專利名稱：由包括導(dǎo)電微球的各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由包括導(dǎo)電微球的各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，各向異性導(dǎo)電粘合劑已經(jīng)廣泛地用于電子元件的連接，例如半導(dǎo)體裝置連接到電路板。對各種顯示器，例如液晶顯示器(LCD) /有機發(fā)光裝置(OLED)和半導(dǎo)體裝置的電路連接時，各向異性導(dǎo)電粘合劑有利地用作電路端子的連接材料。導(dǎo)電微球已經(jīng)被制成碳纖維、焊球等形態(tài)，并且目前以鎳球或銀球的形態(tài)，或通過用鎳、金或鈀涂布球形樹脂顆粒，或通過用絕緣材料處理球形樹脂顆粒而制備。用于驅(qū)動IC和玻璃面板之間的電連接的各向異性導(dǎo)電膜被稱為COG(玻璃上芯片)ACF。在高溫和高壓的條件下，COG ACF在驅(qū)動IC和玻璃面板之間粘合，以便驅(qū)動IC的金隆起焊盤可通過變形的導(dǎo)電顆粒電連接到玻璃面板的端子。對于面板上端子的最上層由氧化銦錫(ITO)組成的LCD，在合適的范圍內(nèi)具有大的變形性的導(dǎo)電顆粒有利地提供了寬的接觸面積。對于面板上端子的最上層由金屬組成的0LED，具有高硬度的導(dǎo)電顆粒有利地滲入金屬上的氧化物層。S卩，用于IXD的COG ACF的導(dǎo)電顆粒具有相對低的硬度而用于OLED的COG ACF的導(dǎo)電顆粒具有相對高的硬度是有利的。同時，在確定各向異性導(dǎo)電膜的成功連接的操作中，觀察到導(dǎo)電顆粒的變形。然而，當(dāng)使用硬的導(dǎo)電顆粒時，導(dǎo)電顆粒沒有充分地變形，因而造成難以確定各向異性導(dǎo)電膜的連接。尤其是，當(dāng)在顆粒的表面形成大量的突起時，顆粒的表面出現(xiàn)了漫反射，造成更加難以觀察顆粒，因而劣化了可見性。此外，具有高硬度的導(dǎo)電微球在壓縮時趨于呈現(xiàn)低的變形性，并且在面板的端子和驅(qū)動IC的隆起焊盤之間壓縮時產(chǎn)生壓縮力。在這種情況下，壓縮力可轉(zhuǎn)移至面板和驅(qū)動1C，引起物理損壞和連接缺陷。因此，為了穩(wěn)定地實現(xiàn)電極間接觸面積的最大化同時確保兩者間良好的連接，對于顆粒而言必需在初始壓縮階段呈現(xiàn)硬度并隨壓縮進行適當(dāng)?shù)刈冃巍?br>
發(fā)明內(nèi)容
對于面板上端子的最上層由氧化銦錫(ITO)組成的IXD，在合適的范圍內(nèi)具有大的變形性的導(dǎo)電顆粒有利地提供了寬的接觸面積，而對于面板上端子的最上層由金屬組成的0LED，具有高硬度和其表面上具有大量突起的導(dǎo)電顆粒有利地滲入了金屬上的氧化物層。如上所述，然而，具有高硬度并且在其表面形成大量突起的導(dǎo)電顆粒的使用導(dǎo)致了低的可見性，從而造成難以確定所述各向異性導(dǎo)電膜的連接。為解決這樣的問題，本發(fā)明人開發(fā)了一種通過各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，所述各向異性導(dǎo)電膜包含具有高硬度的第一導(dǎo)電顆粒和具有低硬度的第二導(dǎo)電顆粒，以便所述第一導(dǎo)電顆粒提供低的連接電阻，并且所述第二導(dǎo)電顆粒允許確定連接結(jié)果和測量合適的粘合壓力，從而提供增強的連接性能和有效的可見性。本發(fā)明的一個方面是解決由于具有相對高的硬度和/或在其表面形成大量突起的導(dǎo)電顆粒的不明顯變形造成的低可見性和難以確定膜連接這樣的問題。本發(fā)明的另一個方面是提供了一種由包含導(dǎo)電微球的各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，所述導(dǎo)電微球具有充足的硬度以滲入金屬氧化物層以提供良好的連接同時呈現(xiàn)壓縮變形性，以便不引起端子或隆起焊盤的物理損傷，由此在壓縮時所述導(dǎo)電微球在連接基板之間提供增加的接觸面積，從而提供優(yōu)異的導(dǎo)電性。本發(fā)明的再一個方面是提供了一種包含導(dǎo)電微球的各向異性導(dǎo)電膜以及由該各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，所述各向異性膜呈現(xiàn)優(yōu)異的電連接性能。本發(fā)明的一個方面提供了一種由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置。其中，所述各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，并且所述第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核并具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值。本發(fā)明的另一個方面提供了一種由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置。其中，所述各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，其中，所述第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核并具有7，000N/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值，并且所述第二導(dǎo)電顆粒具有不同于所述第一導(dǎo)電顆粒的20%Κ值且在3，000N/mm2至7，000N/mm2的范圍內(nèi)。所述第一導(dǎo)電顆粒和所述第二導(dǎo)電顆粒間的20%K值之差小于
5,000N/mm2。本發(fā)明的再一個方面提供了一種由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置。其中，所述各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，和在所述第一導(dǎo)電層上形成并含第二導(dǎo)電顆粒的第二導(dǎo)電層，其中，所述第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核并具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值，并且具有比所述第二導(dǎo)電顆粒高的硬度。本發(fā)明的又一個方面提供了一種由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置。其中，所述各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，和在所述第一導(dǎo)電層上形成并含第二導(dǎo)電顆粒的第二導(dǎo)電層，其中，所述第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核并具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值，并且具有高于所述第二導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度。在本發(fā)明的又一個方面中，半導(dǎo)體裝置包括布線基板，所述布線基板具有設(shè)置于所述布線基板最外層的金屬和金屬氧化物層；各向異性導(dǎo)電膜，所述各向異性導(dǎo)電粘附于所述布線基板的芯片安裝表面；和半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片安裝在所述各向異性導(dǎo)電膜上，其中，所述各向異性導(dǎo)電膜直接連接所述金屬和金屬氧化物層，并包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層。其中，所述第一導(dǎo)電顆粒具有7，000N/mm2至12，000N/mm2的20%K值，并在220°C和IlOMpa的條件下熱壓縮所述各向異性導(dǎo)電膜5秒時具有5%至40%的壓縮應(yīng)變。


圖1顯示了根據(jù)導(dǎo)電顆粒表面形成的突起密度的可見性說明圖，其中，右側(cè)圖像為左側(cè)圖像的放大圖，顯示了第一導(dǎo)電顆粒具有高硬度以提供低的變形性而第二導(dǎo)電顆粒具有低的硬度以提供良好的可見性；圖2顯示了實驗例2的評估結(jié)果圖3顯示了用納米-壓痕儀測量導(dǎo)電顆粒硬度的說明圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的具有高的表面粗糙度的第一導(dǎo)電顆粒的顯微照片；圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的具有低的表面粗糙度的第二導(dǎo)電顆粒的顯微照片；圖6為顯示了呈現(xiàn)出良好的粘合后可見性的導(dǎo)電顆粒的一個實施例(實施例4)的顯微照片；和圖7為顯示了呈現(xiàn)出差的粘合后可見性的導(dǎo)電顆粒的一個實施例(對比例8)的顯微照片。
具體實施例方式現(xiàn)將詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的細(xì)節(jié)說明將省略。在一個實施方式中，本發(fā)明提供了由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，并且所述第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核，并具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值。在本發(fā)明中，導(dǎo)電顆粒的硬度將由K值表示，其可通過用納米壓痕儀在單個導(dǎo)電顆粒變形時得到負(fù)荷，并通過等式I基于負(fù)荷計算(參見圖3)而測量:K 值(N/mm2) = (3/21/2).F.S」/2.『1/2⑴，其中，F(xiàn)為導(dǎo)電顆 粒壓縮變形時的負(fù)荷N ;S為導(dǎo)電顆粒壓縮變形時導(dǎo)電顆粒的壓縮位移；且R為導(dǎo)電顆粒的半徑(mm)。如本文所用，術(shù)語“20%K值”表示當(dāng)S/2R=0.2時的K值。在本發(fā)明中，第一導(dǎo)電顆粒優(yōu)選具有在7，000N/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的范圍內(nèi)的20%K值，更優(yōu)選8，ΟΟΟΝ/mm2至11，ΟΟΟΝ/mm2。在20%K值的這個范圍內(nèi)，能夠獲得具有足夠硬度的導(dǎo)電顆粒以滲入用于連接的氧化物層，并獲得呈現(xiàn)出所需的輕微變形的高硬度導(dǎo)電顆粒。第一導(dǎo)電顆粒在220°C和IlOMPa的條件下熱壓5秒可具有5%至40%的壓縮應(yīng)變。在本發(fā)明中，第一導(dǎo)電顆?？砂箤?dǎo)電顆粒具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值的任何常規(guī)的核。優(yōu)選地，第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅(SiO2)或二氧化硅復(fù)合物的核。在一些實施方式中，第一導(dǎo)電顆粒的核可由二氧化硅組成。如本文所用，用于第一導(dǎo)電顆粒的核的二氧化硅復(fù)合物是指聚合物樹脂和二氧化硅(SiO2)的復(fù)合物。 在“聚合物樹脂和二氧化硅的復(fù)合物”中，“聚合物樹脂”可包括選自由可交聯(lián)聚合的單體和單官能單體組成的組中的至少一種單體的聚合物，并且基于復(fù)合物的總重量，其可以10wt%至85wt%的量存在，而基于復(fù)合物的總重量,“二氧化硅”可以15w%至90wt%的量存在。聚合物樹脂可為具有高交聯(lián)度的高度交聯(lián)的有機聚合物顆粒。在本發(fā)明中，可交聯(lián)聚合的單體可包括選自由乙烯基苯單體，例如二乙烯苯；烯丙基化合物，例如1，4-丁二醇乙烯醚、二乙烯砜、鄰苯二甲酸二丙烯酯、二烯丙基丙烯酰胺、三烯丙基(異)氰脲酸酯和偏苯三酸三烯丙酯；丙烯酸酯單體，例如二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸丙二醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯和三(甲基)丙烯酸甘油酯等組成的組中的至少一種，但不限于此。在本發(fā)明中，單官能單體可包括選自由苯乙烯單體，例如苯乙烯、甲基苯乙烯、間氯甲基苯乙烯和乙基苯乙烯，(甲基)丙烯酸酯單體，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯和(甲基)丙烯酸十八烷基酯，氯乙烯，乙酸乙烯酯，乙烯醚，丙酸乙烯酯，丁酸乙烯酯等組成的組中的至少一種，但不限于此。通過向聚合物樹脂添加二氧化硅得到二氧化硅復(fù)合物，由此該聚合物樹脂可在強度、硬度和耐磨性方面具有顯著改善的物理性質(zhì)，因而比其它常規(guī)的聚合物樹脂硬很多。因而，該二氧化硅復(fù)合物可有利地用于導(dǎo)電顆粒，該導(dǎo)電顆粒在OLED中需要滲入用于連接的
金屬氧化物層。第一導(dǎo)電顆?？芍苽錇閱我活愋偷膶?dǎo)電顆粒，或通過混合兩種或更多種類型的導(dǎo)電顆粒而制備。第一導(dǎo)電顆?？删哂?.1 μ m至200 μ m范圍內(nèi)的平均粒徑。第一導(dǎo)電顆?？蛇M一步包括在含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核上形成的殼。每個第一導(dǎo)電顆粒都可包括在其表面形成的突起。第一導(dǎo)電顆?？砂繂挝槐砻娣e(I μ m2)10至40個突起，更優(yōu)選每單位表面積15至30個突起。在這個范圍內(nèi)，第一導(dǎo)電顆?？沙尸F(xiàn)優(yōu)異的連接性能。在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層。其中，第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核，并且第二導(dǎo)電顆粒具有3，ΟΟΟΝ/mm2至7，000N/mm2范圍內(nèi)的20%K值。此外，第一導(dǎo)電顆粒和所述第二導(dǎo)電顆粒間的20%Κ值之差小于5，000Ν/mm2 ο在這個實施方式中，第二導(dǎo)電顆粒優(yōu)選具有3，ΟΟΟΝ/mm2至7，ΟΟΟΝ/mm2范圍內(nèi)的20%K值，更優(yōu)選地4，500N/mm2至6，500N/mm2。在這個范圍內(nèi)，導(dǎo)電顆?？沙尸F(xiàn)合適的變形性。在這個實施方式中，包含在第一導(dǎo)電層中的第一導(dǎo)電顆?？删哂懈哂捕龋虼嗽趬嚎s時起到電路端子間電流流路的作用而顆粒沒有損壞和變形，并且包含在第二導(dǎo)電層中的第二導(dǎo)電顆粒可在壓縮時易于破裂或變形，從而使各向異性導(dǎo)電膜的壓縮程度得到確定?；?00重量份的所有導(dǎo)電顆粒，第二導(dǎo)電顆?？梢訧至30重量份的量存在。第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒間的20%K值之差可大于O至小于5，ΟΟΟΝ/mm2。當(dāng)其間的20%K值之差大于或等于5，ΟΟΟΝ/mm2時，由于第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒間的過度差異使連接電阻增加，從而引起連接性能的劣化。另一方面，如果第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒具有相同的硬度，則采用不同類型的導(dǎo)電顆粒例如第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒是無用的。只要顆粒具有3，ΟΟΟΝ/mm2至7，ΟΟΟΝ/mm2范圍內(nèi)的20%K值，或呈現(xiàn)相近的硬度等級，則第二導(dǎo)電顆?？捎杀绢I(lǐng)域中已知的任何常規(guī)導(dǎo)電顆粒組成。第二導(dǎo)電顆粒的實例可包括含Au、Ag、N1、Cu、焊料等的金屬顆粒；碳顆粒；通過涂布樹脂顆粒，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯和聚乙烯醇樹脂顆粒而制備的金屬涂布的樹脂顆粒、或用金屬，例如Au、Ag、Ni等改性其的樹脂顆粒；和通過用絕緣顆粒涂布上述導(dǎo)電顆粒制備的絕緣處理的導(dǎo)電顆粒，但不限于此。第二導(dǎo)電顆粒優(yōu)選包括聚合物樹脂的核，更優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯或聚硅氧烷樹脂。第二導(dǎo)電顆?？芍苽錇閱我活愋偷膶?dǎo)電顆粒，或通過混合兩種或更多種類的導(dǎo)電顆粒而制備。在這個實施方式中，包含在第一導(dǎo)電層中的第一導(dǎo)電顆?？删哂懈哂捕?，因此在壓縮時起到電路端子間電流流路的作用而顆粒沒有損壞和變形，而包含在第二導(dǎo)電層中的第二導(dǎo)電顆?？稍趬嚎s時易于破裂或變形，從而使各向異性導(dǎo)電膜的壓縮程度得到確定。此外，第一導(dǎo)電顆粒(參照圖4)具有比第二導(dǎo)電顆粒(參照圖5)高的表面粗糙度。換句話說，當(dāng)?shù)诙?dǎo)電顆粒的表面粗糙度低于第一導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度時，能夠通過防止光的漫反射而改善可見性。根據(jù)多種因素，例如材料及其制備方法，可確定第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度。例如，當(dāng)在第一導(dǎo)電顆粒的表面形成突起時，第一導(dǎo)電顆?？删哂性黾拥谋砻娲植诙?。此處，可使用本領(lǐng)域中已知的任何方法在導(dǎo)電顆粒的表面形成突起，但不限于此。例如，通過將核-殼結(jié)構(gòu)的微球浸入含有金屬鹽溶液和還原劑的化學(xué)電鍍?nèi)芤褐锌蛇M行化學(xué)電鍍。第一導(dǎo)電顆粒的每個突起從相應(yīng)的導(dǎo)電顆粒外表面突出高度優(yōu)選為0.Ιμπι或更聞，更優(yōu)選為0.2 μ m或更聞。第一導(dǎo)電顆粒在其每單位表面積(I μ m2)上可包括10至40個突起，更優(yōu)選每單位表面積上包括15至30個突起。在這個范圍內(nèi)，第一導(dǎo)電顆?？沙尸F(xiàn)優(yōu)異的連接性能。第二導(dǎo)電顆粒在其表面上可具有突起或可不具有突起。第二導(dǎo)電顆粒在其每單位表面積(I μ m2)上可包括O至10個突起，更優(yōu)選在每單位表面積上包括O至5個突起。在突起的這個范圍內(nèi)，能夠通過導(dǎo)電膜的粘合確定合適的連接，從而提供優(yōu)異的可見性以確定合適的粘合壓力同時通過突起的作用而減小連接電阻。如本文所用，顆粒所涉及的術(shù)語“可見性”是指允許觀察者用裸眼或利用顯微鏡觀察物體的物體性質(zhì)。此外，如本文所使，第二導(dǎo)電顆粒所涉及的術(shù)語“可見性”是指為了確定通過各向異性導(dǎo)電膜粘合是否獲得合適的連接而允許觀察者觀察導(dǎo)電顆粒變形的導(dǎo)電顆粒性質(zhì)。由于第二導(dǎo)電顆粒具有相對低的硬度，第二導(dǎo)電顆粒由于易變形可促進確定各向異性導(dǎo)電膜的合適連接，即優(yōu)異的可見性。具體地，當(dāng)用顯微鏡等觀察具有在其表面形成的大量突起的導(dǎo)電顆粒時，導(dǎo)電顆粒的表面變暗，從而造成難以觀察導(dǎo)電顆粒的變形。另一方面，當(dāng)觀察具有在其表面沒有突起或少量形成的突起的導(dǎo)電顆粒時，導(dǎo)電顆粒的表面變亮，從而促進觀察其變形(參照圖1和圖2)。在又一個實施方式中，本發(fā)明提供了一種由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，和在第一導(dǎo)電層上形成的并含第二導(dǎo)電顆粒的第二導(dǎo)電層。其中，所述第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核，并具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值。其中，所述第一導(dǎo)電顆粒具有比所述第二導(dǎo)電顆粒高的硬度。在這個實施方式中，第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒之間的20%Κ值之差可為5，000N/mm2或更高。第二導(dǎo)電顆?？稍趬嚎s時易于破裂或變形，從而通過使各向異性導(dǎo)電膜的壓縮程度得到確定而改善導(dǎo)電顆粒的可見性。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒之間的20%K值之差大于或等于5，000N/mm2時，各向異性導(dǎo)電膜可在壓縮時易于變形，從而促進可見性的改善。在這個實施方式中，包含在第一導(dǎo)電層中的第一導(dǎo)電顆?？删哂懈哂捕?，因此在壓縮時起到電路端子間電流流路的作用而沒有顆粒的損壞或變形，而包含在第二導(dǎo)電層中的第二導(dǎo)電顆粒在壓縮時可易于破裂或變形，從而使各向異性導(dǎo)電膜的壓縮程度得到確定。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒都包含在各向異性導(dǎo)電膜的一層中時，第二導(dǎo)電顆粒劣化了加工過程中用于各向異性導(dǎo)電膜的組合物流動性和粘性以及分散性。結(jié)果，由于劣化的組合物流動性，為了獲得期望的預(yù)壓縮性能可在預(yù)壓縮時提高溫度。因此，在分散性、預(yù)壓縮溫度、粘度和流動性方面，第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒根據(jù)可分別包含在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中。尤其是，由于第二導(dǎo)電顆粒包含在第二導(dǎo)電層中，因此第一導(dǎo)電顆粒在第一導(dǎo)電層中具有改善的分散度。各向異性導(dǎo)電膜的分散度可由顆粒密度得到。根據(jù)本發(fā)明實施方式的各向異性導(dǎo)電膜可具有20，000至70，000范圍內(nèi)的分散度，優(yōu)選30，000至60，000。分散度由膜涂布后的顆粒密度得到確定，用顯微鏡給顆粒拍照后，根據(jù)由KAMSC0PE計數(shù)的顆粒數(shù)通過以下等式2計算顆粒密度。< 等式 2>分散度=(第二導(dǎo)電顆粒數(shù)/第一導(dǎo)電顆粒數(shù))X 100在這個實施方式中，基于用于第一導(dǎo)電層的組合物總量，第一導(dǎo)電顆粒可以lwt%至30wt%的量存在，而基于用于第二導(dǎo)電層的組合物總量，第二導(dǎo)電顆?？梢詌wt%至30wt%的量存在。通過用導(dǎo)電金屬涂布核化合物可制備第一導(dǎo)電顆粒和/或第二導(dǎo)電顆粒。用于第一導(dǎo)電顆粒的核化合物可具有高于用于第二導(dǎo)電顆粒的核化合物的硬度。關(guān)于用于第一導(dǎo)電顆粒的核化合物，只要核化合物可向?qū)щ婎w粒提供7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值，本領(lǐng)域中所用的任何常規(guī)核化合物都可使用而無限制。優(yōu)選地，用于第一導(dǎo)電顆粒的核化合物包含二氧化硅(SiO2)或二氧化硅復(fù)合物。用于所述第二導(dǎo)電顆粒的核化合物可包含樹脂，例如環(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂、聚氨酯樹脂、苯胍胺樹脂、苯酚樹脂、聚烯烴樹脂、聚醚樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、NBR樹脂、SBR樹脂、BR樹脂、聚乙烯醇樹脂和聚有機硅樹月旨，或其改性樹脂。或者，通過用金屬，例如金、銀、鎳、銅、鈀、焊料等涂布這樣的樹脂顆?？芍苽涞诙?dǎo)電顆粒。使用選自這些核化合物中的至少一種制備第二導(dǎo)電顆粒。在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，和在第一導(dǎo)電層上形成并含第二導(dǎo)電顆粒的第二導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核，并具有7，000Ν/mm2至12，000N/mm2范圍內(nèi)的20%K值。第一導(dǎo)電顆粒具有高于第二導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度。在這個實施方式中，第一導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度(參照圖4)可大于第二導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度(參照圖5)。換句話說，當(dāng)?shù)诙?dǎo)電顆粒的表面粗糙度低于第一導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度時，能夠通過防止光的漫反射而改善顆粒的可見性。 在這個實施方式中，第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度可通過SEM分析得到確定。根據(jù)多種因素，例如材料及其制備方法可確定第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度。例如，當(dāng)在第一導(dǎo)電顆粒的表面形成突起時，第一導(dǎo)電顆?？删哂性黾拥谋砻娲植诙?。這里，本領(lǐng)域中已知的任何方法都可用于在導(dǎo)電顆粒的表面形成突起而無限制。例如，通過將核-殼結(jié)構(gòu)的微球浸入含有金屬鹽溶液和還原劑的化學(xué)電鍍?nèi)芤褐锌蛇M行化學(xué)電鍍。第一導(dǎo)電顆粒的每個突起從相應(yīng)的導(dǎo)電顆粒外表面突出高度優(yōu)選為0.1ym或更高，更優(yōu)選為0.2μπι或更高。在這個實施方式中，雖然具有不同硬度的第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒可根據(jù)電路的間距具有平均粒徑，第一導(dǎo)電顆粒和第二導(dǎo)電顆粒通?？删哂? μ m至30 μ m的平均粒徑，優(yōu)選2μπι至6μπι。第一導(dǎo)電顆?？删哂信c第二導(dǎo)電顆粒相同或不同的粒徑。當(dāng)電路具有微間距時，期望第一導(dǎo)電顆粒具有小于第二導(dǎo)電顆粒的平均粒徑。在這個實施方式中，基于用于第一導(dǎo)電層的組合物總量，第一導(dǎo)電顆?？梢詌wt%至30wt%的量存在，而基于用于第二導(dǎo)電層的組合物總量，第二導(dǎo)電顆?？梢詌wt%至30wt%的量存在。第一導(dǎo)電顆粒在其每單位表面積(I μ m2)上可包括10至40個突起，更優(yōu)選在每單位表面積上包括15至30個突起。在這個范圍內(nèi)，第一導(dǎo)電顆?？沙尸F(xiàn)優(yōu)異的連接性能。第二導(dǎo)電顆粒在其表面上可具有或可沒有突起。第二導(dǎo)電顆粒在其每單位表面積(I μ m2)上可包括O至10個突起，更優(yōu)選在每單位表面積上包括O至5個突起。在突起的這個范圍內(nèi)，能夠在導(dǎo)電膜粘合時確定合適的連接，從而提供優(yōu)異的可見性度以確定合適的粘合壓力同時利用突起降低連接電阻。在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了半導(dǎo)體裝置，其包括布線基板，該布線基板具有設(shè)置于布線基板最外層的金屬和金屬氧化物層；各向異性導(dǎo)電膜，該各向異性導(dǎo)電膜粘附于布線基板的芯片安裝表面；和半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片安裝在各向異性導(dǎo)電膜上，其中，各向異性導(dǎo)電膜直接連接金屬和金屬氧化物層，并包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層。其中，第一導(dǎo)電顆粒具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2范圍內(nèi)的20%K值，并在220°C在IlOMpa的負(fù)荷下熱壓縮5秒時具有5%至40%范圍內(nèi)的壓縮應(yīng)變。通常，為了實現(xiàn)穩(wěn)定的電極間接觸面積的最大化同時提供電極間合適的連接，對于導(dǎo)電微球而言必需在初始壓縮階段呈現(xiàn)高硬度并隨壓縮進行適當(dāng)?shù)刈冃巍８鶕?jù)這個實施方式，導(dǎo)電微球優(yōu)選具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2范圍內(nèi)的20%K值，更優(yōu)選8，ΟΟΟΝ/mm2至11，ΟΟΟΝ/mm2。在20%K值的這個范圍內(nèi)，導(dǎo)電微球通過面板上端子最上層的金屬可提供合適的連接。如果導(dǎo)電微球的20%Κ值小于7，000N/mm2，則導(dǎo)電微球不硬，因而不能通過端子的金屬氧化物層提供合適的連接，從而引起連接缺陷。如果導(dǎo)電微球的20%K時的值超過12，ΟΟΟΝ/mm2,則介于電極間的導(dǎo)電微球不易于變形，因此電極表面和導(dǎo)電微球間的接觸面積無法充分?jǐn)U大，從而造成難以降低連接電阻。
如果壓縮應(yīng)變小于5%，則壓縮力可直接轉(zhuǎn)移至每個面板和驅(qū)動1C，引起其物理損傷，從而引起連接缺陷。如果壓縮應(yīng)變超過40%，則對于導(dǎo)電微球而言難以在粘合劑的收縮/膨脹時通過外部加熱而充分恢復(fù)，因此在導(dǎo)電微球和電極表面間會產(chǎn)生不期望的間隙。通過以下等式可計算壓縮應(yīng)變:壓縮應(yīng)變=(R1-R2)/ (R1+R2) X 100，其中，Rl和R2分別表示，在220°C在IlOMPa的負(fù)荷下熱壓縮各向異性導(dǎo)電膜5秒顆粒變形時，顆粒的水平直徑和垂直直徑。在這個實施方式中，第一導(dǎo)電顆粒可包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核。當(dāng)二氧化硅加到聚合物樹脂中時，聚合物樹脂可具有顯著增強的強度、剛度和耐磨性。進一步，與二氧化硅珠用作核的情況相比，包含聚合物樹脂的第一導(dǎo)電顆粒具有一定程度的彈性，因此可在連接階段有利地呈現(xiàn)撓性壓縮和變形。在這個實施方式中，基于聚合物樹脂和SiO2復(fù)合物的總量，SiO2可以15￥七％至90wt%的量存在。在這個范圍內(nèi)，導(dǎo)電微球可具有期望的硬度和連接可靠性。在這個實施方式中，第一導(dǎo)電層可進一步包含第二導(dǎo)電顆粒，其具有低于第一導(dǎo)電顆粒的20%K值。進一步，在這個實施方式中，各向異性導(dǎo)電膜可進一步包括第二導(dǎo)電層，其在第一導(dǎo)電層上形成，并包含具有低于第一導(dǎo)電顆粒的20%Κ值的第二導(dǎo)電顆粒。第一導(dǎo)電顆粒可具有在其表面形成的突起。根據(jù)本發(fā)明的用于各向異性導(dǎo)電膜的組合物可進一步包含絕緣粘合劑組分和固化劑。關(guān)于絕緣粘合劑組分，用于各向異性導(dǎo)電膜的組合物的任何常規(guī)組分都可使用而無限制。例如，絕緣粘合劑組分可包括選自由烯烴樹脂例如聚乙烯、聚丙烯等、丁二烯樹脂例如丙烯腈丁二烯共聚物和羧基鏈端的丙烯腈丁二烯共聚物、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、聚酯樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、苯氧樹脂等組成的組中的至少一種，但不限于此。它們可單獨使用，或用于其組合物。在本發(fā)明中，固化劑促進固化反應(yīng)，從而確保連接層之間的粘合和連接可靠性。固化劑可包括選自單官能或多官能(甲基)丙烯酸酯低聚物和單體的自由基可固化單元。優(yōu)選地，二官能(甲基)丙烯酸酯單體或低聚物用作固化劑。固化體系可包括選自環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯樹脂，其分子間結(jié)構(gòu)包含2-溴氫醌，間苯二酚，鄰苯二酚，雙酚類如雙酚Α、雙酚F、雙酚AD和雙酚S，4，4’ - 二羥基聯(lián)苯或雙(4-羥苯基)醚的主鏈；和(甲基)丙烯酸酯低聚物，其包含烷基、芳基、羥甲基、烯丙基、環(huán)脂族、鹵素(四溴雙酚A)，或硝基；和含多環(huán)芳香環(huán)的環(huán)氧樹脂中的至少一種，但不限于此。在本發(fā)明中，可有利地使用潛伏性型固化劑，并可包含環(huán)氧類熱固化劑，但不限于此。本領(lǐng)域中已知的任何常規(guī)的環(huán)氧類熱固化劑都可使用而無限制。例如，環(huán)氧類熱固化劑可包括選自由咪唑、酸酐、胺、肼、陽離子固化劑及其組合物組成的組中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的用于各向異性導(dǎo)電膜的組合物可進一步包含疏水性納米二氧化硅。疏水性納米二氧化硅在工藝條件下使流動性平穩(wěn)調(diào)節(jié)，并誘導(dǎo)了各向異性導(dǎo)電膜固化結(jié)構(gòu)的高強度以防止各向異性導(dǎo)電膜在高溫下的膨脹，借此各向異性導(dǎo)電膜可呈現(xiàn)優(yōu)異的初始粘合和低的連接電阻同時在高溫/高濕和熱沖擊條件下保持連接和粘合的可靠性，從而在長時期確保優(yōu)異的耐久性。疏水性納米二氧化硅顆粒通過有機硅烷化合物的表面處理而制備并具有5nm至20nm的粒徑和100m2/g至300m2/g的比表面積。二氧化娃顆粒可包括選自AerosilR-812、Aerosil R_972、Aerosil R-805>Aerosil R-202>Aerosil R-8200 (Degussa GmbH)等的至少一種，但不限于此。用于納米二氧化硅顆粒表面處理以呈現(xiàn)疏水性性質(zhì)的有機硅烷化合物可包括選自由乙烯基二氯娃燒、乙烯基二甲基氧娃燒、3-縮水甘油醚氧基丙基二甲氧基娃燒、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、辛基硅烷、六甲基二硅氮烷、八甲基氯代四硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷等組成的組中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的用于各向異性導(dǎo)電膜的組合物可有利地用于OLED的COG ACF。接下來，將參照實施例更詳細(xì)地闡述本發(fā)明的構(gòu)成和操作。此處，應(yīng)理解以下實施例僅為說明而提供，而不應(yīng)以任何方式解釋為限制本發(fā)明。實施例實施例1包含具有不同硬度和表面突起密度的兩類導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜的制備使用以下組分制備用于各向異性導(dǎo)電膜的組合物:在固含量方面基于100重量份的各向異性導(dǎo)電膜，I)環(huán)氧樹脂:17重量份的BPA (雙酹A)環(huán)氧樹脂(Kukdo Chemical C0.,Ltd.)和19重量份的含多環(huán)芳香環(huán)的環(huán)氧樹脂(HP4032D, Dainippon Ink and Chemicals Inc.)；2) 二氧化硅顆粒:4重量份的納米二氧化硅(R812, Degussa GmbH)；3)固化劑:35重量份的含咪唑的核-殼型潛伏性固化劑(Asahi KaseiC0., Ltd.)；4)第一導(dǎo)電顆粒:29重量份的鎳涂布的聚合物樹脂和二氧化硅復(fù)合物(20%K值:10，ΟΟΟΝ/mm2，壓縮應(yīng)變:220°C在IlOMPa的負(fù)荷下熱壓縮5秒時為15%，突起的表面密度:20/ μ m2);和5)第二導(dǎo)電顆粒:6重量份的鎳涂布的聚合物樹脂導(dǎo)電顆粒(20%K值:6，000Ν/mm2，壓縮應(yīng)變:220°C在IlOMPa的負(fù)荷下熱壓縮5秒時為25%，突起的表面密度:4/μ m2，Sekisui)0將制備的液體組合物在室溫(25°C)以能避免導(dǎo)電顆粒粉碎的速率攪拌。將攪拌的混合物薄涂在經(jīng)過硅表面離型處理的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基膜上，并通過70°C時在其上吹熱風(fēng)5分鐘干燥以生產(chǎn)30 μ m厚的膜。為制造膜，使用鑄刀。對比例I僅包含第一導(dǎo)電顆粒作為導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜的制備除了未使用第二導(dǎo)電顆粒并使用35重量份的第一導(dǎo)電顆粒之外，以與實施例1中相同的方式制備各向異性導(dǎo)電膜。對比例2僅包含第二導(dǎo)電顆粒作為導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜的制備
除了未使用第一導(dǎo)電顆粒并使用35重量份的第二導(dǎo)電顆粒之外，以與實施例1中相同的方式制備各向異性導(dǎo)電膜。表I顯示了實施例1和對比例I和2中制備的各向異性導(dǎo)電膜根據(jù)重量份的組成。表I
權(quán)利要求
1.一種由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核并具有7，ΟΟΟΝ/mm2 至 12，ΟΟΟΝ/mm2 范圍內(nèi)的 20%K 值。
2.如權(quán)利要求1所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，在220°C和IlOMpa的條件下熱壓縮所述各向異性導(dǎo)電膜5秒時，所述第一導(dǎo)電顆粒具有5%至40%范圍內(nèi)的壓縮應(yīng)變。
3.如權(quán)利要求1所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述二氧化硅復(fù)合物包括聚合物樹脂和二氧化硅，所述聚合物樹脂為選自由可交聯(lián)聚合的單體和單官能單體的組中的至少一種單體的聚合物。
4.如權(quán)利要求3所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述聚合物樹脂包括所述可交聯(lián)聚合的單體，所述可交聯(lián)聚合的單體包括選自由苯乙烯單體、烯丙基化合物單體和丙烯酸酯單體的組中的至少一種。
5.如權(quán)利要求3所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述聚合物樹脂包括所述單官能單體，所述單官能單體包括選自由乙烯基苯單體、(甲基)丙烯酸酯單體、氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯醚、丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯組成的組中的至少一種。
6.如權(quán)利要求3所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，基于所述二氧化硅復(fù)合物的總量，所述二氧化硅復(fù)合物包括15wt%至90wt%的二氧化硅。
7.如權(quán)利要求1所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一導(dǎo)電顆粒具有0.1 μ m至200 μ m的平均粒徑。
8.如權(quán)利要求1所述的由各 向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，進一步包括:在所述核上形成的導(dǎo)電殼。
9.如權(quán)利要求1所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，進一步包括:在所述第一導(dǎo)電顆粒表面形成的突起。
10.如權(quán)利要求1所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一導(dǎo)電層進一步包括具有不同于所述第一導(dǎo)電顆粒且在3，000N/mm2至7，ΟΟΟΝ/mm2范圍內(nèi)的20%K值的第二導(dǎo)電顆粒，所述第一導(dǎo)電顆粒和所述第二導(dǎo)電顆粒間的20%Κ值之差小于5，000Ν/mm2 ο
11.如權(quán)利要求10所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二導(dǎo)電顆粒具有包含聚合物樹脂的核。
12.如權(quán)利要求10所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一導(dǎo)電顆粒在所述第一導(dǎo)電顆粒的每μ Hi2表面積上具有10至40個突起。
13.如權(quán)利要求10所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二導(dǎo)電顆粒在所述第二導(dǎo)電顆粒的每μ Hi2表面積上具有O至10個突起。
14.如權(quán)利要求10所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，基于100重量份總的導(dǎo)電顆粒，所述第二導(dǎo)電顆粒以I至30重量份的量存在。
15.如權(quán)利要求1所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，進一步包括:在所述第一導(dǎo)電層上形成并包括第二導(dǎo)電顆粒的第二導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電顆粒具有高于所述第二導(dǎo)電顆粒的硬度。
16.如權(quán)利要求15所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一導(dǎo)電顆粒和所述第二導(dǎo)電顆粒間的20%K值之差為5，ΟΟΟΝ/mm2或更大。
17.如權(quán)利要求1所述的由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置，進一步包括:在所述第一導(dǎo)電層上形成并包括第二導(dǎo)電顆粒的第二導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電顆粒具有大于所述第二導(dǎo)電顆粒的表面粗糙度。
18.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 布線基板，所述布線基板具有設(shè)置于所述布線基板最外層的金屬和金屬氧化物層； 各向異性導(dǎo)電膜，所述各向異性導(dǎo)電膜粘附于所述布線基板的芯片安裝表面；和 半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片安裝在所述各向異性導(dǎo)電膜上， 其中所述各向異性導(dǎo)電膜直接連接所述金屬和金屬氧化物層，并包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層，且 其中所述第一導(dǎo)電顆粒具有7，ΟΟΟΝ/mm2至12，ΟΟΟΝ/mm2的20%K值，并在220°C和IlOMpa的條件下熱壓縮所述各向異性導(dǎo)電膜5秒時具有5%至40%的壓縮應(yīng)變。
19.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一導(dǎo)電層進一步包括:具有低于所述第一導(dǎo)電顆粒的20%K值的第二導(dǎo)電顆粒。
20.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述各向異性導(dǎo)電膜進一步包括在所述第一導(dǎo)電層上形成并包括具有低于所述第一導(dǎo)電顆粒的20%Κ值的第二導(dǎo)電顆粒的第二導(dǎo)電層。
21.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一導(dǎo)電顆粒包括在所述第一導(dǎo)電顆粒表面形成的突起。
全文摘要
本發(fā)明是由包括導(dǎo)電微球的各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置。公開了一種由各向異性導(dǎo)電膜連接的半導(dǎo)體裝置。所述各向異性導(dǎo)電膜包括含第一導(dǎo)電顆粒的第一導(dǎo)電層。所述第一導(dǎo)電顆粒包括含二氧化硅或二氧化硅復(fù)合物的核并具有7,000N/mm2至12,000N/mm2的20%K值。
文檔編號H01L23/485GK103178033SQ20121055843
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者柳·阿倫, 金南柱, 樸憬修, 樸永祐, 徐準(zhǔn)模, 武巿元秀, 魚東善, 崔賢民 申請人:第一毛織株式會社