專利名稱：各向異性導(dǎo)電粘合劑及使用該粘合劑的電路連接方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種各向異性導(dǎo)電粘合劑及使用該粘合劑的電路連接方法和結(jié)構(gòu)。更具體而言，本發(fā)明涉及一種各向異性導(dǎo)電粘合劑，其可以用于需要電連接精細(xì)模式電路(fine pattern circuits)的結(jié)構(gòu)，例如LCD(液晶顯示器)與柔性電路板或TAB(膠帶自動粘結(jié))膜之間的連接，或TAB膜與印刷電路板之間的連接，或半導(dǎo)體IC與IC-組裝(IC-built)電路板之間的連接；本發(fā)明還涉及使用該粘合劑的電路連接方法和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
最近以來，電子儀器隨技術(shù)發(fā)展快速微型化，從而具有更小的厚度。這使得精細(xì)模式電路之間或精細(xì)模式電路與精密部件(minute part)之間的連接增加。各向異性導(dǎo)電粘合劑應(yīng)用于那些連接。使用傳統(tǒng)各向異性導(dǎo)電粘合劑連接精細(xì)模式電路的方法如下。
參閱圖1，分別在上層板10的下表面和下層板20的上表面設(shè)置電路電極11和21，以便電路電極11和21彼此面對。將各向異性導(dǎo)電粘合劑30置于電路電極11和21之間，各向異性導(dǎo)電粘合劑30由絕緣粘合劑組分(component)40和多個分散于絕緣粘合劑組分40中的導(dǎo)電粒子(particles)50構(gòu)成。然后，上層板10和下層板20在預(yù)定溫度和壓力下熱壓(thermo-compressed)。然后，置于電路電極11和21之間的導(dǎo)電粒子50使電路電極11和21如圖2所示那樣電連接。此外，還可以確保相鄰的電路之間在熱壓過程中絕緣。當(dāng)絕緣粘合劑組分40完全硬化時，上層板10和下層板20彼此牢固粘結(jié)。然而，如果分散在絕緣粘合劑組分40中的導(dǎo)電粒子50如圖3中″A″所示那樣聚集，那么傳統(tǒng)各向異性導(dǎo)電粘合劑在相鄰電路電極之間可以顯示電連接，這可能引起短路。
在傳統(tǒng)各向異性導(dǎo)電粘合劑中所用的粘合劑組分通常分為熱塑型粘合劑組分和熱固型粘合劑組分，其中前者具有通過加熱和熔融產(chǎn)生的粘合性，后者具有通過加熱和固化(curing)產(chǎn)生的粘合性。
如果使用熱塑性樹脂作為粘合劑組分的各向異性導(dǎo)電粘合劑被使用，則當(dāng)粘合時需要將加熱溫度控制在樹脂的熔點之上。然而，依照粘合劑的選擇，在相對低的溫度下使粘合對象連接是可能的，并且由于使用該粘合劑的連接并不伴隨有化學(xué)反應(yīng)，因而其花費較短時間來連接粘合對象。因此，能夠抑制所連接的粘合對象的熱損傷。然而，當(dāng)使用該粘合劑進(jìn)行電路連接時，因為連接部件的耐熱性、耐濕性和耐化學(xué)性受限，所以可能產(chǎn)生與連接可靠性和穩(wěn)定性相關(guān)的問題。
如果使用熱固性樹脂作為粘合劑組分的各向異性導(dǎo)電粘合劑被使用，則需要控制加熱溫度以與樹脂的固化溫度相同。此外，為了獲得連接的足夠粘合強(qiáng)度和可靠性，需要充分地進(jìn)行固化反應(yīng)，并需要將加熱溫度維持在150℃和200℃之間持續(xù)大約30秒。主要使用這一類各向異性導(dǎo)電粘合劑，因為在充分熱固化之后其具有卓越的耐熱性、耐濕性和耐化學(xué)性。
在熱固性樹脂中，主要使用環(huán)氧樹脂基粘合劑。因為該粘合劑能夠獲得高粘合強(qiáng)度以及卓越的耐水性和耐熱性，所以其在各種各樣的應(yīng)用中經(jīng)常被使用，如電氣、電子技術(shù)、建筑、汽車和飛行器。尤其是，鑒于一次填充(1-packing)型環(huán)氧樹脂基粘合劑不必將粘合劑內(nèi)的主要組分和固化劑混合、并且可以簡化使用粘合劑，該粘合劑通常以膜、糊狀物和粉末的形式使用。然而，雖然膜形式的環(huán)氧樹脂基粘合劑具有卓越的加工性能，但是如果使用這樣的膜型粘合劑，就需要將粘合劑在150℃～180℃加熱持續(xù)約20秒的連接時間，并在180℃～210℃持續(xù)約10秒的連接時間。
此外，由于當(dāng)前的環(huán)氧基粘合劑在高溫下進(jìn)行處理，該粘合劑給連接對象帶來一些問題，例如熱損傷以及由熱膨脹和收縮造成的尺寸變化。另外，如果使用該粘合劑，為了提高該粘合劑的生產(chǎn)率，需要將連接時間減少到10秒或更短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的此類問題，因此本發(fā)明的一個目的是提供可靠的各向異性導(dǎo)電粘合劑，該粘合劑在短時間內(nèi)確保電路連接，即使當(dāng)導(dǎo)電粒子聚集時也能夠防止短路，并且沒有連接故障。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用該各向異性導(dǎo)電粘合劑的電路連接方法。
本發(fā)明的再一目的是提供一種使用該各向異性導(dǎo)電粘合劑的電路連接結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一個方案中，提供一種各向異性導(dǎo)電粘合劑，其包括絕緣粘合劑組分，該組分包含自由基可聚合化合物和聚合引發(fā)劑；還包括多個分散于絕緣粘合劑組分中的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子，絕緣涂覆導(dǎo)電粒子在導(dǎo)電粒子的表面上具有由絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層，其中絕緣熱塑性樹脂的軟化點(softening point)低于絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度。
就在低溫下快速固化而言，優(yōu)選地，絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度范圍為80℃～120℃。
另外，依照軟化的涂層，鑒于涂層和彼此面對電極間電連接的絕緣，由絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層優(yōu)選具有0.01μm～10μm的厚度。
為達(dá)成本發(fā)明的另一個目的，本發(fā)明還提供一種電路連接方法，其包括如下步驟(a)置于包括絕緣粘合劑組分的各向異性導(dǎo)電粘合劑，該組分包含自由基可聚合化合物和聚合引發(fā)劑；該各向異性導(dǎo)電粘合劑還包括多個分散于絕緣粘合劑組分中的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子，絕緣涂覆導(dǎo)電粒子在導(dǎo)電粒子的表面上具有由絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層，其中絕緣熱塑性樹脂的軟化點低于絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度，而在電路板之間分別具有彼此面對的電路電極；(b)通過在導(dǎo)電粒子的表面上移除一部分絕緣熱塑性樹脂涂層，而使彼此面對的電路電極電連接，其中導(dǎo)電粒子通過熱壓與彼此面對的電路電極相接觸；和(c)固化絕緣粘合劑組分以便電路電極粘合并固定。
為達(dá)成本發(fā)明的再一目的，本發(fā)明還提供一種電路連接結(jié)構(gòu)，其中各向異性導(dǎo)電粘合劑置于電路板之間，而電路板分別具有彼此面對的電路電極以便電路電極彼此電連接，該各向異性導(dǎo)電粘合劑包括絕緣粘合劑組分，該組分包含自由基可聚合化合物和聚合引發(fā)劑；該各向異性導(dǎo)電粘合劑還包括多個分散于絕緣粘合劑組分中的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子，絕緣涂覆導(dǎo)電粒子在導(dǎo)電粒子的表面上具有由絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層，其中絕緣熱塑性樹脂的軟化點低于絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度。


本發(fā)明優(yōu)選實施例的這些及其它特征、方案和優(yōu)點將在以下詳細(xì)說明中結(jié)合附圖給予更加充分的闡述。在附圖中圖1為示出置于具有彼此面對的電路電極的電路板之間的傳統(tǒng)各向異性導(dǎo)電粘合劑的示意圖；圖2為示出使用傳統(tǒng)各向異性導(dǎo)電粘合劑電連接的電路連接結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為用于示出使用傳統(tǒng)各向異性導(dǎo)電粘合劑電連接的電路連接結(jié)構(gòu)的短路的示意圖；圖4為示出按照本發(fā)明實施例的各向異性導(dǎo)電粘合劑的剖面圖；圖5為示出分散于本發(fā)明各向異性導(dǎo)電粘合劑內(nèi)的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子的剖面圖；圖6為示出按照本發(fā)明置于具有彼此面對的電路電極的電路板之間的各向異性導(dǎo)電粘合劑的示意圖；以及圖7為示出使用本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑電連接的電路連接結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
以下，將詳細(xì)闡述按照本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑、使用該粘合劑的電路連接方法和電路連接結(jié)構(gòu)。
在按照本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑內(nèi)，粘合劑組分被用來提供基板之間的牢固粘合。該組分包含自由基可聚合化合物和聚合引發(fā)劑。鑒于在低溫下快速固化和貯藏性質(zhì)，優(yōu)選的是，該組分的放熱峰值溫度在80℃與120℃之間。
自由基可聚合化合物是具有官能團(tuán)的材料，官能團(tuán)通過自由基聚合。除單體之外，如同化合物，低聚物可以單獨使用或與單體結(jié)合使用。自由基可聚合化合物例如包括丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基化合物，如丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，雙酚A乙二醇改性二丙烯酸酯(diacrylate)，乙二醇異氰脲酸酯改性二丙烯酸酯，三丙二醇(tripropylene glycol)二丙烯酸酯，四甘醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷丙二醇三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷乙二醇三丙烯酸酯，乙二醇異氰脲酸酯改性三丙烯酸酯，二季戊四醇五丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，二環(huán)戊烯基(dicyclopentenyl)丙烯酸酯，三環(huán)癸烯基(tricyclodecanyl)丙烯酸酯。尤其是，優(yōu)選使用含二環(huán)戊烯基和/或三環(huán)癸烯基和/或三嗪環(huán)的丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基化合物，因為其具有高熱阻。另外，自由基可聚合化合物是馬來酰亞胺化合物，不飽和聚酯，丙烯酸，醋酸乙烯酯，丙烯腈，甲基丙烯腈等等，其可以單獨使用或相互結(jié)合使用。
聚合引發(fā)劑實現(xiàn)的功能是活化任何自由基可聚合化合物以形成高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或高分子IPN結(jié)構(gòu)。當(dāng)形成這樣的交聯(lián)結(jié)構(gòu)時，固化絕緣粘合劑組分。熱聚合引發(fā)劑和/或光聚合引發(fā)劑可以用作聚合引發(fā)劑。盡管引發(fā)劑的含量可以按照自由基可聚合化合物的種類和電路所需粘合工序的可靠性和工作性質(zhì)而變化，然而對于每100wt％的自由基可聚合化合物，引發(fā)劑優(yōu)選為0.1～10wt％。
熱聚合引發(fā)劑是通過加熱分解并產(chǎn)生自由基的化合物。引發(fā)劑是過氧化合物(peroxide compound)、偶氮基化合物等，尤其是優(yōu)選使用有機(jī)過氧化物。有機(jī)過氧化物中具有過氧(O-O)鍵，并通過加熱產(chǎn)生自由基，隨后表現(xiàn)出活性。有機(jī)過氧化物分成過氧化酮，過氧化酮縮醇(peroxyketal)，氫過氧化物，二烷基過氧化物，過氧化二酰，過氧化碳酸酯，過氧化酯等等。過氧化酮包括過氧化環(huán)己酮、過氧化甲基環(huán)己酮等；過氧化酮縮醇包括1，1-二(叔-丁基過氧環(huán)己酮)、1，1-二(叔-丁基過氧-3，3，5-三甲基環(huán)己酮)等；氫過氧化物包括叔-過氧化氫丁酯、氫過氧化枯烯等；二烷基過氧化物包括過氧化異丙苯(dicumyl peroxide)、二-叔-丁基過氧化物等；過氧化二酰包括月桂酰過氧化物、過氧化苯甲酰等；過氧化二碳酸酯包括二異丙基過氧化二碳酸酯、二-(4-叔-丁基環(huán)己基)過氧化二碳酸酯等；而過氧化酯包括叔-丁基過氧化苯甲酸酯、叔-丁基過氧化(2-己酸乙酯)、叔-丁基過氧化異丙基碳酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基過氧化-2-己酸乙酯等。鑒于涉及存儲、固化和粘合性能的平衡，優(yōu)選使用過氧化酮縮醇和過氧化酯。此外，無機(jī)過氧化物類熱聚合引發(fā)劑包括過硫酸鉀和過硫酸銨鹽等；偶氮基熱聚合引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈，2，2′-偶氮二-2-甲基丁腈和4，4-偶氮二-4-氰戊酸(cyanovalericacid)。上述熱聚合引發(fā)劑單獨使用或相互組合使用。考慮到所需的連接溫度、連接時間、有效時間(available time)等，通過選擇適當(dāng)?shù)臒峋酆弦l(fā)劑，能夠在短時間內(nèi)固化自由基可聚合化合物。
此外，光聚合引發(fā)劑可以用來代替熱聚合引發(fā)劑。按照自由基可聚合化合物，多種光聚合引發(fā)劑可以組合使用，其包括羰基化合物，含硫化合物，偶氮基化合物等。
在按照本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑內(nèi)，為增強(qiáng)粘合性能和可靠性，絕緣粘合劑組分可以與環(huán)氧樹脂、環(huán)氧基固化劑、酚醛樹脂和酚基固化劑以及自由基可聚合材料和聚合引發(fā)劑一起使用?；?00wt％的自由基可聚合化合物，優(yōu)選加入20-200wt％的絕緣粘合劑組分。
此外，在按照本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑內(nèi)，絕緣粘合劑組分優(yōu)選包含熱塑性樹脂。盡管當(dāng)前環(huán)氧基粘合劑內(nèi)所用的樹脂可被用作熱塑性樹脂，但是為快速固化尤其優(yōu)選使用與自由基可聚合化合物相容的樹脂。此類熱塑性樹脂是苯乙烯一丁二烯共聚物，苯乙烯-異戊二烯共聚物，苯乙烯-丁二烯飽和共聚物，苯乙烯-異戊二烯飽和共聚物，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物，丙烯腈-丁二烯共聚物，甲基丙烯酸甲酯聚合物，丙烯酸橡膠，聚氨酯樹脂，苯氧基樹脂，聚酯樹脂，聚苯乙烯樹脂，聚乙烯醇縮丁醛樹脂，聚乙烯醇縮甲醛，聚酰胺，聚酰亞胺，熱塑性環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂等等。為增強(qiáng)粘合性能，優(yōu)選使用聚氨酯樹脂或苯氧基樹脂。各向異性導(dǎo)電粘合劑可以用上述熱塑性樹脂以膜的形式生產(chǎn)。在這種情況下，如果熱塑性樹脂在其端處有羥基或羧基，熱塑性樹脂優(yōu)選地提供改善的粘合性能。這些熱塑性樹脂可以單獨使用或組合使用。混合到自由基可聚合化合物的熱塑性樹脂的量的比率優(yōu)選為從10/90到90/10，更優(yōu)選為從30/70到70/30。
此外，必要時，填充物、軟化劑、助催化劑(promoter)、著色劑(coloringagent)、耐火劑(flame-resistant agent)、光穩(wěn)定劑、偶合劑、阻聚劑等可以加到按照發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑。例如，當(dāng)加入填充物時，連接可靠性改善。此外，當(dāng)加入偶合劑時，各向異性導(dǎo)電粘合劑粘合表面的粘合性能得以改善，并且粘合強(qiáng)度、熱阻或防潮性可被改善以增加連接可靠性。此類偶合劑尤其是硅烷偶聯(lián)劑，例如β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基(mercaptopropyl)三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。
組成按照本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子由下列工序制備。
如果能夠確保電路間的電連接，那么所有的涂覆有絕緣熱塑性樹脂的導(dǎo)電粒子都可以使用。例如，如圖5(a)和圖5(b)所示，金屬如鎳、鐵、銅、鋁、錫、鋅、鉻、鈷、銀、金等，或本身具有導(dǎo)電性的粒子如金屬氧化物、焊料(solder)、碳等可以用作導(dǎo)電粒子。另外，這樣的粒子可以用作導(dǎo)電粒子151，即該粒子在核心材料153的表面上通過層形成方法如化學(xué)鍍(electroless plating)而形成金屬薄層154，核心材料153例如是玻璃、陶瓷、聚合物等。尤其是，導(dǎo)電粒子中在每一個聚合核心材料的表面上形成金屬薄層，這樣的導(dǎo)電粒子在加壓工序中在壓力方向變形，以增加與電極的接觸面積，以便改善電連接的可靠性。聚合核心材料可以用各種丙烯酸酯制備，例如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物，丙烯腈-苯乙烯共聚物，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯；聚乙烯醇縮丁醛，聚乙烯醇縮甲醛，聚酰亞胺，聚酰胺，聚酯，聚氯乙烯；各種聚合樹脂例如氟樹脂，尿素樹脂，三聚氰胺樹脂，苯代三聚氰胺樹脂，酚-甲醛樹脂(phenol-formalin resin)，酚醛樹脂，二甲苯樹脂，二芳基鄰苯二甲酸酯樹脂，環(huán)氧樹脂，聚異氰酸酯樹脂，苯氧基樹脂，硅酮樹脂。這些樹脂可以單獨使用或至少兩種樹脂結(jié)合使用。此外，必要時，能夠使用具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合樹脂，而交聯(lián)結(jié)構(gòu)是通過加入添加劑例如交聯(lián)劑和固化劑然后使其反應(yīng)而產(chǎn)生的。核心材料可以由下列方法生產(chǎn)，這些方法例如乳液聚合，懸浮聚合，非水分散聚合(non-aqueous dispersionpolymerization)，分散聚合，界面聚合(interface polymerization)，原位聚合(in-situ polymerization)，浸液涂漆內(nèi)固化(curing-in-solution coating)，溶液內(nèi)干燥(drying-in-solution)，融化-分散冷卻(melting-dispersioncooling)，噴霧干燥等。導(dǎo)電粒子優(yōu)選具有比電路電極的間距更小的特定直徑。特定直徑優(yōu)選為0.1-50μrn，更優(yōu)選為1-20μm，最優(yōu)選為2-10μn。
在導(dǎo)電粒子表面上形成的涂層材料同時具有絕緣性和熱塑性。如果樹脂的軟化點比絕緣涂覆導(dǎo)電粒子分散其中的絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度低，那么這樣的樹脂全部都可以使用。絕緣熱塑性樹脂包括聚乙烯和其共聚物，聚苯乙烯和其共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯和其共聚物，聚氯乙烯和其共聚物，聚碳酸酯和其共聚物，聚丙烯和其共聚物，丙烯酸酯基橡膠(esteracrylate based rubber)，聚乙烯醇縮醛，聚乙烯醇縮丁醛，丙烯腈-丁二烯共聚物，苯氧基樹脂，熱塑性環(huán)氧樹脂，聚氨基甲酸酯等。這些樹脂可以單獨使用，或至少兩種樹脂結(jié)合使用，或適當(dāng)改性后使用。
公知的涂覆方法，例如靜電噴涂、熱融化涂覆(thermal-melting coating)、溶液涂布(solution application)和干混合方法，可以用作在導(dǎo)電粒子表面上形成含絕緣熱塑性樹脂的涂層的方法。例如，在導(dǎo)電粒子上涂覆絕緣熱塑性樹脂的方法如下所述，其中通過溶液涂布在樹脂粒子表面上形成金屬薄層。首先，為了將上面形成有金屬薄層的樹脂粒子與涂覆于其上的絕緣熱塑性樹脂容易地結(jié)合，將粒子表面用偶合劑處理，例如硅烷偶聯(lián)劑或鈦基偶合劑。例如，如果將其中在樹脂粒子表面形成金屬薄層的導(dǎo)電粒子均勻地分散入硅烷偶聯(lián)劑溶液，并攪拌大約一小時然后干燥，從而獲得用硅烷偶聯(lián)劑處理過表面的導(dǎo)電粒子。接著，將表面處理過的導(dǎo)電粒子溶解并均勻地分散到絕緣熱塑性樹脂溶液，該絕緣熱塑性樹脂溶液將被按規(guī)定時間涂覆到表面處理過的導(dǎo)電粒子。然后，在滴下(dropped)絕緣熱塑性樹脂溶液并同時用均質(zhì)器(homogenizer)均勻分散并隨后冷凍干燥后，涂覆有絕緣熱塑性樹脂的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子得以獲得。
絕緣熱塑性樹脂涂層的厚度優(yōu)選為0.01-10μm，更優(yōu)選為0.05-5μm，最優(yōu)選為0.2-2μm，其厚度與絕緣粒子特定直徑的比率優(yōu)選為1/100-1/5，相比較更優(yōu)選為1/50-1/10。如果絕緣熱塑性樹脂涂層的厚度太薄，絕緣性能下降；而如果太厚，即使在熱壓中，絕緣涂層在與電路電極相接觸的壓力方向上也不會移除，而這將導(dǎo)致導(dǎo)通(continuity)失敗。
絕緣涂覆導(dǎo)電粒子的含量優(yōu)選為絕緣粘合劑組分的0.1～30wt％到100wt％。由于在導(dǎo)電粒子表面上形成的絕緣涂層，即使導(dǎo)電粒子聚集，在導(dǎo)電粒子間也沒有產(chǎn)生任何電連接從而不會因此而短路?；谶@個理由，絕緣涂覆導(dǎo)電粒子的比率可以增加直到絕緣粘合劑組分重量份的1/3。
以下，使用按照本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑連接電路的操作如下所述。
參閱圖4，多個絕緣涂覆導(dǎo)電粒子150分散入絕緣粘合劑組分140，其中在導(dǎo)電粒子151表面上形成由絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層152。在導(dǎo)電粒子151表面上形成的形成涂層152的絕緣熱塑性樹脂具有比絕緣粘合劑組分140的放熱峰值溫度低的軟化點。這里，放熱峰值溫度意味著這樣的最大放熱溫度，即從附近(vicinities)以10℃/min的比率增加粘合劑組分的溫度并用DSC(差分掃描量熱計)測定的最大放熱溫度。換言之，在放熱峰值溫度，反應(yīng)最突然。然后如下使用各向異性導(dǎo)電粘合劑130連接電路。
首先，上述各向異性導(dǎo)電粘合劑130置于上層板10和下層板20之間，兩板分別具有彼此面對的電路電極11和21(參見圖6)。
接著，如果以預(yù)定溫度和壓力熱壓，絕緣粘合劑組分140固化之前涂層152內(nèi)的絕緣熱塑性樹脂軟化。從而，涂層152沿壓力方向與電路電極11和21接觸的部分被移除，隨后電路電極11和21通過導(dǎo)電粒子151實現(xiàn)電連接。另一方面，雖然被軟化，但不在壓力方向上的涂層152不會脫離導(dǎo)電粒子151的表面。因而，即使絕緣涂覆導(dǎo)電粒子150聚集，相鄰電極之間仍然保持絕緣。這可以防止短路。如果在導(dǎo)電粒子151上形成的組成涂層152的絕緣熱塑性樹脂的軟化點高于絕緣粘合劑組分140的放熱峰值溫度，絕緣粘合劑組分140將在涂層152軟化之前固化，所以在壓力方向上與電路電極11和21相接觸的涂層未被移除，從而導(dǎo)致短路。
然后，絕緣粘合劑組分140完全固化，以便上層板10和下層板20牢固地粘合并固定。通過上述工序，可以提供具有高可靠性的電路連接結(jié)構(gòu)，其中兩彼此面對的電路電極使用按照本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑電連接。
以下，本發(fā)明的實施例將詳細(xì)加以闡述。然而，本發(fā)明的實施例可以多種方式變更，因而不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明的范圍解釋為局限于那些實施例。本發(fā)明的實施例僅僅用于向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供更好的對于本發(fā)明的說明。
第一實施例絕緣涂覆導(dǎo)電粒子的制備由金屬涂覆樹脂粒子制成的導(dǎo)電粒子(由Sekisui Chemical制造，商標(biāo)為Micropearl AU205TM，5.0μm)放入5wt％的丙酮溶液，即3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(由Aldrich制造)，并均勻地分散于其中，然后干燥以獲得表面處理的導(dǎo)電粒子。接著，將3g表面處理的導(dǎo)電粒子加入到溶液中，其中3g聚苯乙烯(由Nova Chemical制造，商標(biāo)為STYROSUN 2158TM，軟化點為96℃)溶于15g的n-正己烷。然后，將溶液慢慢加入到含非離子乳化劑(單月桂酸山梨醇酐酯)的100g溶液同時用均質(zhì)器均勻混合，然后冷凍干燥以獲得絕緣涂覆導(dǎo)電粒子，其為用聚苯乙烯涂覆的導(dǎo)電粒子。此處，涂層的厚度為0.7μm。
各向異性導(dǎo)電粘合劑的制備50g的苯氧基樹脂(Inchem Co.制造，商標(biāo)PKHCTM，平均分子量為45,000)溶入混合溶液，混合溶液中甲苯(沸點110.6℃，SP(溶度參數(shù))值8.90)和丙酮(沸點56.1℃，SP值10.0)以重量比50∶50混合，以此制備包含40％固體的的溶液。接著，調(diào)配溶液以使溶液按照固體重量比含50g的苯氧基樹脂，50g的三羥基乙基乙二醇二甲基丙烯酸酯樹脂(由Kyoeisha Chemical制造，80MFATM)作為自由基可聚合化合物，以及3g叔-過氧丁基-2-己酸乙二酯(由SEKI ATOFINA制造，商標(biāo)Ruperox 26TM)作為聚合引發(fā)劑，從而制造絕緣粘合劑組分。然后，3wt％如上制備的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子混合入100wt％的此種粘合劑組分，并均勻分散以制造各向異性導(dǎo)電粘合劑。然后，用敷帖器(applicator)將各向異性導(dǎo)電粘合劑涂覆在50μm厚的PET膜上，其中一面進(jìn)行過表面處理，然后使用70℃熱風(fēng)干燥10分鐘以獲得各向異性導(dǎo)電粘合劑膜，其中粘合層厚度為35μm。此處，絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度測定為107℃。
第二實施例50g的苯氧基樹脂(Inchem Co.制造，商標(biāo)PKHCTM，平均分子量為45,000)溶入混合溶液，混合溶液中甲苯(沸點110.6℃，SP值8.90)和丙酮(沸點56.1℃，SP值10.0)以重量比50∶50混合，以此制備包含40％固體的的溶液。接著，將溶液調(diào)配為按固體重量比含50g的苯氧基樹脂，30g的三羥基乙基乙二醇二甲基丙烯酸酯樹脂(由Kongyoungsa Fat&Oil制造，80MFATM)，1.8g的叔-過氧丁基-2-己酸乙酯(由Segiatopina制造，Ruperox26TM)，20g的熱固性酚醛樹脂(phenol resin)(由Kolon Chemical制造，商標(biāo)為KRD-HM2TM)，以及1g的固化劑(六亞甲基四胺，HMTA)，從而制造絕緣粘合劑組分。然后，3wt％第一實施例的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子混合入100wt％的此種粘合劑組分，并均勻分散以制造各向異性導(dǎo)電粘合劑。然后，用敷帖器將各向異性導(dǎo)電粘合劑涂覆在PET膜上，其中50μm厚的一面進(jìn)行異性處理(hetero-treated)，然后使用70℃熱風(fēng)干燥10分鐘以獲得各向異性導(dǎo)電粘合劑膜，其中粘合層厚度為35μm。此處，絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度測定為109℃。
對比例1以與第一實施例同樣的方法制造各向異性導(dǎo)電粘合劑膜，區(qū)別之處在于以具有122℃軟化點的聚苯乙烯(由Nova Chemical制造，DYLARK 232TM)代替第一實施例具有96℃軟化點的聚苯乙烯(由Nova Chemical制造，STYROSUN 2158TM)。
由第一、第二實施例和對比例1制造的各向異性導(dǎo)電粘合劑膜分別置于柔性印刷電路(FPC)之間，該柔性印刷電路包括500個銅電路，而該銅電路為50μm線寬(line width)、100μm節(jié)距(pitch)和18μm厚。將各向異性導(dǎo)電粘合劑膜的粘合表面附著到FPC的一面，然后以70℃的溫度和5kg/cm2的壓力熱壓5秒鐘，以此通過2mm寬度臨時連接。然后，分離PET膜以便各向異性導(dǎo)電粘合劑膜連接到FPC的另外一面，從而連接電路。接著，膜以160℃的溫度和30kg/cm2的壓力熱壓10秒鐘，以此制造電路連接結(jié)構(gòu)。
對于如上制造的電路連接結(jié)構(gòu)，在65℃和95％相對濕度的條件下過1000小時后測定粘合強(qiáng)度、連接阻抗(connection resistance)和連接阻抗可靠性。測定結(jié)果在以下表格1中列示。
表格1

參見表格1，很清楚使用按照本發(fā)明第一和第二實施例的各向異性導(dǎo)電粘合劑的電路連接結(jié)構(gòu)顯示優(yōu)良的粘合強(qiáng)度、連接阻抗和連接阻抗可靠性。
另一方面，估計對比例1顯示高連接阻抗是因為組成導(dǎo)電粒子絕緣涂層的聚苯乙烯樹脂具有122℃的軟化點，而該軟化點比絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度107℃更高，因此粘合劑組分在絕緣涂覆導(dǎo)電粒子的絕緣涂層軟化并充分移除之前被固化。
工業(yè)實用性如上所述，因為在低溫下能夠快速固化，本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑可以顯著增加生產(chǎn)效率。此外，因為即使當(dāng)導(dǎo)電粒子聚集時仍然可以防止電路短路而不導(dǎo)致連接故障，所以本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電粘合劑對于制造電路連接結(jié)構(gòu)非常有用。
本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)闡述。然而，應(yīng)當(dāng)理解在指出本發(fā)明的優(yōu)選實施例時僅僅是通過例證說明的方式給出詳細(xì)說明和特定例子，因為在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員依據(jù)該詳細(xì)說明是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種各向異性導(dǎo)電粘合劑，包括絕緣粘合劑組分，該組分包含自由基可聚合化合物和聚合引發(fā)劑；以及多個分散于該絕緣粘合劑組分中的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子，所述絕緣涂覆導(dǎo)電粒子在導(dǎo)電粒子的表面上具有由絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層；其中該絕緣熱塑性樹脂的軟化點低于該絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的各向異性導(dǎo)電粘合劑，其中該絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度范圍為80℃～120℃。
3.如權(quán)利要求1所述的各向異性導(dǎo)電粘合劑，其中由該絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層具有0.01μm～10μm的厚度。
4.如權(quán)利要求1或3所述的各向異性導(dǎo)電粘合劑，其中所述導(dǎo)電粒子是通過在核心材料的表面上形成金屬薄層而制成。
5.如權(quán)利要求1或2所述的各向異性導(dǎo)電粘合劑，其中該絕緣粘合劑組分進(jìn)一步包含熱固性樹脂和固化劑。
6.如權(quán)利要求1所述的各向異性導(dǎo)電粘合劑，其中該自由基可聚合化合物是丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基化合物。
7.如權(quán)利要求1或2所述的各向異性導(dǎo)電粘合劑，其中該聚合引發(fā)劑是有機(jī)過氧化物。
8.如權(quán)利要求1或2所述的各向異性導(dǎo)電粘合劑，其中該絕緣粘合劑組分進(jìn)一步包含熱塑性樹脂。
9.一種電路連接方法，包括如下步驟(a)將各向異性導(dǎo)電粘合劑置于到分別具有電路電極的電路板之間，所述電路電極彼此面對，該各向異性導(dǎo)電粘合劑包括絕緣粘合劑組分，該組分包含自由基可聚合化合物和聚合引發(fā)劑；該各向異性導(dǎo)電粘合劑還包括多個分散于該絕緣粘合劑組分中的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子，所述絕緣涂覆導(dǎo)電粒子在導(dǎo)電粒子的表面上具有由絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層，其中該絕緣熱塑性樹脂的軟化點低于該絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度；(b)通過移除一部分在導(dǎo)電粒子表面上的絕緣熱塑性樹脂涂層，使彼此面對的電路電極電連接，所述導(dǎo)電粒子通過熱壓與彼此面對的電路電極相接觸；以及(c)固化該絕緣粘合劑組分，以便所述電路電極粘合和固定。
10.一種電路連接結(jié)構(gòu)，其中將權(quán)利要求1所述的各向異性導(dǎo)電粘合劑置于分別具有電路電極的電路板之間，所述電路電極彼此面對，以便所述電路電極彼此電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種各向異性導(dǎo)電粘合劑，其包括絕緣粘合劑組分，該組分包含自由基可聚合化合物和聚合引發(fā)劑；還包括多個分散于該絕緣粘合劑組分中的絕緣涂覆導(dǎo)電粒子，所述絕緣涂覆導(dǎo)電粒子在導(dǎo)電粒子的表面上具有由絕緣熱塑性樹脂構(gòu)成的涂層，其中該絕緣熱塑性樹脂的軟化點低于該絕緣粘合劑組分的放熱峰值溫度。該各向異性導(dǎo)電粘合劑使該絕緣粘合劑組分能夠在低溫下快速固化，并且由于即使當(dāng)導(dǎo)電粒子聚集時其也可以防止電路短路而不導(dǎo)致電路連接故障，因此其對于制造電路連接結(jié)構(gòu)非常有用。
文檔編號H01B1/22GK1714131SQ03825610
公開日2005年12月28日 申請日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者卞廷日, 李坰峻, 鄭在容 申請人:Lg電線有限公司