KR20200108439A - 접착제 조성물, 접속 구조체 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일측면은, 도전성 입자와, 질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물을 함유하는, 접착제 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은, 접착제 조성물, 접속 구조체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 전자 부품의 소형화, 박형화 및 고성능화가 진행되고 있고, 그와 함께 경제적인 고밀도 실장 기술의 개발이 활발하게 행해지고 있다. 미세한 회로 전극을 갖는 전자 부품과 회로 부재의 접속을, 종래의 땜납 및 고무 커넥터에 의해 행하는 것은 곤란하다. 그래서, 특허문헌 1 내지 6에 개시되어 있는 바와 같은, 분해능이 우수한 이방 도전성의 접착제 조성물 및 그 필름(접착제 필름)을 사용하는 접속 방법이 다용되고 있다. 예를 들어, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display)의 유리와, TAB(Tape Automated Bonding) 또는 FPC(Flexible Print Circuit)와 같은 회로 부재를 접속할 때 있어서, 도전성 입자를 함유하는 이방 도전성의 접착제 필름을 대향하는 전극 사이에 끼우고, 가열 및 가압함으로써, 동일한 기판 상에서 인접하는 전극끼리의 절연성을 유지하면서, 양 기판의 전극끼리를 전기적으로 접속하여, 미세한 회로 전극을 갖는 전자 부품과 회로 부재가 압착되어, 고정된다.
또한, 모듈의 경량화, 박형화 및 고감도화가 요구되고 있고, 액정 표시 장치, 전자 페이퍼 등의 표시 모듈, 또는, 터치 패널 등의 센서용 기판에 있어서는, 배선 저항을 낮출 목적으로, 전극으로서, 종래의 은 페이스트 대신에, 표면 저항이 낮은 구리, 금, 알루미늄 및 그들의 합금을 사용함으로써, 배선의 폭을 좁게 하면서 배선 저항을 저감시키는 것이 필요해지고 있다. 이방 도전성의 접착제 필름에 있어서도, 접속 저항을 저감할 목적으로, 접착제 필름에 포함되는 원료 등을 최적화하는 검토가 이루어져 있다.
상술한 표면 저항이 낮은 금속 중에서도, 입수가 용이한 구리, 구리 합금, 구리의 산화물 등을 전극에 사용하기 위한 검토가 이루어지고 있다. 그러나, 이와 같은 전극에 종래의 접착제 필름을 적용한 경우, 예를 들어 경시적으로 접속 저항이 상승하는 경우가 있어, 접속 신뢰성의 점에서 가일층의 개량의 여지가 있다.
그래서, 본 발명은, 접속 저항의 상승을 억제하고, 접속 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 접속 신뢰성이 우수한 접속 구조체 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면은, 도전성 입자와, 질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물을 함유하는, 접착제 조성물이다.
질소 함유 방향족 복소환은, 바람직하게는 피라졸환, 이미다졸환, 트리아졸환, 테트라졸환, 티아졸환, 티아디아졸환, 옥사졸환 및 피리미딘환으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 이에 의해, 접속 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
접착제 조성물은, 바람직하게는 회로 부재끼리를 접속하기 위해서 사용된다.
본 발명의 다른 일측면은, 제1 기판 및 해당 제1 기판 상에 마련된 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와, 제2 기판 및 해당 제2 기판 상에 마련된 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재와, 제1 회로 부재 및 제2 회로 부재 사이에 배치되어, 제1 전극과 제2 전극을 서로 전기적으로 접속하는 회로 접속 부재를 구비하며, 회로 접속 부재는, 상기의 접착제 조성물의 경화물인, 접속 구조체이다.
제1 전극 및 제2 전극은, 바람직하게는 구리, 구리 합금, 또는 구리 산화물이다.
본 발명의 다른 일측면은, 제1 기판 및 해당 제1 기판 상에 마련된 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와, 제2 기판 및 해당 제2 기판 상에 마련된 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재 사이에, 상기의 접착제 조성물을 배치하고, 상기의 접착제 조성물을 통해서 제1 회로 부재와 제2 회로 부재를 압착하여, 제1 회로 부재와 제2 회로 부재를 전기적으로 접속하는 공정을 구비하는, 접속 구조체의 제조 방법이다.
본 발명에 따르면, 접속 저항의 상승을 억제하고, 접속 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 접착제 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 접속 신뢰성이 우수한 접속 구조체 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 접착제 필름을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 실시예에서 사용한 구리 전극 필름 첩부체를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 실시예에서 사용한 구리 전극 필름 첩부체를 나타내는 모식 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 형태에 따른 접착제 조성물은, 접착제 성분과, 접착제 성분 중에 분산된 도전성 입자를 함유한다. 접착제 성분은, 접착제 조성물 중의 도전성 입자 이외의 불휘발분으로서 정의된다.
도전성 입자는, 예를 들어 폴리스티렌 등의 폴리머 입자(플라스틱 입자)와, 해당 폴리머 입자를 피복하는 금속층을 갖는다. 폴리머 입자는, 바람직하게는 그 표면의 실질적으로 전체가 금속층으로 피복되어 있지만, 회로 접속 재료로서의 기능이 유지되는 범위에서, 폴리머 입자의 표면 일부가 금속층으로 피복되지 않고 노출하고 있어도 된다. 폴리머 입자는, 예를 들어 스티렌 및 디비닐벤젠에서 선택되는 적어도 1종의 모노머를 모노머 단위로서 포함하는 중합체를 포함하는 입자여도 된다.
폴리머 입자의 평균 입경은, 바람직하게는 1㎛ 이상이어도 되고, 40㎛ 이하여도 되고, 1 내지 40㎛여도 된다. 고밀도 실장의 관점에서, 폴리머 입자의 평균 입경은, 보다 바람직하게는, 30㎛ 이하여도 되고, 1 내지 30㎛여도 된다. 전극의 표면 요철의 변동이 있는 경우에도 보다 안정되게 접속 상태를 유지한다는 관점에서는, 폴리머 입자의 평균 입경은, 더욱 바람직하게는, 2㎛ 이상이어도 되고, 20㎛ 이하여도 되고, 2 내지 20㎛여도 된다. 폴리머 입자의 평균 입경은, 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰하여, 폴리머 입자 300개의 입경을 측정하고, 그의 평균값으로서 얻을 수 있다.
금속층은, Ni, Ni/Au, Ni/Pd, Cu, NiB, Ag, Ru 등의 각종 금속에 의해 형성되어 있어도 된다. 금속층은, 도금, 증착, 스퍼터 등에서 제작되는 박막이어도 된다.
절연성 향상의 관점에서, 도전성 입자는, 금속층의 외측에 마련된, 금속층을 덮는 절연층을 더 갖고 있어도 된다. 절연층은, 실리카, 아크릴 등의 절연성 재료로 형성된 층이어도 된다.
도전성 입자는, 바람직하게는 복수의 돌기부를 형성하고 있는 표면을 갖는다. 돌기부를 갖는 도전성 입자는, 예를 들어 폴리머 입자의 표면 상에 금속 도금에 의해 금속층을 형성함으로써 얻을 수 있다.
도전성 입자의 함유량은, 접속하는 전극의 정세도 등에 따라서 결정된다. 예를 들어, 도전성 입자의 함유량은, 접착제 성분 100체적부에 대하여, 1체적부 이상이어도 되고, 50체적부 이하여도 되고, 1 내지 50체적부여도 된다. 절연성 및 제조 비용의 관점에서, 도전성 입자의 함유량은, 보다 바람직하게는, 접착제 성분 100체적부에 대하여, 30체적부 이하여도 되고, 1 내지 30체적부여도 된다.
접착제 성분은, 일 실시 형태에 있어서, 절연성을 갖고, 열 또는 광에 의해 경화하는 라디칼 중합성 물질과, 유리 라디칼 발생제와, 질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물을 함유한다.
라디칼 중합성 물질은, 라디칼에 의해 중합하는 관능기를 갖는 물질이며, 예를 들어 아크릴레이트 화합물, 메타크릴레이트 화합물 및 말레이미드 화합물을 들 수 있다. 라디칼 중합성 물질의 함유량은, 접착제 성분 전량을 기준으로 해서, 예를 들어 50질량% 이상이어도 되고, 80질량% 이하여도 되고, 50 내지 80질량%여도 된다.
아크릴레이트 화합물 및 메타크릴레이트 화합물로서는, 예를 들어 우레탄아크릴레이트, 우레탄메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디메틸올트리시클로데칸디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 2-히드록시-1,3-디아크릴옥시프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시메톡시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(아크릴옥시폴리에톡시)페닐]프로판, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트, 비스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, ε-카프로락톤 변성 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 및 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트를 들 수 있다. 라디칼 중합성 물질은, 이들을 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 사용된다. 라디칼 중합성 물질은, 접착성의 관점에서는, 바람직하게는 우레탄 아크릴레이트 또는 우레탄 메타크릴레이트이다.
라디칼 중합성 물질로서는, 내열성을 향상시키는 관점에서, 우레탄아크릴레이트 또는 우레탄메타크릴레이트와, 유기 과산화물로 가교되었을 때, 단독으로 100℃ 이상의 Tg를 나타내는 라디칼 중합성 물질을 병용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 라디칼 중합성 물질은, 디시클로펜테닐기 및/또는 트리시클로데카닐기를 갖는 화합물이면 되고, 바람직하게는 트리시클로데카닐기를 갖는 화합물이다.
라디칼 중합성 물질의 25℃에 있어서의 점도는, 100000mPa·s 이상이어도 되고, 1000000mPa·s 이하여도 되고, 100000 내지 1000000mPa·s여도 되고, 바람직하게는 500000mPa·s 이하여도 되고, 100000 내지 500000mPa·s여도 된다. 라디칼 중합성 물질의 25℃에 있어서의 점도는, 시판되고 있은 E형 점도계를 사용하여 측정할 수 있다.
유리 라디칼 발생제는, 열 또는 광에 의해 분해해서 유리 라디칼을 발생하는 화합물이며, 예를 들어 과산화 화합물 또는 아조계 화합물이다. 유리 라디칼 발생제는, 목적으로 하는 접속 온도, 접속 시간, 가용 시간 등에 의해 적절히 선정된다. 유리 라디칼 발생제는, 예를 들어 벤조일퍼옥사이드, 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시디카르보네이트, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥사이드 및 하이드로퍼옥사이드에서 선택되는 1종 이상이어도 된다. 고반응성과 가용 시간의 관점에서는, 유리 라디칼 발생제는, 바람직하게는 반감기 10시간의 온도가 40℃ 이상이고, 또한 반감기 1분의 온도가 180℃ 이하인 유기 과산화 화합물이다. 유리 라디칼 발생제의 함유량은, 접착제 성분 전량을 기준으로 해서, 예를 들어 0.05질량% 이상이어도 되고, 15질량% 이하여도 되고, 0.05 내지 15질량%여도 된다. 접착제 성분이 유리 라디칼 발생제를 함유하는 경우, 유리 라디칼 발생제는, 분해 촉진제, 억제제 등과 조합해서 사용되어도 된다.
본 실시 형태의 접착제 성분은, 중합 금지제를 더 포함하고 있어도 된다. 중합 금지제는, 하이드로퀴논 화합물, 메틸에테르하이드로퀴논 화합물 등이어도 된다. 중합 금지제의 함유량은, 접착제 성분 전량을 기준으로 하고, 0.05질량% 이상이어도 되고, 5질량% 이하여도 되고, 0.05 내지 5질량%여도 된다.
질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물(이하, 단순히 「복소환 화합물」이라고도 한다)은, 환 내에 1개 이상의 질소 원자를 포함하는 방향족성의 복소환을 갖는 화합물이다. 질소 함유 방향족 복소환(이하, 단순히 「복소환」이라고도 한다)은, 적어도 탄소 원자 및 질소 원자의 2종의 원자로 구성되어 있고, 탄소 원자 및 질소 원자에 더하여, 황 원자, 산소 원자 등의 그 밖의 원자를 포함하는 3종 이상의 원자로 구성되어 있어도 된다. 복소환은, 예를 들어 1 내지 4개의 질소 원자를 포함하고, 바람직하게는 2 내지 4개의 질소 원자를 포함한다. 복소환에 포함되는 질소 원자가 1개인 경우, 복소환은, 바람직하게는 탄소 원자 및 질소 원자에 추가해서 상기 그 밖의 원자를 더 포함한다.
복소환은, 바람직하게는 5원환 또는 6원환을 갖는 화합물이며, 보다 바람직하게는 5원환을 갖는 화합물(아졸)이다. 5원환으로서는, 예를 들어 피라졸환, 이미다졸환, 트리아졸환, 테트라졸환, 티아졸환, 티아디아졸환, 옥사졸환 등을 들 수 있다. 6원환으로서는, 예를 들어 피리미딘환 등을 들 수 있다.
복소환은, 접속 저항의 상승을 억제해서 접속 신뢰성을 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 피라졸환, 이미다졸환, 트리아졸환, 테트라졸환, 티아졸환, 티아디아졸환, 옥사졸환 및 피리미딘환으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며, 보다 바람직하게는, 피라졸환, 이미다졸환, 트리아졸환, 테트라졸환, 티아졸환, 티아디아졸환 및 옥사졸환으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며, 더욱 바람직하게는, 트리아졸환, 테트라졸환 및 티아디아졸환으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
복소환은, 비치환이어도 되고, 치환기를 갖고(복소환을 구성하는 원자에 결합한 수소 원자가 치환되어) 있어도 된다. 복소환이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기는, 탄화수소기여도 되고, 황 원자, 산소 원자 등을 포함하는 유기기여도 된다. 탄화수소기는, 알킬기 등이어도 된다. 질소 원자를 포함하는 유기기는, 아미노기 등이어도 된다. 황 원자를 포함하는 유기기는, 머캅토기 등이어도 된다.
복소환 화합물은, 단환을 포함하는 질소 함유 방향족 복소환을 갖고 있어도 되고, 예를 들어 탄화수소만으로 구성된 방향환(예를 들어, 치환 또는 비치환된 벤젠환)과 상술한 질소 함유 방향족 복소환이 축합한 다환을 갖고 있어도 된다. 이러한 다환은, 예를 들어 벤즈이미다졸환, 벤조트리아졸환, 벤조티아졸환, 벤조옥사졸환 등이어도 된다.
복소환 화합물은, 구체적으로는, 5-메틸테트라졸, 5-아미노-1H-테트라졸, 3-머캅토-1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 2-아미노피리미딘, 5,6-디메틸벤즈이미다졸, 2-아미노-5-머캅토-1,3,4-티아디아졸, 2-머캅토피리미딘, 2-머캅토벤조옥사졸, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조이미다졸 등이어도 된다.
복소환 화합물의 함유량은, 접속 저항의 상승을 억제해서 접속 신뢰성을 더욱 향상시키는 관점에서, 접착제 성분 100체적부에 대하여, 바람직하게는 0.01체적부 이상이고, 보다 바람직하게는 0.1체적부 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.2체적부 이상이고, 또한 바람직하게는 5체적부 이하이고, 보다 바람직하게는 2체적부 이하이고, 더욱 바람직하게는 1체적부 이하이다.
접착제 성분은, 다른 일 실시 형태에 있어서, 열경화성 수지와, 상술한 질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물을 함유한다.
열경화성 수지는, 예를 들어 에폭시 수지, 시아네이트에스테르 수지, 말레이미드 수지, 알릴 나디이미드 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 알키드 수지, 아크릴 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 실리콘 수지, 레조르시놀포름알데히드 수지, 크실렌 수지, 푸란 수지, 폴리우레탄 수지, 케톤 수지, 트리알릴시아누레이트 수지, 폴리이소시아네이트수지, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트를 함유하는 수지, 트리알릴트리멜리테이트를 함유하는 수지, 시클로펜타디엔으로부터 합성된 열경화성 수지, 방향족 디시안아미드의 3량화에 의한 열경화성 수지 등을 들 수 있다. 열경화성 수지는, 이들을 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 사용된다. 열경화성 수지의 함유량은, 접착제 성분 전량을 기준으로 해서, 예를 들어 20질량% 이상이어도 되고, 50질량% 이하여도 되고, 20 내지 50질량%여도 된다.
접착제 성분이 열경화성 수지를 함유하는 경우, 접착제 성분은, 경화제를 더 함유해도 된다. 경화제는, 예를 들어 촉매형의 경화제여도 된다. 촉매형의 경화제는, 히드라지드, 3불화붕소-아민 착체, 술포늄염, 아민 이미드, 디아미노말레오니트릴, 폴리아민염, 디시안디아미드 등이어도 되고, 또는 이들의 변성물이어도 된다. 경화제는, 폴리아민, 폴리머캅탄, 폴리페놀, 산 무수물 등의 중부가형의 경화제여도 된다. 경화제로서, 중부가형의 경화제와 촉매형의 경화제를 병용할 수도 있다. 경화제는, 이들을 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용되어도 된다. 경화제의 함유량은, 접착제 성분 전량을 기준으로 하고, 0.5질량% 이상이어도 되고, 15질량% 이하여도 되고, 0.5 내지 15질량%여도 된다.
경화제는, 상술한 경화제를, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등의 고분자 화합물, 또는, Ni, Cu 등의 금속 박막, 규산칼슘 등의 무기 화합물으로 피복해서 마이크로 캡슐화한 것이어도 된다. 이러한 경화제는, 가사 시간을 연장할 수 있기 때문에 바람직하다.
접착제 성분은, 다른 일 실시 형태에 있어서, 상술한, 라디칼 중합성 물질과, 유리 라디칼 발생제와, 열경화성 수지와, 질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물을 함유한다.
본 실시 형태에 있어서는, 라디칼 중합성 물질의 함유량 및 열경화성 수지의 함유량의 합계는, 접착제 성분 전량을 기준으로 해서, 예를 들어 50질량% 이상이어도 되고, 80질량% 이하여도 되고, 50 내지 80질량%여도 된다.
상술한 각 실시 형태에 있어서, 접착제 성분은, 실리콘 입자 등의 충전재, 연화제, 촉진제, 노화 방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제, 커플링제 등을 더 함유할 수도 있다.
접착제 조성물은, 페이스트상이어도 되고, 취급성의 관점에서, 바람직하게는 필름상으로 형성되어 있는 접착제 필름이어도 된다. 도 1은 일 실시 형태에 따른 필름상의 접착제 조성물(접착제 필름)을 나타내는 모식 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 접착제 필름(1)은, 일 실시 형태에 있어서, 접착제 성분(2)과, 접착제 성분(2) 중에 분산된 도전성 입자(3)를 포함하는 1층으로 구성되어 있다. 접착제 성분(2) 및 도전성 입자(3)는, 일 실시 형태에 있어서, 상술한 접착제 성분 및 도전성 입자여도 된다. 접착제 필름(1)의 두께는, 예를 들어 10㎛ 이상이어도 되고, 50㎛ 이하여도 되고, 10 내지 50㎛여도 된다.
접착제 조성물을 필름상으로 형성시키는 경우, 필름 형성성을 높이기 위해서, 접착제 성분은, 상술한 열경화성 수지 이외의 절연성 수지를 포함하고 있어도 된다. 절연성 수지로서는, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 폴리페닐렌옥시드, 요소 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르우레탄 수지 등이어도 되고, 접속 신뢰성을 더욱 높이는 관점에서는, 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)로부터 구해지는 중량 평균 분자량이 10000 이상인 고분자량 페녹시 수지여도 된다. 접착제 성분은, 이들 수지가 라디칼 중합성의 관능기로 변성한 것을 함유해도 되고, 용융 점도 조정 등을 위해서, 이들 수지와, 스티렌계 수지 또는 아크릴 수지의 혼합물을 함유 해도 된다. 다른 실시 형태로서, 접착제 성분은, 필름 형성성을 높이기 위해서 고무를 함유해도 된다.
접착제 필름은, 다층의 구성으로 할 수도 있다. 접착제 필름은, 예를 들어 도전성 입자를 포함하는 층과, 도전성 입자를 포함하지 않는 층으로 구성되는 2층 구성, 또는 도전성 입자를 포함하는 층과, 그 양측에 마련된 도전성 입자를 포함하지 않는 층으로 구성되는 3층 구성이어도 된다. 접착제 필름에는, 도전성 입자를 포함하는 층이 복수 마련되어 있어도 된다. 이들 다층 구성의 접착제 필름은, 전극 상에 효율적으로 도전성 입자를 배치할 수 있기 때문에, 협소 피치 접속을 할 때 적합하다. 접착제 필름은, 회로 부재와의 접착성을 고려하여, 접속되는 각각의 회로 부재에 대하여 높은 접착성을 나타내는 접착층을 더 갖고 있어도 된다.
이상 설명한 접착제 조성물(접착제 필름)은, 회로 부재끼리를 접속하기 위한 재료(회로 접속 재료)로서 적합하게 사용되고, 회로 부재끼리를 접속하기 위한 이방 도전성 접착제 조성물(이방 도전성의 접착제 필름)로서 특히 적합하게 사용된다.
이어서, 접착제 필름(1)을 사용한, 접속 구조체의 제조 방법을 설명한다. 도 2는 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도이다. 먼저, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(4) 및 제1 기판(4) 상에 마련된 제1 전극(5)을 갖는 제1 회로 부재(6)와, 제2 기판(7) 및 제2 기판(7) 상에 마련된 제2 전극(8)을 갖는 제2 회로 부재(9)를 준비한다.
이어서, 제1 회로 부재(6)와 제2 회로 부재(9)를, 제1 전극(5)과 제2 전극(8)이 대향하도록 배치하고, 제1 회로 부재(6)와 제2 회로 부재(9) 사이에 접착제 필름(1)을 배치한다.
그리고, 화살표 A 및 B 방향으로 전체를 가압하면서, 접착제 필름(1)을 경화시킨다. 가압 시의 압력은, 예를 들어 총 접속 면적당 1 내지 10㎫여도 된다. 접착제 필름(1)을 경화시키는 방법은, 가열에 의한 방법이어도 되고, 가열에 더하여 광조사를 병용하는 방법이어도 된다. 가열은, 예를 들어 100 내지 170℃에서 행해져도 된다. 가압 및 가열(필요에 따라 광조사)은, 예를 들어 1 내지 160초간 행해져도 된다. 이에 의해, 제1 회로 부재(6)와 제2 회로 부재(9)가, 접착제 필름(1)을 구성하는 접착제 조성물의 경화물을 통해서 압착된다.
본 실시 형태에서는, 제1 회로 부재(6)와 제2 회로 부재(9) 사이에 접착제 필름(1)을 배치했지만, 다른 실시 형태로서, 접착제 필름 대신에, 페이스트상의 접착제 조성물을, 제1 회로 부재(6) 또는 제2 회로 부재(9) 상에, 또는 그 양쪽에 도포해도 된다.
이와 같이 해서 얻어지는, 일 실시 형태에 따른 접속 구조체(11)는, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(4) 및 제1 기판(4) 상에 마련된 제1 전극(5)을 갖는 제1 회로 부재(6)와, 제2 기판(7) 및 제2 기판(7) 상에 마련된 제2 전극(8)을 갖는 제2 회로 부재(9)와, 제1 회로 부재(6)와 제2 회로 부재(9) 사이에 배치되고, 제1 전극(5)과 제2 전극(8)을 서로 전기적으로 접속하는 회로 접속 부재(10)를 구비한다. 회로 접속 부재(10)는, 접착제 조성물의 경화물에 의해 구성되어 있고, 접착제 성분(2)의 경화물(12)과, 해당 경화물(12) 중에 분산된 도전성 입자(3)를 포함하고 있다. 접속 구조체(11)에서는, 도전성 입자(3)가 제1 전극(5)과 제2 전극(8) 사이에 개재함으로써, 제1 전극(5)과 제2 전극(8)이 서로 전기적으로 접속되어 있다.
제1 기판(4) 및 제2 기판(7)은, 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, 예를 들어 열가소성 수지를 포함하는 플렉시블 기판, 유리 기판, 또는, 유리 기판 및 해당유리 기판 상에 마련된 절연막을 갖는 복합 기판이어도 된다.
플렉시블 기판은, 예를 들어 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트(PC) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)에서 선택되는 적어도 1종의 열가소성 수지를 포함하는 유기 재료로 형성된 유기 기판이어도 된다.
플렉시블 기판은, 유기 기판의 표면 상에 형성된, 광학 및 기계적 특성을 향상하기 위한 하드 코트 등의 개질 처리막 및/또는 보호막 등을 더 갖고 있어도 된다. 플렉시블 기판의 취급 및 반송을 용이하게 하기 위해서, 유리재 및 SUS 등에서 선택되는 보강재가 유기 기판에 접합되어 있어도 된다.
플렉시블 기판의 두께는, 기판 단체에서 필름으로서의 강도 및 굽힘 용이성을 확보하는 점에서, 바람직하게는 10㎛ 이상이어도 되고, 200㎛ 이하여도 되고, 10 내지 200㎛여도 되고, 보다 바람직하게는, 125㎛ 이하여도 되고, 10 내지 125㎛여도 된다.
종래의 회로 접속 재료를 사용하면, 회로 부재끼리의 압착을 위한 가열 및 가압에 의해, 플렉시블 기판 상의 전극이 파단하거나, 크랙을 발생하거나 하기 쉬운 것이 있었다. 또한, 충분한 전기적 접속을 형성하기 어려운 전극의 접속에 관해서는, 전극의 파손을 억제하기 위해서, 보다 저온 또는 보다 저응력의 조건에서 회로 부재를 압착할 필요가 있다. 본 실시 형태의 접착제 필름(1)은, 이들의 점에 있어서도 종래의 재료와 비교해서 유리한 효과를 가질 수 있다.
유리 기판은, 소다 유리, 석영 유리 등으로 형성되어 있어도 된다. 외부로부터의 응력에 의한 파손 방지의 관점에서는, 이들 재료로 형성된 기판에 화학 강화 처리가 실시되어도 된다. 복합 기판은, 유리 기판과, 유리 기판의 표면에 마련된, 폴리이미드 또는 장식을 위한 가색의 유기 재료 혹은 무기 재료로 구성되는 절연막을 가져도 된다. 복합 기판에 있어서, 전극은, 절연막 상에 형성되어도 된다.
제1 기판(4) 및 제2 기판(7)의 조합으로서, 보다 구체적으로는, 제1 기판(4)이 IC 칩, 또는 열가소성 수지를 포함하는 플렉시블 기판이고, 제2 기판(7)이, 열가소성 수지를 포함하는 플렉시블 기판이어도 된다. 혹은, 제1 기판(4)이 IC 칩 또는 플렉시블 기판이고, 제2 기판(7)이, 유리 기판 또는 복합 기판이어도 된다. 바꾸어 말하면, 제2 기판(7)이 플렉시블 기판일 때, 제1 기판(4)은 IC 칩이어도 되고, 플렉시블 기판이어도 된다. 제1 기판(4)이 IC 칩이고, 제2 기판(7)이 플렉시블 기판일 때, COP(Chip on Plastic substrate) 접속을 위해서 상술한 접착제 필름(1)이 사용된다. 제1 기판(4) 및 제2 기판(7)이 플렉시블 기판일 때, FOP(Film on Plastic substrate) 접속을 위해서 상술한 접착제 필름(1)이 사용된다.
제2 기판(7)이 플렉시블 기판인 경우, 제1 회로 부재(6)는, 반도체 칩, 트랜지스터, 다이오드, 사이리스터 등의 능동 소자, 콘덴서, 저항체, 코일 등의 수동 소자 등의 전자 부품, 프린트 기판, 또는 ITO 등이 회로 형성된 유리 기판이어도 된다. 제1 기판(4)이 반도체 칩 또는 유리 기판인 경우, 도금으로 형성되는 범프 또는 금 와이어의 선단을 토치 등에 의해 용융시켜서, 금 볼을 형성하고, 이 볼을 전극 패드 상에 압착한 후, 와이어를 절단해서 얻어지는 와이어 범프 등의 돌기 전극을 마련하고, 이것을 제1 회로 부재(6)로서 사용할 수 있다.
제1 전극(5) 및 제2 전극(8)을 형성하는 전극 재료로서는, Ag, Ni, Al, Au, Cu, Ti, Mo 등의 금속 및 ITO, IZO, 은 나노 와이어, 카본 나노튜브 등의 투명 도전체를 들 수 있다. 제1 전극(5) 및 제2 전극(8)은, 동일한 재료로 형성되어 있거나 다른 재료로 형성되어 있어도 되지만, 바람직하게는 동일한 재료로 형성되어 있다. 제1 전극(5) 및 제2 전극(8)은, 접속 저항의 저감 및 입수의 용이함의 관점에서, 바람직하게는 구리, 구리 합금, 또는 구리 산화물로 형성되어 있다. 제1 전극(5) 및 제2 전극(8) 상에는, 단선 방지의 관점에서, 산화물 또는 질화물의 막, 합금막, 유기막 등의 표면층을 더 마련해도 된다. 제1 회로 부재(6) 및 제2 회로 부재(9)에는, 제1 전극(5) 및 제2 전극(8)이 각각 하나씩 마련되어 있어도 되지만, 바람직하게는 복수의 제1 전극(5) 및 제2 전극(8)이 각각 소정의 간격으로 마련되어 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
라디칼 중합성 물질인 우레탄아크릴레이트(제품명: UA-5500T, 신나까무라 가가꾸 고교(주)제) 20질량부, 비스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트(제품명: M-215, 도아 고세(주)제) 15질량부, 디메틸올트리시클로데칸디아크릴레이트(제품명: DCP-A, 교에샤 가가꾸(주)제) 5질량부 및 2-메타크릴로일옥시에틸애시드포스페이트(제품명: P-2M, 교에샤 가가꾸(주)제) 1질량부와, 유리 라디칼 발생제인 벤조일퍼옥사이드(제품명: 나이퍼 BMT-K, 니혼 유시(주)제) 8질량부와, 절연성 수지인 폴리에스테르우레탄 수지(제품명: UR4800, 도요 보세끼(주)제)를 포함하는 농도 40질량%의 용액 60질량부를 혼합하고, 교반하여, 수지 용액을 얻었다. 이때, 폴리에스테르우레탄 수지의 용액은, 폴리에스테르우레탄 수지를 톨루엔/메틸에틸케톤=50/50의 혼합 용제에 용해해서 조제했다.
한편, 폴리스티렌 입자의 표면에 두께 0.2㎛의 니켈층을 형성했다. 또한, 이 니켈층의 외측에 두께 0.04㎛의 금층을 형성시켰다. 이에 의해, 평균 입경 4㎛의 도전성 입자를 제작했다. 제조한 수지 용액에, 이 도전성 입자를, 수지 용액 100체적부에 대하여 10체적부의 비율로 분산시켰다. 거기에, 5-메틸테트라졸을, 수지 용액 100체적부에 대하여 1체적부의 비율로 분산시켰다. 또한, 충전재로서, 평균 입경 2㎛의 실리콘 미립자(제품명: KMP-605, 신에쓰 가가꾸(주)제)를, 수지 용액 100질량부에 대하여 20질량부의 비율로 분산시키고, 라디칼 중합성 물질, 유리 라디칼 발생제, 절연성 수지, 도전성 입자, 질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물 및 충전재를 포함하는 접착제 조성물의 도공액을 얻었다. 이 도공액을, 편면을 이형 처리한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름(두께 50㎛)에, 도공 장치를 사용해서 도포했다. 도막을 70℃의 열풍 건조에 의해 건조시켜서, 실시예 1에 관한 접착제 조성물을 포함하는 이방 도전성의 접착제 필름(두께 18㎛)을 형성시켰다.
<실시예 2 내지 5, 비교예 1>
실시예 1에 있어서, 5-메틸테트라졸 대신에, 표 1에 나타내는 질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 실시예 2 내지 5에 관한 접착제 필름을 제작했다. 또한, 실시예 1에 있어서, 5-메틸테트라졸을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 비교예 1에 관한 접착제 필름을 제작했다.
<구리 전극 필름 첩부체의 제작>
회로 부재를 모방한 피착체로서, PET 필름과, 해당 PET 필름 상에 형성된 구리막을 갖는 구리 전극 필름 부재를 준비했다. 이 구리 전극 필름 부재의 구리막 상에 제작한 접착제 필름을, 접착제 필름의 도달 온도가 70℃가 되도록 가열하면서, 총 접속 면적당 2㎫의 압력으로 10초간 전체를 가압하여, 접착제 필름에서 유래하는 접착제 조성물의 경화물을 구비한 구리 전극 필름 첩부체를 얻었다. 도 3은 구리 전극 필름 첩부체를 나타내는 모식 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 구리 전극 필름 첩부체(13)는, PET 필름(14) 상에 구리막(15)이 형성되고, 구리막(15)의 PET 필름(14)과 반대측의 면(15a) 상에 접착제 조성물의 경화물(20)(접착제 성분의 경화물(22)과 도전성 입자(23)를 포함한다)이 더 마련되어 있다.
<접속 신뢰성의 평가>
얻어진 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 첩부체를, 85℃, 85%RH의 환경 하에 100시간 정치해서 신뢰성 시험에 제공했다. 시험 전후의 구리 전극 필름 첩부체(13)에 대해서, 구리막(15)의 PET 필름(14)과 반대측의 면(15a) 중 경화물(20)이 접하는 부분(첩부부)의 외관을 눈으로 보아 관찰했다. 시험 전후에서 변색이 거의 보이지 않은 것을 A, 변색이 보였지만 정도가 작았던 것을 B, 심한 변색이 보인 것을 C로 하여, 접속 신뢰성을 평가했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 평가 결과가 A 또는 B이면, 접속 신뢰성이 우수하다고 할 수 있다.
<접속 저항의 평가>
얻어진 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 이방 도전성의 접착제 필름을 구리 전극 필름에 첩부한 후, 구리 전극 필름의 반대측 접착제 필름 상에 플렉시블 회로 기판(FPC)을 얹고, 접착제 필름의 도달 온도가 170℃가 되도록 가열하면서, 총 접속 면적당 2㎫의 압력으로 10초간 전체를 가압해서 접착 필름 실장체 a(접속 구조체)를 얻었다. 플렉시블 회로 기판으로서는, 전극폭 150㎛, 전극간 스페이스 150㎛로 전극간 피치는 300㎛, 구리박 두께는 18㎛이고, 표면에 Ni(막 두께 3㎛) 및 Au(막 두께 0.01㎛)이 형성되어 있는 것을 사용했다. 이 접착 필름 실장체 a에 대해서, 85℃, 85%RH의 환경 하에 100시간 정치해서 신뢰성 시험에 제공했다. 신뢰성 시험 후의 접착 필름 실장체 a의 접속 저항을 측정하고, 1Ω 이하의 것을 A, 1Ω을 초과하는 것을 B로서 평가했다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 접착 필름 실장체 a의 접속 저항은 모두 1Ω 이하로 양호했다.
<접착성의 평가>
얻어진 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 이방 도전성의 접착제 필름을, SiO2막을 갖는 PET 필름에 첩부한 후, PET 필름의 반대측 접착제 필름 상에 플렉시블 회로 기판(FPC)을 얹고, 접착제 필름의 도달 온도가 170℃가 되도록 가열하면서, 총 접속 면적당 2㎫의 압력으로 10초간 전체를 가압해서 접착 필름 실장체 b(접속 구조체)를 얻었다. 플렉시블 회로 기판으로서는, 전극폭 150㎛, 전극간 스페이스 150㎛로 전극간 피치는 300㎛, 구리박 두께는 18㎛이고, 표면에 Ni(막 두께 3㎛) 및 Au(막 두께 0.01㎛)가 형성되어 있는 것을 사용했다. 이 접착 필름 실장체 b에 대해서, 85℃, 85%RH의 환경 하에 100시간 정치해서 신뢰성 시험에 제공했다. 신뢰성 시험 후의 접착 필름 실장체 b의 접착성(접착력)을 측정하고, 4N/㎝ 이상의 것을 A, 4N/㎝ 미만의 것을 B로서 평가했다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 접착력은 모두 4N/㎝ 이상으로 양호했다.
1 : 접착제 필름(접착제 조성물)
2 : 접착제 성분
3 : 도전성 입자
4 : 제1 기판
5 : 제1 전극
6 : 제1 회로 부재
7 : 제2 기판
8 : 제2 전극
9 : 제2 회로 부재
10 : 회로 접속 부재(접착제 조성물의 경화물)
11 : 접속 구조체
2 : 접착제 성분
3 : 도전성 입자
4 : 제1 기판
5 : 제1 전극
6 : 제1 회로 부재
7 : 제2 기판
8 : 제2 전극
9 : 제2 회로 부재
10 : 회로 접속 부재(접착제 조성물의 경화물)
11 : 접속 구조체
Claims (6)
- 도전성 입자와, 질소 함유 방향족 복소환을 갖는 화합물을 함유하는, 접착제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 질소 함유 방향족 복소환은, 피라졸환, 이미다졸환, 트리아졸환, 테트라졸환, 티아졸환, 티아디아졸환, 옥사졸환 및 피리미딘환으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인, 접착제 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 회로 부재끼리를 접속하기 위해서 사용되는, 접착제 조성물.
- 제1 기판 및 해당 제1 기판 상에 마련된 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와,
제2 기판 및 해당 제2 기판 상에 마련된 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재와,
상기 제1 회로 부재 및 상기 제2 회로 부재 사이에 배치되어, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 서로 전기적으로 접속하는 회로 접속 부재를 구비하며,
상기 회로 접속 부재는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 접착제 조성물의 경화물인, 접속 구조체. - 제4항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 구리, 구리 합금, 또는 구리 산화물로 형성되어 있는, 접속 구조체.
- 제1 기판 및 해당 제1 기판 상에 마련된 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와, 제2 기판 및 해당 제2 기판 상에 마련된 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재 사이에, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 접착제 조성물을 배치하고,
상기 접착제 조성물을 통해서 상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재를 압착하여, 상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재를 서로 전기적으로 접속하는 공정을 구비하는, 접속 구조체의 제조 방법.
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