CN101436440B - 导电颗粒及各向异性导电粘结剂膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导电颗粒，其包括绝缘层和导电物质，所述绝缘层为带有内部通孔的实体；所述导电物质填充在该通孔内，且导电物质的长度小于通孔的长度。本发明还公开了一种包含上述导电颗粒的各向异性导电粘结剂膜。采用该导电颗粒及包含该导电颗粒的各向异性导电粘结剂膜，大大减小了由于操作机台对位不准产生偏移而造成相邻的金属垫片短路的几率。

Description

导电颗粒及各向异性导电粘结剂膜

技术领域

本发明涉及一种导电颗粒及包含该导电颗粒的各向异性导电粘结剂膜。 

背景技术

在现有的一些电子装置中，元件与主体电路间的电性连接是透过各向异性导电粘结剂膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)来进行的。ACF常被用于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)的制造中，例如，ACF用于将液晶面板的驱动芯片直接封装到液晶面板上的制造中，从而，通过ACF使得液晶面板的驱动芯片(Driver IC)与液晶面板上的金属垫片(PAD)之间达成电性连接。 

ACF是在热固性粘结剂中分散有导电颗粒构成的导电粘结剂膜。在热压的作用下热固性粘结剂发生交联固化。被粘结的电极粘结的同时，分布在热固性粘结剂中的导电颗粒使垂直方向两电极导电，而平面相邻电极上绝缘。所以ACF的各向异性导电功能与其中存在的导电颗粒有着密不可分的关联，导电颗粒的性能决定了ACF的导电性和导电的耐久性。 

如图1所示，在现有的液晶面板的驱动芯片与液晶面板的接合(bonding)时采用的ACF包括球形的导电颗粒103，导电颗粒103从内向外依次包括最内层的绝缘层1、导电层(其包括镍层2和金层3)和最外层的绝缘层4。参照图2A所示，用含有该导电颗粒103的ACF 100电性连接液晶面板120的驱动芯片110的引脚101与液晶面板120上的金属垫片102，图2A为通过包含导电颗粒103的ACF 100，液晶面板120上的金属垫片102和驱动芯片110的引脚101之间接合之前的示意图。当驱动芯片110与液晶面板120接合时，如图2B所示，利用压力将导电颗粒103最外层的绝缘层4压破使导电层在挤压方向露出， 实现挤压方向上的电连接，从而通过ACF 100的导电颗粒103实现驱动芯片110的引脚101与液晶面板120上的金属垫片102之间的电性连接。 

如图3A所示，当操作机台(未图示)准确对位时，驱动芯片110被准确放置于ACF 100上，液晶面板的驱动芯片110的引脚101、101’与液晶面板120上对应的金属垫片102、102’分别能够准确对位(为了描述的清楚和简洁，图示中仅示出两个引脚和两个金属垫片)，从而通过ACF 100的导电颗粒103实现驱动芯片110的引脚101、101’分别与液晶面板120上对应的金属垫片102、102’之间的电性连接。 

然而，由于导电颗粒103的结构在任何方向上均是对称的，因此，导电颗粒103不管在任何方向被挤压时，导电颗粒103的绝缘层1即会在受力点处被压破而露出内部的导电层，导电颗粒103的绝缘层1被压破而露出导电层而实现垂直方向导电这一特性没有方向性。如图3B和3C所示，由于操作误差，有时操作机台没有准确对位，此时，驱动芯片110被错误地放置于ACF 100上，即驱动芯片110的引脚101与液晶面板120上对应的金属垫片102错开一定距离，同时，驱动芯片110的引脚101’与液晶面板120上对应的金属垫片102’也随之错开一定距离。如图3B所示，其中图3B揭示了当驱动芯片110的引脚101、101’与液晶面板120的金属垫片102、102’之间发生较小位移时，液晶面板的金属垫片通过ACF的导电颗粒与驱动芯片的引脚之间被错误电性连接时的一种示意图。当驱动芯片110与液晶面板120接合时，由于压力，ACF 100内部的导电颗粒103受到挤压，则会出现驱动芯片110的引脚101同时对液晶面板120上的金属垫片102和金属垫片102’上在垂直方向错位的两个导电颗粒103进行挤压，垂直方向错位的两个导电颗粒103在相切的受力点处、在与引脚101相切的受力点处以及与金属垫片102、102’相切的受力点处分别被挤破而露出导电层，从而通过导电颗粒103的暴露的导电层，在引脚101与金属垫片102、102’之间分别形成导电通路，则液晶面板120上的相邻两个金属垫片102、102’通过导电颗粒103同时与驱动芯片110的引脚101导通，因此，导致液晶面板120上相邻的金属垫片102和金属垫片102’发生短路。如图3C所示，其中图3C揭示了当驱动芯片110的引脚101、101’与液晶面板120的金属垫片102、102’之间发生较大位移时，液晶面板的金属垫片通过ACF的导电颗粒与驱动芯片的引脚之间被错误电性连接时的一种示意图。当驱动芯片110与液晶面板120接合时，ACF 100内部的导电颗粒103受到挤压，则会出现驱动芯片110的引脚101同时对液晶面板120上的金属垫片102和金属垫片102’上在垂直方向的一个导电颗粒103进行挤压，导电颗粒103在与引脚101相切的受力点处以及与金属垫片102、102’相切的受力点处分别被挤破而露出导电层，从而在引脚101与金属垫片102、102’之间分别形成导电通路，因此，由于导电颗粒103导致液晶面板120上相邻的金属垫片102、102’发生短路。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种导电颗粒，其可以大大减小由于操作机台对位不准产生偏移而造成相邻的金属垫片短路的机率。 

本发明的第二个主要目的在于，提供一种各向异性导电粘结剂膜，其可以大大减小由于操作机台对位不准产生偏移而造成相邻的金属垫片短路的机率。 

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的： 

根据上述目的的第一个方面，本发明公开了一种导电颗粒，其包括绝缘层和导电物质，所述绝缘层为带有内部通孔的实体；所述导电物质填充在该通孔内，且导电物质的长度小于通孔的长度；所述导电物质在导电颗粒沿通孔方向受到挤压时外露。根据上述目的的第二个方面，本发明还公开了一种包含上述导电颗粒的各向异性导电粘结剂膜。 

由上述的技术方案可见，本发明提供的导电颗粒包括绝缘层和导电物质，所述绝缘层为带有内部通孔的实体；所述导电物质填充在该通孔内，且导电物质的长度小于通孔的长度。在电连接时，只有当导电颗粒处于直立状态，即内部导电物质的轴心沿竖直方向时，绝缘层才可以沿通孔方向压缩从而使内部导电物质在挤压方向发生相对运动而外露，从而在垂直方向上形成通路。由于本 发明的导电颗粒外围的绝缘层被压缩变形而露出内部的导电物质这一特性具有方向性，即，导电颗粒实现垂直方向导电具有方向性。与现有技术相比，本发明提供的导电颗粒可以大大减少了相邻金属垫片之间短路的几率。 

附图说明

需要说明的是，附图仅用来配合文字描述来使得文字描述更加清楚和简洁，各图之间并没有按照相同比例进行绘制，同时也没有按照元件的实际比例进行绘制。另外，部分附图仅截取元件的有关部分进行绘制，对与文字描述无关的一些细节进行了省略。 

图1为现有技术导电颗粒结构示意图。 

图2A为通过包含图1的导电颗粒的ACF，液晶面板上的金属垫片和驱动芯片的引脚之间接合之前的部分示意图。 

图2B为图2A所示的液晶面板上的金属垫片和驱动芯片的引脚之间通过ACF的导电颗粒接合之后的示意图。 

图3A为现有技术中的液晶面板上的金属垫片通过ACF的导电颗粒和驱动芯片的引脚之间正确电性连接时的示意图。 

图3B为现有技术中的液晶面板的金属垫片通过ACF的导电颗粒与驱动芯片的引脚之间被错误电性连接时的一种示意图，其中揭示了当驱动芯片的引脚与液晶面板的金属垫片之间发生较小位移时，由于ACF中的导电颗粒使液晶面板上的相邻金属垫片出现短路的现象。 

图3C为现有技术中的液晶面板的金属垫片通过ACF的导电颗粒与驱动芯片的引脚之间被错误电性连接时的另一种示意图，其中揭示了当驱动芯片的引脚与液晶面板的金属垫片之间发生较大位移时，由于ACF中的导电颗粒使液晶面板上的相邻金属垫片出现短路的现象。 

图4为本发明第一实施例的导电颗粒的剖面示意图。 

图5A为本发明的液晶面板的金属垫片通过包含图4所示的导电颗粒的ACF和驱动芯片的引脚之间电性连接之前的示意图，其中揭示了导电颗粒被 挤压之前的状态。 

图5B为图5A所示的液晶面板的金属垫片通过ACF和驱动芯片的引脚之间电性连接时的示意图，其中揭示了ACF中的导电颗粒被挤压之后的状态。 

图6A揭示了当驱动芯片的引脚与液晶面板的金属垫片之间发生较小位移时，本发明的导电颗粒处于一种受挤压状态的示意图。 

图6B揭示了当驱动芯片的引脚与液晶面板的金属垫片之间发生较大位移时，本发明的导电颗粒处于另一种受挤压状态的示意图。 

图7为本发明第二实施例的导电颗粒的剖面示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。 

本发明第一实施例的导电颗粒400采用球体结构，导电颗粒400的球体结构剖面图如图4所示，导电颗粒400的直径优选在4～10um，其包括绝缘层401和导电物质402，绝缘层401为沿轴线有一圆柱形通孔4010的球体，导电物质402为圆柱状，其填充在绝缘层401内部的通孔4010内，且圆柱状导电物质401的长度小于通孔4010的长度。圆柱状导电物质402的直径一般占整个球状绝缘层401直径的四分之一至二分之一，高度一般占到通孔4010长度的四分之三至五分之四。本发明实施例将圆柱状导电物质402设于球体通孔4010的中心，即圆柱状导电物质402任一端面到离该端面最近的通孔4010端面的距离相等。当然，本发明并不限于此，本发明实施例的圆柱状导电物质402亦可以不位于球体通孔4010的中心，即圆柱状导电物质402的两端面分别到通孔4010两端面的距离不相等，其中，只要保证圆柱状导电物质402任一端面到离该端面最近的通孔4010端面的距离大于零，也能实现其导电功能。绝缘层401具备一定的弹性，其材料要求有较小的弹性膜量以便绝缘层401弹性形变，例如，绝缘层401可以为聚四氟乙烯。内部的圆柱状导电物质402可由如下一种或多种导电 金属制成：镍、铝、银、铜、锡、铅、金、锌、铂、钴或它们的合金如焊剂等。金属镍是特别优选的，因为其在所要使用的环境中化学性质稳定，这样有利于两个元件之间形成良好的电性连接。 

当本发明实施例的驱动芯片110与液晶面板120接合时，如图5A所示，图5A为本发明实施例的液晶面板120的金属垫片102通过包含导电颗粒400的ACF 100和驱动芯片110的引脚101之间电性连接之前的示意图，此时，导电颗粒100尚未被挤压。当继续施加压力时，如图5B所示，导电颗粒400外围的绝缘层401被挤压，绝缘层401沿球体轴线方向被压缩而弹性变形，从而使圆柱状导电物质402外露，在驱动芯片110的引脚101和液晶面板120的金属垫片102之间形成电连接的通路，因此，通过ACF 100中的导电颗粒400内部的导电物质402实现液晶面板120的金属垫片102与驱动芯片110的引脚101之间的电性连接。 

本发明实施例的导电颗粒400外围的绝缘层401被压缩变形而露出内部的导电物质402这一特性具有方向性。即，当驱动芯片110与液晶面板120接合时，导电颗粒400受到垂直方向的挤压力，只有当导电颗粒处于直立状态，即圆柱状导电物质402的轴心沿竖直方向时，才能使其外围的绝缘层401压缩变形而露出导电物质402。因此，当出现操作机台对位不准时，驱动芯片110偏移正确位置而被错误地放置于ACF 100上，如图6A和6B所示。由于导电颗粒400被随机地分散在ACF中，导电颗粒400有的处于直立状态，有的可能处于倾斜状态，有的甚至可能完全处于平躺倒下状态。当出现图6A所示的驱动芯片110的引脚101、101’与液晶面板120的金属垫片102、102’之间发生较小位移时，由于本发明实施例的导电颗粒400实现垂直方向导电具有方向性，因此，出现驱动芯片110的引脚101与液晶面板上的金属垫片102和金属垫片102’之间被挤压的垂直方向两导电颗粒同时都处于直立状态，即圆柱状导电物质402的轴心都沿竖直方向时的几率很小，被挤压的导电颗粒400一般不会同时处于直立状态，如图6A所示，只要驱动芯片110的引脚101与液晶面板上的金属垫片102和金属垫片102’之间被挤压的垂直方向两导电颗粒有一个没有处于直 立状态，例如，引脚101与金属垫片102’之间垂直方向被挤压的两个导电颗粒400中的其中之一没有直立而是平躺倒下，即圆柱状导电物质402的轴线处于水平方向，因此在垂直方向挤压引脚101与金属垫片102’之间的导电颗粒时，平躺倒下的导电颗粒400外围的绝缘层401被挤压拉伸，其内部的导电物质402不会暴露出，导电颗粒仍然会保持绝缘状态，因此，引脚101与金属垫片102’之间并没有因为导电颗粒400而导通，虽然引脚101与金属垫片102之间的直立状态的导电颗粒在受到挤压时将金属垫片102与驱动芯片引脚101导通，但不会因此而产生液晶面板120上相邻的金属垫片102、102’间的短路。同理，当出现图6B所示的驱动芯片110的引脚101、101’与液晶面板120的金属垫片102、102’之间发生较大位移时，出现驱动芯片110的引脚101与液晶面板120上的金属垫片102和金属垫片102’之间被挤压的导电颗粒同时都处于直立状态的几率也是非常小的，如图6B所示，只要驱动芯片110的引脚101与液晶面板120上的金属垫片102和金属垫片102’之间被挤压的导电颗粒有一个没有处于直立状态，例如，引脚101与金属垫片102’之间垂直方向被挤压的导电颗粒400没有直立而是平躺倒下，虽然引脚101与金属垫片102之间由于直立的导电颗粒而形成导电通路，但引脚101与金属垫片102’之间却由于倒下的导电颗粒而彼此不导通，因此，液晶面板120上相邻的金属垫片102和金属垫片102’不会由于导电颗粒而发生短路。所以，相较于现有技术，采用本发明的导电颗粒的结构可以大大减小由于操作机台对位不准产生偏移而造成液晶面板上相邻的金属垫片短路的机率。 

本发明第二实施例的导电颗粒400采用圆柱体结构，导电颗粒400的圆柱体结构剖面图如图7所示，该导电颗粒400亦包括绝缘层401和导电物质402，与第一实施例的导电颗粒所不同的是，第二实施例的导电颗粒400的绝缘层401为沿轴线有一圆柱形通孔4010的圆柱体。本发明第二实施例的导电颗粒的其他结构特征与第一实施例相同，故，在此不再赘述。 

将本发明的导电颗粒400分散于热固性粘结剂中构成ACF 100，所述热固性粘结剂不局限于具体类型，只要它通过热固过程表现出粘附性即可。特别地， 因为环氧树脂是高度粘性的和耐湿性的，所以环氧树脂作为优选热固性粘结剂。酚树脂可以被用作于固化环氧树脂的硬化剂。为缓解应力可以包括热塑性树脂。用本发明提供的导电颗粒400制成的各向异性导电粘结剂膜100，大大减小了由于操作机台对位不准而造成液晶面板上相邻的金属垫片短路的机率。 

虽然本发明示出优选实施例，然而并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可以作些许的修改和变化。 

Claims (10)

1.一种导电颗粒，其特征在于，所述导电颗粒包括绝缘层和导电物质，所述绝缘层为内部沿轴线有一通孔的实体；所述导电物质填充在该通孔内，且导电物质的长度小于通孔的长度；所述导电物质在导电颗粒沿所述轴线方向受到挤压时外露。

2.如权利要求1所述的导电颗粒，其特征在于，所述绝缘层为球体；所述通孔为圆柱形，位于球体轴线处；所述导电物质为圆柱状。

3.如权利要求1所述的导电颗粒，其特征在于，所述绝缘层为圆柱体；所述通孔为圆柱形，位于圆柱体轴线处；所述导电物质为圆柱状。

4.如权利要求2或3所述的导电颗粒，其特征在于，所述圆柱状导电物质的直径是绝缘层直径的四分之一至二分之一。

5.如权利要求4所述的导电颗粒，其特征在于，所述圆柱状导电物质的长度是通孔长度的四分之三至五分之四。

6.如权利要求1所述的导电颗粒，其特征在于，所述导电颗粒的直径为4～10um。

7.如权利要求5所述的导电颗粒，其特征在于，所述圆柱状导电物质任一端面到离该端面最近的通孔端面的距离相等；或者

所述导电物质任一端面到离该端面最近的通孔端面的距离不相等，并且导电物质任一端面到离该端面最近的通孔端面的距离大于零。

8.如权利要求1所述的导电颗粒，其特征在于，所述绝缘层的材料具有较小的弹性膜量。

9.如权利要求8所述的导电颗粒，其特征在于，所述绝缘层的材料为聚四氟乙烯，所述导电物质的材料为金属镍。

10.一种包括如权利要求1至9任一项所述的导电颗粒的各向异性导电粘结剂膜。

Images