專利名稱：絕緣導(dǎo)電顆粒以及包含該顆粒的各向異性導(dǎo)電膠膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣導(dǎo)電顆粒以及包含該顆粒的各向異性導(dǎo)電膜。更具體地，本發(fā)明涉及絕緣導(dǎo)電顆粒，其具有導(dǎo)電顆粒和在該導(dǎo)電顆粒表面上的絕緣固定顆粒(insulating fixative particle)。本發(fā)明包括利用該絕緣導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜。
背景技術(shù)：
各向異性導(dǎo)電連接通常用于在IC電路板的電極和另一電路板如LCD面板的布線圖形(wired pattern)之間的電連接。它是指在笛卡兒坐標(biāo)中如果電路板的方向平行于xy平面，則電流流動(dòng)的方向?yàn)閦軸方向。
這樣的各向異性導(dǎo)電電連接包括以下步驟。首先，通過(guò)將導(dǎo)電顆粒分散在絕緣粘合劑中來(lái)制備薄膜或糊料(paste)形式的各向異性導(dǎo)電連接材料。然后將制得的各向異性導(dǎo)電連接材料置于兩個(gè)待連接的基板(基片，substrate)的電極之間，并通過(guò)熱壓而粘附在基板之間。這在每個(gè)基板的電極之間通過(guò)置于所述電極之間的導(dǎo)電顆粒在z軸方向上形成電連接。在xy平面方向上，由于在絕緣粘合劑中的絕緣，應(yīng)該沒(méi)有電流。此時(shí)，所述電極的距離基本上相當(dāng)于導(dǎo)電顆粒的直徑。
近來(lái)，在液晶顯示器(LCD)封裝的印刷電路板上的布線圖形和凸起電極(隆起電極，bump electrode)具有越來(lái)越精細(xì)的間距。因此，進(jìn)行了許多目的是使導(dǎo)電顆粒的直徑更小以及增加顆粒含量的研究。而且，繼續(xù)進(jìn)行其它研究以改善基板之間導(dǎo)電的可靠性。
然而，這種導(dǎo)電顆粒含量的增加會(huì)引起凸起電極之間或布線圖形之間的顆粒本身發(fā)生聚集。然后在xy平面方向上會(huì)發(fā)生不希望的短路，這是由于相鄰顆粒之間的聚集所產(chǎn)生的電橋。因此，由于分散的緣故，在絕緣膠膜(粘合膜，adhesive film)或糊料中導(dǎo)電顆粒含量的增加會(huì)受到某些限制。
為了克服上述問(wèn)題，已提出各種方法。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第S62-40183、S62-176139、H03-46774、H04-174980、H07-105716、2001-195921以及2003-313459號(hào)披露了一些方法，這些方法是借助于微膠囊、噴霧干燥、凝聚、靜電放電涂布、易位聚合、物理/機(jī)械雜化(雜合，hybrid)等，用絕緣覆蓋材料如絕緣聚合物來(lái)覆蓋導(dǎo)電顆粒的全部或部分表面。此外，日本專利公開(kāi)第H02-204917號(hào)披露了一種導(dǎo)電顆粒，該導(dǎo)電顆粒具有在其通過(guò)涂敷制成的表面上的電絕緣層或金屬氧化物絕緣層。
在導(dǎo)電顆粒在其表面涂布有絕緣樹(shù)脂的情況下，如日本專利公開(kāi)第S62-40183號(hào)等所涉及的導(dǎo)電顆粒，各向異性導(dǎo)電膜可以通過(guò)絕緣層的破壞以便當(dāng)各向異性導(dǎo)電膜被加熱和加壓時(shí)暴露導(dǎo)電層而建立電連接。然而，由于不能容易地除去從其中破壞的絕緣層部分，所以難以長(zhǎng)期獲得可靠的電連接，除非在圖形或電極之間存在足夠量的顆粒。此外，如果絕緣層是熱固性樹(shù)脂，則會(huì)引起對(duì)圖形或凸起電極的損傷。因此，依據(jù)圖形的精細(xì)間距(fine pitch)低于10μm的趨勢(shì)以及各向異性導(dǎo)電粘合劑快速固化的趨勢(shì)，絕緣層應(yīng)該容易被除去。
日本專利公開(kāi)第S58-223953、H06-339965、H06-349339以及2001-164232號(hào)披露了一種包含導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膠片(adhesive sheet)，其包括絕緣有機(jī)或無(wú)機(jī)顆粒以及絕緣纖維填料以防止導(dǎo)電顆粒的聚集并因此改善電連接的可靠性。
然而，以上引用的使用有機(jī)或無(wú)機(jī)顆粒以及絕緣纖維填料的傳統(tǒng)技術(shù)具有下述缺點(diǎn)導(dǎo)電顆粒的量受到限制，并且其在各向異性導(dǎo)電膜的生產(chǎn)期間會(huì)引起許多問(wèn)題并在連接以后還可能會(huì)降低電連接的長(zhǎng)期可靠性。
另一種傳統(tǒng)方法引入多層各向異性膜，以便阻止導(dǎo)電顆粒脫離電極。這種方法具有一些問(wèn)題，即需要大量的制造時(shí)間和工藝參數(shù)，因而這種方法的優(yōu)點(diǎn)并不多于使用絕緣顆粒的方法的優(yōu)點(diǎn)。
因此，本申請(qǐng)的發(fā)明人已開(kāi)發(fā)了一種各向異性導(dǎo)電膜，通過(guò)引入其上固定有可以脫離它們的位置的絕緣固定顆粒的絕緣導(dǎo)電顆粒，該各向異性導(dǎo)電膜可以防止導(dǎo)電顆粒的聚集并在電連接和絕緣方面具有改善的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種絕緣導(dǎo)電顆粒，其可以容易地脫離其上的絕緣材料(insulating means)，并在z軸方向上具有極好的電連接可靠性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種各向異性導(dǎo)電顆粒，其可以使相鄰絕緣導(dǎo)電顆粒避免聚集。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種各向異性導(dǎo)電顆粒，其可以防止在相鄰?fù)蛊痣姌O或布線電路圖之間發(fā)生短路，因此在xy平面方向上的電絕緣具有極好的可靠性。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種各向異性導(dǎo)電顆粒，其適用于精細(xì)間距布線電路圖以及低溫下各向異性導(dǎo)電粘合劑的快速固化。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于制備各向異性導(dǎo)電顆粒的方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供包含絕緣導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種電連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括具有絕緣導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜。
根據(jù)隨后的披露內(nèi)容以及所附權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)的。
在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
中，提供了一種絕緣導(dǎo)電顆粒，該絕緣導(dǎo)電顆粒包括導(dǎo)電顆粒以及絕緣固定顆粒，該絕緣固定顆粒不連續(xù)地固定在導(dǎo)電顆粒的表面上用于在其它相鄰絕緣導(dǎo)電顆粒之間的絕緣，其中絕緣導(dǎo)電顆粒借助于脫離其自身位置的絕緣固定顆粒在電極之間形成電連接。
導(dǎo)電顆粒為聚合物樹(shù)脂顆粒的表面上涂有至少一個(gè)金屬層，并且該聚合物樹(shù)脂顆粒的直徑的范圍為全部聚合物樹(shù)脂顆粒的平均直徑的90～110％。每個(gè)絕緣固定顆粒包括硬顆粒區(qū)和聚合物樹(shù)脂區(qū)。每個(gè)絕緣固定顆粒的直徑是導(dǎo)電顆粒直徑的1/30～1/5，并且固定在導(dǎo)電顆粒表面上的絕緣固定顆粒的固定密度的范圍為1～550E.A/μm2。每個(gè)絕緣固定顆粒具有小于1.5的縱橫比(aspect ratio)、以及小于30％的偏差系數(shù)(變異系數(shù)，coefficient of variation)。
硬顆粒區(qū)是選自由交聯(lián)有機(jī)聚合物、硅石(二氧化硅，silica)顆粒以及有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合物組成的組。聚合物樹(shù)脂區(qū)是至少一種選自由苯乙烯衍生物、(甲基)丙烯酸烷基酯以及(甲基)丙烯腈組成的組的聚合物。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方式
中，提供了用于制備絕緣導(dǎo)電顆粒的方法，該方法包括以下步驟單獨(dú)使用交聯(lián)聚合單體或使用交聯(lián)聚合單體和普通聚合單體的共聚物來(lái)形成硬顆粒區(qū)；通過(guò)提供為硬顆粒區(qū)組分的顆粒作為種子、以及在種子顆粒的表面上提供為聚合物樹(shù)脂區(qū)組分的種子聚合用自由基聚合單體來(lái)制備絕緣固定顆粒；以及將絕緣固定顆粒固定在導(dǎo)電顆粒的表面上；其中借助于聚合物樹(shù)脂區(qū)的物理粘附，將絕緣固定顆粒被不連續(xù)地固定在導(dǎo)電顆粒的表面上。
在本發(fā)明的又一具體實(shí)施方式
中，提供了一種各向異性導(dǎo)電膠膜，其包括5,000～80,000E.A/μm2的本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒。
在本發(fā)明的又一具體實(shí)施方式
中，提供了一種電連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括印刷電路板，在其上形成有凸起電極；LCD面板，在其上形成有布線電路圖；以及各向異性導(dǎo)電膠膜，該膜包括本發(fā)明的其上固定有多個(gè)絕緣固定顆粒的絕緣導(dǎo)電顆粒，其中各向異性導(dǎo)電膠膜被熱壓在印刷電路板和LCD面板之間。


圖1是剖視圖，示出了在凸起電極或布線電路圖之間出現(xiàn)的短路現(xiàn)象，其中包含傳統(tǒng)導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜被設(shè)置在電極或圖形之間。
圖2是剖視圖，示出了傳統(tǒng)的絕緣導(dǎo)電顆粒，其包括在其上形成有絕緣材料的導(dǎo)電顆粒。
圖3是剖視圖，示出了連接在基板的凸起電極上的傳統(tǒng)絕緣導(dǎo)電顆粒。在(a)中示出了斷開(kāi)狀態(tài)而在(b)中示出了連接狀態(tài)。
圖4示出了本發(fā)明所使用的每種顆粒。在(a)中示出了導(dǎo)電顆粒，在(b)中示出了絕緣固定顆粒，而在(c)中示出了絕緣導(dǎo)電顆粒。
圖5是剖視圖，示出了各向異性導(dǎo)電膜，其中分散有根據(jù)本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒。
圖6是剖視圖，示出了將要被壓縮在基板之間的包含根據(jù)本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜。
圖7示出了一種電連接結(jié)構(gòu)，其通過(guò)在基板之間擠壓包含根據(jù)本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膠膜而在每個(gè)電極和圖形之間形成電連接。
圖8是剖視圖，示出了連接在基板的凸起電極上的根據(jù)本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒。在(a)中示出了斷開(kāi)狀態(tài)而在(b)中示出了連接狀態(tài)。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒的掃描電子顯微鏡(S.E.M.)圖像。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了在凸起電極或布線電路圖之間出現(xiàn)的短路現(xiàn)象，其中包含傳統(tǒng)導(dǎo)電顆粒(1)的各向異性導(dǎo)電膜被設(shè)置在該電極或圖形之間。
如圖1所示，當(dāng)印刷電路板(5)通過(guò)包含傳統(tǒng)導(dǎo)電顆粒(1)的絕緣粘合劑(41)電連接至LCD面板(6)時(shí)，在相鄰顆粒之間發(fā)生聚集。這樣的聚集導(dǎo)致在凸起電極(51)和相鄰布線電路圖(61)之間發(fā)生短路，并因此降低了電連接和絕緣的可靠性。
圖2示出了傳統(tǒng)的絕緣導(dǎo)電顆粒(2)，其包括在其上形成有絕緣材料(22)的導(dǎo)電顆粒(21)。
如圖2所示，絕緣層(22)形成在導(dǎo)電顆粒(21)的表面上，以防止導(dǎo)電顆粒聚集和形成短路。這樣的絕緣導(dǎo)電顆粒被用于下述與凸起電極的電連接。
圖3示出了連接在印刷電路板(5)的凸起電極(51)上的傳統(tǒng)絕緣導(dǎo)電顆粒(2)。在(a)中示出了斷開(kāi)狀態(tài)而在(b)中示出了連接狀態(tài)。
當(dāng)各向異性導(dǎo)電膜被擠壓在基板的電極之間時(shí)，絕緣導(dǎo)電顆粒(2)的絕緣層(22)被物理剝蝕(退化，degrade)，如圖(b)所示，然后導(dǎo)電顆粒(21)電連接至凸起電極(51)。在這種情況下，被剝蝕的絕緣層(22)應(yīng)被充分除去以連接至凸起電極(51)，但是如果絕緣層(22)的剝蝕不充分，那么電連接的可靠性就會(huì)下降。為了改善電連接的可靠性，可以在電極之間捕獲更多的絕緣導(dǎo)電顆粒。然而，由于電路圖形之間的更精細(xì)間距，可能會(huì)降低絕緣和連接可靠性。
圖4示出了應(yīng)用于本發(fā)明的每種顆粒。在(a)中示出了作為襯底顆粒的導(dǎo)電顆粒(31)，在(b)中示出了固定在導(dǎo)電顆粒(31)表面上的絕緣固定顆粒(30)，以及在(c)中示出了通過(guò)被固定在導(dǎo)電顆粒(31)表面上的絕緣固定顆粒(30)而制備的絕緣導(dǎo)電顆粒(3)。
本發(fā)明引入了絕緣導(dǎo)電顆粒(3)，其包括導(dǎo)電顆粒(31)、以及不連續(xù)地固定在導(dǎo)電顆粒(31)表面上的絕緣固定顆粒(30)。每個(gè)絕緣固定顆粒包括硬顆粒區(qū)(32)和聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)。聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)應(yīng)不溶于絕緣粘合劑(41)。固定絕緣固定顆粒的方法包括物理/機(jī)械雜化。
本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒(31)包括球形金屬顆?；蛲ㄟ^(guò)在聚合物樹(shù)脂顆粒的表面上連續(xù)用鎳(Ni)和金(Au)進(jìn)行無(wú)電電鍍(化學(xué)鍍)而制備的顆粒。在鍍鎳以后進(jìn)行鍍金。此時(shí)，可以使用其它導(dǎo)電金屬如鈀(Pd)和銀(Ag)來(lái)代替金。導(dǎo)電顆粒(31)優(yōu)選是直徑為2～10μm的單分散顆粒。聚合物樹(shù)脂顆粒的直徑的范圍為全部聚合物樹(shù)脂顆粒的平均直徑的90～110％。
絕緣固定顆粒(30)包括硬顆粒區(qū)(32)、以及不溶于絕緣粘合劑的聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)。如在本文中所使用的，“硬”是指這樣的性能，當(dāng)施加物理/機(jī)械雜化時(shí)，外部的力、沖擊、摩擦等對(duì)它的球形形狀沒(méi)有影響，并且不溶于絕緣粘合劑或其它溶劑。聚合物樹(shù)脂區(qū)(30)應(yīng)易于通過(guò)物理或機(jī)械的外力進(jìn)行剝蝕并且不溶于絕緣粘合劑。
每個(gè)絕緣固定顆粒(30)的制備步驟包括制備用于硬顆粒區(qū)(32)的硬顆粒以及通過(guò)種子聚合法(seed polymerization)在硬顆粒區(qū)(32)上制備聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)而成為復(fù)合物。通過(guò)物理/機(jī)械雜化將制備的絕緣固定顆粒(30)固定在導(dǎo)電顆粒(31)的表面上，這獲得了絕緣導(dǎo)電顆粒(3)。每個(gè)絕緣固定顆粒(30)的直徑是導(dǎo)電顆粒(31)直徑的1/30～1/5，并且固定在導(dǎo)電顆粒(31)表面上的絕緣固定顆粒的固定密度的范圍為1～550E.A/μm2。每個(gè)絕緣固定顆粒(30)具有小于1.5的縱橫比、以及小于30％的偏差系數(shù)。如本文所使用的，“縱橫比”是指單個(gè)顆粒的最大直徑與最小直徑的比率，并且“偏差系數(shù)”是指顆粒大小除以平均直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果具有縱橫比超過(guò)1.5或其偏差系數(shù)大于30％的顆粒被固定在導(dǎo)電顆粒的表面上，則在電極之間固定顆粒的脫離或除去是不充分的或缺乏均勻性。這導(dǎo)致電連接的較差可靠性。
本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒是通過(guò)將絕緣固定顆粒(30)固定在導(dǎo)電顆粒(31)的表面上來(lái)制備的。下面對(duì)這種方法進(jìn)行描述。
硬顆粒區(qū)的形成本發(fā)明的絕緣固定顆粒(30)是復(fù)合物，其是通過(guò)形成硬顆粒區(qū)然后在硬顆粒區(qū)(32)上進(jìn)行聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)的種子聚合來(lái)制備的?？梢允褂媒宦?lián)聚合物顆粒、無(wú)機(jī)顆粒、或有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合顆粒來(lái)形成硬顆粒區(qū)(32)。
形成硬顆粒區(qū)(32)的交聯(lián)聚合物顆粒可以包括單獨(dú)的交聯(lián)聚合單體或適量的交聯(lián)聚合單體與至少一種普通聚合單體的共聚物。聚合包括乳液聚合、非乳液聚合、或分散聚合。
可以是自由基聚合的交聯(lián)聚合的聚合物，包括烯丙基化合物如二乙烯基苯，1，4-二乙烯氧基丁烷，二乙烯基砜，鄰苯二甲酸二烯丙酯，二烯丙基丙烯酰胺，(異)氰脲酸三烯丙酯和偏苯三酸三烯丙酯，以及丙烯酸化合物如(聚)乙二醇，二(甲基)丙烯酸酯，(聚)丙二醇，二(甲基)丙烯酸酯，四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯，三(聚)丙烯酸季戊四醇酯(pentaerythlytol tri(meta)acrylate)，二(甲基)丙烯酸季戊四醇酯，三(聚)丙烯酸三羥甲基丙烷酯(trimethylolpropane tri(meta)acrylate)，六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯，五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯以及三(聚)丙烯酸甘油酯(glycerol tri(meta)acrylate)。
也可以是自由基聚合的普通聚合單體，包括苯乙烯單體如苯乙烯，乙基乙烯基苯，α-甲基苯乙烯，間氯甲基苯乙烯，以及苯乙烯磺酸，(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，(甲基)丙烯酸硬脂酰酯，(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯，聚(甲基)丙烯酸乙二醇酯，(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯，(甲基)丙烯酸縮水甘油酯，(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯，(甲基)丙烯酸二乙氨基乙酯，乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯，丁酸乙烯酯，乙烯基醚，烯丙基丁基醚，烯丙基縮水甘油醚，不飽和羧酸包括(甲基)丙烯酸或馬來(lái)酸，烷基(甲基)丙烯酰胺，以及(甲基)丙烯腈。
依據(jù)單分散硅石顆粒，形成本發(fā)明的硬顆粒區(qū)(32)的無(wú)機(jī)顆粒的直徑通常是200～800nm，并且可以通過(guò)如本技術(shù)領(lǐng)域已知的溶膠-凝膠法來(lái)制備。
形成硬顆粒區(qū)(32)的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合顆?？梢酝ㄟ^(guò)在普通聚合單體與在分子內(nèi)具有硅烷基團(tuán)和不飽和碳原子的單體進(jìn)行分散聚合以后，通過(guò)溶膠-凝膠反應(yīng)，使硅烷基團(tuán)成為交聯(lián)結(jié)構(gòu)而制備。分子中具有不飽和碳原子的單體包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基乙氧基硅烷等。普通聚合單體是任何用來(lái)制備交聯(lián)聚合物顆粒的單體，但通常是苯乙烯。
聚合物樹(shù)脂區(qū)的形成絕緣固定顆粒(30)是通過(guò)自由基聚合單體的種子聚合來(lái)制備的，其中自由基聚合單體是在種子顆粒上的聚合物樹(shù)脂區(qū)(30)的組分。種子包括交聯(lián)聚合顆粒、無(wú)機(jī)顆?；蛴袡C(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合顆粒。聚合物樹(shù)脂區(qū)應(yīng)溶于絕緣粘合劑(41)并且易于通過(guò)外部物理/機(jī)械力進(jìn)行剝蝕。
聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)是通過(guò)至少一種單體的聚合或共聚合而形成的，其中所述單體選自苯乙烯、丙烯腈、或丙烯酸單體。即聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)包括至少一種選自苯乙烯衍生物、(甲基)丙烯酸烷基酯、或(甲基)丙烯腈的聚合物。
用這樣的方式制備的絕緣固定顆粒(30)可以具有不同的外形，包括核/殼形、黑梅形(raspberry)以及半球形。本發(fā)明可以通過(guò)使用這些種類的外形來(lái)制備。
絕緣固定顆粒的固定在本步驟中，將制備的絕緣固定顆粒(30)固定在導(dǎo)電顆粒(31)的表面上。固定的方法可以使用物理/機(jī)械雜化。用于這樣的混合的具體方法被披露在Microcapsule，3rd Ed.，SankyoshuppanKabushikikaisha，1995中。
這種雜化可導(dǎo)致將絕緣固定顆粒(30)固定在導(dǎo)電顆粒(31)的表面上。在固定以后，聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)沒(méi)有剝蝕或其形態(tài)的變化，雖然硬顆粒區(qū)(32)被雜化所剝蝕。通過(guò)聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)的物理粘附將絕緣固定顆粒(30)固定在導(dǎo)電顆粒(31)的表面上。絕緣導(dǎo)電顆粒(3)在其表面上具有多個(gè)絕緣固定顆粒(30)。絕緣固定顆粒(30)不連續(xù)地固定在導(dǎo)電顆粒(31)的表面上，同時(shí)硬顆粒區(qū)(32)的表面通過(guò)聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)而暴露。
在導(dǎo)電顆粒(31)的表面上固定有絕緣固定顆粒(30)，并且絕緣固定顆粒的固定密度的范圍為1～550E.A/μm2并且每個(gè)絕緣固定顆粒的直徑是導(dǎo)電顆粒直徑的1/30～1/5。
圖5示出了各向異性導(dǎo)電膜(4)，其中絕緣導(dǎo)電顆粒(3)分散在膜的絕緣粘合劑(41)中。
如圖5所示，本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電膜(4)具有其中分散有絕緣導(dǎo)電顆粒(3)的絕緣粘合劑(41)。在絕緣導(dǎo)電顆粒(3)被分散在絕緣粘合劑(41)中以后，絕緣導(dǎo)電顆粒(3)保持其穩(wěn)定的形態(tài)，這是因?yàn)榻^緣固定顆粒(30)通過(guò)聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)的物理粘附而被固定在每個(gè)導(dǎo)電顆粒(31)的表面上。
本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電膜(4)通過(guò)使用絕緣粘合劑(41)、絕緣導(dǎo)電顆粒(3)、固化劑以及用來(lái)促進(jìn)分散以形成膜的添加劑而制備。
絕緣粘合劑(41)包括環(huán)氧基樹(shù)脂以及用于形成膜的樹(shù)脂。環(huán)氧基樹(shù)脂優(yōu)選是一個(gè)分子內(nèi)包含兩個(gè)以上的環(huán)氧基團(tuán)的多價(jià)環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧基樹(shù)脂的實(shí)例包括酚醛樹(shù)脂如酚醛清漆樹(shù)脂和甲酚酚醛樹(shù)脂；多價(jià)酚如雙酚A、雙酚F、雙羥苯基醚等；多元醇如乙二醇、新戊二醇、甘油、三羥甲基丙烷、聚丙二醇等；聚氨基化合物如乙二胺、三亞乙基四胺、苯胺等；多元羧酸化合物如苯二甲酸、間苯二酸。這些組分可以單獨(dú)或混合使用。
用于在本發(fā)明使用的絕緣粘合劑(41)中形成膜的樹(shù)脂可以是容易形成膜并且不和固化劑起反應(yīng)的樹(shù)脂。所用樹(shù)脂的實(shí)例包括丙烯酸類樹(shù)脂如丙烯酸酯樹(shù)脂、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物等；烯烴樹(shù)脂如乙烯類樹(shù)脂、乙烯-丙烯共聚物等；橡膠如丁二烯樹(shù)脂、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、羧化苯乙烯-乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-苯乙烯-丁基嵌段共聚物、丁腈橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠等； 乙烯基樹(shù)脂如乙烯基丁醛樹(shù)脂、乙烯基甲醛(vinylform)樹(shù)脂等；酯類樹(shù)脂如聚酯、氰酸酯等；苯氧基樹(shù)脂，硅橡膠，或聚氨酯樹(shù)脂。這些組分可以單獨(dú)或混合使用。
在根據(jù)本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電膜(4)中使用的固化劑包括在一個(gè)分子中包含兩個(gè)以上活化氫的化合物，其包括咪唑類、異氰酸酯類、胺類、酰胺類、酸酐類化合物等。這些組分可以單獨(dú)或混合使用。
包含在本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電膜中的絕緣導(dǎo)電顆粒的數(shù)目?jī)?yōu)選是5,000～80,000個(gè)/mm2，更優(yōu)選為10,000～50,000個(gè)/mm2。
圖6示出了包含根據(jù)本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒(3)的各向異性導(dǎo)電膜(4)，其圖解描述了將要被擠壓在基板(5，6)之間的膜，而圖7示出了一種電連接結(jié)構(gòu)，其通過(guò)在基板(5，6)之間擠壓包含根據(jù)本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒(3)的各向異性導(dǎo)電膠膜(4)而在每個(gè)電極(51)和圖形(61)之間形成電連接。
如圖6所示，在印刷電路板(5)和LCD面板(6)之間的電連接是通過(guò)在電路板(5)(其上形成有凸起電極(51))和LCD面板(6)(其上形成有布線電路圖(61))之間熱壓包含絕緣導(dǎo)電顆粒(3)的各向異性導(dǎo)電膠膜(4)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
如圖7所示，一種電連接結(jié)構(gòu)，包括在其上形成有凸起電極(51)的印刷電路板(5)；其上形成有布線電路圖(61)的LCD面板(6)；以及包含絕緣導(dǎo)電顆粒(3)的各向異性導(dǎo)電膠膜(4)，其中絕緣導(dǎo)電顆粒(3)是通過(guò)在導(dǎo)電顆粒(31)表面上的多個(gè)絕緣固定顆粒被固定的。通過(guò)在印刷電路板(5)和LCD面板(6)之間進(jìn)行熱壓而制備膜(4)。
本發(fā)明的電連接結(jié)構(gòu)可以防止相鄰電極或圖形出現(xiàn)意想不到的短路，這是因?yàn)殡m然在基板(5，6)之間熱壓各向異性導(dǎo)電膠膜(4)以后，相鄰絕緣導(dǎo)電顆粒(3)的聚集會(huì)在相鄰電極或圖形之間形成電橋，但是由于固定在每個(gè)導(dǎo)電顆粒(31)表面上的絕緣固定顆粒(30)占據(jù)了空間。因此，在相鄰電極或圖形之間幾乎不可能發(fā)生意想不到的電短路，從而在xy平面方向上幾乎不可能發(fā)生不希望的電連接，這可以獲得高度可靠的絕緣。此外，如下文所述，我們可以在z軸方向上獲得高度可靠的電連接。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的連接至基板(5)的凸起電極(51)的絕緣導(dǎo)電顆粒(3)基板。在(a)中示出了斷開(kāi)狀態(tài)而在(b)中示出了連接狀態(tài)。
如圖8所示，當(dāng)絕緣導(dǎo)電顆粒(3)在凸起電極和印刷電路板之間受到熱壓時(shí)，保持在聚合物樹(shù)脂區(qū)(33)上的硬顆粒區(qū)(32)會(huì)脫離其位置，由此導(dǎo)電顆粒(31)接觸凸起電極(51)或圖形(61)。因此，這種結(jié)構(gòu)在z軸方向上形成高度可靠的絕緣。
通過(guò)參照以下實(shí)施例可以更好地理解本發(fā)明，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明的目的而不應(yīng)看作是以任何方式限制本發(fā)明的范圍，而本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求書(shū)加以限定。
實(shí)施例實(shí)施例1在本實(shí)施例1中，絕緣導(dǎo)電顆粒是按照如下所述的方法加以制備的。
首先，混合甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體和二乙烯基苯(DVB)，并與1g偶氮二異丁腈(作為脂溶引發(fā)劑)、17.9g聚乙烯吡咯烷酮(其分子量是40,000，作為分散穩(wěn)定劑)、以及877.7g包含作為整體的甲醇和離子交換水(作為溶劑)的溶液進(jìn)行攪拌，然后完全溶解在反應(yīng)器中。保持這以使單體的總重量為100g，對(duì)DVB施加以重量計(jì)為30.0％的MMA，然后在70℃和200rpm的攪拌速率下的攪拌期間進(jìn)行聚合反應(yīng)24小時(shí)。利用離心分離器將得到的聚MMA--DVD顆粒與未反應(yīng)物和分散穩(wěn)定劑分離開(kāi)，然后在真空烘箱中干燥24小時(shí)，這提供了粉末形式的400nm的硬顆粒。
在超聲波下將20g制得的聚MMA-DVD顆粒在具有150g月桂基硫酸鈉(SLS)溶液(0.25％)的玻璃反應(yīng)器中再次分散10分鐘，然后獲得分散劑。在顆粒完全分散以后，加入100g超純水，然后在氮?dú)夥障录訜嶂?2.5℃。加入包含0.2g過(guò)硫酸鉀(KPS)(作為水溶性引發(fā)劑)的50g溶液，30分鐘以后滴加與10g苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯混合的20g單體混合物，聚合3小時(shí)。在滴加單體后，反應(yīng)再繼續(xù)3小時(shí)。在利用離心分離器從制得的聚MMA-DBV/聚St-MMA核殼顆粒除去未反應(yīng)物和乳化劑以后，將顆粒在真空烘箱中干燥24小時(shí)，然后以粉末形式獲得直徑為530nm的絕緣固定顆粒。
將制得的絕緣固定顆粒物理/機(jī)械地固定在導(dǎo)電顆粒的表面上，在該導(dǎo)電顆粒的表面上利用由日本公司NARA Machinery co.，Ltd制造的雜化器在4μm的單分散丙烯?；愵w粒上鍍覆Ni/Au。所得到的絕緣導(dǎo)電顆粒的S.E.M.圖像在圖9中示出。利用該圖像測(cè)量了平均直徑(μm)和固定密度(E.A/μm2)并示于下面的表1中。
實(shí)施例2以和實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行實(shí)施例2，不同之處在于絕緣固定顆粒按照下述方法加以制備。
首先，將0.125g偶氮二異丁腈(作為脂溶引發(fā)劑)、8g聚乙烯吡咯烷酮(其分子量是40,000，作為分散穩(wěn)定劑)、和76.375g甲醇(作為溶液)以及(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MOPTMS)(相對(duì)于苯乙烯單體具有不同的重量分?jǐn)?shù))加入在反應(yīng)器中的苯乙烯單體中。將單體的總重量調(diào)節(jié)到12.5g，然后加入以重量計(jì)為30％的丙基甲氧基硅烷。在室溫下攪拌化合物數(shù)小時(shí)。加入相對(duì)于總重量為3％的水，并與水一起進(jìn)行攪拌，然后在200rpm和70℃下進(jìn)行聚合24小時(shí)，同時(shí)攪拌。這獲得了聚苯乙烯-硅石顆粒。在利用離心分離器除去未反應(yīng)物和分散穩(wěn)定劑以后，將其在真空烘箱中干燥24小時(shí)，而獲得粉末形式的直徑為500nm的硬顆粒。
利用這些得到的聚苯乙烯-硅石雜化顆粒作為硬顆粒區(qū)，并按照在實(shí)施例1中使用的雜化獲得了直徑為690nm的聚苯乙烯-硅石/聚苯乙烯-MMA復(fù)合顆粒。
利用這些得到的絕緣固定顆粒，按照在實(shí)施例1中使用的方法制備了絕緣導(dǎo)電顆粒。測(cè)量了所制得顆粒的平均直徑(μm)和表面固定密度(E.A/μm2)并示于下面的表1中。
表1

實(shí)施例3-7在這些實(shí)施例3-7中，利用在實(shí)施例1中制備的具有不同顆粒含量的絕緣導(dǎo)電顆粒制備了各向異性導(dǎo)電膜。評(píng)價(jià)了具有該膜的IC芯片的電連接和絕緣的可靠性。
首先，將在實(shí)施例1中制備的絕緣導(dǎo)電顆粒與15重量份的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂(環(huán)氧當(dāng)量6000)和7重量份的2-甲基咪唑(作為固化劑)溶解于通過(guò)甲苯和丁酮混合而制備的溶液中。在該混合物中，每平方毫米(mm2)分散25,000個(gè)絕緣導(dǎo)電顆粒和硅烷偶聯(lián)劑。將生成物涂布在脫模PET膜上，然后干燥，以形成厚度為25μm的膜。
將在實(shí)施例1中如此產(chǎn)生的各向異性導(dǎo)電膜放置在IC芯片和電路板(其凸起高度為40μm)之間，IC芯片尺寸為6mm×6mm，利用由BT樹(shù)脂制成的電路板(厚度為0.7mm)形成的布線圖形(厚度為8μm，間距為150μm)(鍍覆Cu-Au)，接著在200℃和400kg/cm2的條件下加熱和加壓10秒鐘而獲得了電連接結(jié)構(gòu)樣品。
該結(jié)構(gòu)樣品在80℃和85％的相對(duì)濕度下老化1,000小時(shí)，然后進(jìn)行試驗(yàn)以通過(guò)連接電阻的增加值來(lái)確定電連接的可靠性。絕緣的可靠性是用2,600mm2的凸起表面積來(lái)評(píng)價(jià)的，并且連接電阻值的增加是用表2中的3種標(biāo)記來(lái)評(píng)價(jià)的。如在本文中所使用的，◎表示不大于0.1Ω、Δ表示大于0.1Ω但不大于0.3Ω、以及×表示大于0.3Ω。
接著，利用由玻璃態(tài)的氧化銦錫以間距為65μm形成的布線圖形的透明板以及70μm的線條評(píng)價(jià)了絕緣可靠性，其中在凸起高度為20μm下凸起尺寸為35μm×75μm，IC芯片尺寸為6mm×6mm。在這種情況下，利用透明板并借助于顯微鏡觀察了是否發(fā)生短路。結(jié)果示于表2中。如在本文中所使用的，◎表示電阻增加超過(guò)109Ω、Δ表示在108～109Ω的范圍內(nèi)、以及×表示不大于108Ω。
表2

實(shí)施例8-12以和實(shí)施例3-7相同的方式進(jìn)行實(shí)施例8-12，不同之處在于使用了在實(shí)施例2中制備的絕緣導(dǎo)電顆粒。評(píng)價(jià)了所得到的各向異性導(dǎo)電膜的電連接和絕緣可靠性并且結(jié)果列在表3中。
表3

比較實(shí)施例1-3在這些比較例1-3中，制備了包含直徑為4μm并且其表面涂布有苯乙烯-丙烯酸樹(shù)脂的傳統(tǒng)導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜，接著按照實(shí)施例3-12的方法評(píng)價(jià)了電連接和絕緣的可靠性。結(jié)果列在表4中。
比較實(shí)施例4-6以和比較例1-3相同的方式進(jìn)行比較例4-6，不同之處在于使用了涂布有PVDF樹(shù)脂的導(dǎo)電顆粒。評(píng)價(jià)了電連接和絕緣的可靠性并且結(jié)果列在表4中。

如以上實(shí)施例3-13和比較例1-6所表明的，利用根據(jù)本發(fā)明的絕緣導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜(其中絕緣導(dǎo)電顆粒具有固定在每個(gè)導(dǎo)電顆粒表面上的絕緣固定顆粒)可以獲得更高的電連接和絕緣可靠性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易實(shí)施本發(fā)明。許多更改和變化可以認(rèn)為是在如所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種絕緣導(dǎo)電顆粒，包括導(dǎo)電顆粒；以及絕緣固定顆粒，其不連續(xù)地固定在所述導(dǎo)電顆粒的表面上，用于在其它相鄰導(dǎo)電顆粒之間的絕緣；其中所述絕緣導(dǎo)電顆粒在電極之間通過(guò)脫離其自身位置的所述絕緣固定顆粒形成電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣導(dǎo)電顆粒，其中，每個(gè)所述絕緣固定顆粒包括硬顆粒區(qū)和聚合物樹(shù)脂區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣導(dǎo)電顆粒，其中，每個(gè)所述絕緣固定顆粒的直徑是所述導(dǎo)電顆粒直徑的1/30～1/5，并且固定在所述導(dǎo)電顆粒表面上的所述絕緣固定顆粒的固定密度的范圍為1～550E.A/μm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣導(dǎo)電顆粒，其中，每個(gè)所述絕緣固定顆粒具有小于1.5的縱橫比，并且具有小于30％的偏差系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣導(dǎo)電顆粒，其中，所述硬顆粒區(qū)選自由交聯(lián)有機(jī)聚合物、硅石顆粒以及有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合物組成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣導(dǎo)電顆粒，其中，所述聚合物樹(shù)脂區(qū)是至少一種選自由苯乙烯衍生物、(甲基)丙烯酸烷基酯以及(甲基)丙烯腈組成的組的聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣導(dǎo)電顆粒，其中，所述導(dǎo)電顆粒為聚合物樹(shù)脂顆粒的表面上涂有至少一個(gè)金屬層，并且所述聚合物樹(shù)脂顆粒的直徑的范圍為全部所述聚合物樹(shù)脂顆粒的平均直徑的90～110％。
8.一種用于制備絕緣導(dǎo)電顆粒的方法，包括以下步驟單獨(dú)使用交聯(lián)聚合單體或使用交聯(lián)聚合單體和普通聚合單體的共聚物來(lái)形成硬顆粒區(qū)；通過(guò)提供是所述硬顆粒區(qū)的組分的顆粒作為種子、以及在所述種子顆粒的表面上種子聚合是聚合物樹(shù)脂區(qū)的組分的自由基可聚合單體來(lái)制備絕緣固定顆粒；以及將所述絕緣固定顆粒固定在所述導(dǎo)電顆粒的表面上；其中通過(guò)所述聚合物樹(shù)脂區(qū)的物理粘附，將所述絕緣固定顆粒不連續(xù)地固定在所述導(dǎo)電顆粒的表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述硬顆粒區(qū)選自由交聯(lián)有機(jī)聚合物、硅石顆粒以及有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合物組成的組。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述聚合物樹(shù)脂區(qū)是至少一種選自由苯乙烯衍生物、(甲基)丙烯酸烷基酯以及(甲基)丙烯腈組成的組的聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述導(dǎo)電顆粒為聚合物樹(shù)脂顆粒的表面上涂有至少一個(gè)金屬層，并且所述聚合物樹(shù)脂顆粒的直徑的范圍為全部所述聚合物樹(shù)脂顆粒的平均直徑的90～110％。
12.一種各向異性導(dǎo)電膠膜，包括5,000～80,000E.A/mm2的根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣導(dǎo)電顆粒。
13.一種電連接結(jié)構(gòu)，包括印刷電路板，在其上形成有凸起電極；LCD面板，在其上形成有布線電路圖；以及各向異性導(dǎo)電膠膜，其包括根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣導(dǎo)電顆粒，其中在所述絕緣導(dǎo)電顆粒上固定有多個(gè)絕緣固定顆粒；其中所述各向異性導(dǎo)電膠膜被熱壓在所述印刷電路板和所述LCD面板之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種絕緣導(dǎo)電顆粒，該絕緣導(dǎo)電顆粒包括導(dǎo)電顆粒以及不連續(xù)地固定在導(dǎo)電顆粒表面上的用于在其它相鄰絕緣導(dǎo)電顆粒之間的絕緣的絕緣固定顆粒，其中絕緣導(dǎo)電顆粒借助于脫離其位置的絕緣固定顆粒在電極之間形成電連接。本發(fā)明還提供了用于制造絕緣導(dǎo)電顆粒的方法、包含該絕緣導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膠膜、以及使用該膜的電連接結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01B1/22GK1954393SQ200480043017
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者樸晉圭, 裵泰燮, 田正培, 李在浩, 洪在根 申請(qǐng)人:第一毛織株式會(huì)社