包括導電粘合劑層的各向異性導電膜和半導體裝置制造方法
【專利摘要】本文公開了各向異性導電膜，其包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層，以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層。在該各向異性導電膜中，上述導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒具有7.0×105/d2至10.0×105/d2（顆粒）每平方毫米（mm2）的總顆粒密度（其中，d是以μm表示的該導電顆粒直徑）。本文還公開了由所述各向異性導電膜連接的半導體裝置。
【專利說明】包括導電粘合劑層的各向異性導電膜和半導體裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及各向異性導電膜和制造所述各向異性導電膜的方法，所述各向異性導電膜包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層，其中，所述導電粘合劑層的所述導電顆粒和所述絕緣顆粒具有7.0 X 1Vd2至10.0 X 1Vd2(顆粒)每平方毫米(mm2)的總顆粒密度(其中，d是以μ m表示的所述導電顆粒直徑)。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，各向異性導電膜(ACF)是指膜狀粘合劑，其中導電顆粒(例如包括鎳顆粒或金顆粒的金屬顆粒，或者金屬涂覆的聚合物顆粒)分散在樹脂中，并且該膜在z軸呈現(xiàn)導電性并在χ-y平面的方向上呈現(xiàn)絕緣性。
[0003]當置于電路元件之間的該各向異性導電膜在預定條件下受到加熱和壓縮時，電路端子通過導電顆粒彼此電連接，并且絕緣粘合劑樹脂填充相鄰電路間的空間以使導電顆粒彼此獨立，從而提供高的絕緣性能。各向異性導電膜通常用于液晶顯示器(LCD)面板和帶載封裝(TCP)之間或印刷電路板和TCP之間以及類似的電連接。在電路連接過程中，各向異性導電膜布置在兩個電路元件之間，并且被向其施加的熱和壓力壓縮。此時，導電顆粒在兩個電路元件之間移動，從而引起相應端子間導電顆粒較少被捕獲以及相鄰端子間導電顆粒的數(shù)目增加。結(jié)果，各向異性導電膜在相鄰端子間電連接和絕緣性能方面糟受到損害。
[0004]根據(jù)顯示器領(lǐng)域中尺寸大和厚度薄的近期趨勢，電極和電路間隔已經(jīng)逐漸變得微型化。具體地，為滿足移動裝置的高分辨率，該領(lǐng)域中要被連接的端子面積和端子間的距離逐漸減小。在這樣的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，各向異性導電膜還需要在連接和絕緣方面具有最佳的性能。然而，普通的單層或多層結(jié)構(gòu)的各向異性導電膜在精細電路端子的連接方面存在限制(例如，韓國專利申請第2010-0140773號和第2010-0138216號)。
[0005]關(guān)于確保精細電路端子的連接方面的各向異性導電膜的連接和絕緣性能的方法，可提出在提高導電顆粒的密度的同時，通過減小導電顆粒的尺寸而制備各向異性導電膜。然而，在這種情況下難以減少由于電路端子之間的狹窄間隙而出現(xiàn)的短路，并且導電顆粒減小的尺寸在處理元件的高度偏差方面產(chǎn)生了小的連接點和低的容量，從而產(chǎn)生了劣化的連接性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題而構(gòu)思了本發(fā)明，本發(fā)明提供了各向異性導電膜和由所述各向異性導電膜連接的半導體裝置，所述各向異性導電膜在連接如同高分辨率移動裝置及類似物中具有小的端子面積和小的端子間距離的精細電路時能夠確保連接和絕緣可靠性。
[0007]本發(fā)明的一個方面涉及各向異性導電膜，所述各向異性導電膜包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層，其中，所述導電粘合劑層的所述導電顆粒和所述絕緣顆粒具有7.0X 15M2至10.0X 105/d2 (顆粒)每平方毫米(mm2)的總顆粒密度(其中，d是以μ m表示的所述導電顆粒直徑)。
[0008]本發(fā)明的另一個方面涉及各向異性導電膜，所述各向異性導電膜包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層，其中，所述導電粘合劑層的所述導電顆粒和所述絕緣顆粒以所述各向異性導電膜的總面積的80%或更大的總顆粒面積比存在。
[0009]在一些實施方式中，就固含量而言，基于所述導電粘合劑層的總重量，所述導電顆粒和所述絕緣顆粒的含量可為25wt%至60wt%。
[0010]在一些實施方式中，所述導電顆粒與所述絕緣顆粒的體積比可在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)。
[0011]在一些實施方式中，所述導電顆?？删哂蠭 μ m至10 μ m的顆粒直徑(d),優(yōu)選I μ m M 5 μ m。
[0012]在一些實施方式中，所述導電粘合劑層可具有為所述導電顆粒直徑的50%至150%的厚度。
[0013]在一些實施方式中，所述導電顆粒與所述絕緣顆粒的直徑比可在1.2:1至1:1.2的范圍內(nèi)。
[0014]在一些實施方式中，所述絕緣粘合劑層可在所述導電粘合劑層的一個表面或兩個表面上形成。
[0015]在一些實施方式中，所述導電顆?？砂ㄟx自金屬顆粒(包括Au、Ag、N1、Cu、Pd、Al、Cr、Sn、Ti和Pb中的至少一種)；碳顆粒；和樹脂顆?；蚋男詷渲w粒(用所述金屬顆粒涂布的所述樹脂顆粒)中的至少一類顆粒。這里，所述樹脂顆粒包括苯胍胺、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯和聚乙烯醇中的至少一種。
[0016]在一些實施方式中，所述導電顆?；蛩鼋^緣顆粒可具有在它表面上形成的突起。
[0017]在一些實施方式中，所述絕緣顆?？蔀闊o機顆粒、有機顆粒或無機和有機顆粒的混合物，其中，所述無機顆粒可包括選自氧化硅(Si02)、A1203、T12, ZnO, MgO, ZrO2, PbO、Bi203、MoO3, V2O5, Nb2O5, Ta2O5, WO3或In2O3中的至少一種；并且所述有機顆?？砂ㄟx自丙烯酰類共聚物、苯并鳥嘌呤、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯和它們的改性樹脂中的至少一種樹脂。
[0018]在一些實施方式中，所述導電粘合劑層和所述絕緣粘合劑層的每個可包含粘結(jié)劑樹脂和固化劑。在導電粘合劑層中，就固含量而言，基于所述導電粘合劑層的總重量，所述粘結(jié)劑樹脂的含量可為10被％至60被％，并且所述固化劑的含量可為10被％至40被％。在所述絕緣粘合劑層中，就固含量而言，基于所述絕緣粘合劑層的總重量，所述粘結(jié)劑樹脂的含量可為30wt%至80wt%，并且所述固化劑的含量可為20wt%至70wt%。
[0019]在一些實施方式中，所述絕緣粘合劑層與所述導電粘合劑層的厚度比可大于1/5且小于10。
[0020]在一些實施方式中，所述導電粘合劑層的所述導電顆粒和所述絕緣顆?？梢?br> 7.0 X 105/d2至10.0 X 15M2 (顆粒)每平方毫米(mm2)的總顆粒密度存在，所述導電粘合劑層可具有為所述導電顆粒直徑的50%至150%的厚度，并且所述導電顆粒和所述絕緣顆粒的中心可位于基本相同的平面上。
[0021]本發(fā)明的另一個方面涉及半導體裝置，其包括:a)布線基板；b)粘附于所述布線基板的根據(jù)本發(fā)明實施方式的所述各向異性導電膜的所述導電粘合劑層和所述絕緣粘合劑層；以及c)安裝在所述導電粘合劑層或所述絕緣粘合劑層上的半導體芯片。
[0022]在一些實施方式中，所述導電顆粒與所述絕緣顆粒的體積比在所述導電粘合劑層中可在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)。
[0023]在一些實施方式中，所述導電粘合劑層可具有為所述導電顆粒直徑的50%至150%的厚度。
[0024]在一些實施方式中，所述導電顆粒與所述絕緣顆粒的直徑比可在1.5:1至1:1.5的范圍內(nèi)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的各向異性導電膜在精細電路的連接方面能夠確保相鄰端子間優(yōu)異的電連接和穩(wěn)定的絕緣。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的各向異性導電膜中，所述導電顆粒和所述絕緣顆粒被均勻地混合，使得在一個單獨的層中存在的顆粒彼此鄰近，以便上述顆粒的移動經(jīng)熱壓縮達最小，從而在防止相鄰端子間的短路的同時增加有助于端子間連接的有效顆粒的數(shù)目。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的各向異性導電膜的截面視圖。
[0028]圖2為普通的包括導電粘合劑層的各向異性導電膜的截面視圖。
[0029]圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的各向異性導電膜的截面視圖。

【具體實施方式】
[0030]在下文中將更詳細地說明本發(fā)明的實施方式。為了清楚起見，將省略對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的細節(jié)說明。
[0031]本發(fā)明的一個實施方式涉及各向異性導電膜，包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層，以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層，其中，導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒具有7.0X 105/d2至10.0X 105/d2 (顆粒)每平方毫米(mm2)的總顆粒密度(其中，d是以μ m表示的導電顆粒直徑)，由此各向異性導電膜可使導電顆粒的移動經(jīng)熱壓縮達最小，從而在防止相鄰端子間的短路的同時增加有助于端子間連接的有效顆粒的數(shù)目。
[0032]如文中使用，術(shù)語導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒的“總顆粒密度”意指包括導電顆粒和絕緣顆粒的全部顆粒的密度?？傤w粒密度可在7.0X 105/d2至10.0X 15M2(顆粒)每平方毫米(mm2)的范圍內(nèi)，具體為8.0X 15M2至10.0X 105/d2 (顆粒)每平方毫米(mm2)，更具體為9.0X105/d2至10.0X105/d2 (顆粒)每平方毫米(mm2)(其中，d是以ym表示的導電顆粒直徑)。
[0033]當導電顆粒和絕緣顆粒的總顆粒密度在7.0X 105/d2至10.0X 105/d2 (顆粒)每平方毫米(mm2)的范圍內(nèi)時，能夠防止當由粘合劑層中的粘結(jié)劑樹脂等在導電粘合劑層中形成空間使導電顆粒在該空間中移動時，或者當導電顆粒未在粘合劑層內(nèi)以單層排列并且可在粘合劑層中移動時，出現(xiàn)的連接性能和絕緣性能的劣化。
[0034]導電顆?？删哂蠭 μ m至10 μ m的直徑(d),具體為I μ m至5 μ m。
[0035]本發(fā)明的另一個實施方式涉及各向異性導電膜，其包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層，以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層，其中，導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒以各向異性導電膜的總面積的80%或更大的總顆粒面積比存在，由此使導電顆粒的移動經(jīng)熱壓縮達最小，從而在防止相鄰端子間的短路的同時增加位于端子間的有效導電顆粒的數(shù)目。
[0036]如文中使用，術(shù)語導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒的“總顆粒面積比”意指x-y平面中導電顆粒和絕緣顆粒相對各向異性導電膜的總面積的總顆粒面積比。具體地，總顆粒面積比可為85%或更大，更具體為90%或更大，例如95%或更大。各向異性導電膜的Z軸對應于在半導體芯片和布線基板之間壓縮導電顆粒或絕緣顆粒的方向，因此，x-y平面的面積是垂直于壓縮方向的平面的面積。
[0037]在導電顆粒和絕緣顆粒的總顆粒面積比的這個范圍內(nèi)，能夠防止當由粘合劑層中的粘結(jié)劑樹脂等在導電粘合劑層中形成空間使導電顆粒在該空間中移動時，或者當導電顆粒未在粘合劑層內(nèi)以單層排列并且可在粘合劑層中移動時，出現(xiàn)的連接性能和絕緣性能的劣化。
[0038]就固含量而言，基于導電粘合劑層總重量，導電顆粒和絕緣顆粒的含量可為25wt%至 60wt%。
[0039]在下文中，將參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的示例性實施方式。應理解，下面的實施方式僅為了具體說明而提供，本發(fā)明并不限于此。
[0040]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的各向異性導電膜的截面視圖。如圖1中顯示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的各向異性導電膜6包括絕緣粘合劑層3和導電粘合劑層2。根據(jù)這個實施方式，各向異性導電膜6可進一步包括基膜I。在這個實施方式中，導電顆粒4和絕緣顆粒5以單層排列，而在導電粘合劑層2內(nèi)沒有間隙，因此經(jīng)連接基本保持不動。此外，由于導電顆粒4和絕緣顆粒5被非常均勻地混合而形成導電粘合劑層2，所以導電顆粒4和絕緣顆粒5提供了良好的分布輪廓(distribut1n profile)。這樣，由于導電顆粒4和絕緣顆粒5以單層排列，而在導電粘合劑層2內(nèi)沒有間隙，所以能夠減小由導電顆粒4在導電粘合劑層2內(nèi)的移動引起的連接性能或絕緣性能的劣化。圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的各向異性導電膜的截面視圖，其中，絕緣粘合劑層在導電粘合劑層的兩個表面上形成。參見圖3，根據(jù)這個實施方式的各向異性導電膜可包括分別在導電粘合劑層2的兩個表面上形成的第一絕緣粘合劑層3’和第二絕緣粘合劑層3〃。
[0041]另一方面，圖2為普通的包括導電粘合劑層的各向異性導電膜的截面視圖。在這個各向異性導電膜中，導電粘合劑層2提供了導電顆粒4可在其中移動的大間隙，由此端子上有效導電顆粒的數(shù)目經(jīng)壓縮而減少，從而引起連接性能和絕緣性能的劣化。
[0042]導電顆粒和絕緣顆粒的總顆粒密度例如可通過下面的方法計算。
[0043]首先，通過光學顯微鏡觀察各向異性導電膜。這里，在調(diào)節(jié)顯微鏡的放大率的同時觀察到約180 μ mX 130 μ m (23，400 μ m2)的區(qū)域。計算這個區(qū)域中導電顆粒和絕緣顆粒的總數(shù)，并除以測量的面積以計算每Pm2的顆粒密度。最終，從該結(jié)果獲得每平方毫米(mm2)的總顆粒密度(顆粒)。
[0044]導電顆粒和絕緣顆粒的總顆粒面積比例如可通過下面的方法計算。
[0045]首先，通過光學顯微鏡觀察各向異性導電膜。這里，在調(diào)節(jié)顯微鏡的放大率的同時觀察到約180μηιΧ130μηι (23, 400 μ m2)的區(qū)域。然后，使用圖像分析程序(ImageAnalyzer, IMT 1-Solut1n,產(chǎn)品名:1-Solut1n)計算導電顆粒和絕緣顆粒相對于總面積所占的面積，以獲得導電顆粒和絕緣顆粒相對于總面積的顆粒面積比(百分比％)。
[0046]導電顆粒與絕緣顆粒的體積比可在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)，優(yōu)選1.2:1至1:3.2,更優(yōu)選1:1至1:3。當體積比在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)時,能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣性能和連接性能兩方面的改善。
[0047]導電粘合劑層可具有導電顆粒直徑的50%至150%的厚度。根據(jù)本發(fā)明，導電顆?；蚪^緣顆粒具有I μ m至10 μ m范圍內(nèi)的直徑,優(yōu)選I μ m至5 μ m。因此,導電粘合劑層可具有0.5 μ m至15 μ m范圍內(nèi)的厚度，優(yōu)選0.5 μ m至7.5 μ m。在這個范圍內(nèi)，可抑制經(jīng)熱壓縮的導電顆粒的移動，從而改善絕緣性能和連接性能。
[0048]導電顆粒與絕緣顆粒的直徑比可在1.5:1至1:1.5的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，導電顆粒和絕緣顆粒具有基本相同的直徑。
[0049]本發(fā)明的又一個實施方式涉及各向異性導電膜，其包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層，以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層，其中，導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒具有7.0X 105/d2至10.0X 105/d2 (顆粒)每平方毫米(mm2)的總顆粒密度(其中，d是以μ m表示的導電顆粒直徑)，或者其中，導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒以各向異性導電膜的總面積的80%或更大的總顆粒面積比存在，導電粘合劑層具有導電顆粒直徑的50%至150%的厚度，并且導電顆粒和絕緣顆粒的中心基本位于相同的平面上。表述“導電顆粒和絕緣顆粒的中心基本位于相同的平面上”意指當導電顆粒的重心連接到絕緣顆粒的重心時基本上形成二維的平面。
[0050]在另一個實施方式中，導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆?？删哂?0.0 X 1Vd2(顆粒)每平方毫米( mm2)的總顆粒密度，并且導電顆粒和絕緣顆粒的中心基本位于相同的平面上。
[0051 ] 絕緣粘合劑層可在導電粘合劑層的一個表面或兩個表面上形成。優(yōu)選地，各向異性導電膜包括在導電粘合劑層的兩個表面上形成的絕緣粘合劑層。
[0052]導電顆?？砂ㄟx自金屬顆粒(包括Au、Ag、N1、Cu、Pd、Al、Cr、Sn、Ti和Pb中的至少一種);碳顆粒；和樹脂顆?；蚋男詷渲w粒(用金屬顆粒涂布的樹脂顆粒)中的至少一類顆粒，但不限于此。這里，樹脂顆粒包括苯胍胺、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯和聚乙烯醇中的至少一種。
[0053]導電顆粒或絕緣顆?？删哂性谒谋砻嫔闲纬傻耐黄?。
[0054]絕緣顆?？蔀闊o機顆粒、有機顆?；蛴袡C和無機顆粒的混合物，其中，無機顆?？砂ㄟx自二氧化硅(S12)、Al2O3、T12、ZnO、MgO、ZrO2、PbO、Bi203、MoO3、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、WO3或In2O3中的至少一種；并且有機顆?？砂ㄟx自丙烯酰類共聚物、苯并鳥嘌呤、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯和它們的改性樹脂中的至少一種樹脂。有機和無機顆粒的混合物的一個實例可包括倍半硅氧烷顆粒。
[0055]絕緣粘合劑層與導電粘合劑層的厚度比可大于1/5且小于10。
[0056]優(yōu)選地，絕緣粘合劑層與導電粘合劑層的厚度比大于2且小于8。在這個范圍內(nèi)，絕緣粘合劑層充分地填充相鄰電路之間的空間，從而提供良好的絕緣和粘合性。
[0057]在根據(jù)本發(fā)明的各向異性導電膜中，導電粘合劑層和絕緣粘合劑層的每個可進一步包含粘結(jié)劑樹脂和固化劑。
[0058]粘結(jié)劑樹脂可選自由丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯樹脂、苯氧樹月旨、丙烯腈樹脂、苯乙烯-丙烯腈樹脂、丁二烯樹脂、聚酰胺樹脂、烯烴樹脂、氨基甲酸酯樹脂和硅酮樹脂組成的組中。優(yōu)選地，粘結(jié)劑樹脂選自由丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂和氨基甲酸酯丙烯酸酯樹脂組成的組中。
[0059]丙烯酸樹脂可為通過(甲基)丙烯酸酯單體的共聚反應制備的共聚物樹脂，(甲基)丙烯酸酯單體選自由單(甲基)丙烯酸1，6_己二醇酯、(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥丁酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-戊氧基丙酯(2-hydroxy-3_penyloxypropyl (meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸 1，4_ 丁二醇酯、2-羥烷基(甲基)丙烯?；姿狨ァ?甲基)丙烯酸4-羥基環(huán)己基酯、單(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸三羥甲基乙烷酯、二(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、乙氧基化的壬基苯酚(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸三乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸t(yī)_乙二醇酯(t-ethylene glycol di (meth) acrylate)、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，3-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸三丙二醇酯、乙氧基化的雙酚-A二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸環(huán)己烷二甲醇酯、(甲基)丙烯酸苯氧基_t-二醇酯(phenoxy-t-glycol (meth)acrylate)、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、二(甲基)丙烯酸二羥甲基三環(huán)癸烷酯、三羥甲基丙烷苯甲酸酯丙烯酸酯和芴(甲基)丙烯酸酯組成的組中，但不限于此。
[0060]環(huán)氧樹脂可包括具有選自由雙酚型、酚醛型、縮水甘油型和脂環(huán)族基團組成的組中的至少一種粘結(jié)結(jié)構(gòu)的共聚物，但不限于此。例如，環(huán)氧樹脂可包括雙酚A或雙酚F或改性的環(huán)氧樹脂、苯酚酚醛環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛環(huán)氧樹脂、具有二環(huán)戊二烯骨架的環(huán)氧樹脂、二聚酸改性的環(huán)氧樹脂、具有丙二醇骨架的環(huán)氧樹脂或氨基甲酸酯改性的環(huán)氧樹脂等。
[0061]氨基甲酸酯丙烯酸酯樹脂可包括由二異氰酸酯、多元醇、二醇或丙烯酸酯單體制備的樹脂。二異氰酸酯可包括選自由四亞甲基-1，4- 二異氰酸酯、六亞甲基-1，6- 二異氰酸酯、亞環(huán)己基-1，4-二異氰酸酯、亞甲基雙(4-環(huán)己基異氰酸酯)、異佛爾酮二異氰酸酯和4，4-亞甲基雙(環(huán)己基二異氰酸酯)組成的組中的至少一種。多元醇的實例可包括聚酯多元醇、聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇，但不限于此。可通過二羧酸化合物和二元醇化合物的縮合得到多元醇。這里，二羧酸化合物的實例可包括丁二酸、戊二酸、間苯二甲酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、六氫鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、四氯鄰苯二甲酸、1，5-萘二羧酸、富馬酸、馬來酸、衣康酸、檸康酸、中康酸和四氫鄰苯二甲酸等。二元醇化合物的實例可包括乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，3- 丁二醇、1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丁二醇、2-甲基-1,3-戊二醇、2，2，4-三甲基-1,3-戊二醇和1，4-環(huán)己烷二甲醇等。二元醇的實例可包括1，3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丁二醇、2-甲基-1，3-戊二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇和1，4-環(huán)己烷二甲醇等。丙烯酸酯可為丙烯酸羥基酯或丙烯酸胺基酯。
[0062]粘結(jié)劑樹脂在導電粘合劑層中的含量可為10wt%至60wt%，優(yōu)選15wt%至40wt%。粘結(jié)劑樹脂在絕緣粘合劑層中的含量可為30wt%至80wt%，優(yōu)選40wt%至70wt%。在粘結(jié)劑樹脂的這些含量范圍內(nèi)，粘合劑組合物可形成膜。粘結(jié)劑樹脂可具有30，000g/mol至I, 000, 000g/mol 的重均分子量，優(yōu)選 50，000g/mol 至 850，000g/mol。
[0063]對于固化劑，可使用本領(lǐng)域中已知的任何固化劑而無限制。固化劑的實例可包括咪唑、苯甲酰、酸酐、胺、酰肼、陽離子固化劑、潛伏性固化劑和它們的組合，但不限于此。
[0064]固化劑在導電粘合劑層中的含量可為10wt%至40wt%,優(yōu)選15wt%至30wt%。此外，固化劑在絕緣粘合劑層中的含量可為20wt%至70wt%，優(yōu)選35wt%至50wt%。在這個范圍內(nèi)，當在預定溫度范圍內(nèi)加熱時，固化劑使粘合劑組合物與粘結(jié)劑樹脂一起固化，使得粘合劑組合物呈現(xiàn)粘合強度，并具有堅固的結(jié)構(gòu)，從而改善可靠性。
[0065]本發(fā)明的另一個實施方式涉及半導體裝置，包括a)布線基板；b)粘附于布線基板的根據(jù)本發(fā)明的實施方式的的各向異性導電膜的導電粘合劑層和絕緣粘合劑層；和c)安裝在導電粘合劑層或絕緣粘合劑層上的半導體芯片。
[0066]在導電粘合劑層中，導電顆粒與絕緣顆粒的體積比可在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)。
[0067]導電粘合劑層可具有導電顆粒直徑的50%至150%的厚度。
[0068]導電顆粒與絕緣顆粒的直徑比可在1.5:1至1:1.5的范圍內(nèi)。
[0069]本發(fā)明的再一個實施方式涉及制造各向異性導電膜的方法，各向異性導電膜包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層。該方法包括:
[0070]i )形成含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層，其中，導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒具有7.0X 15M2至10.0X 15M2 (顆粒)每平方毫米(mm2)的總顆粒密度(其中，d是以ym表示的導電顆粒直徑)，或者導電粘合劑層的導電顆粒和絕緣顆粒以各向異性導電膜的總面積的80%或更大的總顆粒面積比存在；和
[0071]ii)在導電粘合劑層上形成不含導電顆粒的絕緣粘合劑層，或者形成單獨的絕緣粘合劑層，然后將導電粘合劑層與單獨的絕緣粘合劑層結(jié)合，以形成包括導電粘合劑層和絕緣粘合劑層的各向異性導電膜。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的方法可進一步包括在操作i)中均勻地混合導電顆粒與絕緣顆粒。
[0073]根據(jù)本發(fā)明的方法可進一步包括在操作i)中確定導電顆粒和絕緣顆粒的總顆粒密度。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法可進一步包括在操作i)中確定導電顆粒與絕緣顆粒的總顆粒面積比。顆粒密度可在調(diào)節(jié)光學顯微鏡的放大率的同時由光學顯微鏡通過觀察導電粘合劑層而確定。這里，觀察到約180 μ mX 130 μ m (23，400 μ m2)的區(qū)域。計算該區(qū)域中導電顆粒和絕緣顆粒的總數(shù)并除以測量的面積以計算每μ m2的顆粒密度。最終，由上述結(jié)果獲得每平方毫米(_2)的總顆粒密度(顆粒)。導電顆粒與絕緣顆粒的總顆粒面積比可在調(diào)節(jié)光學顯微鏡的放大率的同時由光學顯微鏡通過觀察各向異性導電膜而測量。這里，觀察到
180 μ mX 130 μ m (23，400 μ m2)的面積。然后，使用圖像分析程序(Image Analyzer, IMT1-Solut1n,產(chǎn)品名:1-Solut1n)計算導電顆粒和絕緣顆粒相對于總面積所占的面積，以獲得導電顆粒和絕緣顆粒相對于總面積的顆粒面積比(百分比％)。
[0074]在操作i)的導電粘合劑膜中，導電顆粒與絕緣顆粒的體積比可在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)，優(yōu)選1.2:1至1:3.2,更優(yōu)選1:1至1:3。當該體積比在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)時，能夠在絕緣性能和連接性能方面都得到改善。
[0075]導電粘合劑層可具有導電顆粒直徑的50%至150%的厚度。在這個范圍內(nèi)，可抑制經(jīng)熱壓縮的導電顆粒的移動，從而改善絕緣性能和連接性能。
[0076]導電顆粒與絕緣顆粒的直徑比可在1.5:1至1:1.5的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，導電顆粒和絕緣顆粒具有基本相同的直徑。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的方法可進一步包括操作i i )之后在導電粘合劑層的其它表面上形成第二絕緣粘合劑層。
[0078]各向異性導電膜的導電粘合劑層和絕緣粘合劑層的每個可進一步包含選自由溶劑、阻聚劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑和固化促進劑組成的組中的至少一種添加劑。添加劑在每個粘合劑層中的含量可為lwt%至5wt%。
[0079]對于溶劑，可使用任何溶劑，例如甲苯或甲乙酮。阻聚劑可為選自由對苯二酚、對苯二酚單甲醚、對苯醌、吩噻嗪和它們的混合物組成的組中的至少一種，但不限于此?？寡趸瘎┯糜诜乐菇M合物因熱引起的氧化或者提供熱穩(wěn)定性，并且可選自支鏈的酚或羥基肉桂酸酯材料，但不限于此。固化促進劑可包括選自固體咪唑固化促進劑以及固體和液體胺固化促進劑中的至少一種，但不限于此。
[0080]不需要特定的儀器和設備形成根據(jù)本發(fā)明的各向異性導電膜。例如，可通過在溶劑中攪拌和混合導電顆粒和絕緣顆粒以制備均勻的分散體，然后向混合物中加入粘結(jié)劑樹脂和固化劑，或者通過在不引起導電顆?；蚪^緣顆粒粉碎的速度下攪拌導電顆粒、絕緣顆粒、粘結(jié)劑樹脂和固化劑某段時間，將混合物涂布到離型膜上達到0.5μπι至15μπι的厚度，然后以充足的時間干燥混合物以蒸發(fā)溶劑，而制備各向異性導電膜。
[0081]或者，可通過以預定的一段時間攪拌粘結(jié)劑樹脂、固化劑和溶劑，將混合物涂布到離型膜上達到0.5 μ m至80 μ m的厚度，然后以充足的時間干燥混合物以蒸發(fā)溶劑，而形成絕緣粘合劑膜。然后，將導電粘合劑膜與絕緣粘合劑膜結(jié)合，以形成具有雙層或更多層結(jié)構(gòu)的各向異性導電膜。
[0082]接下來，將參照一些實施例更詳細地闡述本發(fā)明。應理解提供這些實施例僅用于說明，而非以任何方式解釋為限制本發(fā)明。
[0083]將省略對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的細節(jié)說明。
[0084]實施例
[0085]1.實施例1至6的各向異性導電膜的制備
[0086]實施例1
[0087]就固含量而言，使用35wt%的苯氧樹脂(Kukdo Chemical C0.，Ltd.)、20wt%的環(huán)氧樹脂 EP-630 (JER C0.，Ltd.)和 45wt% 的潛伏性固化劑 HP3941HP (Asahi Kasei, K.K.)制備絕緣粘合劑層，并且就固含量而言，使用20wt%的苯氧樹脂、4wt%的環(huán)氧樹脂EP-630、23wt%的潛伏性固化劑HP3841HP、38wt%的具有3 μ m顆粒直徑的鍍鎳導電顆粒和15wt%的由丙烯酰類共聚物樹脂形成的并具有3 μ m顆粒直徑的絕緣顆粒制備導電粘合劑層。這里，通過在溶劑中溶解和分散上述組分而制備各組合物，并將該組合物涂布到PET離型膜上，然后蒸發(fā)溶劑，從而制備12 μ m厚的絕緣粘合劑層或1.5 μ m厚的導電粘合劑層。然后，將絕緣粘合劑層與導電粘合劑層結(jié)合以形成實施例1的各向異性導電膜。
[0088]實施例2
[0089]除了導電粘合劑層具有4.5μπι的厚度以外，以與實施例1相同的方式制備實施例2的各向異性導電膜。
[0090]實施例3
[0091]除了就固含量而言，使用26wt%的苯氧樹脂、4wt%的環(huán)氧樹脂EP_630、29wt%的潛伏性固化劑HP3841HP、19wt%的具有3 μ m顆粒直徑的鍍鎳導電顆粒和22wt%的由丙烯酰類共聚物樹脂形成的并具有3 μ m顆粒直徑的絕緣顆粒制備導電粘合劑層以外，以與實施例1相同的方式制備實施例3的各向異性導電膜。這里，通過在溶劑中溶解和分散上述組分而制備組合物，并將該組合物涂布到PET離型膜上，然后蒸發(fā)溶劑，從而制備3 μ m的導電粘合劑層，導電粘合劑層與絕緣粘合劑層結(jié)合以形成各向異性導電膜。
[0092]實施例4
[0093]除了就固含量而言，使用32wt%的苯氧樹脂、4wt%的環(huán)氧樹脂EP_630、36wt%的潛伏性固化劑HP3841HP、13wt%的具有3 μ m顆粒直徑的鍍鎳導電顆粒和15wt%的由丙烯酰類共聚物樹脂形成的并具有3 μ m顆粒直徑的絕緣顆粒制備導電粘合劑層以外，以與實施例1相同的方式制備實施例4的各向異性導電膜。這里，通過在溶劑中溶解和分散上述組分而制備組合物，并將組合物涂布到PET離型膜上，然后蒸發(fā)溶劑，從而制備3 μ m的導電粘合劑層，導電粘合劑層與絕緣粘合劑層結(jié)合以形成各向異性導電膜。
[0094]實施例5
[0095]除了就固含量而言，使用23wt%的苯氧樹脂、3wt%的環(huán)氧樹脂EP_630、25wt%的潛伏性固化劑HP3841HP、 34wt%的具有4 μ m顆粒直徑的鍍鎳導電顆粒和15wt%的由丙烯酰類共聚物樹脂形成的并具有4 μ m顆粒直徑的絕緣顆粒制備導電粘合劑層以外，以與實施例1相同的方式制備實施例5的各向異性導電膜。這里，通過在溶劑中溶解和分散上述組分而制備組合物，并將組合物涂布到PET離型膜上，然后蒸發(fā)溶劑，從而制備4 μ m的導電粘合劑層，導電粘合劑層與絕緣粘合劑層結(jié)合以形成各向異性導電膜。
[0096]實施例6
[0097]除了就固含量而言，使用21wt%的苯氧樹脂、2wt%的環(huán)氧樹脂EP_630、23wt%的潛伏性固化劑HP3841HP、39wt%的具有3 μ m顆粒直徑的鍍鎳導電顆粒和15wt%的由丙烯酰類共聚物樹脂形成的并具有2.5μπι顆粒直徑的絕緣顆粒制備導電粘合劑層以外，以與實施例I相同的方式制備實施例6的各向異性導電膜。這里，通過在溶劑中溶解和分散上述組分而制備組合物，并將組合物涂布到PET離型膜上，然后蒸發(fā)溶劑，從而制備3 μ m的導電粘合劑層，導電粘合劑層與絕緣粘合劑層結(jié)合以形成各向異性導電膜。
[0098]2.對比例I和2的各向異性導電膜的制備
[0099]對比例I
[0100]除了就固含量而言，使用17wt%的苯氧樹脂、3wt%的環(huán)氧樹脂EP-630、14wt%的潛伏性固化劑HP3841HP、51wt%的具有3 μ m顆粒直徑的鍍鎳導電顆粒和15wt%的由丙烯酰類共聚物樹脂形成的并具有3 μ m顆粒直徑的絕緣顆粒制備導電粘合劑層以外，以與實施例1相同的方式制備對比例I的各向異性導電膜。這里，通過在溶劑中溶解和分散上述組分而制備組合物，并將組合物涂布到PET離型膜上，然后蒸發(fā)溶劑，從而制備3 μ m的導電粘合劑層，導電粘合劑層與絕緣粘合劑層結(jié)合以形成各向異性導電膜。
[0101]對比例2
[0102]除了就固含量而言，使用35wt%的苯氧樹脂、5wt%的環(huán)氧樹脂EP_630、39wt%的潛伏性固化劑HP3841HP、10wt%的具有3 μ m顆粒直徑的鍍鎳導電顆粒和Ilwt%的由丙烯酰類共聚物樹脂形成的并具有3 μ m顆粒直徑的絕緣顆粒制備導電粘合劑層以外，以與實施例1相同的方式制備對比例2的各向異性導電膜。這里，通過在溶劑中溶解和分散上述組分而制備組合物，并將組合物涂布到PET離型膜上，然后蒸發(fā)溶劑，從而制備3 μ m的導電粘合劑層，導電粘合劑層與絕緣粘合劑層結(jié)合以形成各向異性導電膜。
[0103]3.各向異性導電膜的性能評價
[0104]通過下述方法對于導電顆粒與絕緣顆粒的體積比、導電顆粒和絕緣顆粒的總顆粒密度、連接電阻和絕緣電阻評價實施例1至6以及對比例I和2中制備的各向異性導電膜。表1和2中顯示了結(jié)果。
[0105]I)導電顆粒與絕緣顆粒的體積比
[0106]通過光學顯微鏡BX51 (OLYMPUS)觀察實施例1至6以及對比例I和2中制備的每個各向異性導電膜。在調(diào)節(jié)顯微鏡的放大率的同時觀察到導電膜約180μπιΧ130μπι(23, 400 μ m2)的區(qū)域。計算導電顆粒和絕緣顆粒的總數(shù)，以計算體積比。
[0107]2)導電顆粒與絕緣顆粒的總顆粒密度
[0108]通過光學顯微鏡BX51 (OLYMPUS)觀察實施例1至6以及對比例I和2中制備的每個各向異性導電膜。在調(diào)節(jié)顯微鏡的放大率的同時觀察到導電膜約180μπιΧ130μπι(23, 400 μ m2)的區(qū)域。計算這個區(qū)域中的導電顆粒和絕緣顆粒的總數(shù)，并除以測量的面積以計算每ym2的顆粒密度。最終，由該結(jié)果獲得每平方毫米(mm2)的總顆粒密度(顆粒)。
[0109]3)導電顆粒與絕緣顆粒的總顆粒面積比
[0110]通過光學顯微鏡BX51 (OLYMPUS)觀察實施例1至6以及對比例I和2中制備的每個各向異性導電膜。在調(diào)節(jié)顯微鏡的放大率的同時觀察到導電膜約180μπιΧ130μπι(23，400 μ m2)的區(qū)域。然后，使用圖像分析程序(Image Analyzer, IMT 1-Solut1n,產(chǎn)品名:1-Solut1n)計算導電顆粒和絕緣顆粒相對于總面積所占的面積，以獲得導電顆粒和絕緣顆粒相對于總面積的顆粒面積比(百分比％)。
[0111]4)連接電阻
[0112]將每個各向異性導電膜切成2mmX25mm的尺寸，并粘結(jié)到基板，用于評價連接電阻。這里，通過在60°C和IMPa的條件下預壓縮I秒鐘將各向異性導電膜放置在0.5mm厚的玻璃基板上，然后從各向異性導電膜去除PET膜。然后，在膜上排列芯片(芯片長度:19.5mm，芯片寬度:1.5mm,隆起長度:100 μ m，隆起寬度:12μπι)，然后在200°C和90MPa的條件下主壓縮I秒鐘。通過4探針法使用電阻測試儀測量各向異性導電膜的連接電阻，4探針法為使用連接到電阻測試儀的4個探針測量4個針之間的電阻?；谠谑┘拥诫娮铚y試儀ImA時測量的電壓計算連接電阻。
[0113]5)絕緣電阻
[0114]將每個各向異性導電膜切成2mmX25mm的尺寸，并粘結(jié)到基板，用于評價絕緣電阻。這里，通過在60°C和IMPa的條件下預壓縮I秒鐘將各向異性導電膜放置在0.5mm厚的玻璃基板上，然后從各向異性導電膜去除PET膜。然后，在膜上排列芯片(芯片長度:
19.5mm，芯片寬度:1.5mm，隆起間距:8 μ m)，然后在200°C和90MPa的條件下主壓縮I秒鐘。通過向其施加50V的電壓用2探針法檢測在總的38個點發(fā)生的短路。
[0115]表1

【權(quán)利要求】
1.一種各向異性導電膜，包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層， 其中，所述導電粘合劑層的所述導電顆粒和所述絕緣顆粒具有7.0X 15M2至10.0XlOVd2每平方毫米的總顆粒密度，其中，d是以μ m表示的所述導電顆粒直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的各向異性導電膜，其中，就固含量而言，基于所述導電粘合劑層的總重量,所述導電顆粒和所述絕緣顆粒的含量為25wt%至60wt%。
3.如權(quán)利要求1所述的各向異性導電膜，其中，所述導電顆粒與所述絕緣顆粒的體積比在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項所述的各向異性導電膜，其中，所述導電顆粒具有Iym至10 μ m的顆粒直徑d。
5.如權(quán)利要求1至3的任一項所述的各向異性導電膜，其中，所述導電粘合劑層具有為所述導電顆粒直徑的50%至150%的厚度。
6.如權(quán)利要求1至3的任一項所述的各向異性導電膜，其中，所述導電顆粒與所述絕緣顆粒的直徑比在1.5:1至1:1.5的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1至3的任一項所述的各向異性導電膜，其中，所述絕緣粘合劑層在所述導電粘合劑層的一個表面或兩個表面上形成。
8.如權(quán)利要求7所述的各向異性導電膜，其中，所述絕緣粘合劑層與所述導電粘合劑層的厚度比大于1/5且小 于10。
9.一種各向異性導電膜，包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層， 其中，所述導電粘合劑層的所述導電顆粒和所述絕緣顆粒以所述各向異性導電膜的總面積的80%或更大的總顆粒面積比存在。
10.如權(quán)利要求9所述的各向異性導電膜，其中，就固含量而言，基于所述導電粘合劑層的總重量，所述導電顆粒和所述絕緣顆粒的含量為25wt%至60wt%。
11.如權(quán)利要求9所述的各向異性導電膜，其中，所述導電顆粒與所述絕緣顆粒的體積比在1.5:1至1:3.5的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求9至11的任一項所述的各向異性導電膜，其中，所述導電粘合劑層具有為所述導電顆粒直徑的50%至150%的厚度。
13.如權(quán)利要求1至3和權(quán)利要求9至11的任一項所述的各向異性導電膜，其中，所述導電粘合劑層或所述絕緣粘合劑層包含粘結(jié)劑樹脂和固化劑。
14.如權(quán)利要求13所述的各向異性導電膜，其中，就固含量而言，基于所述導電粘合劑層的總重量，所述粘結(jié)劑樹脂的含量為10wt%至60wt%，并且所述固化劑的含量為10wt%至40wt%o
15.如權(quán)利要求13所述的各向異性導電膜，其中，就固含量而言，基于所述絕緣粘合劑層的總重量，所述粘結(jié)劑樹脂的含量為30wt%至80wt%，并且所述固化劑的含量為20wt%至70wt%o
16.如權(quán)利要求1至3和權(quán)利要求9至11的任一項所述的各向異性導電膜，其中，所述絕緣粘合劑層與所述導電粘合劑層的厚度比大于1/5且小于10。
17.一種各向異性導電膜，包括含有導電顆粒和絕緣顆粒的導電粘合劑層以及不含導電顆粒的絕緣粘合劑層， 其中，所述導電粘合劑層的所述導電顆粒和所述絕緣顆粒具有7.0X 15M2至.10.0X 105/d2每平方毫米的總顆粒密度，其中，d是以μ m表示的所述導電顆粒直徑，所述導電粘合劑層具有為所述導電顆粒直徑的50%至150%的厚度，并且所述導電顆粒和所述絕緣顆粒的中心位于相同的平面上。
18.一種半導體裝置，包括: a)布線基板； b)如權(quán)利要求1至17的任一項所述的各向異性導電膜的所述導電粘合劑層和所述絕緣粘合劑層，所述各向異性導電膜粘附于所述布線基板；和 c)安裝在所述導 電粘合劑層或所述絕緣粘合劑層上的半導體芯片。
【文檔編號】H01B5/14GK104073178SQ201410125845
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】樸憬修, 權(quán)純榮, 金智軟, 樸永祐, 韓在善, 黃慈英 申請人:第一毛織株式會社