專利名稱:異向?qū)щ姷木酆衔锘w的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于一種異向?qū)щ姷木酆衔锘w，它用來提供具有小間距的電子元件之間的電連接，即其中電子元件上的觸點或端接墊以極小的間距排列。更確切地說，本發(fā)明異向?qū)щ姷木酆衔锘w，在極小間距上，具有均勻間隔的電導(dǎo)體穿過，它們彼此絕緣，而導(dǎo)電體是用聚合物基體內(nèi)所含的異導(dǎo)涂料粘合的。本發(fā)明還涉及這種異向?qū)щ姷幕w的制備方法。
小型電子元件，例如集成電路片或器件、印刷線路板的端接墊、液晶顯示器等，一般都具有其外引線與一定的器件的電連接部位。在許多情況下，每種電連接之間所要求的間距相當(dāng)小，也就是說，在0.1mm數(shù)量級的基片上，相鄰的接點之間必須保持電絕緣。
電連接這種元件的一項技術(shù)是利用分布器件面上的觸點矩陣(也稱作“倒裝晶片”器件)。在這種器件中，這樣的觸點與外引線的連接通常是把矩陣的連接部位對準外引線的連接部位，并通過諸如重熔焊使兩組連接部位金屬鍵合。在這種情況下，連接部位矩陣在沿器件表面上經(jīng)常包含金屬隆起或突出點。
這種技術(shù)一般具有嚴重缺點。第一，待連接的電子器件之間的熱膨脹系數(shù)可能變化很大，檢測和使用組件時，在遇到溫度的循環(huán)變化過程中，這可能對在連接部位之間的金屬鍵產(chǎn)生物理應(yīng)力。第二，通常必須散去器件通電時產(chǎn)生的熱。這種最為行之有效的散熱手段之一是通過把器件上的熱向襯底傳遞，這種最好的方法可通過使半導(dǎo)體或電子器件與諸如陶瓷封裝達到最大的接觸來完成。但就倒裝晶片器件而言，封裝周圍的接觸面積常常限于金屬鍵合的面積，它僅占器件總面積百分之五以下，因而嚴重阻礙了器件向鄰近襯底的散熱。
第二種技術(shù)是基于使用導(dǎo)電顆粒提供必要的接觸。這種顆粒包含在聚合物(一般是粘合劑)體系中，以便顆粒表面從粘合劑一面延伸到另一面。當(dāng)要制備電連接件時，向接觸區(qū)施加壓力，壓縮或使顆粒變形，以便使電接觸達到最大。
當(dāng)觸點還是在小間距上時，這項技術(shù)有著嚴重缺點。這是因為在導(dǎo)體之間，這一系統(tǒng)有著不規(guī)則的間距?？障痘蝾w粒的成束是常有的，因而導(dǎo)致小間距觸點區(qū)短路。
與此相比，本體系提供了極其均勻的導(dǎo)體間距，便于在小間距觸點區(qū)使用，且不發(fā)生短路。另外，本導(dǎo)體通道極均勻的高度和可變性，以及由此降低施于穩(wěn)定觸點區(qū)所必須的結(jié)合力，是與這些先有技術(shù)截然不同的，而且是以前達不到的優(yōu)點。
本發(fā)明提供了一種異向?qū)щ姷木酆衔锘w，它包括最好是天然粘結(jié)性的聚合物層或膜，它具有大量的均勻間距而彼此絕緣的導(dǎo)電元穿過。導(dǎo)電元的側(cè)面被導(dǎo)電涂層限定，因而使電流通過聚合物層，但不沿其主表面導(dǎo)電，除非需要這種導(dǎo)電模式。
電導(dǎo)體的絕緣性允許沿粘合層穿過厚度方向?qū)щ姡辉试S沿粘合層主表面的方向?qū)щ?，即異向性。使用?dǎo)電涂層作為電導(dǎo)體而不使用粒狀導(dǎo)體，在粘合劑的電活化作用中，由于導(dǎo)體高度的均勻性和可變形性，允許大大地減小壓力，并且均勻的間距可減少短路的可能性。
當(dāng)上述聚合物基體以帶狀置于適宜的具有大量平行而又分隔的導(dǎo)電鑲條的背底上時，導(dǎo)電鑲條只允許沿膠帶的平面導(dǎo)電，所得的膠帶也可用于彼此物理分隔開來的電子器件的連接。
本發(fā)明還涉及及制備本發(fā)明異向?qū)щ姷木酆衔锘w的優(yōu)選方法。該方法包括以下步驟a)在一個低表面能的襯底上，含有大量的離散凸臺，至少在一部分凸臺上沉積一導(dǎo)體涂層;
b)在該襯底上沉積一層非導(dǎo)電聚合物，致使大量的離散凸臺限定了大量的穿過聚合物層的絕緣導(dǎo)電元;
c)從聚合物上除去襯底，其中導(dǎo)電涂層仍保持在聚合物上。
d)將導(dǎo)電材料從離散的絕緣導(dǎo)電元之間的聚合物表面上除去。
用這種方法可得到穿過聚合物基體的定向?qū)щ娫木鶆蚓仃嚒嵸|(zhì)上，聚合物基體由此顯示了異向?qū)щ娦?，也就是通過聚合物層導(dǎo)電。由于限定導(dǎo)電元的導(dǎo)電涂層可制得極很薄，因此，其可變形性可接近聚合物本身的性能。這樣，由于不必對固體粒料進行壓縮，樹脂的電活性所必須的粘合壓力也就基本上小于先有的技術(shù)體系。而且，均勻的間距允許用于具有極小間隔觸點的電子元件的連接。
簡要說明附圖。圖1說明了本發(fā)明各向異性導(dǎo)電聚合物的生產(chǎn)方法;圖2是由圖1描述的方法而制成的基體的等距離視圖;圖3是用來制備諸如芯片和印刷線路板之間的電接觸的異向?qū)щ娀w的側(cè)示圖;圖4說明了在形成導(dǎo)電元中，利用一種保護層膜組份的第二種工藝技術(shù);圖5是一個透視圖，用來說明使用圖2的基體進行連接，使電子器件與印刷線路板之間電接觸。
為了制成本發(fā)明的聚合物基體，首先制備一個具有低表面能特性的襯底，也就是一個防粘表面，這種材料的實例是低表面能聚合物薄膜，例如聚乙烯和聚四氟乙烯。這種襯底要有足夠的結(jié)構(gòu)完整性，以維持大量的均勻離散的凸臺，在涂覆上聚合物時，這些凸臺將適于形成穿過聚合層的導(dǎo)電元。
離散的凸臺可用多種適宜的方法制成，一種優(yōu)選的方法是將襯底與一個諸如不銹鋼網(wǎng)接觸，與網(wǎng)孔相對應(yīng)的就是網(wǎng)具備的所需的凸臺尺寸和均勻的間隔，一般使用化工機械，這在圖1中加以說明。圖(A)中，在中溫和中壓下，使不銹鋼網(wǎng)1與薄膜襯底2物理接觸，由此使薄膜2實際上從網(wǎng)孔3中擠出，從而形成了以均勻矩陣分布的大量離散凸臺4，如圖1(B)所示。
形成所需要襯底的最佳方法是，先用一裝置諸如金剛石車床，在一諸如丙烯酸的剛性塑料板材上制成型板。這種機器具有極小的誤差，以便在極小的間距中制成多種型板矩陣。然后可用丙烯酸板制備金屬型板，取代圖1(A)的不銹鋼網(wǎng)。換言之，金屬板可用金剛石切削，以提供所需的型板。
一旦所需的離散凸臺4的型板在襯底2上形成，將含凸臺部分的表面沉積上一層示于圖(c)中的導(dǎo)電涂層5。這種涂層最好由金屬構(gòu)成，例如鋁、銅、鎳、銀、金、錫等等。最好使用蒸汽沉積法或非電的沉積法沉積一“晶種”涂層。晶種涂層只是一導(dǎo)電表面，在其表面可電鍍金屬。然后，可用常規(guī)的電鍍法在晶種層上電鍍。晶種涂層和電鍍的總厚度一般可從大約100
至0.005英寸。隨著厚度的增加，導(dǎo)體壁變得堅硬，并且不易變形，從而降低了接觸效率。
在得到金屬層5以后，將聚合物基體6涂覆到鍍層表面，如圖(D)所示，接著從復(fù)合材料中用簡單的方法，如通過剝離除去襯底2，其中導(dǎo)電涂層5可通過聚合物6保留下來(圖1(E))。
最好在復(fù)合材料的后部也涂上聚合物，以使導(dǎo)電材料層5被完全封裝在聚合物6(圖(F))內(nèi)。
由于通常在成品中不需要導(dǎo)體5之間凹陷部分7的金屬層，所以，可通過幾種技術(shù)中的任一種來除去該金屬層。
一種優(yōu)選方法可以很簡單地在涂覆聚合物以后，從不需要的區(qū)域磨掉聚合物和導(dǎo)電涂層。導(dǎo)電頂層也可用同樣的方法除去(圖1(G))。
圖2是一個已制成的異向?qū)щ娀w透視圖，其側(cè)視圖示于圖1(G)。在這種特殊的情況下，如圖所示，導(dǎo)電元5是延伸穿過聚合物層6的圓筒形。
圖1方法的另一替換方法具有從(A)至(C)的同樣步驟，如圖4所示，不需要的導(dǎo)電涂層可用常規(guī)方法腐蝕掉，該方法為首先將一保護層8涂覆于每個導(dǎo)電體(圖4(D));隨后腐蝕掉所有未用保護層膜覆蓋的區(qū)域，例如9;接著如果這種材料與所用的材料不相容，就除去保護膜層(圖4(E))。然后將聚合物6涂覆于基體表面，以使大量離散凸臺4穿過聚合物組成大量的導(dǎo)電元5(圖4(F))。當(dāng)聚合物層6從襯底2上脫出后，覆蓋于離散凸上的導(dǎo)電材料將穿過聚合物層涂在通路的側(cè)面上，因為導(dǎo)電材料與離散凸臺之間的粘結(jié)力小于導(dǎo)電材料和聚合物之間的粘結(jié)力(圖4(G))。然后，復(fù)合材料可按圖1的方法完成。
然而還有另一個替換方法涉及在襯底上涂覆聚合物基體，而離散的凸臺4之間的導(dǎo)電材料7未從該襯底除去。當(dāng)聚合物層從襯層脫出時，一個粘帶(未說明)可粘在支持金屬鍍層的聚合物層表面。在均勻地粘合膠帶后，同樣可以簡單地用它除去不需要的導(dǎo)電材料7，并留下大量的穿過聚合物的導(dǎo)電元。
如果導(dǎo)電元之間需要選擇性地電連接，則在制造型樣的工藝中實現(xiàn)去除不需要的導(dǎo)電涂層，而可以留下需要的接頭。
由于制備異向?qū)щ姷木酆衔锘w的第二種方法不需要使用上面討論的預(yù)先成型的襯底，可以把聚合物涂料涂覆到一個平面膜上，接著使用諸如激光鉆形成穿過聚合物層和不粘膜的孔。在這種情況下，可用常規(guī)方式將導(dǎo)電涂料涂覆到孔的內(nèi)部，這樣，導(dǎo)電材料就使孔與孔之間不能電連接。然后去除低的不粘襯里，留下其中具有導(dǎo)電元的均勻矩陣的聚合物。
大量離散凸臺4的尺寸和間距很重要，因為它將決定穿過聚合物層6的導(dǎo)體5的大小和間距。因此，離散凸臺4的均勻性和間距是一個重要的變量，因為它將影響聚合物層的電性能。須考慮的關(guān)鍵是，離散凸臺4以及由此得來的導(dǎo)電元間距不大于最大相隔距離，以避免開路，并且不小于最小距離，以避免短路。還有，從襯底2得到的大量離散凸臺4一般應(yīng)形成復(fù)制型樣，盡管不必在整個范圍都具有與其相等的間距。復(fù)制型樣的任一偏差應(yīng)不大于10%，但不能有延伸穿過聚合物層的導(dǎo)電元件之間的偶爾短路。
襯底上離散凸臺中心的間距將取決于異向?qū)щ姷木酆衔锘w的具體用途，一般所用的范圍在大約0.01mm到10mm。接近此范圍的上限值，在無方向性的導(dǎo)電基體的靜電控制的應(yīng)用中特別有用，其中，聚合物一般是一種高彈體的組份。
導(dǎo)電元最好設(shè)計成“管形”，而管是指一個中心具有通孔、且自身封閉的物體。這樣的管狀包括多種幾何形狀(管壁的形狀)，如圓筒、圓錐體、棱錐體、半球體、矩形體或正方體以及其它的多邊形體，且管面平行，在一端或兩端封閉，或開啟，以及充有或未充聚合物。離散的凸臺以及由此產(chǎn)生的穿過樹脂的導(dǎo)電元最好具有棱角，例如棱錐體或四方體，從而對穿過聚合物的導(dǎo)電元提供較大的結(jié)構(gòu)強度和完整性，以使其保持充分的電接觸。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，高寬比，也就是導(dǎo)體的高度與最大寬度或直徑之比是個有用的參數(shù)。一般來說，推薦該比值在1∶10至10∶1之間，隨著該比值的降低，導(dǎo)體剛性加大，即整合性變差，并使電觸點減少。而隨著該比值的增大，使導(dǎo)體的撓性提高，結(jié)果導(dǎo)體變得過于柔韌，不能保持良好的電接觸，因為其結(jié)構(gòu)完整性降低。
另外，“導(dǎo)體高寬比”還具有與本發(fā)明有關(guān)的一些重要性，它是導(dǎo)體高度與形成導(dǎo)體側(cè)壁的導(dǎo)電層的厚度比。一般來說，該比值可以在2∶1至2000∶1的數(shù)量級。降低比值，顯示了上面指出的同樣問題.而增大比值，又減少了導(dǎo)電性，這是因為其側(cè)壁太薄，并且導(dǎo)體太柔韌。
應(yīng)當(dāng)指出，在推薦管狀導(dǎo)體作為導(dǎo)電元時，后一術(shù)語還包括只從管的一部分形成的導(dǎo)體。換句話說，一種導(dǎo)電涂料只涂覆到襯底2上的每個離散凸臺的一部分上，或在加工過程中可從離散凸臺部分上除去導(dǎo)電層。此外，術(shù)語導(dǎo)電元指的是，包括穿過聚合物基體厚度涂覆導(dǎo)電涂料所形成的任何導(dǎo)體。
每個導(dǎo)體的機械特性可通過設(shè)計，即導(dǎo)體形狀或幾何結(jié)構(gòu)及其壁厚，導(dǎo)電涂料，以及在某種程度下所述取的特殊聚合物基體來加以控制。例如，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，良好的電連接特性可通過使用具有涂層厚度(即壁厚)近30，000A的金屬銀的導(dǎo)體得到，此外，良好的電連接特性相當(dāng)于在常規(guī)的粘合劑體系中，即顆粒厚度基本與粘合劑相同，利用固體銀顆粒所得到的特性。此外，這種導(dǎo)體的機械特性與固體銀顆粒粘合劑大不相同，它們非常依順，在連接期間，基本上不限制聚合物的流動。通過研究現(xiàn)有的聚合物基體，顯示了結(jié)構(gòu)的影響性，該聚合物基體用諸如固體銀顆粒制備，當(dāng)要粘合到一個50×50密耳的集成電路上時，要求有12磅的粘合力。與之相比，新型的具有導(dǎo)電薄壁元的聚合物基體提供了相似的電連接特性，而粘合力只為100克。此外，還發(fā)現(xiàn)用這里所討論的聚合物基體時，所需的粘合時間是從幾秒減小到不足一秒。
圖3說明了圖2所示的聚合物基體的使用。通過含導(dǎo)電元5的聚合物基體6，把芯片12連接到含導(dǎo)電層10的襯底11上，以使它們之間進行電接觸。
圖5示出了圖2聚合物基體第二用途的透視圖。具有電觸點16的印刷線板15，用具有導(dǎo)電元5的聚合物基體6連接到具有用于電連接的電子元件20上;該電子元件20在分支線管21的腳上，具有常接觸點的分支線管21。如圖所示，在這種情況下，聚合物基體6實際上把電子元件20粘接到印刷線路板15上，并提供它們之間的電連接。
除上述外，在一個平坦而柔韌且電絕緣片或底板上，使用本發(fā)明的聚合物基體也是理想的。一般這包括聚合物薄膜。這種情況下的底板應(yīng)當(dāng)是柔韌的，以便在粘合操作中提供適應(yīng)性?？紤]到絕緣電子設(shè)備的電連接，底板可含有導(dǎo)電條，這些導(dǎo)電條放在至少一部分聚合物基體下面，并沿著絕緣帶長度伸展。這種導(dǎo)電條一般含有一金屬層，例如銀、金等，蒸汽沉積到平面底板上。這樣的涂層一般不降低底板的撓性。有用的導(dǎo)電層的其它實例包括金屬箔層(它可以構(gòu)成整個底板或用例如一種粘合劑粘著在底板上)，噴濺到底板上的金屬層，或者一層導(dǎo)電涂料組份或油墨所形成的涂層，一般包括涂料載色劑和導(dǎo)體，例如金屬或碳顆粒。
當(dāng)然，選擇聚合物組成聚合物基體將取決于聚合物對其中穿過的導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和保持的敏感性。換句話說，所選的聚合物是這樣一種它能粘固從中穿過的絕緣導(dǎo)電元，其壁為一個導(dǎo)電涂料層，并且它將保持導(dǎo)電元的絕緣。因此，聚合物可以是一種熱塑性或熱固性聚合物，它具有足夠的完整性，便于在總裝中進行處理，但在活化過程中，它具有一些流動性，以提供均勻的粘合性，并能使觸點元與導(dǎo)電元的導(dǎo)電壁進行電接觸。如果聚合物是彈性體，則基體可用于靜電控制，以及用于把電觸點制成組件。
聚合物最好是一種粘合劑，并且最好是一種熱活化性物質(zhì)，這樣在操作過程中將形成粘合性連接。在熱操作中，粘結(jié)材料濕透襯底，并制成粘性的襯底。隨后，或通過冷卻或與成份反應(yīng)，粘合劑硬化，以便在室溫下穿過粘合層的導(dǎo)體被固定在粘結(jié)面所在位置。在這一點，粘結(jié)材料即可以是粘性的也可以不是粘性的。
一種優(yōu)選的粘結(jié)材料，稱作“熱粘性膠粘劑”，在Robert H.Stow共同未決申請(申請?zhí)?45，864，1982，12，6)中有所描述，在此一并作為參考。正如那篇申請中所述，粘結(jié)材料在20℃時是非粘性的或粘性差的，但加熱時，變成壓敏性且逐漸變成粘性。在粘接溫度時，立刻形成良好的粘合性，而不需要交聯(lián)劑或其它化學(xué)反應(yīng)。膠粘材料包括一種丙烯酸聚合物或至少一種烷基丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯單體(這里稱作“丙烯酸酯單體”)，它與先有技術(shù)粘結(jié)材料的不同點在于1)丙烯酸酯單體至少提供50摩爾%的一種或多種丙烯酸聚合物的粘性層。
2)所述的一種或多種丙烯酸聚合物的Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)或重均Tg為-10℃至80℃，3)粘結(jié)材料層具有a)在20℃時，探針粘性值小于75克的力(gf)，b)在至少50℃范圍的上限，探針粘性值至少75克以上，該值在30天后，在40℃下仍基本穩(wěn)定，以及c)在65℃下，剪切值至少25分鐘，以及4)通過具有極性基團的可共聚單體，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸或馬來酐，上述酸的酰胺，丙烯腈，甲基丙烯腈;和N-乙烯基-2-吡咯烷酮，可提供近50摩爾%的一種或一種以上的丙烯酸聚合物。
探針粘性值的測定按照ASTM D-2979所述，不同的是下述幾個方面1.為提供不同的試驗溫度下的探針粘性值，探針和環(huán)形壓重物加熱到試驗溫度，但環(huán)形壓重物決不能加熱到220℃以上。
2.探針末端是個環(huán)，其內(nèi)徑和外徑分別為3.83和5.10mm。
3.環(huán)形壓重物是19.8克。
4.10秒保壓。
在115℃(在粘結(jié)聚合物的重均Tg以上)，用一個光亮退火的不銹鋼板在爐內(nèi)加熱15分鐘來確定剪切值。水平放好鋼板，將1.27cm寬的一部分膠帶粘到鋼板上，用2.04公斤重(符合聯(lián)邦標(biāo)準147)的手滾筒兩個方向來回滾壓。粘到鋼板上的膠帶長度精確地修整為1.27cm，將這個組件保持在粘結(jié)溫度長達15分鐘。將鋼板移入一個具有剪切臺的爐內(nèi)，該剪切臺可使鋼板在其頂部向后傾斜2°(剪切重量將使膠帶相對鋼板向前有輕微的移動)。在65℃保持15分鐘后，將一個一公斤重物吊在膠的自由端上。重物脫落的時間就是65℃時的剪切值。
一種或多種丙烯酸聚合物可以是一種丙烯酸酯單體、Tg在-10℃至80℃范圍之內(nèi)的均聚物，例如，丙烯酸甲酯或Tg值也在那個范圍的丙烯酸酯單體和可共聚的極性單體的共聚物?？删邸g至少為-10℃的有用的丙烯酸酯單體，包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸冰片酯、甲基丙烯酸冰片酯、2-苯氧基丙烯酸甲酯、2-苯氧基丙烯酸乙酯、衣康酸的單的和雙的甲基和乙基酯，以及馬來酸的單的和雙的甲基和乙基酯。可供降低Tg使用的丙烯酸酯單體，包括乙基，丁基和辛基丙烯酸酯以及正-戊基、己基和辛基甲基丙烯酸酯。一種具有Tg約為50℃的共聚物中，甲基丙烯酸甲酯為43摩爾%、丙烯酸甲酯為53摩爾%、丙烯酰胺為4摩爾%。一種具有Tg約為79℃的共聚物中，甲基丙烯酸甲酯為73摩爾%、丙烯酸甲酯為19摩爾%、丙烯酸乙酯為4摩爾%、以及丙烯酰胺為4摩爾%。
當(dāng)加熱到40℃或更高，特別是75℃或更高時，上述的熱粘性膠粘劑材料變得壓敏而過粘。其后加熱到粘結(jié)溫度，甚至粘結(jié)溫度以上時，可保持足夠的粘結(jié)強度。
在不降低丙烯酸共聚物的值而保證達到應(yīng)用中所掌握的使用目的的情況下，還可以使用少量的其它一些可共聚的單體。這些可共聚的單體有苯乙烯、醋酸乙烯酯和氯乙烯，每種單體占全部單體總量的5摩爾%以上。
就象James Groves共同未決的申請中所得出的(刊登在申請是No445，865 1982，10，6)，以及這里作為參考所引用的那樣，在長時間暴露于高溫度(如80℃)，高濕度(如96%相對濕度)期間，使用熱粘性的丙烯酸膠粘劑可獲得最好的粘結(jié)耐久性，在該膠粘劑中，丙烯酸聚合物具有占全部單體總重量每100份至少0.2份的一種相互作用的官能團反應(yīng)性有機硅烷偶合劑。在大約0.5%至4%內(nèi)可獲得最佳結(jié)果。
有機硅烷可以與丙烯酸酯單體共聚，可與或不與其它的可聚合單體聚合，或有機硅烷可以與一種丙烯酸聚合物主鏈上的官能團反應(yīng)。任何一種工藝都產(chǎn)生下面所稱的“丙烯酸硅烷共聚體”。
這種有機硅烷具有R(4-n)Si Xn的通式，其中X代表一個可水解基團，如乙氧基、甲氧基或2-甲氧基-乙氧基;R代表一價的1～12個碳原子的有機基團，這種有機基團包括一種有機官能團，如巰基、環(huán)氧基、丙烯?；?、異丁烯?；虬被?n代表1至3的整數(shù)。
在所屬技術(shù)領(lǐng)域：
已知，有機硅烷可使聚合物溶液凝膠，因此，要使用醇或其它已知的穩(wěn)定劑。當(dāng)有機硅烷與其它的單體共聚時，應(yīng)選用不干涉聚合作用的穩(wěn)定劑。甲醇特別有效，并且最佳的使用量大約是2至4倍于有機硅烷的用量。
能使用的其它熱活化膠粘劑材料是熱熔膠粘劑，一般是熱塑性材料和反應(yīng)性組份，熱塑性材料軟化到可流動狀態(tài)，然后冷卻形成粘性鍵;反應(yīng)性組份如聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺和環(huán)氧基粘合劑。在室溫下是壓敏的粘合劑的片材可能也由本發(fā)明中得到好處，即按這里已知的尺寸關(guān)系中電導(dǎo)體作與柔韌背基上的壓敏粘合劑層一起作用，特別是要在與片材一起制成的粘結(jié)電接點不能經(jīng)受高的環(huán)境溫度和應(yīng)力。
尤其是當(dāng)一條細長的膠帶自身卷繞成卷時，本發(fā)明的膠粘劑片材最好包含一種在無粘合材料面上的低粘度背面涂層，或除去在絕緣層上的一層防粘襯。還可在聚合物或金屬背襯上涂一層底粘合劑，促使其與施于背襯上的膠粘劑或絕緣層粘結(jié)。
使用本發(fā)明的片材通常是將膠帶的一端對準所要導(dǎo)通的襯底，將膠帶壓在襯底上，并與此同時加熱片材。本發(fā)明的轉(zhuǎn)移粘合劑片材可以置于所需的被粘物之間，并用熱壓制成粘接的電連接。在這些轉(zhuǎn)移粘合劑片材里，導(dǎo)電元包含在膠粘劑材料中，這一膠粘劑材料對導(dǎo)體形成了夾持帶，并且絕緣層可分布在持有導(dǎo)電元的導(dǎo)體夾持帶的一邊或兩邊，該導(dǎo)電元凸出于夾持帶的兩邊。換言之，夾持有導(dǎo)體的材料可以是一無膠粘性的聚合物薄膜，并且由絕緣層來粘合。同樣，絕緣層也可以是非粘性的，例如，利用反應(yīng)使其耐久而堅固。
除上述之外，導(dǎo)電元可夾持在一彈性基體里，并且能用以靜電控制，如作為屏蔽罩。在這種情況下，由于連接相鄰導(dǎo)體的導(dǎo)電涂層用于消除電荷，所以就不需去掉，不產(chǎn)生電的互連。此外，使用一彈性基體，用夾子或其它壓縮彈性體的方法來制作電連接。
本發(fā)明將通過下列非限定的例子作進一步說明，其中除了作特別說明外，所有份數(shù)均按重量計。
實施例1將-0.010時厚的標(biāo)準聚乙烯片置于一金屬模上，該模具有精細的圓柱形孔的矩陣，0.004英寸直徑×0.002英寸高，中心距為0.008英寸。模具與片材預(yù)熱到300°F(149℃)，然后加壓，聚乙烯受力而進入模具中的孔內(nèi)。其后在壓力下，模具和受模具壓型的聚乙烯冷卻至200°F(93℃)。從壓機上取出模具后，從模具上剝落模壓的聚乙烯，在聚乙烯表面上有一系列圓柱形凸臺。
此時，在具有凸臺矩陣的聚乙烯整個表面上用化學(xué)的方法沉積一層約500
的銀。
然后，在已沉積在含有凸臺的聚乙烯表面上的導(dǎo)電涂層上，用普通電鍍術(shù)鍍一層約0.0002英寸的銀。
47.5份甲基丙烯酸甲酯、47.5份丙烯酸甲酯、5份丙烯酰胺和0.2份VAZO(一種催化劑)的一種膠粘劑混合物，與200份乙酸乙烯酯在氮氣下于60℃保持30小時。然后將膠粘劑冷卻。
用標(biāo)準的刮刀式涂膠機把這膠粘劑涂在聚乙烯的導(dǎo)電面上。試樣在室溫下干燥10分鐘，在167°F(75℃)干燥10分鐘。凸臺間干燥的膠粘劑厚度約為1.5密耳。
將膠粘劑和銀的混合材料從聚乙烯上簡單地剝離下來。
這時將同樣的膠粘劑涂在與聚乙烯相對的導(dǎo)電層表面上。最理想的是涂上膠粘劑使試樣上的孔能被充滿，這些孔是由聚乙烯上的凸臺形成的。
這一層膠粘劑的干燥方法與另一面的干燥方法相同。
在此階段試樣具有一管狀導(dǎo)體矩陣的導(dǎo)電層，以及在導(dǎo)電層兩面有一種膠粘劑。
就在這一階段，使用拋光工藝將管狀導(dǎo)體間的表面以及導(dǎo)體的導(dǎo)電頂部去除。
使用的拋光機是Buehler有限公司冶金設(shè)備，一臺8英寸直徑、3M牌15微米金鋼石磨盤，可從Minnesota采礦和生產(chǎn)公司(Minnesota，Mining and Manufacturing Co.)獲得。
在拋光期間，使用水沖洗，以去除碎屑。用手壓住橡膠滾(2英寸寬×1.5英寸直徑)，使2英寸×10英寸的試樣保持在磨盤上。由于磨盤以500轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)，試樣就在滾子下面從磨盤旋轉(zhuǎn)的反方向拉出。
重復(fù)操作這一研磨步驟直到全部不需要的導(dǎo)電材料從膠粘劑中的管狀導(dǎo)體之間去除。當(dāng)試樣第一面的研磨完成后，將試樣翻過來重復(fù)研磨步驟，直到與管狀導(dǎo)體相對應(yīng)的導(dǎo)電部分除去。
研磨工作完成后，試樣在空氣中干燥，直到試樣在研磨間吸收的任何水份被除掉。
然后將試樣移到-3英寸直徑×0.020英寸厚的鍍鋁硅片上。操作方法是先將試樣置于溫度為200℃的硅片上，然后手持橡膠滾子，向下用適中的壓力滾壓試樣。
然后，用常規(guī)的硅片切割設(shè)備，將硅片與膠粘材料的配合件切割成0.050英寸×0.050英寸。其后，加熱(275℃)、加壓(100克)，保持(0.2秒)，在這種情況下，將硅片粘結(jié)到一鍍金的陶瓷試驗板上。制備其它的試樣用于老化試驗。試驗前，用常規(guī)的導(dǎo)線連接使硅片與試驗板的觸點之間有良好的接觸。一般硅片電阻為0.1歐姆。
在室溫(23℃)，熱循環(huán)(-40℃/+105℃(每四小時一周期)和熱老化(100℃)的情況下，進行老化試驗，監(jiān)測接觸電阻。
包括硅片電阻在內(nèi)，在23℃時，接觸電阻為1.8歐姆。在23℃，100小時后，為2.57歐姆。在熱循環(huán)周期內(nèi)，初始電阻為0.5歐姆，1000小時后，為0.23歐姆。在熱老化試驗中，初始電阻為1.7歐姆，1000小時后，為3.5歐姆。
實施例2就象在實施例1中所知道的那樣，在聚乙烯上成型出一系列圓柱形凸臺，并且在上面沉積銀。
在這一階段，將導(dǎo)電材料從凸臺之間去除。這是由在每個凸臺涂第一層保護膜完成的。所使用的保護膜材料是Marksem公司制造的，標(biāo)號為7410的油墨。
在3英寸直徑的鋼滾上涂一層濕的1.5密耳厚的油墨，用另一個附有試樣的鋼滾直接與油墨滾固定，并方向旋轉(zhuǎn)。在兩滾反向轉(zhuǎn)動時，將兩滾調(diào)整到使凸臺頂部正好粘上油墨而足以使每個凸臺都有一層油墨，但在凸臺間的表面上沒有油墨。涂上油墨后，試樣進行空氣干燥。
然后將試樣置于-氰化鉀去膜液中，蝕刻掉凸臺間未保護的導(dǎo)電材料。所使用的蝕刻液是美國化學(xué)與精煉公司(American Chemical & Refining Company，Inc.)制造，標(biāo)號為“ARC-9035 Silcer Stripper”的蝕刻液。
蝕刻工藝完成后，在甲乙酮浴中去除油墨。
此時，在試樣制備中，聚乙烯就這樣在每個凸臺上有了一層金屬銀涂層。
將實施例1中的膠粘劑涂到試樣的具有導(dǎo)電凸臺的一面上。這是用一刮刀式涂膠機來完成的。就這樣，在1.5密耳挖耳厚的導(dǎo)體間提供了一層干燥的薄膜。
將膠粘劑干燥，并且從聚乙烯上剝掉，在聚乙烯凸臺上形成的導(dǎo)電部分也隨它一起剝掉，這樣就在膠粘劑里形成了管狀導(dǎo)體。
試樣從聚乙烯上剝掉以后，把它放到-3英寸直徑×0.020英寸厚的鍍鋁硅片上。完成的方法是將試樣放到溫度為200℃的硅片上，手持橡膠滾，用適中的壓力將試樣滾壓上。
然后使用常規(guī)的硅片切割設(shè)備，將硅片和膠粘劑配合件切成0.050英寸×0.050英寸。
加熱(275℃)、加壓(100克)、保持(0.2秒)，在這種狀況下，將硅片粘接到一鍍金的陶瓷試驗報上。試樣用來做剪切試驗。試驗條件包括0.2英寸的英斯特郎X-頭速(Instron X-head speed of 0.2inch.)，在0.050英寸×0.050英寸硅片上的試驗值一般為3000英磅/英寸。制備其它的試樣用于老化試驗。試驗前，用常規(guī)的導(dǎo)線連接，使硅片與試驗板之間接觸良好，一般硅片的電阻為0.1歐姆。
然后，在環(huán)境溫度(23℃)、熱循環(huán)(-40℃/+105℃)和熱老化(100℃)的狀況下，進行老化試驗，監(jiān)測接觸電阻。
包括裸硅片電阻在內(nèi)，粘接的接觸電阻為23℃時，0.120歐姆;23℃、1000小時后，0.121歐姆。熱循環(huán)的粘結(jié)結(jié)果為0.24歐姆;1000小時后，0.84歐姆。老化過程的粘結(jié)結(jié)果為1.7歐姆;1000小時后，9.2歐姆。
文件名稱 頁 行 補正前 補正后說明書 5 2 D A5 4 E B5 5 F C5 8 G D
權(quán)利要求
1.一種異向?qū)щ姷木酆衔锘w，它包括含有大量導(dǎo)電元穿過的聚合物層，均勻的間距使得導(dǎo)電元彼此間相互絕緣，上述導(dǎo)電元包括一導(dǎo)電材料涂層，導(dǎo)電元穿過膜層的厚度方向從一面伸出，上述的導(dǎo)電元可使電流沿上述膠粘劑層的厚度方向?qū)ā?br>2.根據(jù)權(quán)利要求
1的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的導(dǎo)電材料選自由鋁、銅、鎳、銀、金、錫和鈀中的一種金屬組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的金屬橫斷從大約100
至大約250，000
。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的導(dǎo)電元為管形。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的管形導(dǎo)電元的側(cè)面限定至少有一個角。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的聚合物層包括一種彈性體。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的聚合物層包括一種膠粘劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的導(dǎo)電聚合物基物，其中所述的膠粘劑選自具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從大約-20℃到大約200℃的一種聚酯和一種酰胺膠粘劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的膠粘劑包括一種可固化的環(huán)氧樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的粘合劑包括一種熱粘性膠粘劑，它在40℃或更高溫度時，表現(xiàn)出至少75克力的探針粘度值。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的膠粘劑包括一種或多種丙烯酸聚合物，以及1)一種丙烯酸酯單體提供至少50摩爾%的上述的至少一種膠粘劑層的一種或多種丙烯酸聚合物。2)上述一種或多種丙烯酸聚合物具有一種從-10℃至-80℃的Tg或重均Tg，以及3)上述的至少一種膠粘劑層具有a)探針粘度值在20℃時，小于75gf。b)探針粘度值在至少50℃范圍內(nèi)上限時，至少為75gf;在40℃，30天后，其值保持一常數(shù)，以及c)在65℃時，剪切值至少為25分鐘，以及上述的至少一種膠粘劑層很好地粘到一干凈的襯底上，在上述50℃的范圍內(nèi)的任何溫度能夠接觸得上。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的丙烯酸聚合物是由一種或多種丙烯酸共聚物單體組成，其中有一種可共聚的單體的50摩爾%以上，此單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、馬來酐，上述酸的氨化物(酰胺)、丙烯腈、甲基丙烯腈和N-乙烯基-2-吡咯烷酮的可共聚的單體。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的丙烯酸酯單體選自在它們的烷基中具有1至8個碳原子的烷基丙烯酸酯，在它們的烷基上具有1至8個碳原子的烷基丙烯酸甲酯、丙烯酸冰片酯、丙烯酸冰片甲酯、2-苯氧基丙烯酸乙酯、2-苯氧基丙烯酸甲酯、衣康酸的單的和雙的甲基和乙基酯，以及馬來酸的單的和雙的甲基和乙基酯。
14.根據(jù)權(quán)利要求
11的導(dǎo)電聚合物基體，其中至少在苯乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯中有一種占總單位量的5摩爾%以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的導(dǎo)電元長寬比為從1∶10到10∶1。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1的導(dǎo)電聚合物基體，其中所述的導(dǎo)電元導(dǎo)電厚長比為從2∶1到2000∶1。
17.一種轉(zhuǎn)移帶自身卷繞成卷，包括在一不粘的背底上的權(quán)利要求
1的聚合物基體。
18.一種電接點膠帶自身卷繞成卷，在其主表面上包括一背底a)大量的導(dǎo)電條平行地間隔布置，穿過所述的背底，從上面伸出，b)權(quán)利要求
1的聚合物基體。
19.一個電子組件包括第一個具有大的導(dǎo)電面積的電子元件與第二個具有大的導(dǎo)電面積的電子元件，其中兩個表面都具有大量的導(dǎo)電面積，用權(quán)利要求
1的聚合物基體將兩個表面彼此粘結(jié)，以使電流從上述第一個元件傳導(dǎo)至上述第二個元件，但上述每個獨立元件導(dǎo)電面積之間不傳導(dǎo)。
20.用于制備多向?qū)щ娋酆衔锘w的工藝步驟為a)沉積一層導(dǎo)電材料涂層，至少沉積在大量的離散凸臺的一部分上，其離散凸臺包含在一低表面能的襯底上;b)沉積一層非導(dǎo)電的聚合物于上述的襯底上，以使上述的大量離散凸臺限定大量穿過上述聚合物的絕緣導(dǎo)電元;c)從上述聚合物上移去上述襯底，其中所述導(dǎo)電涂層與上述聚合物留下;以及d)從上述導(dǎo)電元之間所述的聚合物表面上移動上述導(dǎo)電涂層。
21.一種導(dǎo)電聚合物基體，包括具有大量導(dǎo)電元穿過的一聚合物層，上述導(dǎo)電元彼此擠壓均勻地隔開，上述導(dǎo)電元包括從上述聚合物層薄度方向穿過并延伸出的一導(dǎo)電材料涂層，所述的導(dǎo)電元除了預(yù)先決定上述基體在平面導(dǎo)通外，這些導(dǎo)電元彼此相互絕緣。
專利摘要
一種異向?qū)щ娋酆衔锘w，包括具有導(dǎo)電元的一聚合物層，導(dǎo)電元沿聚合物層的厚度方向伸展，上述的導(dǎo)電元包括一導(dǎo)電材料涂層，以及用于制備此聚合物基體的工藝。
文檔編號C08L101/00GK86106351SQ86106351
公開日1987年9月9日 申請日期1986年11月5日
發(fā)明者羅伯特·S·里來克, 扎姆斯·G·伯格 申請人:明尼蘇達州采礦和制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan