는, 음이온 중합성의 촉매형 경화제, 양이온 중합성의 촉매형 경화제, 중부가형의 경화제 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다. 이들 중, 속경화성이 우수하고, 화학 당량적인 고려가 불필요한 점에서는, 음이온 또는 양이온 중합성의 촉매형 경화제가 바람직하다.
음이온 또는 양이온 중합성의 촉매형 경화제로서는, 이미다졸계 경화제, 히드라지드계 경화제, 삼불화붕소-아민 착체, 술포늄염, 아민이미드, 디아미노말레오니트릴, 멜라민 및 그의 유도체, 폴리아민의 염, 디시안디아미드 등을 들 수 있고, 이들의 변성물도 사용할 수 있다. 중부가형의 경화제로서는, 폴리아민류, 폴리머캅탄류, 폴리페놀류, 산무수물 등을 들 수 있다.
음이온 중합성의 촉매형 경화제로서 제3급 아민류, 이미다졸류 등을 배합한 경우, 에폭시 수지는 160℃ 내지 200℃ 정도의 중온에서 수10초 내지 수시간 정도의 가열에 의해 경화된다. 이 때문에, 가사 시간(가용 시간)을 비교적 길게 할 수 있다. 양이온 중합성의 촉매형 경화제로서는, 예를 들어 에너지선 조사에 의해 에폭시 수지를 경화시키는 감광성 오늄염(방향족 디아조늄염, 방향족 술포늄염 등)이 바람직하다. 또한, 에너지선 조사 이외에 가열에 의해 활성화하여 에폭시 수지를 경화시키는 것으로서, 지방족 술포늄염 등이 있다. 이러한 종류의 경화제는, 속경화성이라는 특징을 갖는 점에서 바람직하다.
이들 잠재성 경화제를, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등의 고분자 물질, 니켈, 구리 등의 금속 박막, 규산칼슘 등의 무기물 등으로 피복하여 마이크로캡슐화한 것은, 가사 시간을 연장할 수 있기 때문에 바람직하다. 제1 조성물이 함유하는 잠재성 경화제의 배합량은, 에폭시 수지와 필요에 따라서 배합하는 필름 형성재의 합계 100질량부에 대하여, 20 내지 80질량부인 것이 바람직하고, 30 내지 70질량부가 보다 바람직하다.
제2 조성물이 함유하는 라디칼 중합성 물질은, 라디칼에 의해 중합하는 관능기를 갖는 물질이다. 이러한 라디칼 중합성 물질로서는, 아크릴레이트(대응하는 메타크릴레이트도 포함한다. 이하 동일하다.) 화합물, 아크릴옥시(대응하는 메타크릴옥시도 포함한다. 이하 동일하다.) 화합물, 말레이미드 화합물, 시트라콘이미드 수지, 나디이미드 수지 등을 들 수 있다. 라디칼 중합성 물질은 모노머 또는 올리고머의 상태에서 사용해도 되고, 모노머와 올리고머를 병용하는 것도 가능하다. 상기 아크릴레이트 화합물의 구체예로서는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 2-히드록시-1,3-디아크릴옥시프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시메톡시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시폴리에톡시)페닐]프로판, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트, 트리스(아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트, 우레탄아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 히드로퀴논, 메틸에테르 히드로퀴논류 등의 중합 금지제를 적절히 사용해도 된다. 또한 추가로, 내열성의 향상의 관점에서, 아크릴레이트 화합물이 디시클로펜테닐기, 트리시클로데카닐기 및 트리아진환으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 치환기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 아크릴레이트 화합물 이외의 라디칼 중합성 물질은, 예를 들어 국제 공개 제2009/063827호에 기재된 화합물을 적합하게 사용하는 것이 가능하다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용된다.
또한, 상기 라디칼 중합성 물질에 하기 식 (I)로 나타나는 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질을 병용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 금속 등의 무기물 표면에 대한 접착 강도가 향상되기 때문에, 회로 전극끼리의 접착에 적합하다.
Figure pct00001
[식 중, n은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.]
인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질은, 무수 인산과 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트를 반응시킴으로써 얻어진다. 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질로서, 구체적으로는 모노(2-메타크릴로일옥시에틸)애시드포스페이트, 디(2-메타크릴로일옥시에틸)애시드포스페이트 등이 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 식 (I)로 나타나는 인산에스테르 구조를 갖는 라디칼 중합성 물질의 배합량은, 라디칼 중합성 물질과 필요에 따라서 배합하는 필름 형성재의 합계 100질량부에 대하여, 0.01 내지 50질량부인 것이 바람직하고, 0.5 내지 5질량부가 보다 바람직하다.
상기 라디칼 중합성 물질은 알릴아크릴레이트와 병용할 수도 있다. 이 경우, 알릴아크릴레이트의 배합량은, 라디칼 중합성 물질과, 필요에 따라서 배합되는 필름 형성재의 합계 100질량부에 대하여, 0.1 내지 10질량부인 것이 바람직하고, 0.5 내지 5질량부가 보다 바람직하다.
제2 조성물이 함유하는, 가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제란, 가열에 의해 분해되어 유리 라디칼을 발생하는 경화제이다. 이러한 경화제로서는, 과산화물, 아조계 화합물 등을 들 수 있다. 이러한 경화제는, 목적으로 하는 접속 온도, 접속 시간, 가용 시간 등에 의해 적절히 선정된다. 고반응성 및 가용 시간의 향상의 관점에서, 반감기 10시간의 온도가 40℃ 이상, 또한 반감기 1분의 온도가 180℃ 이하인 유기 과산화물이 바람직하고, 반감기 10시간의 온도가 60℃ 이상, 또한 반감기 1분의 온도가 170℃ 이하인 유기 과산화물이 보다 바람직하다.
상기 경화제의 배합량은, 접속 시간을 25초 이하로 하는 경우, 라디칼 중합성 물질과 필요에 따라서 배합되는 필름 형성재의 합계 100질량부에 대하여, 2 내지 10질량부인 것이 바람직하고, 4 내지 8질량부인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 충분한 반응률을 얻을 수 있다. 또한, 접속 시간을 한정하지 않는 경우의 경화제의 배합량은, 라디칼 중합성 물질과 필요에 따라서 배합되는 필름 형성재의 합계 100질량부에 대하여, 0.05 내지 20질량부인 것이 바람직하고, 0.1 내지 10질량부인 것이 보다 바람직하다.
제2 조성물이 함유하는, 가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제의 구체예로서는, 디아실퍼옥시드, 퍼옥시디카르보네이트, 퍼옥시에스테르퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥시드, 히드로퍼옥시드, 실릴퍼옥시드 등을 들 수 있다. 또한, 회로 전극의 부식을 억제한다는 관점에서, 함유되는 염소 이온 및 유기산의 농도가 5000ppm 이하인 경화제가 바람직하고, 또한 가열 분해 후에 발생하는 유기산이 적은 경화제가 보다 바람직하다. 이러한 경화제의 구체예로서는, 퍼옥시에스테르, 디알킬퍼옥시드, 히드로퍼옥시드, 실릴퍼옥시드 등을 들 수 있고, 고반응성이 얻어지는 퍼옥시에스테르로부터 선정된 경화제가 보다 바람직하다. 또한, 상기 경화제는 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.
퍼옥시에스테르로서는, 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시네오데카노데이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시2-에틸헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시이소부티레이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노네이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, 2,5-디메틸-2,5-디(m-톨루오일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시아세테이트 등을 들 수 있다. 상기 퍼옥시에스테르 이외의 가열에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제는, 예를 들어 국제 공개 제2009/063827호에 기재된 화합물을 적합하게 사용하는 것이 가능하다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용된다.
이들 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 또한 분해 촉진제, 분해 억제제 등을 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 이들 경화제를 폴리우레탄계 또는 폴리에스테르계의 고분자 물질 등으로 피복하여 마이크로캡슐화해도 된다. 마이크로캡슐화한 경화제는, 가사 시간이 연장되기 때문에 바람직하다.
본 실시 형태의 회로 접속 재료에는, 필요에 따라서 필름 형성재를 첨가하여 사용해도 된다. 필름 형성재란, 액상물을 고형화하여 구성 조성물을 필름 형상으로 한 경우에, 통상의 상태(상온 상압)에서의 필름의 취급을 용이하게 하고, 용이하게 찢어지거나, 깨지거나, 끈적거리거나 하지 않는 기계적 특성 등을 필름에 부여하는 것이다. 필름 형성재로서는, 페녹시 수지, 폴리비닐포르말 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 크실렌 수지, 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 접착성, 상용성, 내열성 및 기계적 강도가 우수한 점에서 페녹시 수지가 바람직하다.
페녹시 수지는, 2관능 페놀류와 에피할로히드린을 고분자화할 때까지 반응시키거나, 또는 2관능 에폭시 수지와 2관능 페놀류를 중부가시킴으로써 얻어지는 수지이다. 페녹시 수지는, 예를 들어 2관능 페놀류 1몰과 에피할로히드린 0.985 내지 1.015몰을 알칼리 금속 수산화물 등의 촉매의 존재 하에, 비반응성 용매 중에서 40 내지 120℃의 온도로 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 또한, 페녹시 수지로서는, 수지의 기계적 특성 및 열적 특성의 관점에서는, 특히 2관능성 에폭시 수지와 2관능성 페놀류의 배합 당량비를 에폭시기/페놀 수산기=1/0.9 내지 1/1.1로 하고, 알칼리 금속 화합물, 유기 인계 화합물, 환상 아민계 화합물 등의 촉매의 존재 하에, 비점이 120℃ 이상인 아미드계, 에테르계, 케톤계, 락톤계, 알코올계 등의 유기 용제 중에서, 반응 고형분이 50질량％ 이하인 조건에서 50 내지 200℃로 가열하여 중부가 반응시켜 얻는 것이 바람직하다. 페녹시 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
상기 2관능 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비페닐디글리시딜에테르, 메틸 치환 비페닐디글리시딜에테르 등을 들 수 있다. 2관능 페놀류는 2개의 페놀성 수산기를 갖는 것이다. 2관능 페놀류로서는, 예를 들어 히드로퀴논류, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 비스페놀플루오렌, 메틸 치환 비스페놀플루오렌, 디히드록시비페닐, 메틸 치환 디히드록시비페닐 등의 비스페놀류 등을 들 수 있다. 페녹시 수지는, 라디칼 중합성 관능기 또는 기타 반응성 화합물에 의해 변성(예를 들어, 에폭시 변성)되어 있어도 된다.
필름 형성재의 배합량은, 회로 접속 재료의 전체 질량을 100질량부로 하였을 때, 10 내지 90질량부인 것이 바람직하고, 20 내지 60질량부인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 회로 접속 재료는, 추가로 아크릴산, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르 및 아크릴로니트릴 중 적어도 하나를 모노머 성분으로 한 중합체 또는 공중합체를 포함하고 있어도 된다. 여기서, 응력 완화가 우수한 점에서, 회로 접속 재료는, 글리시딜에테르기를 함유하는 글리시딜아크릴레이트 및/또는 글리시딜메타크릴레이트를 포함하는 공중합체계 아크릴 고무 등을 병용하여 포함하는 것이 바람직하다. 이들 아크릴 고무의 중량 평균 분자량은, 접착제 조성물의 응집력을 높이는 점에서 20만 이상이 바람직하다.
본 실시 형태의 회로 접속 재료는, 추가로 고무 미립자, 충전제, 연화제, 촉진제, 노화 방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 커플링제, 페놀 수지, 멜라민 수지, 이소시아네이트류 등을 함유할 수도 있다.
고무 미립자는, 그의 평균 입경이, 배합하는 도전 입자의 평균 입경의 2배 이하이고, 또한 실온(25℃)에서의 저장 탄성률이 도전 입자 및 접착제 조성물의 실온에서의 저장 탄성률의 1/2 이하인 것인 것이 바람직하다. 특히, 고무 미립자의 재질이, 실리콘, 아크릴에멀션, SBR, NBR 또는 폴리부타디엔 고무인 경우에는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 적합하다. 3차원 가교된 이들 고무 미립자는, 내용제성이 우수하고, 접착제 조성물 중에 용이하게 분산된다.
충전제는, 회로 전극간의 전기 특성의 접속 신뢰성 등을 향상시킬 수 있다. 충전제로서는, 예를 들어 그의 평균 입경이 도전 입자의 평균 입경의 1/2 이하인 것을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 도전성을 갖지 않는 입자를 병용하는 경우에는, 도전성을 갖지 않는 입자의 평균 입경 이하의 것이면 사용할 수 있다. 충전제의 배합량은, 접착제 조성물 100질량부에 대하여, 5 내지 60질량부인 것이 바람직하다. 배합량이 60질량부 이하임으로써, 접속 신뢰성 향상 효과가 보다 충분히 얻어지는 경향이 있고, 한편, 5질량부 이상임으로써 충전제 첨가의 효과가 충분히 얻어지는 경향이 있다.
커플링제로서는, 아미노기, 비닐기, 아크릴로일기, 에폭시기 또는 이소시아네이트기를 함유하는 화합물이, 접착성이 향상되므로 바람직하다.
회로 접속 재료는, 접속 시에 용융 유동하여 서로 대향하는 회로 전극의 접속을 얻은 후, 경화되어 접속을 유지하는 것이며, 회로 접속 재료의 유동성은 중요한 인자이다. 이것을 나타내는 지표로서, 예를 들어 다음과 같은 것을 들 수 있다. 즉, 두께 0.7mm의 15mm×15mm의 2매의 유리판 사이에, 두께 35㎛의 5mm×5mm의 회로 접속 재료를 끼우고, 170℃, 2MPa, 10초의 조건에서 가열 가압을 행한 경우, 가열 가압 전의 회로 접속 재료의 주면의 면적 (A)와 가열 가압 후의 주면의 면적 (B)를 사용하여 표현되는 유동성 (B)/(A)의 값이 1.3 내지 3.0인 것이 바람직하고, 1.5 내지 2.5인 것이 보다 바람직하다. 1.3 이상이면 유동성이 적합하고, 양호한 접속을 얻기 쉬운 경향이 있고, 3.0 이하이면, 기포가 발생하기 어렵고 신뢰성이 보다 우수한 경향이 있다.
회로 접속 재료의 경화 후의 40℃에서의 탄성률은 100 내지 3000MPa가 바람직하고, 500 내지 2000MPa가 보다 바람직하다. 경화 후의 회로 접속 재료의 탄성률은, 예를 들어 동적 점탄성 측정 장치(DVE, DMA 등)를 사용하여 측정할 수 있다.
본 실시 형태의 회로 접속 재료는, COG 접속(Chip on Glass), FOB(Flex on Board) 접속, FOG(Flex on Glass) 접속, FOF(Flex on Flex) 접속, FOP(Flex on Polymer) 접속, COP(Chip on Polymer) 접속, COF(Chip on Flex) 접속 등에 적합하게 사용된다.
COG 접속이란, 예를 들어 IC를 유기 EL 패널 또는 LCD 패널을 접속하는 방식이며, IC에 형성된 회로 전극과 유기 EL 패널 또는 LCD 패널을 구성하는 유리 기판에 형성된 회로 전극과의 접속을 가리킨다.
FOB 접속이란, 예를 들어 TCP(Tape Carrier Package), COF 및 FPC로 대표되는, 플렉시블 기판에 형성된 회로 전극과 프린트 배선판 상에 형성된 회로 전극과의 접속을 가리킨다. FOG 접속이란, 예를 들어 TCP, COF 및 FPC로 대표되는, 플렉시블 기판에 형성된 회로 전극과 유기 EL 패널 또는 LCD 패널을 구성하는 유리 기판에 형성된 회로 전극과의 접속을 가리킨다. FOF 접속이란, 예를 들어 TCP, COF 및 FPC로 대표되는, 플렉시블 기판에 형성된 회로 전극과 플렉시블 기판에 형성된 회로 전극과의 접속을 가리킨다. FOP 접속이란, 플렉시블 기판에 형성된 회로 전극과 유기 EL 패널 또는 LCD 패널을 구성하는 폴리머 기판에 형성된 회로 전극과의 접속을 가리킨다. COP 접속이란, IC에 형성된 회로 전극과 플라스틱 기판에 형성된 회로 전극과의 접속을 가리킨다. COF 접속이란, IC에 형성된 회로 전극과 플렉시블 기판에 형성된 회로 전극과의 접속을 가리킨다.
<접속 구조체>
본 실시 형태의 회로 접속 구조체는, 제1 회로 전극을 갖는 제1 회로 부재와, 제2 회로 전극을 갖는 제2 회로 부재와, 제1 회로 부재와 제2 회로 부재 사이에 개재하는, 상술한 회로 접속 재료의 경화물을 포함하는 접속부를 갖고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 회로 전극의 재료로서는, Ti, Al, Mo, Co, Cu, Cr, Sn, Zn, Ga, In, Ni, Au, Ag, V, Sb, Bi, Re, Ta, Nb, W 등을 사용할 수 있다. 회로 전극의 두께는, 접속 저항과 가격의 밸런스를 도모하는 관점에서, 100 내지 5000nm가 바람직하고, 100 내지 2500nm가 더욱 바람직하다. 또한, 하한을 500nm로 할 수도 있다.
본 실시 형태의 회로 접속 구조체는, 제1 회로 전극을 갖는 제1 회로 부재와 제2 회로 전극을 갖는 제2 회로 부재를, 제1 회로 전극과 제2 회로 전극이 대향하도록 배치하고, 대향 배치한 제1 회로 전극과 제2 회로 전극 사이에, 회로 접속 재료를 개재시켜, 가열 가압하여, 제1 회로 전극과 제2 회로 전극을 전기적으로 접속함으로써, 제작할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태의 회로 접속 재료는, 전기 회로 상호의 접착용 재료로서 유용하다.
보다 구체적으로는, 회로 부재로서는, 예를 들어 반도체 칩, 저항체 칩, 콘덴서 칩 등의 칩 부품, 프린트 기판 등의 기판 등을 들 수 있다. 이들 회로 부재에는 상술한 회로 전극이 통상은 다수(경우에 따라서는 단수여도 됨) 마련되어 있다. 그들 회로 전극의 적어도 일부를 대향 배치하고, 대향 배치한 회로 전극간에 회로 접속 재료를 개재시켜, 회로 부재의 적어도 1조를 가열 가압함으로써, 대향 배치한 회로 전극끼리를 전기적으로 접속한다. 이 때, 대향 배치한 회로 전극끼리는, 회로 접속 재료에 포함되는 도전 입자를 통해 전기적으로 접속되는 한편, 인접하는 회로 전극끼리의 절연은 유지된다. 이와 같이, 본 실시 형태의 회로 접속 재료는 이방 도전성을 나타낸다.
도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)를 참조하면서, 회로 접속 구조체의 제조 방법의 일 실시 형태를 설명한다. 도 3의 (a)는 회로 부재끼리를 접속하기 전의 공정 단면도이며, 도 3의 (b)는 회로 부재끼리를 접속할 때의 공정 단면도이며, 도 3의 (c)는 회로 부재끼리를 접속한 후의 공정 단면도이다.
먼저, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 패널(21) 상에 회로 전극(21a) 및 회로 기판(21b)이 마련된 회로 부재(20)와, 기판(31) 상에 회로 전극(31a)이 마련된 회로 부재(30)를 준비한다. 그리고, 회로 전극(21a) 상에 필름상으로 성형된 회로 접속 재료(5)를 적재한다.
이어서, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 회로 전극(31a)이 마련된 기판(31)을, 회로 전극(21a)과 회로 전극(31a)이 서로 대향하도록 위치 정렬을 하면서, 회로 접속 재료(5) 상에 적재하여, 회로 접속 재료(5)를 회로 전극(21a)과 회로 전극(31a) 사이에 개재시킨다. 또한, 회로 전극(21a, 31a)은 깊이 방향으로 복수의 전극이 배열된 구조(도시 생략)를 갖고 있다. 회로 접속 재료(5)는 필름상이기 때문에 취급이 용이하다. 이 때문에, 회로 접속 재료(5)를 회로 전극(21a)과 회로 전극(31a) 사이에 용이하게 개재시킬 수 있어, 회로 부재(20)와 회로 부재(30)의 접속 작업을 용이하게 할 수 있다.
이어서, 가열하면서 유기 EL 패널(21)과 기판(31)을 통해, 회로 접속 재료(5)를 도 3의 (b)의 화살표 A의 방향으로 가압하여 경화 처리를 행한다. 이에 의해 도 3의 (c)에 도시한 바와 같은, 회로 부재(20, 30)끼리가 회로 접속 재료의 경화물(5a)을 통해 접속된 회로 접속 구조체(50)가 얻어진다. 경화 처리의 방법으로서는 사용하는 접착제 조성물에 따라서, 가열 및 광 조사의 한쪽 또는 양쪽을 채용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 개시에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(1) 도전 입자의 준비
이하의 표 1에 나타내는 11종류의 도전 입자 A 내지 K를 준비하였다. 이들 도전 입자는 모두 플라스틱 입자를 포함하는 코어와, 이 코어 입자를 피복하는 금속층(니켈층)을 셸에 의해 구성되는 코어 셸 입자이다. 니켈의 전기 전도율은 14.5×106S/m이다. 도전 입자 A 내지 K 중, 도전 입자 A 내지 E 및 도전 입자 H, J가 제1 및 제2 조건의 양쪽을 만족시키는 것이었다.
Figure pct00002
<실시예 1>
(2) 이방 도전성 필름의 제작
(페녹시 수지 용액의 조제)
페녹시 수지(제품명: PKHC, 유니언 카바이드 가부시키가이샤제, 중량 평균 분자량 5000) 50g을, 톨루엔/아세트산에틸=50/50(질량비)의 혼합 용제에 용해시켜, 고형분 40질량％의 페녹시 수지 용액으로 하였다.
(우레탄아크릴레이트의 합성)
온도계, 교반기, 불활성 가스 도입구 및 환류 냉각기를 장착한 2L(리터)의 4구 플라스크에, 폴리카르보네이트디올(알드리치사제, 수 평균 분자량 Mn=2000) 4000질량부와, 2-히드록시에틸아크릴레이트 238질량부와, 히드로퀴논모노메틸에테르 0.49질량부와, 주석계 촉매 4.9질량부를 투입하여 반응액을 조제하였다. 70℃로 가열한 반응액에 대하여, 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 666질량부를 3시간에 걸쳐 균일하게 적하하고, 반응시켰다. 적하 완료 후, 15시간 반응을 계속하고, NCO％(NCO 함유량)가 0.2질량％ 이하가 된 시점을 반응 종료라고 간주하여, 우레탄아크릴레이트를 얻었다. NCO％는, 전위차 자동 적정 장치(상품명: AT-510, 교토 덴시 고교 가부시키가이샤제)에 의해 확인하였다. GPC에 의한 분석의 결과, 우레탄아크릴레이트의 중량 평균 분자량은 8500(표준 폴리스티렌 환산값)이었다. GPC의 측정 조건을 표 2에 나타낸다.
Figure pct00003
(접착제 조성물 함유액의 조제)
상기 페녹시 수지 용액으로부터 고형분이 50g 포함되도록 측량한 페녹시 수지 용액과, 상기 우레탄아크릴레이트 30g과, 이소시아누레이트형 아크릴레이트(제품명: M-215, 도아 고세 가부시키가이샤제) 15g과, 인산에스테르형 아크릴레이트 1g과, 유리 라디칼 발생제로서의 벤조일퍼옥시드(제품명: 나이퍼 BMT-K40, 니찌유 가부시끼가이샤제) 4g을 혼합하여 접착제 조성물 함유액을 조제하였다.
(이방 도전성 필름의 제작)
상기 접착제 조성물 함유액 100질량부에 대하여, 도전 입자 A를 5질량부 분산시켜 회로 접속 재료 함유액을 조제하였다. 이 회로 접속 재료 함유액을, 편면을 표면 처리한 두께 50㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도공 장치를 사용하여 도포하고, 그 후, 70℃에서 3분간 열풍 건조시켰다. 이에 의해, PET 필름 상에 두께가 20㎛인 이방 도전성 필름을 얻었다. 이 이방 도전성 필름의 전체 질량을 100체적부로 하였을 때, 접착제 성분 및 도전 입자의 함유량은 각각 97체적부 및 3체적부였다.
(3) 접속 구조체의 제작(전극 최표면: 티타늄)
PET 필름 부착 이방 도전성 필름을 소정의 사이즈(폭 1.5mm×길이 3cm)로 재단하였다. 이방 도전성 필름이 형성되어 있는 면(접착면)을, 최표면으로부터 티타늄(막 두께 50nm) 및 알루미늄(막 두께 250nm)의 순으로 코팅된 유리 기판(두께 0.7mm) 상에 전사하였다. 전사의 조건은 70℃, 1MPa에서 2초간으로 하였다. PET 필름을 박리 후, 피치 50㎛, 두께 8㎛의 주석 도금 구리 회로를 600개 갖는 플렉시블 회로판(FPC)을 이방 도전성 필름 상에 가고정하였다. 가고정의 조건은 24℃, 0.5MPa에서 1초간으로 하였다. 이어서, 이것을 본 압착 장치에 설치하고, 두께 200㎛의 실리콘 고무 시트를 쿠션재로 하여, FPC측으로부터, 히트 툴에 의해 170℃, 3MPa로 6초간의 조건에서 가열 가압하여 폭 1.5mm에 걸쳐 접속하였다. 이에 의해, 접속 구조체를 얻었다.
(4) 접속 구조체의 제작(전극 최표면: ITO)
최표면으로부터 티타늄 및 알루미늄의 순으로 코팅된 상기 유리 기판 대신에, 최표면에 ITO(막 두께 100nm)가 코팅된 유리 기판을 사용한 것 외에는 상기와 동일하게 하여 접속 구조체를 얻었다.
(5) 접속 구조체의 제작(전극 최표면: IZO)
최표면으로부터 티타늄 및 알루미늄의 순으로 코팅된 상기 유리 기판 대신에, 최표면으로부터 IZO(막 두께 100nm), Cr(막 두께 50nm) 및 알루미늄(막 두께 200nm)의 순으로 코팅된 유리 기판을 사용한 것 외에는 상기와 동일하게 하여 접속 구조체를 얻었다.
(6) 접속 저항의 측정
얻어진 상기 2종류의 접속 구조체의 접속 저항을 이하와 같이 하여 측정하였다. 접속 구조체의 접속부를 포함하는 FPC의 인접 회로간의 저항값을 멀티미터(장치명: TR6845, 어드밴테스트 가부시키가이샤제)로 측정하였다. 또한, 인접 회로간의 저항 40점을 측정하여 평균값을 구하고, 이것을 접속 저항으로 하였다. 표 3에 결과를 나타낸다.
<실시예 2 내지 5 및 비교예 1, 2>
도전 입자 A 대신에 도전 입자 B 내지 K를 각각 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 각각 3종류의 접속 구조체를 제작하고, 그들의 접속 저항을 측정하였다. 표 3에 결과를 나타낸다.
Figure pct00004
본 개시에 의하면, 접속해야 할 회로 부재가 갖는 회로 전극에 대하여 충분히 범용성이 높은 도전 입자를 선별하는 방법이 제공된다. 또한, 본 개시에 의하면, 도전 입자, 이것을 사용한 회로 접속 재료, 그리고 접속 구조체 및 그의 제조 방법이 제공된다.
1, 1a, 1b…도전 입자, 3, 4, 20, 30…회로 부재, 3a, 4a, 21a, 31a…회로 전극, 5…회로 접속 재료, 5a…회로 접속 재료의 경화물, 10, 50…접속 구조체

Claims (13)

  1. 도전 입자의 선별 방법으로서,
    도전 입자의 최외층을 구성하는 금속이 이하의 제1 조건을 만족시키는지 여부를 판정하는 공정과,
    당해 도전 입자가 이하의 제2 조건을 만족시키는지 여부를 판정하는 공정
    을 포함하고,
    상기 제1 조건 및 상기 제2 조건의 양쪽을 만족시키는 도전 입자를 양호하다고 판정하는, 도전 입자의 선별 방법.
    제1 조건: 20℃에 있어서의 전기 전도율이 40×106S/m 이하
    제2 조건: 하중 2kN 인가 시의 체적 고유 저항이 15mΩcm 이하
  2. 회로 부재끼리를 접착함과 함께 각각의 회로 부재가 갖는 회로 전극끼리를 전기적으로 접속하기 위해 사용되는 회로 접속 재료로서,
    광 또는 열에 의해 경화하는 접착제 성분과,
    상기 접착제 성분 중에 분산되어 있는 도전 입자
    를 포함하고,
    상기 도전 입자는 제1항에 기재된 도전 입자의 선별 방법에 의해 양호하다고 판정되는 도전 입자인, 회로 접속 재료.
  3. 제2항에 있어서, 필름상으로 형성된 것인, 회로 접속 재료.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 접속이 COG 접속, FOB 접속, FOG 접속, FOF 접속, FOP 접속, COP 접속 또는 COF 접속인, 회로 접속 재료.
  5. 대향 배치된 한 쌍의 회로 부재 사이에, 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 회로 접속 재료를 개재시키는 공정과,
    가열 및 가압에 의해 상기 회로 접속 재료의 경화물을 포함하고, 상기 한 쌍의 회로 부재 사이에 개재하여 각각의 상기 회로 부재가 갖는 회로 전극끼리가 전기적으로 접속되도록 상기 회로 부재끼리를 접착하는 접속부를 형성하는 공정
    을 포함하는, 접속 구조체의 제조 방법.
  6. 대향 배치된 한 쌍의 회로 부재와,
    제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 회로 접속 재료의 경화물을 포함하고, 상기 한 쌍의 회로 부재 사이에 개재하여 각각의 회로 부재가 갖는 회로 전극끼리가 전기적으로 접속되도록 당해 회로 부재끼리를 접착하는 접속부
    를 구비하는, 접속 구조체.
  7. 20℃에 있어서의 전기 전도율이 40×106S/m 이하인 금속층을 구비하고,
    하중 2kN 인가 시의 체적 고유 저항이 15mΩcm 이하인, 도전 입자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 금속층이 Ni를 포함하는 도전 입자.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 수지 재료를 포함하는 코어 입자를 더 구비하고,
    상기 코어 입자 표면 상에 상기 금속층이 형성되어 있는, 도전 입자.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속층이 돌기를 갖는, 도전 입자.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속층의 표면에 배치된 유기막, 유기 미립자 또는 무기 미립자를 더 구비하는, 도전 입자.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 평균 입경이 1 내지 50㎛인, 도전 입자.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 20％ 압축 시의 탄성률이 0.1 내지 15GPa인, 도전 입자.
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