KR100593848B1 - Insulating conductive fine particles and anisotropic conductive film using same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 절연 전도성 미립자는 기재 미립자 표면에 금속층이 피복된 전도성 미립자 및 상기 전도성 미립자의 표면에 고정화된 경질의 절연성 미세 입자로 이루어지고, 상기 절연성 미세 입자는 가압에 의하여 상기 전도성 미립자의 내부로 함몰됨으로써 전극 사이에 전기적으로 접속될 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 이방 전도성 필름은 상기의 절연 전도성 미립자를 이용하는 것을 특징으로 한다.The insulating conductive fine particles of the present invention are composed of conductive fine particles coated with a metal layer on the surface of the substrate fine particle and hard insulating fine particles fixed on the surface of the conductive fine particles, and the insulating fine particles are recessed into the conductive fine particles by pressing. It is characterized in that it can be electrically connected between the electrodes. The anisotropic conductive film according to the present invention is characterized by using the above insulating conductive fine particles.
절연성 미세 입자, 절연 전도성 미립자, 이방 전도성 필름, 전기적 접속 방법Insulating fine particles, insulating conductive particles, anisotropic conductive film, electrical connection method
Description
도 1은 종래의 절연 전도성 미립자를 이용한 이방 전도성 필름의 전기 접속 단면도이다.1 is an electrical connection cross-sectional view of an anisotropic conductive film using conventional insulating conductive fine particles.
도 2는 본 발명의 절연 전도성 미립자의 개략적인 단면도 및 정면도이다.2 is a schematic cross-sectional view and a front view of the insulating conductive fine particles of the present invention.
도 3은 본 발명의 절연 전도성 미립자를 이용한 이방 전도성 필름의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of the anisotropic conductive film using the insulating conductive fine particles of the present invention.
도 4는 본 발명의 절연 전도성 미립자를 이용한 이방 전도성 필름의 전기 접속 단면도이다.It is sectional drawing of the electrical connection of the anisotropic conductive film using the insulating conductive fine particle of this invention.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *Brief description of the main symbols in the drawings
1: 피복 절연성 미립자 2: 회로 기판1: coating insulating fine particle 2: circuit board
3: 절연 전도성 미립자 4: 이방 전도성 필름3: insulating conductive fine particles 4: anisotropic conductive film
5: 액정 표시 기판 11: 전도성 입자5: liquid crystal display substrate 11: conductive particles
12: 피복된 절연층 21: 범프 전극12: coated insulation layer 21: bump electrode
31: 기재 미립자층 32: 금속층31: substrate fine particle layer 32: metal layer
32a: 니켈(Ni)층 32b: 금(Au)층32a: nickel (Ni)
33: 전도성 미립자 34: 절연성 미세 입자33: conductive fine particles 34: insulating fine particles
41: 절연성 접착제 51: 배선 패턴41: insulating adhesive 51: wiring pattern
발명의 분야Field of invention
본 발명은 절연 전도성 미립자 및 이를 이용한 이방 전도성 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 전도성 미립자의 표면에 경질의 절연성 미세 입자를 불연속적으로 고정화시킨 절연 전도성 미립자 및 이를 이용한 이방 전도성 필름에 관한 것이다.The present invention relates to an insulating conductive fine particles and an anisotropic conductive film using the same. More specifically, the present invention relates to insulating conductive particles in which hard insulating fine particles are discontinuously immobilized on the surface of the conductive particles and an anisotropic conductive film using the same.
발명의 배경Background of the Invention
이방 전도성 필름(ACF)은 금속 코팅된 수지 미립자 또는 금속 입자 등의 전도성 입자를 에폭시, 우레탄, 아크릴 등의 절연성 수지에 분산시킨 필름상의 접착제로, LCD(liquid crystal display) 실장분야에서 LCD 기판과 TCP(tape carrier package), 또는 PCB(printed circuit board)와 TCP 등의 전기적 접속에 널리 이용되고 있다. 이러한 이방 전도성 필름은 상하 전극간을 전도성 입자로 접속하기 위 해 필름의 두께 방향(z축 방향)으로는 전도성을 띄고, 면 방향(xy평면 방향)으로는 절연성을 가진다.Anisotropic conductive film (ACF) is an adhesive on a film in which conductive particles such as metal-coated resin fine particles or metal particles are dispersed in insulating resin such as epoxy, urethane, and acryl, and an LCD substrate and TCP in liquid crystal display (LCD) mounting fields. It is widely used for electrical connection such as tape carrier package or printed circuit board and TCP. Such an anisotropic conductive film is conductive in the thickness direction (z-axis direction) of the film to connect the upper and lower electrodes with conductive particles, and has insulation in the plane direction (xy plane direction).
최근 LCD 기술의 발전에 따라 이방 전도성 필름은 접속 신뢰성의 향상과 접속 피치(pitch)의 미세화, IC bump의 미소화가 요구되고 기판 위에 인쇄된 리드(lead) 수가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 기술적 요구에 따라 이방 전도성 필름 중에 함유되는 전도성 입자의 입경을 작게 할 필요가 있고, 또한 접속 신뢰성을 향상시키기 위해 도전성 입자의 배합량을 증가시키려는 연구개발이 계속 되고 있다. 그러나 사용되는 전도성 입자의 입경 감소 및 증가된 입자 밀도에 의하여 입자의 응집 또는 브리지(bridge)가 발생하게 되었고, 이로 인하여 접속의 불균일이나 패턴간의 단락이 빈번히 발생하는 문제점이 나타났다.Recently, with the development of LCD technology, anisotropic conductive films are required to improve connection reliability, to minimize connection pitch, and to reduce IC bumps, and the number of leads printed on a substrate is increasing. In accordance with such technical requirements, it is necessary to reduce the particle size of the conductive particles contained in the anisotropic conductive film, and research and development to increase the compounding amount of the conductive particles in order to improve the connection reliability has been continued. However, due to the reduced particle size and the increased particle density of the particles used, agglomeration or bridges of the particles occur, which results in frequent nonuniformity of the connection and short circuits between patterns.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 일본 특개소62-40183호, 특개소62-76215호, 특개소62-176139호에서는 전도성 입자의 표면을 절연층으로 피복함으로써 절연성 접착 수지성분에 분산한 상태에서는 절연성을 나타내지만, 가열 압착에 의하여 전극간이 밀착되면 그 절연층이 파괴되어 도전성 표면이 드러나고 통전하게 되는 전도성 입자를 이용한 이방 전도성 필름을 개시하고 있다.In order to solve the above problems, Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-40183, 62-76215, and 62-176139 cover the surface of conductive particles with an insulating layer to insulate them in a state of being dispersed in an insulating adhesive resin component. However, the present invention discloses an anisotropic conductive film using conductive particles in which the insulating layer is destroyed and the conductive surface is exposed and energized when the electrodes are in close contact with each other by heat compression.
또한, 일본 특개평3-46774호, 특개평4-174980호에서는 전도성 입자의 표면을 열가소성 수지로 피복하고, 전극간에 개재시켜 가압 및 가열하여 절연성의 열가소성 수지가 전극 접촉 부분에서 용해됨으로써 내층의 전도성부가 드러나도록 하여 전기적인 접속을 달성하는 이방 도전성 필름을 개시하고 있다.In Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-46774 and 4-174980, the surface of the conductive particles is coated with a thermoplastic resin, and the insulating thermoplastic resin is dissolved at the electrode contact portion by interposing between the electrodes to pressurize and heat the conductivity of the inner layer. An anisotropic conductive film is disclosed in which parts are exposed to achieve electrical connection.
그러나 상기 피복 미립자를 이용한 이방 전도성 필름은 가열 및 가압에 의하 여 전도성 입자를 피복하고 있는 절연층이 충분히 파괴 또는 제거되지 않고, 단지 박막화되거나 그 자리에서 파괴됨으로써 절연물이 잔존하여 전기적 접속을 방해하는 문제점을 가지고 있다. However, in the anisotropic conductive film using the coated fine particles, the insulating layer covering the conductive particles is not sufficiently destroyed or removed by heating and pressurization, but only a thin film or broken in place may cause the insulation to remain and interfere with the electrical connection. Have
한편, 최근에는 전극 및 모듈에 무리를 주지 않으면서, 공정시간을 단축하고 비용을 감소시키기 위하여 저온 속경화 타입의 이방 전도성 필름 및 접착공정을 채용하고 있는 추세이다. 이 경우, 낮은 온도에서 짧은 시간 동안 가압함으로 인해 피복된 절연층의 충분한 파괴 또는 제거가 더욱 어려워지게 되고, 결국 접속 신뢰성을 저하시키는 문제점이 발생된다.On the other hand, in recent years, a low temperature fast curing type anisotropic conductive film and an adhesive process have been adopted in order to shorten the process time and reduce the cost while not burdening the electrode and the module. In this case, pressurization for a short time at a low temperature makes it more difficult to sufficiently break or remove the coated insulating layer, resulting in a problem of lowering connection reliability.
본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 전도성 미립자 표면에 가압으로 인하여 전도성 미립자의 내부로 함몰될 수 있는 절연성 미세 입자를 고정화함으로써, 전도성 필름의 통전 및 절연 신뢰성을 높이기 위한 절연 전도성 미립자 및 이를 함유하는 이방 전도성 필름을 개발하기에 이른 것이다.In order to solve the above problems, the present inventors fix the insulating fine particles that can be recessed into the conductive fine particles due to the pressure on the surface of the conductive fine particles, thereby containing the conductive conductive fine particles for increasing the conduction and insulation reliability of the conductive film and containing them It is early to develop an anisotropic conductive film.
본 발명의 목적은 z축 방향의 통전 신뢰성이 높은 절연 전도성 미립자를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide insulating conductive fine particles with high electric current reliability in the z-axis direction.
본 발명의 다른 목적은 xy평면 방향의 절연 신뢰성이 높은 절연 전도성 미립자를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide insulating conductive fine particles having high insulation reliability in the xy plane direction.
본 발명의 또 다른 목적은 전도성 입자의 입경 감소 및 밀도 증가시에도 전도성 입자의 응집이 방지되는 절연 전도성 미립자를 제공하기 위한 것이다. Still another object of the present invention is to provide insulating conductive fine particles in which aggregation of the conductive particles is prevented even when the particle size of the conductive particles is decreased and the density is increased.
본 발명의 또 다른 목적은 저온 속경화 타입의 이방 전도성 필름 및 접착공정에 적합한 절연 전도성 미립자를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide an anisotropic conductive film of a low temperature rapid curing type and insulating conductive fine particles suitable for the bonding process.
본 발명의 또 다른 목적은 절연 전도성 미립자를 함유하는 이방 전도성 필름을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide an anisotropic conductive film containing insulating conductive fine particles.
본 발명의 또 다른 목적은 절연 전도성 미립자를 함유하는 이방 전도성 필름을 사용한 전기적 접속 구조체를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrical connection structure using an anisotropic conductive film containing insulating conductive fine particles.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명의 절연 전도성 미립자는 기재 미립자 표면에 금속층이 피복된 전도성 미립자 및 상기 전도성 미립자의 표면에 고정화된 경질의 절연성 미세 입자로 이루어지고, 상기 절연성 미세 입자는 가압에 의하여 상기 전도성 미립자의 내부로 함몰됨으로써 전극 사이에 전기적으로 접속될 수 있는 것을 특징으로 한다. The insulating conductive fine particles of the present invention are composed of conductive fine particles coated with a metal layer on the surface of the substrate fine particle and hard insulating fine particles fixed on the surface of the conductive fine particles, and the insulating fine particles are recessed into the conductive fine particles by pressing. It is characterized in that it can be electrically connected between the electrodes.
상기 절연성 미세 입자의 직경은 상기 금속층 두께의 1/10∼1 인 것이 바람직하다.The diameter of the insulating fine particles is 1/10 to 1 of the thickness of the metal layer. It is preferable.
상기 절연성 미세 입자는 전도성 미립자의 표면에 1∼800 개/㎛2 의 밀도로 불연속적으로 고정화된 것이 바람직하다.It is preferable that the said insulating fine particle is discontinuously fixed by the density of 1-800 piece / micrometer <2> on the surface of electroconductive fine particle.
상기 절연성 미세 입자는 가교 유기고분자, 유기/무기 복합입자, 무기 미립자로 이루어진 군으로부터 선택되며, 접착제 및 용매 성분에 불용성인 것이 바람직하다.The insulating fine particles are selected from the group consisting of crosslinked organic polymers, organic / inorganic composite particles, and inorganic fine particles, and are preferably insoluble in adhesives and solvent components.
상기 절연성 미세 입자는 물리/기계적 방법에 의해 전도성 미립자의 표면에 고정화된 것이 바람직하다.The insulating fine particles are preferably immobilized on the surface of the conductive fine particles by physical / mechanical methods.
상기 금속층은 하나 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the metal layer is formed of at least one.
본 발명에 따른 이방 전도성 필름은 상기의 절연 전도성 미립자를 이용하는 것을 특징으로 한다.The anisotropic conductive film according to the present invention is characterized by using the above insulating conductive fine particles.
이하, 본 발명의 절연 전도성 미립자 및 이를 이용한 이방 전도성 필름에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.Hereinafter, the detailed description of the insulating conductive fine particles of the present invention and the anisotropic conductive film using the same.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명Detailed Description of the Invention
도 1은 종래의 절연 전도성 미립자를 이용한 이방 전도성 필름의 전기 접속 단면도이다. 피복 절연성 미립자(1)는 전도성 입자(11)의 최외층을 절연층(12)으로 피복한 것으로, 가열 및 가압에 의하여 이방 전도성을 나타내도록 고안된 것이다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같이 가열 및 가압에 의하여 절연층(12)이 충분히 파괴 또는 제거되지 않고, 단지 박막화 되거나 절연물이 잔존하는 문제점이 발생한 다. 1 is an electrical connection cross-sectional view of an anisotropic conductive film using conventional insulating conductive fine particles. The coated insulating
도 2는 본 발명의 절연 전도성 미립자(3)의 단면과 표면을 나타낸 것이다. 본 발명의 절연 전도성 미립자(3)는 전도성 미립자(33) 및 그 표면에 불연속적으로 고정화된 절연성 미세 입자(34)로 이루어져 있다. 2 shows a cross section and a surface of the insulating conductive
본 발명에 따른 전도성 미립자(33)는 무기 입자 또는 유기 고분자 수지로 되는 단분산 기재 미립자(31)의 표면이 금속층(32)으로 피복된 것이다. In the conductive
상기 유기 고분자 수지의 예로는, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리이소시아네이트 수지, 페놀수지, 멜라민 수지, 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리디비닐벤젠, 아크릴로니트릴-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 불소 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지 등이 있으며, 상기 수지는 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 고분자 수지는 가교제, 경화제와 반응시켜 가교 구조가 형성된 수지 또는 반응성 수지의 경화체도 사용할 수 있다. Examples of the organic polymer resin include epoxy resin, phenoxy resin, polyisocyanate resin, phenol resin, melamine resin, acrylic resin, acrylate resin, silicone resin, polyimide, polyamide, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polydi Vinylbenzene, acrylonitrile-styrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, polycarbonate, polysulfone, polyurethane, polyester, fluorine resin, melamine resin, benzoguanamine resin, and the like. It is preferable to use or mix 2 or more types. Moreover, the organic polymer resin can also use the hardened | cured material of resin in which the crosslinked structure was made by reacting with a crosslinking agent and a hardening | curing agent, or reactive resin.
상기 무기 입자로는 실리카, 유리 및 알루미나가 사용될 수 있다.As the inorganic particles, silica, glass and alumina may be used.
본 발명에 따른 기재 미립자는 평균 입경이 1∼20 ㎛, 바람직하게는 2∼10 ㎛ 인 것이 바람직하다.The substrate fine particles according to the present invention have an average particle diameter of 1 to 20 µm, preferably 2 to 10 µm.
본 발명에 따른 금속층(32)은 금, 은, 니켈, 구리 등과 같은 전도성 금속이 사용될 수 있다. As the
상기 도전성 금속층은 증착법, 이온 스퍼터링법, 도금법, 용사법 등의 물리 적 방법 및 화학적 결합, 석출 등과 같은 일반적인 방법으로 형성시킬 수 있다. The conductive metal layer may be formed by a physical method such as a deposition method, an ion sputtering method, a plating method, a thermal spraying method, or a general method such as chemical bonding or precipitation.
본 발명의 하나의 구체예에서는 기재 미립자 표면에 니켈(32a)/금(32b)의 금속층을 순차적으로 무전해 도금 처리를 한 것으로, 도전성 금속층의 바깥 부분이 금(Au)층으로 되어 있다. In one specific example of the present invention, a metal layer of
상기 금속층의 두께는 0.01∼5 ㎛ 인 것이 바람직하며, 0.05∼1 ㎛ 의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 상기 금속층이 양호한 도전성을 가지면서, 압축에 의한 기재 입자의 변형에 따라 같이 변형하게 할 수 있는 범위이다. It is preferable that it is 0.01-5 micrometers, and, as for the thickness of the said metal layer, it is more preferable to set it as 0.05-1 micrometer. This is the range which can make it deform | transform along with deformation | transformation of the substrate particle by compression, although the said metal layer has favorable electroconductivity.
본 발명에 따른 절연성 미세 입자(34)는 경질인 미세입자를 사용하며, 도전성 금속층의 내부로의 함몰을 유도하도록 한다. 본 발명에서 언급하는 경질은 물리/기계적 복합화 시에, 외력, 열, 충격 및 마찰력 등에 의해 구형의 형태가 변형되지 않고, 아울러 절연성 수지 접착제 및 기타 용제에 용해되지 않음을 의미한다.The insulating
본 발명에 사용되는 경질의 절연성 미세 입자로는 가교 고분자 미립자, 유기/무기 복합입자, 무기 미립자 등을 사용하는 것이 바람직하다. As the hard insulating fine particles used in the present invention, it is preferable to use crosslinked polymer fine particles, organic / inorganic composite particles, inorganic fine particles and the like.
상기 가교 고분자 미립자는 기본적으로 가교 중합성 단량체 단독으로 또는 가교 단량체와 1종 이상의 일반 중합성 단량체와의 공중합체로 구성되어 있으며, 유화 중합, 무유화 중합, 분산 중합 또는 침전 중합에 의해 제조될 수 있다. The crosslinked polymer microparticles are basically composed of a crosslinkable polymerizable monomer alone or a copolymer of a crosslinkable monomer and one or more general polymerizable monomers, and may be prepared by emulsion polymerization, nonemulsification polymerization, dispersion polymerization or precipitation polymerization. have.
상기 가교 중합성 단량체로는, 라디칼 중합이 가능한 것으로 디비닐벤젠, 1,4-디비닐옥시부탄, 디비닐술폰, 디알릴 프탈레이트, 디알릴아크릴아미드, 트리알릴 (이소)시아누레이트, 트리알리 트리멜리테이트 등의 알릴 화합물과, (폴리)에틸 렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, (폴리)프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 펜타에릴트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에릴트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에릴트리톨 디(데타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에릴트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에릴트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 글리세롤 트리(메타)아크릴레이트 등의 아크릴 화합물을 포함한다.The crosslinkable polymerizable monomer may be radically polymerized, and may be divinylbenzene, 1,4-divinyloxybutane, divinyl sulfone, diallyl phthalate, diallyl acrylamide, triallyl (iso) cyanurate, triallyl. Allyl compounds, such as trimellitate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythryl Tall tri (meth) acrylate, pentaaryl tritol di (dec) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol penta Acrylic compounds, such as (meth) acrylate and glycerol tri (meth) acrylate, are included.
상기 유기/무기 복합입자는, 라디칼 반응이 가능한 단량체를 중합하여 입자로 제조하는 단계에서 실란기 함유 단량체, 층상 실리케이트 화합물, 실리카, 타이타니아, 알루미나 등의 무기성분을 첨가, 반응시켜 복합화하는 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.The organic / inorganic composite particles are prepared by adding and reacting an inorganic component such as a silane group-containing monomer, a layered silicate compound, silica, titania, alumina, and the like in a step of polymerizing a monomer capable of radical reaction to produce particles. It is desirable to.
상기의 무기 미립자로는 단분산의 실리카 미립자가 사용될 수 있으며, 일반적인 졸-겔(sol-gel) 방법에 의해 용이하게 제조될 수 있다.As the inorganic fine particles, monodisperse silica fine particles may be used, and may be easily prepared by a general sol-gel method.
본 발명에 따른 절연성 미세 입자(34)는 상기 전도성 미립자(33)의 최외각 층의 표면에 불연속적으로 균일하게 복합화된다. The insulating
상기 전도성 미립자(33)의 최외각 층에 절연성 미세 입자를 고정화시키는 방법으로는, 스프레이 드라잉벙, 인 시츄(in situ) 중합법, 진공증착 피복법, 드라이 블렌드법, 정전기적 합체법, 분산 냉각법, 계면 침전법이 바람직하며, 일본 나라 기계제작소의 혼성화 시스템(hybridization system)을 이용하는 것이 더욱 바람직하다. As a method of fixing the insulating fine particles to the outermost layer of the conductive
본 발명에 따른 절연성 미세 입자는 상기 전도성 미립자(33) 표면적의 1∼99 % 에 고정될 수 있고, 전기적인 절연성을 부여하기 위해서는 전도성 입자 표면적의 20∼95 % 에 고정되는 것이 바람직하다.The insulating fine particles according to the present invention may be fixed at 1 to 99% of the surface area of the conductive
상기 절연성 미세 입자(34)의 직경은 금속층 전체 두께의 1/10∼1 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연 전도성 미립자(3) 표면의 절연화를 위해서는 절연성 미세 입자(34)가 전도성 미립자(33)의 표면적에 대해 1∼800 개/㎛2 의 밀도로 균일하게 불연속적으로 복합화 하는 것이 바람직하다.The diameter of the insulating
다만, 절연성 미세입자(34)는 그 직경에 따라 단위 면적당 고정화될 수 있는 개수가 달라진다. 예를 들면, 절연성 미세입자의 직경이 100 ㎚인 경우에는 절연성 미세입자가 27 개/㎛2 로 고정되면 전도성 미립자 표면의 90 %를, 21 개/㎛2 로 고정되면 전도성 미립자 표면의 70 %를, 11 개/㎛2 로 고정되면 전도성 미립자 표면의 35 %를 커버하게 되며, 최대 약 30개/㎛2 로 고정할 수 있다.However, the number of insulating
도 3은 본 발명의 절연 전도성 미립자(3)를 이용한 이방 전도성 필름(4)의 단면 구조를 도시한 것이다. 상기 이방 전도성 필름(4)은 절연성 접착제(41)에 상기 절연 전도성 미립자(3)를 분산시킨 것이다. 본 발명에 따른 이방 전도성 필름은 상기 절연 전도성 미립자(3)를 5,000∼8,000 개/㎟ 의 밀도로 함유하는 것이 바람직하다. 또한 절연성 접착제에 대한 절연 전도성 입자의 배합량은 1∼30 중량%가 바람직하며, 3∼20 중량%가 더욱 바람직하다.3 shows a cross-sectional structure of the anisotropic
도 4는 본 발명의 절연 전도성 미립자(3)를 이용한 이방 전도성 필름(4)의 전기적 접속 구조체 및 그 메카니즘을 도시하고 있다. 도 4의 (a)를 살펴보면, 범 프 전극(21)이 형성되어 있는 회로 기판(2)과 배선 패턴(51)이 형성되어 있는 액정 표시 기판(5) 사이에 본 발명에 따른 이방 전도성 접착 필름(4)이 위치되어 있다. Fig. 4 shows the electrical connection structure of the anisotropic
도 4의 (b)와 (c)에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 이방 전도성 필름이 전극 간에 개재되어 접착되면, 절연 전도성 미립자(3) 표면의 절연성 미세 입자(34)는 가압에 의해 금속층을 파괴시키고 그 내부로 함몰되어 최외각 금속층을 드러나게 함으로써 전극간이 통전된다. 또한 상기 절연 전도성 미립자(3) 표면의 절연성 미세 입자(34)는 가열 및 가압에 의해 금속층을 파괴시키고 그 내부로 함몰될 수 있다. 상기 가열, 가압은 당업자가 용이하게 실시할 수 있다.As shown in (b) and (c) of FIG. 4, when the anisotropic conductive film according to the present invention is bonded between the electrodes, the insulating
본 발명의 이방 전도성 필름(4)을 전기에 접속시켜 가압 또는 가열/가압하는 경우, 절연성 미세 입자(34)가 눌려서 넓게 퍼지거나, 파괴되어 전도성 미립자(33) 표면에서 제거되지 않음으로써 전기적 접속이 저해되는 것을 방지하기 위하여, 본 발명에서는 경질의 절연성 미세 입자를 사용하여 전도성 금속층 내부로의 함몰을 유도한다. When the anisotropic
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The invention can be better understood by the following examples, which are intended for the purpose of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
실시예Example
실시예 1Example 1
절연성 미세 입자의 제조Preparation of Insulating Fine Particles
반응기에 메틸메타크릴레이트(MMA, 80 중량부) 단량체와 디비닐벤젠(DVB, 20중량부)을 투입하여 수용성 개시제인 과황산칼륨(KPS, 1 중량부)이 포함된 초순수(700 중량부)에 분산시키고, 무유화 중합법으로 75 ℃ 에서 24 시간 중합하여 직경 100 ㎚의 미세 입자를 얻었다. 제조된 poly(MMA-DVB) 입자는 원심분리기를 이용하여 미반응물과 기타 불순물을 제거시킨 후 진공 오븐에서 24시간 건조시켜 분말 형태로 얻었다.Ultrapure water (700 parts by weight) containing methyl methacrylate (MMA, 80 parts by weight) monomer and divinylbenzene (DVB, 20 parts by weight) containing potassium persulfate (KPS, 1 part) by water-soluble initiator It dispersed in, and superposed | polymerized at 75 degreeC by the non-emulsification polymerization method for 24 hours, and obtained 100 micrometer diameter particle | grains. The prepared poly (MMA-DVB) particles were dried in a vacuum oven for 24 hours after removing unreacted materials and other impurities using a centrifuge to obtain a powder form.
절연 전도성 미립자의 제조Preparation of Insulating Conductive Fine Particles
단분산성 아크릴계 수지 미립자 표면에 니켈/금 도금 처리된 직경 4 ㎛의 전도성 미립자에, 혼성화 시스템(일본 나라 기계제작소, Hybridizer 0 type)을 이용하여 상기에서 제조된 절연성 미세 입자를 전도성 미립자 표면에 고정화하였다. 상기 니켈/금의 도금층 두께는 약 150 ㎚ 이고, 고정화 밀도는 주사 전자 현미경 사진을 이용하여 측정한 결과 약 21 개/㎛2로 측정되었다.The insulating fine particles prepared above were immobilized on the surface of the conductive fine particles by using a hybridization system (Hybridizer 0 type) in a conductive fine particle having a diameter of 4 µm on the surface of the monodisperse acrylic resin fine particles. . The nickel / gold plated layer thickness was about 150 nm, and the immobilization density was measured to be about 21 pieces / μm 2 as measured using a scanning electron micrograph.
이방 전도성 필름의 제조Preparation of Anisotropic Conductive Film
NBR 고무(65 중량부), 비스페놀A형 에폭시수지(에폭시당량 7000, 25 중량부)와 경화제 2-메틸이미다졸(4 중량부)을 톨루엔 및 메칠에틸케톤의 혼합용매에 용해시키고, 이에 상기 제조한 3층 구조의 절연 전도성 미립자를 실란커플링제와 함께 잘 분산시킨 다음, 이형 PET 필름 위에 코팅하고 건조하여 25 ㎛ 두께의 필름을 제조하였다. 이와 같이 제조된 필름의 단위 면적당 절연 전도성 미립자의 개수는 약 10,000 개/㎟ 이었다.NBR rubber (65 parts by weight), bisphenol A type epoxy resin (7000 equivalents, 25 parts by weight) and curing agent 2-methylimidazole (4 parts by weight) are dissolved in a mixed solvent of toluene and methyl ethyl ketone, The prepared three-layered insulating conductive fine particles were dispersed together with the silane coupling agent, and then coated on a release PET film and dried to prepare a 25 μm thick film. The number of the insulating conductive fine particles per unit area of the film thus produced was about 10,000 pieces /
실시예 2∼4Examples 2-4
실시예 2∼4 는 표 1에 기재된 바와 같이 절연성 미세 입자의 밀도를 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. Examples 2 to 4 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the density of the insulating fine particles was changed as described in Table 1.
비교실시예 1∼2Comparative Examples 1 and 2
비교실시예 1∼2 는 표 1에 기재된 절연층의 두께로 전도성 미립자 표면에 LDPE 수지를 완전히 피복한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.Comparative Examples 1 and 2 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the LDPE resin was completely coated on the surface of the conductive fine particles with the thickness of the insulating layer shown in Table 1.
상기 제조된 이방 전도성 접착용 필름에 대하여 다음과 같이 IC 칩의 통전 신뢰성 및 절연 신뢰성을 평가하였다.The conduction reliability and insulation reliability of the IC chip were evaluated for the anisotropic conductive adhesive film prepared as follows.
통전 신뢰성Reliability
사용된 평가용 IC 칩의 범프(bump) 높이는 모두 약 40 ㎛, IC 사이즈는 6 ㎜ × 6 ㎜ 이다.The bump heights of the evaluation IC chips used were all about 40 mu m and the IC size was 6 mm x 6 mm.
기판은 BT 수지 0.8 ㎜ 두께의 기판 상에, 8 ㎛ 두께의 Cu 및 Au 도금으로 배선 패턴을 형성한 것으로, 배선 패턴간의 피치는 150 ㎛ 이다.The board | substrate formed the wiring pattern by Cu and Au plating of 8 micrometers thick on the board | substrate of 0.8-mm-thick BT resin, and the pitch between wiring patterns is 150 micrometers.
상기 IC 칩과 기판 사이(bump 높이와 배선패턴 높이와의 합계는 약 58 ㎛)에 상기 이방 도전성 필름을 개재시킨 상태에서, 온도 200 ℃, 압력 400 ㎏/㎠-bump의 조건으로 15 초간 가열 가압하고, 압착하여 접속했다. 상기 접속 샘플을 85 ℃, 85 %RH, 1,000 시간 동안 에이징한 후, 다음의 기준에 의하여 저항 상승치로 통전 신뢰성을 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.Heat press for 15 seconds under conditions of a temperature of 200 ° C. and a pressure of 400 kg / cm 2 -bump with the anisotropic conductive film interposed between the IC chip and the substrate (the sum of the bump height and the wiring pattern height is about 58 μm). And crimped | bonded and connected. After the connection sample was aged at 85 ° C., 85% RH for 1,000 hours, the current-carrying reliability was evaluated based on the resistance increase according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
◎ : 저항 상승 0.1 Ω 이하◎: resistance rise 0.1 Ω or less
△ : 저항 상승 0.1 Ω 초과 0.3 이하△: resistance increase 0.1 Ω or more and 0.3 or less
× : 저항 상승 0.3 Ω 초과×: resistance rise exceeding 0.3 Ω
절연 신뢰성Insulation reliability
IC 칩은 bump 사이즈 70 ㎛ × 100 ㎛, 스페이스 10 ㎛, bump 높이는 20 ㎛, IC 사이즈 6 ㎜ × 6 ㎜로, 기판은 피치 80 ㎛, 라인 70 ㎛ 으로, 단락 발생의 유무를 현미경으로 확인하기 위해 유리상에 ITO(indium tin oxide)로 배선 패턴을 형성한 투명기판을 사용하였다.The IC chip has a bump size of 70 μm × 100 μm, a space of 10 μm, a bump height of 20 μm, an IC size of 6 mm × 6 mm, the substrate has a pitch of 80 μm, a line of 70 μm, and the presence or absence of a short circuit occurs under a microscope. A transparent substrate having a wiring pattern formed of indium tin oxide (ITO) on glass was used.
상기 IC 칩과 기판을 상기 도통평가와 동일하게 접속하였다. 이 접속 샘플을 85 ℃, 85 %RH, 1000 시간 에이징한 후, 인접하는 2 핀 25 V, 1 분 인가하여 다음과 같은 기준으로 절연저항을 평가하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The IC chip and the substrate were connected in the same manner as in the above conduction evaluation. After the connection sample was aged at 85 ° C., 85% RH for 1000 hours, adjacent two
1010Ω 초과 : ◎10 10 Ω or more: ◎
1010Ω 이하 : ×10 10 Ω or less: ×
상기 실시예 1∼4 및 비교실시예 1∼2 에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 절연성 미세 입자가 고정화되어 있는 절연 전도성 미립자를 이용한 이방 전도성 접착 필름은 보다 높은 통전 및 절연 신뢰성을 얻을 수 있었다.As can be seen in the above Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2, the anisotropic conductive adhesive film using the insulating conductive fine particles to which the insulating fine particles according to the present invention are immobilized can obtain higher conduction and insulation reliability. there was.
본 발명은 전도성 미립자의 표면에 절연성 미세 입자를 불연속적으로 균일하게 고정화함으로써 전극에 접속할 때에 z축 방향의 통전 신뢰성과 xy평면 방향의 절연 신뢰성이 높고, 저온 속경화 타입의 이방 전도성 필름 및 접착공정에 적합한 이방 전도성 접착 필름 및 전기적 접속 구조체를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
The present invention provides a high temperature fast curing type anisotropic conductive film and a bonding process when the insulating fine particles are discontinuously and uniformly immobilized on the surface of the conductive fine particles, so that the conduction reliability in the z-axis direction and the insulation reliability in the xy plane direction are high. The effect of the invention to provide an anisotropic conductive adhesive film and electrical connection structure suitable for the.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be readily used by those skilled in the art, and all such variations or modifications can be considered to be included within the scope of the present invention.
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