개선된 이방성 도전접속용 절연 도전성 입자, 이의 제조방법 및 이를 이용한 제품{Advanced anisotropic insulated conductive ball for electric connection, preparing method thereof and product using the same}

도 1은 본 발명에 따른 이방성 도전접속용 도전성 입자의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이방성 도전접속용 도전성 입자에 적용된 절연성 수지층을 구성하는 입자구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 도전성 입자

2: 절연성 수지층

3: 발수능을 갖는 수지층

4: 절연성 수지층을 구성하는 입자의 코어

5: 절연성 수지층을 구성하는 입자의 쉘

본 발명은 이방성 도전접속용 절연 도전성 입자, 이의 제조방법 및 이를 이용한 제품에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 절연성수지 및 발수능을 가진 수지로 표면이 피복되어서, 종래의 열가소성 수지나 열경화성 수지로 피복된 이방성 도전접속용 도전성 입자의 결점을 개선하여 우수한 통전특성 및 절연특성을 나타내는 이방성 도전접속용 절연 도전성 입자, 이의 제조방법 및 이를 이용한 제품에 관한 것이다.

반도체와 기판 등 전자부품들이 소형화, 박형화 됨에 따라 회로 및 접속단자는 고밀도, 세밀화되고 있으며, 이와 같은 미세회로의 접속에 이방성 도전접속 방식이 자주 사용되고 있다. 이방성 도전접속에 있어서, 미세한 도전성 입자를 절연성 접착제 중에 분산한 필름 또는 페이스트 형상의 이방성 도전접속재료를 접속하기 위한 접속단자의 사이에 끼워 가열, 가압시켜 통전과 동시에 양자를 접착시킨다.

최근에는 이방성 도전접속의 대상이 되는 접속단자의 패턴이 더욱 미세화하고 있어, 이방성 도전접속을 실시할 때에 인접단자 간 쇼트의 발생이 우려되고 있다. 따라서, 이방성 도전접속용의 도전성 입자로서 얇은 열가소성 수지층이나 열경화성 수지층으로 표면을 피복시킨 소위 절연 도전성 입자가 사용되게 되었다.

그러나, 지금까지 개발되어 사용된 절연 도전성 입자들은 여러 가지 문제를 갖고 있었다. 예를 들어, 열가소성 수지를 절연 피복 소재로 사용하면 이방도전성 재료를 제조하는 과정에서 용매에 의해 손상되어 이들의 사용 목적인 절연성능을 발휘하지 못하였다. 열경화성 수지로 피복층을 형성할 경우 가교밀도의 조절이 용 이하지 않아 너무 낮은 가교밀도에서는 열가소성 수지와 동일한 문제가 있으며 가교밀도가 너무 높을 경우 이방접속 공정시 피복층이 벗겨지지 않아 전극간 통전을 기할 수 없었다.

또한, 피복공정에 있어서, 기존의 절연을 피복하는 종래의 방법으로는 용액침지법, 계면중합법, 인시튜( in situ ) 중합법, 스프레이 드라이법, 진공증착법, 물리적, 기계적 하이브리디제이션 등이 있으나, 균일하며 충분한 두께의 절연피복층을 얻기 어려운 문제가 있었다.

아울러, 열가소성 수지로 피복한 도전성 입자의 경우, 이방성 도전접속재료를 제조할 때에 사용하는 용매에 의해 열가소성 수지피막이 벗겨지는 경우가 있고, 사용할 수 있는 용매가 한정되어 있으며, 배합조성도 한정된다는 문제가 있었다. 또한, 용매의 사용으로 인한 환경 및 인체에 미치는 악영향도 무시할 수 없을 정도로 크다.

또한, 이방성 도전접속 공정시 가열, 가압에 의해 피막층이 연화되고 쉽게 유동하여 그 결과 인접하는 단자간에서의 쇼트 문제를 무시할 수 없다. 더욱이 최근 미세회로의 신뢰성 있는 접속을 위해 직경이 작은 입자를 다량 함유하는 이방성 도전접속재료가 사용되는데, 이때 이방성 도전접속재료 중의 도전성 입자의 배합량을 증대시키면 열가소성수지의 비율도 증대된다. 그 결과 이방성 도전접속재료의 내열성이 저하되는 문제뿐만 아니라, 접속하기 위한 단자간 간격이 좁아지면 도전성 입자의 표면의 열가소성수지의 연화(軟化)에 의해 도전성 입자가 응집되기 쉬워져, 절연특성(도전성 입자간 절연상태가 유지되어야 패턴간의 절연상태가 유지된다 는 특성)이 제대로 유지되지 못하는 문제가 발생한다.

한편, 열경화성 수지로 피복시킨 도전성 입자의 경우에는 열가소성 수지로 피복시킨 도전성 입자의 사용에 따른 문제는 발생하지 않지만, 이방성 도전접속 시에 도전성 입자의 절연성피막을 파괴하기 위해 높은 압력으로 가압할 필요가 있어 피접속체인 전극단자가 손상되는 등의 문제가 있으며, 그럼에도 피막 박편들이 제대로 제거되지 않아 바라던 전극간 통전이 신뢰성 있게 이루어지지 못한 단점이 있었다.

최근 소니 케미칼이 이와 같은 문제들의 해결하기 위해 적당한 가교도를 지닌 가교 고분자 미립자를 기상에서 도전성 미립자에 점착시켜 절연 도전성 미립자를 제조하였다고 보고하였다. 그러나, 제조공정상 균일한 피복이 불가능하고 고분자 피복층이 전체적으로 가교되어 있지 않아 금속층과 절연 수지층 사이의 바람직한 접착력을 얻기 어렵다. 또한, 제조 공정상 응집 입자의 발생이 불가피하여 피복 후 정제의 문제가 있다.

또한 이방성 도전접속재료를 제조 시 사용되는 접착제의 경우 상당한 흡습이 알려져 있어 고온고습의 조건 하에서는 통전저항이 높아지며, 절연저항이 떨어지는 등 장기 신뢰성 문제가 발생되고 있어 문제가 되고 있다.

이에 본 발명에서는 도전성 입자를 피복시키는 절연성 수지로서, 물에 녹여 에멀젼 또는 서스펜션 상태이거나 혹은 물에 분산시킬 수 있는 코어/쉘 구조의 고 분자 미립자가 우수한 절연특성을 나타내어 상술한 문제점을 해결할 수 있고, 또한 상기와 같이 절연된 도전성 입자의 외각에 다시 발수능을 갖는 수지를 도포함으로써 절연성을 향상시키고 아울러 고온고습의 조건에 노출되었을 때 야기되는 신뢰성 문제를 해결할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 절연성 수지 및 발수능을 갖는 수지로 표면이 피복되어 있음에도 불구하고, 종래의 열가소성 수지나 열경화성 수지로 피복된 이방성 도전접속용 도전성 입자의 결점인 통전특성 및 절연특성이 개선된 이방성 도전접속용 절연 도전성 입자를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 이방성 도전접속용 절연 도전성 입자를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 이방성 도전접속용 절연 도전성 입자를 이용하여 제조한 이방성 도전접속재료를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 이방성 도전접속재료를 이용하여 얻은 접속 구조체를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이방성 도전접속용 절연 도전성 입자는 도전성 입자와 그 표면을 피복하는 절연성 수지층으로 구성되는 이방성 도전접속용 도전성 입자에 있어서, 도전성 입자 표면에 코어/쉘 구조를 갖는 에멀젼, 서스펜션 혹은 물에 분산되는 수지가 도포되어 절연성 수지층이 형성되고, 동시에 그 외각에 발수능을 갖는 수지층으로 도포시켜 단층 혹은 다층의 절연성 수지층이 형성된 것으로 구성된다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이방성 도전접속용 절연 도전성 입자의 제조방법은 코어/쉘 구조를 갖는 에멀젼이나 서스펜션 또는 물에 분산되는 수지를 물에 녹여 수용액 내에서 도전성 입자의 표면에 고정시켜 절연성 수지층을 형성시키고 동시에 그 외각에 발수능을 갖는 수지층으로 도포시켜 단층 혹은 다층의 절연성 수지층이 형성된 것으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 이방성 도전접속재료는 상기 이방성 도전접속용 도전성 입자가 절연성접착제 중에 분산되어 형성된다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 접속구조체는 서로 대향하는 2개의 피접속체 사이를 상기 이방성 도전접속재료를 사용하여 접속시킨 것으로 구성된다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 도전성 입자와 그 표면을 피복하는 절연성 수지층으로 이루어지는 이방성 도전접속용 도전성 입자에 있어서, 절연성 수지층이 도포되고 그 외각에 발수능을 갖는 수지로 피복된 다층구조를 가지는 이방성 도전접속용 도전성 입자를 제공한다.

본 발명에 따른 절연성 수지층은 다층 구조를 지닌 미립자의 수성 에멀젼 또는 서스펜션에 도전볼을 첨가한 후 교반하여 수지입자를 도전성 입자의 표면에 도포시킨 다음 적당한 온도로 가열하여 제조되며, 발수능을 갖는 수지층도 같은 제조방법을 거쳐 제조된다.

상기 절연소재는 금속층과의 점착성이 강하여 균일한 절연층을 용이하게 형성하며, 일단 형성된 절연층은 내열성과 기계적 강도가 우수하여 물리적 충격에 박리되지 않고, 또한 내용매성이 극히 우수하여 이방성 도전접속 재료 제조 과정에서 용해되거나 변형되지 않고 안정하다. 또한 발수능을 갖는 수지층은 절연층과의 점착성이 우수하도록 설계되었으며 이방성 도전접속 재료를 제조함에 있어서 우려되는 고온 고습에 의한 장기 신뢰성 문제를 해결할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 절연 도전성 미립자를 함유한 이방성 도전접속 재료를 사용하는 도전접속 공정에서, 절연성 수지 및 발수능을 갖는 수지층은 가열, 압착시 손쉽게 유동하여 금속표면이 신속하게 노출되어 접속하고자 하는 전극단자 간의 안정한 통전 접속을 기할 수 있다.

본 발명에 따른 이방성 도전접속용 도전입자는, 개략적으로 도 1에 나타낸 바와 같이 도전성 입자(1)와 그 표면을 피복하는 절연성 수지층(2) 및 발수능을 갖는 수지층(3)으로 크게 구분된다.

본 발명의 이방성 도전접속용 도전성 입자에 있어서의 절연성 수지층(2)과 발수능을 갖는 수지층(3)의 층두께(평균두께)는, 도전성 입자(1)의 직경에 대한 비율이 너무 커지면 통전특성이 나쁘고, 너무 얇아지면 절연특성이 충분치 못하므로, 도전성 입자(1)의 직경의 1/5 이하이면서 10㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 도전성 입자(1)의 직경은 2~10㎛이다.

절연 수지층에서 요구되는 주요물성은 적당한 기계적 강도와 내용매성 및 내열성이다. 절연 수지층은 이방성 도전접속 재료의 제조시 기계적 교반과 혼합 과정 에서 안정하게 유지되어야 하며, 수지 혼합물 내에서 아세톤, MEK, MIBK와 같은 케톤류와, 톨루엔, 벤젠, 자일렌 등의 탄화수소계 용매, 그밖에 THF, DMF, DMSO를 포함한 통상의 공업용 용매에 대하여 내성을 지녀야 한다.

또한, 절연 수지층은 가열하더라도 가압이 없으면 흐르지 않아야 한다. 그렇지 않으면 이방도전접속 공정시 절연 수지층의 유동으로 인해 상분리와 도전성 입자의 응집이 발생할 수 있으며 금속층이 노출되어 인접 단자간 쇼트가 발생할 수 있다. 그렇더라도 절연 수지층이 연화온도 또는 유리전이 온도가 이방도전접속 공정의 온도보다 너무 높으면 곤란하다. 즉, 접속 공정시 수지가 연화되지 않으면 절연 수지층의 박리를 확보할 수 없기 때문이다. 이방성 도전접속시의 가열온도는, 사용하는 접착제의 종류 등에 따라 다르지만, 120~210℃ 의 범위에서 접속하는 것이 일반적이다.

본 발명에서 이상과 같은 요구조건을 만족시키는 절연성 수지로서 코어/쉘 구조를 지닌 미립자, 에멀젼 혹은 서스펜션상의 수지 입자가 바람직하다는 것을 발견하였다. 예컨대, 코어/쉘 수지의 한 예로 스티렌-메타크릴레이트계 공중합체 수지를 들 수 있다. 상기 수지는 도 2에서 보듯, 스티렌-메타크릴레이트계 공중합체가 코어(4)의 주성분을 형성하고, 이 코어를 스티렌-메타크릴산 공중합체로 구성된 쉘(5)이 감싸는 형태를 이루고 있다.

코어/쉘 수지의 코어(4)는 절연층에 기계적 강도와 내열성을 부여하며 쉘(5)은 금속과의 접착력을 부여한다. 또한, 쉘(5)은 도전볼 표면에 코팅된 후 인접한 입자의 쉘 간에 수소결합과 탈수를 동반한 가교반응을 통해 가가교(pseudo- crosslink) 내지 가교구조를 형성하여 절연 수지층에 강도와 내용매성을 더하여 준다. 그 결과 아크릴-스티렌 코어/쉘 공중합체 미립자에 의해 코팅된 수지층은 높은 기계적 강도와 우수한 내용매성을 동시에 지니며, 두께와 모폴로지가 균일한 절연층을 이룬다.

본 발명에 따르면, 상기 코어는 분자량 10만~100만의 스티렌과 메타크릴레이트의 공중합체가 코팅된 후의 기계적인 강도와 안정성 면에서 바람직하고, 상기 쉘은 스티렌과 메타크릴산으로 구성된 수지가 바람직하다. 또한, 상기 코어와 쉘의 무게비는 30~95 : 5~70이 도포 성능과 기계적인 강도 면에서 바람직하다. 또한, 상기 코어를 구성하는 스티렌과 메타크릴레이트의 무게비는 1 : 0.3~2인 것이 셀 층과의 접착 강도 면에서 바람직하다.

상기 코어/쉘 구조를 갖는 절연성 수지의 직경은 절연 및 통전 특성 면에서 20~200nm인 것이 바람직하고, 상기 절연성 수지의 유리전이 온도는 ACF의 가공과 내열성을 고려하여 -30~180℃가 바람직하다.

또한 본 발명에서 이상과 같은 요구조건을 만족시키는 발수능을 갖는 수지로써 발수능을 갖는 수지 분말을 물에 분산시킨 에멀젼 혹은 서스펜션이 바람직하다는 것을 발견하였다. 예컨대 에멀젼 수지로써 중량평균분자량이 5만 ~ 50만의 과불소화알킬 아크릴레이트와 알킬 아크릴레이트의 공중합체 수지 또는 중량균분자량이2만~30만의 실리콘 아크릴산 공중합체 수지 등을 들 수 있다. 이 공중합체 수지는 상기 절연층 수지와의 점착성을 높여줌과 동시에 발수능을 실현할 수 있다

한편, 일반적인 수지를 미립자의 표면에 수십 내지 수백 nm의 두께로 도포하 는 것은 매우 어렵다. 일본 특허출원평 제8-13076호에서는 미립자를 수지층으로 피복하는 방법으로 계면중합법, 인시튜( in situ ) 중합법, 스프레이 드라이법, 진공증착법 등 여러 방법을 제시하였으며, 일본 특허출원소 제62-71255호에서 용액침지법이 제시되었으나, 모두 균일하고 두께가 수십~수백 nm 이상인 절연 수지층을 용이하게 입힐 수 없다는 문제가 있었다. 즉, 일본 특허출원평 제8-13076호의 방법들은 입자의 응집이 발생하고, 일본 특허출원소 제62-71255호의 방법은 수백 nm 두께의 절연층 형성이 어렵다. 또한, 한국 특허출원 제2001-060234호에서는 미리 제조된 가교고분자의 미립자를 기체상에서 물리적으로 도전볼 표면에 부착하는 방법을 소개하였는데, 이는 앞에서도 지적했듯이 균일한 피복이 불가능하며 입자간 결함이 약하여 결과적으로 피복층의 기계적 강도와 내용매성이 약화되는 문제가 있다.

이에 비해 본 발명은 코어/쉘 구조를 가지며 에멀젼 또는 서스펜션화된 미립자의 직경을 수십~수백 nm로 원하는 대로 조절할 수 있고 덧붙여 발수능을 갖는 수지층을 외각에 도포할 수 있으므로, 이에 따라 도전볼의 표면에 코팅된 절연 수지층의 두께를 쉽게 조절할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 있어서, 절연성 수지로 피복하는 도전성 입자(1)로서는, 종래의 이방성 도전접속용 도전성 입자와 동일한 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 땜납입자, 니켈입자 등의 금속입자, 수지입자의 표면에 금속도금을 실시한 복합도전성 입자 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 이방성 도전접속용 도전성 입자는, 상술한 절연성 수지 및 발수제 수지의 수용액상에 도전볼을 넣은 후 적정 온도에서 적정 시간을 서서히 교반한 후 방치하여 도전성 입자(1)의 표면에 절연성 수지층 및 발수층을 형성시켜 제조할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 이방성 도전접속용 도전성 입자를 절연성접착제 중에 분산시킴으로써 페이스트 형상 또는 필름 형상의 이방성 도전접속재료를 제조할 수 있다. 절연성접착제로서는 공지의 이방성 도전접속재료의 경우와 동일한 접착제를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 이방성 도전접속용 도전성 입자를 사용한 이방성 도전접속재료를 서로 대향하는 2개의 피접속체(반도체소자와 그 탑재용 기판, 유연성 배선기판과 액정디스플레이 등)의 사이에 끼워 가열, 가압시킴으로써, 양호한 통전특성, 절연특성 및 접속강도를 나타내는 접속구조체를 얻을 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

[제조예 1]

본 발명에 따른 절연성 수지 분말의 제조(코어-쉘 구조의 수지)

① 쉘(SAA 수지)의 제조

스티렌(10.0g), 아크릴산(10.0g), 알파-메틸 스티렌(10.0g)의 혼합물에 t-부틸퍼옥시벤조에이트(1.2g), 디프로필렌글리콜 메틸 에테르(3.0g), 2-하이드록시에틸아크릴레이트(HEA)(10.0g), 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트(10.0g)의 혼합물을 교반기가 부착된 100-㎖ 고압반응기에 넣은 후 반응물의 온도가 200?에 이르기까지 가열하였다. 이 온도에서 반응물을 20분간 교반한 다음 상온으로 식혀 반응결 과물을 얻은 다음 진공오븐에서 건조하여 쉘(SAA 수지)을 제조하였다.

② 코어-쉘 수지의 제조

상기 SAA 수지 15g을 80g의 물-암모니아수 혼합물에 녹였다. 이때 필요한 경우 약 90℃까지 가열하고 암모니아수의 양을 조절하여 pH를 9.0 정도로 하였다. 이 용액에 칼륨 퍼설페이트(1.5g)을 넣은 후 용액의 온도를 80℃로 맞춘 후 내용물을 교반하면서 스티렌(20g)과 2-에틸헥실아크릴레이트(20g)의 혼합용액을 2시간에 걸쳐 서서히 첨가하였다. 단량체 혼합물의 적가가 완료된 후 같은 온도에서 1시간을 더 교반하여 반응을 완결하여 코어-쉘 구조를 지닌 직경 약 70 나노미터의 입자가 분산된 에멀젼 용액을 얻었다.

[제조예 2]

본 발명에 따른 절연성 수지 분말의 제조(코어-쉘 구조의 수지)

① 쉘(SAA 수지)의 제조

메타크릴산(5.0g), 아크릴산(5.0g), 에틸 아크릴레이트(20.0g), 아크릴로 니트릴(3.0g)의 혼합물에 암모늄 퍼설페이트(1.0g)를 첨가하고, 교반기가 부착된 100-㎖ 고압반응기에 넣은 후 음이온계 계면활성제를 약간량 첨가하여 반응물의 온도가 80℃에 이르기까지 가열하였다. 이 온도에서 반응물을 2시간 교반한 다음 상온으로 식혀 반응결과물을 얻었다.

② 코어-쉘 수지의 제조

상기 결과물을 암모니아수의 양을 조절하여 pH를 9.0 정도로 하였다. 이 용액에 암모늄 퍼설페이트(1.0g)을 넣은 후 용액의 온도를 80℃로 맞춘 후 내용물을 교반하면서 스티렌(50g)과 메타크릴산(20g)의 혼합용액에 비이온계 계면할성제를 약간량 첨가하여 1시간에 걸쳐 서서히 첨가하였다. 단량체 혼합물의 적가가 완료된 후 같은 온도에서 1시간을 더 교반하여 반응을 완결하여 계면활성제를 사용하여 코어-쉘 구조를 지닌 직경 약 50 나노미터의 입자가 분산된 에멀젼 용액을 얻었다.

[제조예 3]

본 발명에 따른 발수능을 갖는 수지분말의 제조

과불소화알킬 아크릴레이트(Du Pont사의 TA-N, 10.0), 스테아릴 아크릴레이트 (9.0g), 글리시딜메타크릴레이트(1.0g), 메톡시아크릴아마이드(1.0g)와 3-클로로-2-하이드록시프로필메타크릴레이트(0.2g)를 아세톤(10g)과 함께 200ml 둥근 플라스크에 넣어 혼합하였다. 혼합물에 0.1g의 아조이소부티로니트릴(AIBN)을 첨가한 다음 혼합물의 온도가 50℃에 이르면 비이온계 계면활성제로서 NP-10(10g), 양이온계 계면활성제로서 trimethylstearylammonium chloride(1g)를 투입하여 에멀젼을 만들어 60℃에 이르기까지 가열하여 8시간 동안 교반하여 직경 약 70 나노미터의 입자가 분산된 에멀젼 용액을 얻었다.

[제조예 4]

절연성 수지 분말의 제조

스티렌(10g)과 2-에틸헥실아크릴레이트(10g)를 톨루엔(50g)과 함께 100-㎖ 둥근 플라스크에 넣어 혼합하였다. 혼합물에 0.2g의 아조이소부티로니트릴(AIBN)을 첨가한 다음 혼합물의 온도가 70?에 이르기까지 가열하여 24시간 동안 교반하였다. 반응결과물을 메탄올에 적가하여 침전의 형태로 얻은 다음 진공오븐 내에서 감압하 에 건조하여 수지 분말을 얻었다.

[실시예 1~5]

직경 5㎛의 디비닐벤젠-아크릴 공중합체 입자의 표면에 Ni/Au 도금을 실시한 도전성 입자(이하 도전볼)에, 상기 제조예 1 및 2에서 얻은 절연성 수지 수용액을 피복시킨 후 상기 제조예 3에서 얻은 발수능을 갖는 수지 수용액을 피복시킴으로써, 절연성 수지로 이루어지는 절연성 수지층으로 피복되고 발수능을 가진 수지층으로 피복된 이방성 도전접속용 도전성 입자를 얻었다. 피복공정은 다음과 같다.

제조된 절연용 수지 에멀젼을 물로 희석하여 20%의 고형분을 가진 에멀젼 용액을 얻었다. 이 에멀젼 용액에 1g의 도전볼을 넣은 후 60℃에서 1시간 동안 천천히 교반하였다. 다음 혼합물을 상온에서 20분간 정치하여 도전볼이 가라앉은 후 에멀젼 층을 따라내고 바닥의 도전볼을 물-에탄올 혼합물로 1회, 에탄올로 1회 세척하여 도전볼 표면에 부착되지 않은 수지 입자를 씻어내었다.

이어 발수능을 갖는 수지 에멀젼을 물로 희석하여 30%의 고형분을 가진 에멀젼 용액을 얻었다 이 에멀젼 용액을 상기 절연 수지층으로 도포된 반응 결과물에 투입하여 60℃에서 1시간 서서히 교반하였다. 세척 공정은 절연층 수지의 경우와 동일하다. 이와 같이 절연층 및 발수능을 갖는 수지로 코팅된 도전볼은 엉김을 방지하기 위해 때때로 교반하며 40℃의 온도에서 건조하였다. 얻어진 절연도전볼은 TGA 분석 결과 두께 220nm의 절연수지층을 지닌 것으로 확인되었다.

이하 유사한 방법으로 피복된 이방성 도전접속용 도전성 입자를 얻기 위한 각 성분의 조성과 얻어진 각 도전성 입자의 절연성 수지층의 피복(%), 절연성 수지 층의 평균막두께(nm)를 하기 표 1에 나타낸다.

[표 1]

[비교예 1~9]

직경 5㎛의 디비닐벤젠-아크릴 공중합체 입자의 표면에 Ni/Au 도금을 실시한 도전성 입자(이하 도전볼)에, 절연성 수지 분말(스티렌/2-에틸헥실아크릴레이트 공중합체)을, 톨루엔에 녹인 후 피복함으로써, 절연성 수지로 이루어지는 절연성 수지층으로 피복된 이방성 도전접속용 도전성 입자를 얻었다.

상기 제조예 2에 얻은 스티렌/2-에틸헥실아크릴레이트 공중합체 10g을 톨루엔 100g에 녹인 용액에 도전볼 1g을 넣은 후 40℃에서 1시간 동안 서서히 교반하였다. 교반이 완료된 후 도전볼을 여과하여 분리한 후 에탄올로 두 차례 세척하고 진공오븐에서 감압하에 건조하였다. 얻어진 절연도전볼은 TGA 분석 결과 10nm 두께의 수지층으로 도포되었음이 확인되었다.

이하 유사한 방법으로 피복된 이방성 도전접속용 도전성 입자를 얻기 위한 각 성분의 조성과 얻어진 각 도전성 입자의 절연성 수지층의 피복율(%), 절연성 수지층의 평균막두께(nm)를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

이상의 실시예와 비교예에서 얻어진 이방성 도전접속용 도전성 입자를, 비스페놀-A 형 고상 에폭시수지 (YDF-101, 국도화학사 제조) 12중량부와, 비스페놀-A 형 액상 에폭시수지 (YDF-128, 국도화학사 제조) 48중량부와, 잠재성 경화제 (H-3842, 국도화학사 제조) 40중량부와, 메틸에틸케톤 60중량부로 이루어지는 혼합물에 25중량%가 되도록 첨가하여, 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물에, 실리콘처리를 실시한 폴리이미드 필름에 건조두께가 25㎛가 되도록 도포하고, 건조함으로써 이방성 도전 접속필름을 제작하였다.

제작한 이방성 도전접속필름을, 50㎛피치(범프사이즈 35× 80 ㎛, 범프간격 15㎛, 범프높이 20㎛)의 반도체소자와 50㎛피치의 ITO(배선폭 35㎛, 배선간격 15㎛)를 구비한 유리기판과의 사이에 끼워, 190?의 온도, 3kgf/cm ² 의 압력으로 10초간 압착하여, 접속구조체를 얻었다. 얻어진 접속구조체에 대하여, 이하에 설명한 바와 같이 통전 특성과 절연특성을 판정하였다. 얻어진 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

(통전특성)

랭크 : 판정기준

○ : 접속한 100 핀 전부의 초기 저항치가 5 Ω 이하인 경우

△ : 접속한 100 핀 중의 초기 최대 저항치가 5 을 초과하여 10 Ω 미만인 경우

× : 접속한 100 핀 중의 초기 최대 저항치가 10 Ω을 초과하는 경우

(절연특성)

랭크 : 판정기준

○ : 비접속상태의 100 핀의 저항치가 10 ⁸ Ω 이상인 경우

△ : 비접속상태의 100 핀의 최소 저항치가 10 ⁶ Ω 이상인 경우

× : 비접속상태의 100 핀의 최소 저항치가 10 ⁶ Ω 미만인 경우

[표 3]

표 1~3의 결과, 특히, 실시예 1~5의 결과로부터, 코어/쉘 구조를 갖는 수용성 수지, 에멀젼 또는 서스펜션상의 수지가 도포되어 절연성 수지 층이 형성되고, 동시에 그 외각에 발수능을 갖는 수지층으로 도포된, 절연성 수지층의 기능이 향상된 도전성 입자는 통전특성과 절연특성이 일반 수지로 코팅된 도전성 입자보다 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1과 비교예 1~9의 결과로부터 절연층의 두께가 10nm 이상, 좀 더 바람직하게는 50nm 이상이 되면 절연특성이 양호하다는 것을 확인하였다.

또, 절연막의 내용매성을 시험하기 위해 제조한 절연 도전볼을 MEK 용매에 3시간동안 교반한 후 표면을 관찰하여 절연수지층이 손상 받지 않은 것을 확인할 수 있었다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 이방성 도전접속용 도전성 입자는 절연성수지와 발수능을 갖는 수지로 표면이 피복됨으로 인하여, 종래의 열가소성 수지나 열경화성 수지로 피복된 이방성 도전접속용 도전성 입자의 결점을 개선하여 우수한 통전특성이나 절연특성을 나타낼 뿐만 아니라 고온고습의 조건에 노출되었을 때 야기되는 신뢰성 문제를 해결할 수 있는 장점을 가지고 있다