CN101589514B - 各向异性导电膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种各向异性导电膜，其中含有聚合性丙烯酸系化合物、薄膜形成树脂、导电性颗粒和聚合引发剂，该各向异性导电膜在压合温度最高为130℃、压合时间最长为3秒钟的压合条件下进行各向异性导电连接时，可以实现高粘合强度和良好的导通可靠性。上述聚合引发剂含有通过分解不产生氧气且1分钟半衰期温度不同的两种有机过氧化物。这两种有机过氧化物中，1分钟半衰期温度高的有机过氧化物通过分解产生苯甲酸或其衍生物。

Description

各向异性导电膜
技术领域
本发明涉及各向异性导电膜、使用该导电膜的连接结构体及其制造方法。
背景技术
连接形成于液晶面板的玻璃基板上的ITO电极和搭载有驱动用IC的TAB时、或者连接液晶显示装置的挠性配线基板和印刷配线基板时，通常广泛使用各向异性导电膜，上述各向异性导电膜是将含有热固性环氧树脂、聚合引发剂和导电性颗粒的热固性树脂组合物模制成膜状的各向异性导电膜。这种情况下，通常压合温度为180～250℃左右、压合时间为5～10秒左右。
然而，近年来为了减少对挠性基板的电极部或液晶面板的玻璃基板上的ITO电极的热应力，人们要求降低使用各向异性导电膜进行热压合时的压合温度；并且，为了不仅降低热应力还提高生产效率，人们要求缩短压合时间。因此，人们尝试着将聚合性丙烯酸系化合物与薄膜形成树脂一同使用来代替构成各向异性导电膜的热固性环氧树脂，上述聚合性丙烯酸系化合物与上述热固性环氧树脂相比可以在低温、短时间内固化。这种情况下，有人提案使用伴随着自身分解不产生气体的有机过氧化物、例如1分钟半衰期温度较低的100℃～130℃左右的有机过氧化物(例如二苯甲酰过氧化物(1分钟半衰期温度为130℃)、二月桂酰过氧化物(1分钟半衰期温度为116.4℃)、二(3，5，5-三甲基己酰基)过氧化物(1分钟半衰期温度为112.6℃)等)作为聚合引发剂(专利文献1)。
专利文献1：日本特开2006-199825号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，利用含有聚合性丙烯酸系化合物和上述有机过氧化物的各向异性导电膜进行各向异性导电连接时，为了降低压合温度和缩短压合时间，而在压合温度为130℃以下、压合时间为3秒的条件下进行压合时，各向异性导电膜与电子零件或挠性基板的粘合强度不充分，因此存在着连接可靠性不充分的问题。所以，尽管使用与环氧树脂相比可以降低固化温度且可以缩短固化时间的聚合性丙烯酸系化合物，但必须使压合温度为150℃以上、使压合时间为5秒以上。
本发明为了解决上述现有技术课题而设，其目的在于当使用各向异性导电膜在压合温度最高为130℃、压合时间最长为3秒钟的压合条件下进行各向异性导电连接时，可以实现高粘合强度和良好的导通可靠性，上述各向异性导电膜中将与热固性环氧树脂相比可以在较低温度、较短时间内固化的聚合性丙烯酸系化合物与薄膜形成树脂一同使用。
解决课题的方法
本发明人等发现：通过使用经分解不产生氧气且1分钟半衰期温度不同的两种有机过氧化物作为有机过氧化物，这两种有机过氧化物中，使用通过分解产生苯甲酸的有机过氧化物作为1分钟半衰期温度高的有机过氧化物，可以达到上述目的，从而完成了本发明。
即，本发明提供各向异性导电膜，该各向异性导电膜含有聚合性丙烯酸系化合物、薄膜形成树脂、导电性颗粒和聚合引发剂而形成，其特征在于：上述聚合引发剂含有通过分解不产生氧气且1分钟半衰期温度不同的两种有机过氧化物，这两种有机过氧化物中，1分钟半衰期温度高的有机过氧化物为通过分解产生苯甲酸的有机过氧化物。
另外，本发明提供连接结构体，该连接结构体是利用上述各向异性导电膜将第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间进行各向异性导电连接。本发明还提供连接结构体的制造方法，该方法的特征在于：将上述各向异性导电膜挟持在第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间，在1分钟半衰期温度低的有机过氧化物不发生分解的第1温度下临时贴附，之后在1分钟半衰期温度高的有机过氧化物发生分解的第2温度下进行热压合。
发明效果
本发明的各向异性导电膜，使用通过分解不产生氧气的有机过氧化物作为聚合性丙烯酸系化合物的聚合引发剂。因此，压合时不会产生气体，所以可以提高连接可靠性。而且，使用1分钟半衰期温度不同的两种有机过氧化物作为有机过氧化物，其中1分钟半衰期温度高的有机过氧化物(以下，有时称作高温分解过氧化物)使用通过分解产生苯甲酸或其衍生物的有机过氧化物。因此，由于1分钟半衰期温度相对低的有机过氧化物(以下，有时称作低温分解过氧化物)的存在，在促进高温分解过氧化物分解的相对高的温度下进行短时间的热压合时，随着加热温度的上升，使低温分解过氧化物从不必考虑热应力的相对低的温度开始分解，可以使聚合性丙烯酸系化合物充分固化。
于是，最终使高温分解过氧化物分解，结束聚合性丙烯酸系化合物的固化，同时产生苯甲酸。由于生成的一部分苯甲酸存在于已固化的各向异性导电膜与被连接物的界面及其近旁，所以能够提高粘合强度。
附图说明
图1是实施例1的各向异性导电膜样品的GC-MS图谱。
具体实施方式
本发明的各向异性导电膜含有聚合性丙烯酸系化合物、薄膜形成树脂、导电性颗粒和聚合引发剂。其中，聚合引发剂含有通过分解不产生氧气且分解温度不同的两种有机过氧化物，这两种有机过氧化物中，1分钟半衰期温度高的有机过氧化物通过分解产生苯甲酸或其衍生物。其中，苯甲酸衍生物的例子有：苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸叔丁酯等。
本发明中，在用作聚合引发剂的两种有机过氧化物中，若1分钟半衰期温度低的有机过氧化物的1分钟半衰期温度太低，则固化前的保存稳定性变短；若太高，则存在各向异性导电膜的固化不充分的趋势，所以优选80℃以上且不足120℃，更优选为90℃以上且不足120℃。另一方面，1分钟半衰期温度高的有机过氧化物的1分钟半衰期温度低者还未上市，若太高，则在最初设想的热压合温度下存在不产生苯甲酸或其衍生物的趋势，所以优选为120℃以上且150℃以下。
另外，若低温分解过氧化物与高温分解过氧化物间的1分钟半衰期温度之差太小，则低温分解过氧化物和高温分解过氧化物与聚合性丙烯酸系化合物反应，结果有助于提高粘合强度的苯甲酸量减少；若上述温度之差太大，则各向异性导电膜在低温下的固化反应性趋于降低，所以优选为10℃以上且30℃以下。
就上述低温分解过氧化物与高温分解过氧化物的重量比而言，若前者相对于后者相对太少，则各向异性导电膜在低温下的固化反应性降低；反之若太多，则粘合强度趋于降低，所以优选为10∶1～1∶5。
本发明中能够使用的低温分解过氧化物的具体例子有：二异丁酰过氧化物(1分钟半衰期温度为85.1℃)、1，1，3，3-四甲基丁基过氧-2-乙基己酸酯(1分钟半衰期温度为124.3℃)、二月桂酰过氧化物(1分钟半衰期温度为116.4℃)、二(3，5，5-三甲基己酰基)过氧化物(1分钟半衰期温度为112.6℃)、过氧化新叔戊酸叔丁酯(1分钟半衰期温度为110.3℃)、过氧化新叔戊酸叔己酯(1分钟半衰期温度为109.1℃)、过氧化新庚酸叔丁酯(1分钟半衰期温度为104.6℃)、过氧化新癸酸叔丁酯(1分钟半衰期温度为103.5℃)、过氧化新癸酸叔己酯(1分钟半衰期温度为100.9℃)、过二碳酸二(2-乙基己基)酯(1分钟半衰期温度为90.6℃)、过二碳酸二(4-叔丁基环己基)酯(1分钟半衰期温度为92.1℃)、1，1，3，3-四甲基丁基过氧化新癸酸酯(1分钟半衰期温度为92.1℃)、过二碳酸二仲丁酯(1分钟半衰期温度为85.1℃)、过二碳酸二正丙酯(1分钟半衰期温度为85.1℃)、过氧化新癸酸枯烯酯(1分钟半衰期温度为85.1℃)等。上述低温分解过氧化物可以将两种以上结合使用。
高温分解过氧化物的具体例子有：二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物(1分钟半衰期温度为128.2℃)、二(3-甲基苯甲酰基)过氧化物(1分钟半衰期温度为131.1℃)、二苯甲酰过氧化物(1分钟半衰期温度为130.0℃)、过氧苯甲酸叔己酯(1分钟半衰期温度为160.3℃)、过氧苯甲酸叔丁酯(1分钟半衰期温度为166.8℃)等。上述高温分解过氧化物可以将两种以上结合使用。另外，通过使用具有苯环的上述高温分解过氧化物，可以提高各向异性导电膜的凝聚力，所以可以进一步提高粘合强度。
作为低温分解过氧化物与高温分解过氧化物的组合，从保存稳定性和粘合强度的角度考虑，优选前者为二月桂酰过氧化物、后者为二苯甲酰过氧化物的组合。
若各向异性导电膜中包含上述两种不同过氧化物的聚合引发剂的使用量太少，则失去反应性；若太多，则各向异性导电膜的凝聚力趋于降低，所以相对于100重量份聚合性丙烯酸系化合物，上述聚合引发剂优选1～10重量份，更优选为3～7重量份。
本发明中使用的聚合性丙烯酸系化合物是具有1个以上、优选2个丙烯酰基或甲基丙烯酰基(以下称为(甲基)丙烯酰基)的化合物。其中，为了提高导通可靠性，一分子聚合性丙烯酸系化合物中(甲基)丙烯酰基的数目为两个以上、优选为两个。
聚合性丙烯酸系化合物的具体例子有：聚二丙烯酸乙二醇酯、磷酸酯型丙烯酸酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、双苯氧乙醇芴二丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基乙基琥珀酸、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异冰片酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸环己酯、三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯、丙烯酸四氢糠酯、邻苯二甲酸二缩水甘油醚丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、双酚A型环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等、以及相当于上述化合物的(甲基)丙烯酸酯。
若各向异性导电膜中聚合性丙烯酸系化合物的使用量太少，则导通可靠性变低；若太多，则粘合强度趋于变低；所以聚合性丙烯酸系化合物的使用量优选为树脂固体成分中的20～70％(重量)、更优选为30～60％(重量)。
本发明中使用的薄膜形成树脂可以使用：聚酯树脂、聚氨酯树脂、苯氧树脂、聚酰胺、EVA等热塑性弹性体等。其中，从耐热性、粘合性的角度考虑，可以优选使用苯氧树脂。
若各向异性导电膜中薄膜形成树脂的使用量太少，则无法形成薄膜；若太多，则用于得到电连接的树脂的排除性趋于变低，所以薄膜形成树脂的使用量优选为树脂固体成分中的10～70％(重量)、更优选为30～50％(重量)。
作为本发明中使用的导电性颗粒，可以使用以往的各向异性导电膜中使用的导电性颗粒，例如可以使用：金颗粒、银颗粒、镍颗粒等金属颗粒；用金、镍、锌等金属包覆苯并胍胺树脂或苯乙烯树脂等树脂颗粒表面而得到的金属包覆树脂颗粒等。上述导电性颗粒的平均粒径通常为1～10μm，更优选为2～6μm。
若各向异性导电膜中导电性颗粒的使用量太少，则导通不良；若太多，则短路；所以相对于100重量份树脂固体成分，导电性颗粒的使用量优选0.1～20重量份、更优选为0.2～10重量份。
本发明的各向异性导电膜，根据需要，可以含有各种丙烯酸单体等稀释用单体、填充剂、软化剂、着色剂、阻燃剂、触变剂、偶联剂等。
本发明的各向异性导电膜，可以利用与以往的各向异性导电膜相同的方法进行制造。例如，可以通过将聚合性丙烯酸系化合物、薄膜形成树脂、导电性颗粒、聚合引发剂和根据需要而添加的其他添加剂、以及丁酮等溶剂均匀混合，之后将该混合物涂布在实施了剥离处理的剥离薄片表面并进行干燥来制造。
本发明的各向异性导电膜可优选适用于连接结构体，所述连接结构体是将第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间进行各向异性导电连接而形成。其中，对第1配线基板和第2配线基板没有特别限定，可以列举液晶面板的玻璃基板或挠性配线基板等。另外，对各基板的连接部也没有特别限定，可以是以往的各向异性导电膜所适用的连接部。
上述连接结构体可如下制造：将本发明的各向异性导电膜挟持在第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间，在1分钟半衰期温度低的有机过氧化物不发生分解的第1温度下临时贴附，之后在1分钟半衰期温度高的有机过氧化物发生分解的第2温度下进行热压合，即可制造连接结构体。其中，1分钟半衰期温度低的有机过氧化物、1分钟半衰期温度高的有机过氧化物、它们的优选的1分钟半衰期温度、它们的优选温度差如上所述。另外，第1温度优选1分钟半衰期温度低的有机过氧化物的该1分钟半衰期温度的-20℃以下的温度，第2温度优选1分钟半衰期温度高的有机过氧化物的该1分钟半衰期温度的-20℃以上的温度。
实施例
以下，通过实施例来具体说明本发明。
实施例1和比较例1～5
将混合比例以重量比表示的表1的组成成分按照常规方法均匀混合，涂布在剥离聚酯膜上，吹5分钟70℃的热风进行干燥，制成30μm厚的各向异性导电膜。
对于所得的各向异性导电膜，利用4端子法测定导通电阻(Ω)，以判断连接可靠性的程度。即，使用35μm的铜箔在玻璃环氧基板上形成间距为200μm的配线，在80℃、1MPa、2秒的条件下，将各向异性导电膜加热压合在上述配线上，剥下剥离PET，将各向异性导电膜临时粘合在基板表面。在该各向异性导电膜上搭载在厚38μm的聚酰亚胺膜上形成有间距为200μm的、厚8μm的铜配线的挠性配线基板的铜配线部分，在130℃、3MPa、3秒或190℃、3MPa、5秒的条件下压合4cm的长度，得到评价用的连接结构体。
将所得连接结构体在温度85℃、湿度85％RH的恒温槽中保持500小时后，用万用表测定导通电阻值。所得结果见表1。另外，以50mm/分钟的剥离速度对上述配线结构体进行90度剥离试验，测定粘合强度(N/cm)。所得结果见表1。实用上希望粘合强度为6N/cm以上。
测定各向异性导电膜的DSC(差示量热测定：升温速度为10℃/分钟)。所得结果见表1。
另外，将所得的实施例1的各向异性导电膜在135℃下加热，捕集在加热时产生的气体(-20℃、15分钟)、浓缩，用GC-MS装置(JHS100(JAI社制)-HP6890/5973MS(agilent社制))测定浓缩物的GC-MS。所得GC-MS图谱见图1。根据图1可以确认到苯甲酸的吸收峰，可以确认在压合时产生苯甲酸。
[表1]
  实施例1   比较例1   比较例2   比较例3   比较例4   比较例5
  二官能丙烯酸酯(A-200、新中村化学社)   30   30   30   30   30   30
  苯氧树脂(YP50、东都化成社)   40   40   40   40   40   40
  聚氨酯丙烯酸酯(U-2PPA、新中村化学社)   20   20   20   20   20   20
  磷酸酯型丙烯酸酯(PM-2、日本化药社)   5   5   5   5   5   5
  Ni颗粒(粒径μm)   2   2   2   2   2   2
  二月桂酰过氧化物   3   6   -   3   -   -
  二苯甲酰过氧化物   3   -   6   -   -   -
  苯甲酸   -   -   -   3   -   -
  过氧苯甲酸叔丁酯   -   -   -   -   6   -
  1，1，3，3-四甲基丁基-过氧-2-乙基己酸酯   -   -   -   -   -   6
  导通电阻[Ω]：130℃-3Mpa-3秒   0.089   0.101   4.5(开)   0.099   6.1(开)   0.092
  粘合强度[N/cm]：130℃-3Mpa-3秒   7   4   2   3.5   2.2   4.2
  粘合强度[N/cm]：190℃-3Mpa-5秒   7.8   4.1   7.2   4.3   5.3   4.5
  DSC开始温度(℃)   70   60   82   63   105   67
  DSC最高温度(℃)   90   80   105   85   120   83
由表1可知：使用二月桂酰过氧化物(低温分解过氧化物)和二苯甲酰过氧化物(高温分解过氧化物)作为聚合引发剂的实施例1的各向异性导电膜的导通电阻小，因此导通可靠性优异，而且显示出优异的粘合强度。
另一方面，只使用二月桂酰过氧化物作为聚合引发剂的比较例1的各向异性导电膜的粘合强度低；只使用二苯甲酰过氧化物作为聚合引发剂的比较例2的各向异性导电膜的粘合强度理想，但导通电阻变高，因此不优选。虽然只使用二月桂酰过氧化物作为聚合引发剂、但添加了苯甲酸单体的比较例3的各向异性导电膜的粘合强度低。另外，不使用聚合引发剂而单独使用苯甲酸时，粘合强度也低。
为了研究苯甲酸的效果，比较只使用1分子中产生2个苯甲酸的二苯甲酰过氧化物的比较例2、只使用1分子中产生1个苯甲酸的过氧苯甲酸叔丁酯作为聚合引发剂的比较例4、只使用不产生苯甲酸的二月桂酰过氧化物作为聚合引发剂的比较例1时，在190℃-3Mpa-5秒的压合条件下，粘合强度的顺序为：比较例2＞比较例4＞比较例1。因此可知：苯甲酸的生成个数越多，粘合强度越高。另外，由不产生苯甲酸、而产生2-乙基己酸的比较例5的结果可知：作为有助于提高粘合强度的羧酸，苯甲酸比2-乙基己酸更优异。
产业实用性
本发明的各向异性导电膜可以在低温、快速固化的条件下进行各向异性导电连接。因此，可以在不对连接对象物施加热应力的条件下进行各向异性导电连接，可用于精密电子零件的高可靠性的各向异性导电连接。

Claims (9)

1.各向异性导电膜，该导电膜含有聚合性丙烯酸系化合物、薄膜形成树脂、导电性颗粒和聚合引发剂而形成，其特征在于：上述聚合引发剂含有通过分解不产生氧气且1分钟半衰期温度不同的两种有机过氧化物，这两种有机过氧化物中，1分钟半衰期温度高的有机过氧化物为通过分解产生苯甲酸或其衍生物的有机过氧化物。
2.权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，上述两种有机过氧化物中，1分钟半衰期温度低的有机过氧化物的1分钟半衰期温度为80℃以上且不足120℃；1分钟半衰期温度高的有机过氧化物的1分钟半衰期温度为120℃以上且150℃以下。
3.权利要求1或2所述的各向异性导电膜，其中，分解温度不同的两种有机过氧化物之间的1分钟半衰期温度差为10℃以上且30℃以下。
4.权利要求1或2所述的各向异性导电膜，其中，上述两种有机过氧化物中，1分钟半衰期温度低的有机过氧化物与1分钟半衰期温度高的有机过氧化物的重量比为10∶1～1∶5。
5.权利要求1或2所述的各向异性导电膜，其中，上述两种有机过氧化物中，1分钟半衰期温度低的有机过氧化物为二月桂酰过氧化物，1分钟半衰期温度高的有机过氧化物为二苯甲酰过氧化物。
6.权利要求1或2所述的各向异性导电膜，其中，聚合性丙烯酸系化合物为磷酸酯型丙烯酸酯或具有芴基的丙烯酸酯。
7.权利要求1或2所述的各向异性导电膜，其中，薄膜形成树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂或苯氧树脂。
8.连接结构体，该连接结构体是利用权利要求1～7中任一项所述的各向异性导电膜将第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间进行各向异性连接。
9.连接结构体的制造方法，其特征在于：将权利要求1～7中任一项所述的各向异性导电膜挟持在第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间，在1分钟半衰期温度低的有机过氧化物不发生分解的第1温度下临时贴附，之后在1分钟半衰期温度高的有机过氧化物发生分解的第2温度下进行热压合。
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