CN101877335A - 渐层式异方性导电胶膜及其制造方法 - Google Patents

渐层式异方性导电胶膜及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种渐层式异方性导电胶膜及其制造方法，所述渐层式异方性导电胶膜包括多个胶材层，且每个胶材层包含不同的导电粒子密度，其制造方法是先制造包含不同导电粒子密度的胶材层，再以堆栈方式组合而成，或先涂布未添加导电粒子的原始胶材层，再以喷墨方式喷洒导电粒子埋入原始胶材层内形成胶材层，并重复进行该步骤且改变喷墨压力而形成出多层状的渐层式异方性导电胶膜，不仅降低导电粒子添加量，更增加粒子捕捉率且提高产品优良率。

Description

渐层式异方性导电胶膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种异方性导电胶膜及制造方法，尤其涉及一种具有不同导电粒子密度的多层堆栈排列的渐层式异方性导电胶膜及其制造方法。
背景技术
由于薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，TFT-LCD)具有轻薄短小且较低耗电量的优点，目前已是个人计算机以及笔记本型计算机的最主要显示装置，而消费型的TFT-LCD电视机也逐年在增加中。TFT-LCD需有特定的驱动装置，一般称为LCD驱动集成电路(Integrated Circuit，IC)，TFT-LCD驱动IC与基板连接主要是利用金凸块以接合胶接合方式进行接合，但是金凸块的间距一般较小，约20微米～40微米，且金凸块的熔点相对于锡铅凸块高很多，所以很难使用传统的钖铅回焊制造过程进行焊接，而目前主要的接合方式是利用异方性导电胶膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)。
ACF的组成主要包含导电粒子及绝缘胶材，导电粒子包含在绝缘胶材内，由于绝缘胶材在加热下具有黏滞性，且在外来垂直压力下，其中的导电粒子向受压方向上移动，进而相互接触或挤压变形，因而形成受压垂直纵方向上具有电气导通的效应，但在未受挤压的水平横方向上因导电粒子仍被绝缘胶材隔离开而形成绝缘性的电气状态，当经过一段时间使绝缘胶材固化后，导电粒子便不再受外力而移动而形成垂直导通但水平绝缘的稳定结构。因此，使TFT-LCD驱动IC与基板形成良好的电气连接。
导电粒子的种类可分为碳黑、金属球及外镀金属的树脂球等。碳黑为早期产品，目前使用已不多。金属球则以镍球为大宗，优点在于其高硬度、低成本，尖角状突起可插入接点中以增加接触面积；缺点则在其可能破坏脆弱的接点、容易氧化而影响导通等。为克服镍球的氧化问题，可在镍球表面镀金而成为镀金镍球。目前镍球的导电粒子多用于与PCB的连接，LCD面板的ITO电极连接则不适用，主要原因在于金属球质硬且多尖角，怕其对ITO线路造成损伤。因此，用于TFT-LCD的ACF是以镀金镍的树脂球为主流，由于树脂球具弹性，不但不会伤害ITO线路，且在加压胶合的过程中，球体将变形呈椭球状以增加接触面积。
ACF中的导电粒子扮演垂直导通的关键角色，绝缘胶材中导电粒子数目越多或导电粒子的体积越大，垂直方向的接触电阻越小，导通效果也就越好。然而，过多或过大的导电粒子可能会在热压合时，横向的金凸块间容易彼此接触而造成横向导通的短路，使得电气功能不正常或甚至失效而导致整个TFT-LCD损坏。
由于TFT-LCD分辨率要求日益提高，驱动IC的接脚数目也随着增加，而相对地金凸块与基板上连接垫片的尺寸就愈来愈细窄化，亦即朝向细小间距。在接触面积缩小的情况下，为了能维持住足够的导通电量就必须提高导电粒子的捕捉率。以传统的制备方式来制备的话，须增加导电粒子的添加量，相对的也就增加了制造成本，而不利于市场竞争。此外，增加导电粒子的添加量会降低横向上的电气绝缘，因横向的导电粒子有可能因垂直加压产生横向推挤的效应而相互接触形成电气导通。
因此，需要一种不需增加导电粒子密度而能在间距缩小下提高对导电粒子捕捉率的异方性导电胶膜，藉以改进产品性能并降低原物料成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种渐层式异方性导电胶膜及其制造方法，其可在不增加导电粒子的密度下增加粒子捕捉率，而能在间距缩小时达到所需的垂直导通电阻值，并避免发生横向导通，大幅提高产品的优良率。
本发明所述的渐层式异方性导电胶膜，其包括多个以渐层式堆栈的胶材层，所述胶材层的每一胶材层具有一绝缘胶以及多个导电粒子，所述导电粒子分布在该绝缘胶内，所述胶材层中不同胶材层的导电粒子的密度不相同，所述胶材层的堆栈次序是较高导电粒子密度的胶材层在较低导电粒子密度的胶材层的上方。
本发明所述的渐层式异方性导电胶膜中，所述绝缘胶包括一环氧树脂以及一硬化剂。
本发明所述的渐层式异方性导电胶膜中，所述导电粒子包括一树脂球、一第一金属层以及一第二金属层，该第一金属层包覆该树脂球，且该第二金属层包覆该第一金属层。所述树脂球包括一压克力树脂，该第一金属层包括一电镀镍，而该第二金属层包括一电镀金。
本发明还提供一种渐层式异方性导电胶膜的制造方法，藉以形成具多个胶材层的一渐层式异方性导电胶膜，其包括以下步骤：
步骤A，开始该制造方法的操作，将多个导电粒子加入一绝缘胶内，形成一胶材，并重复该方式，藉改变所述导电粒子的数目而形成多个包含不同导电粒子密度的胶材，进入步骤B；
步骤B，将一具有较低导电粒子密度的胶材涂布到一基材上，进入步骤C；
步骤C，对该具有较低导电粒子密度的胶材进行加热烘烤，形成一胶材层，进入步骤D；
步骤D中，将一较高导电粒子密度的胶材涂布到前一步骤C中所形成的具有较低导电粒子密度的胶材层上，接着进入步骤E；
步骤E，进行加热烘烤以形成一另一胶材层，进入步骤F；
步骤F，如果已完成一最后胶材层，则进入步骤G，如果还未完成该最后胶材层，则回到步骤D，重复上述操作；
步骤G，去除该基材以形成该渐层式异方性导电胶膜，进入步骤H；以及
步骤H，结束该制造方法的操作。
本发明还提供一种渐层式异方性导电胶膜的制造方法，藉以形成具多个胶材层的一渐层式异方性导电胶膜，其包括以下步骤：
步骤A，开始该制造方法的操作，将一绝缘胶涂布到一基材上，进入步骤B；
步骤B，设定一喷墨压力，进入步骤C；
步骤C，以一喷墨方式将多个导电粒子喷洒到该绝缘胶上，并进而埋入该绝缘胶内，进入步骤D；
步骤D，进行加热烘烤以形成一胶材层，进入步骤E；
步骤E，将该绝缘胶涂布到前一步骤D所形成的该胶材层上，进入步骤F；
步骤F，增加该喷墨压力，进入步骤G；
步骤G，以该喷墨方式将所述导电粒子喷洒到该步骤E的绝缘胶上并进而埋入该绝缘胶内，进入步骤H；
步骤H，进行加热烘烤以形成另一胶材层，进入步骤I；
步骤I，如果已完成一最后胶材层，则进入步骤J，如果未完成该最后胶材层，则回到步骤E，重复上述操作；
步骤J，去除该基材以形成该渐层式异方性导电胶膜，进入步骤K；以及
步骤K，结束本制造方法的操作；
其中，所述胶材层在较高喷墨压力下具有一较高的导电粒子密度，且在较低喷墨压力下具有一较低的导电粒子密度，该渐层式异方性导电胶膜的所述胶材层形成该导电粒子密度由低而高依次排列的一渐层式堆栈。
本发明提供的渐层式异方性导电胶膜及其制造方法，可在不增加导电粒子的密度下增加粒子捕捉率，并能在间距缩小时达到所需的垂直导通电阻值，同时避免发生横向导通，大幅提高产品的优良率。
附图说明
图1为本发明中第一实施例的渐层式异方性导电胶膜的示意图。
图2为本发明所述渐层式异方性导电胶膜的制造方法的流程图。
图3为本发明所述渐层式异方性导电胶膜的另一制造方法的流程图。
图4为本发明中第二实施例的渐层式异方性导电胶膜的示意图。
图5为本发明中第三实施例的渐层式异方性导电胶膜的示意图。
图6为本发明中第四实施例的渐层式异方性导电胶膜的示意图。
具体实施方式
以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。
如图1所示，为本发明所述渐层式异方性导电胶膜的示意图。本发明所述的渐层式异方性导电胶膜10包括多个胶材层，比如，第一胶材层21、第二胶材层22以及第三胶材层23，每个胶材层具有绝缘胶30以及导电粒子40，且导电粒子40的密度是由低而高变化，亦即第一胶材层21的导电粒子密度低于第二胶材层22的导电粒子密度，而第二胶材层22的导电粒子密度又低于第三胶材层23的导电粒子密度。
要注意的是，图1显示第一胶材层21、第二胶材层22以及第三胶材层23以方便说明本发明所述渐层式异方性导电胶膜的特点，并非用以限定本发明范围，因此，本发明的渐层式异方性导电胶膜是具有大于一个以上的任意整数个胶材层。该绝缘胶包括环氧树脂以及硬化剂，藉加热熟化而形成固态状。
图2所示为本发明所述的渐层式异方性导电胶膜的制造方法的流程图。如图2所示，本发明的制造方法为由步骤S100开始，将多个导电粒子加入绝缘胶内，形成胶材，并重复该方式，藉改变所述导电粒子的数目而形成多个包含不同导电粒子密度的胶材，并进入步骤S110。在步骤S110中，将低导电粒子密度的胶材涂布到基材上，接着进入步骤S120，进行加热烘烤以形成胶材层，进入步骤S130。在步骤S130中，将较高导电粒子密度的胶材到涂布前一步骤中所形成的较低导电粒子密度的胶材层上，接着进入步骤S140，进行加热烘烤以形成胶材层，并进入步骤S150。在步骤S150中，如果已完成最后的胶材层，则进入步骤S160，如果还未完成最后的胶材层，则回到步骤S130，重复上述操作。在步骤S160中，去除基材以形成所需的渐层式异方性导电胶膜，并进入步骤S180，结束本制造方法的操作。
图3所示为本发明所述渐层式异方性导电胶膜的另一制造方法的流程图。如图3所示，本发明的另一制造方法是由步骤S200开始，将未添加导电粒子的绝缘胶涂布到基材上，接着在步骤S210中，设定喷墨压力，并进入步骤S220。在步骤S220中，以喷墨方式将导电粒子喷洒到绝缘胶上并进而埋入绝缘胶内，接着在步骤S230中，进行加热烘烤以形成胶材层，并进入步骤S240。在步骤S240中，将未添加导电粒子的绝缘胶涂布到前一步骤的胶材层上，接着在步骤S250中，增加喷墨压力，并进入步骤S260。在步骤S260中，以喷墨方式将导电粒子喷洒到绝缘胶上并进而埋入绝缘胶内，接着在步骤S270中，进行加热烘烤以形成另一胶材层，并进入步骤S280。在步骤S280中，如果已完成最后胶材层，则进入步骤S285，如果未完成最后胶材层，则回到步骤S240，重复上述操作。在步骤S285中，去除基材以形成所需的渐层式异方性导电胶膜，并进入步骤S290，结束本制造方法的操作。
本发明的渐层式异方性导电胶膜具有较低的粒子密度，较高的导电粒子捕捉率以及较低的导通电阻，如下表1所示。
表1
Figure B200910135847XD0000061
由表1可知，传统ACF需增加导电粒子密度以降低导通阻值，但导电粒子捕捉率为8pcs/bump，低于本发明ACF的15pcs/bump，且本发明ACF的导电粒子密度为32213pcs/mm2，而导通阻值为1.2Ω，分别优于传统ACF的40243pcs/mm2以及1.4Ω。
图4所示为本发明所述第二实施例的渐层式异方性导电胶膜的示意图。如图4所示，第二实施例的渐层式异方性导电胶膜12具有与图1相类似的结构，不同点仅在于图4的渐层式异方性导电胶膜12的薄层排列次序与图1的渐层式异方性导电胶膜10相反。
图5所示为本发明所述第三实施例的渐层式异方性导电胶膜的示意图。如图5所示，第三实施例的渐层式异方性导电胶膜14具有绝缘胶30与导电粒子40，且导电粒子40在绝缘胶30的分布浓度是由高浓度逐渐降低至低浓度，再由低浓度逐渐增加至高浓度，如第一胶材层51、第二胶材层52、第三胶材层53、第四胶材层54以及第五胶材层55。要注意的是，本实施例可包括任意数目的胶材层。
图6所示为本发明所述第四实施例的渐层式异方性导电胶膜的示意图。如图6所示，第四实施例的渐层式异方性导电胶膜16具有绝缘胶30与导电粒子40，且导电粒子40在绝缘胶30的分布浓度是由低浓度逐渐增加至高浓度，再由高浓度逐渐降低至低浓度，如第一胶材层61、第二胶材层62、第三胶材层63、第四胶材层64以及第五胶材层65。要注意的是，本实施例可包括任意数目的胶材层。
以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (12)

1.一种渐层式异方性导电胶膜，其特征在于，
包括多个以渐层式堆栈的胶材层，所述胶材层的每一胶材层具有一绝缘胶以及多个导电粒子，所述导电粒子分布在该绝缘胶内，所述胶材层中不同胶材层的导电粒子的密度不相同，所述胶材层的堆栈次序是较高导电粒子密度的胶材层在较低导电粒子密度的胶材层的上方。
2.如权利要求1所述的渐层式异方性导电胶膜，其特征在于，所述绝缘胶包括一环氧树脂以及一硬化剂。
3.如权利要求1所述的渐层式异方性导电胶膜，其特征在于，所述导电粒子包括一树脂球、一第一金属层以及一第二金属层，该第一金属层包覆该树脂球，且该第二金属层包覆该第一金属层。
4.如权利要求3所述的渐层式异方性导电胶膜，其特征在于，所述树脂球包括一压克力树脂，该第一金属层包括一电镀镍，而该第二金属层包括一电镀金。
5.一种渐层式异方性导电胶膜的制造方法，藉以形成具多个胶材层的一渐层式异方性导电胶膜，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，开始该制造方法的操作，将多个导电粒子加入一绝缘胶内，形成一胶材，并重复该方式，藉改变所述导电粒子的数目而形成多个包含不同导电粒子密度的胶材，进入步骤B；
步骤B，将一具有较低导电粒子密度的胶材涂布到一基材上，进入步骤C；
步骤C，对该具有较低导电粒子密度的胶材进行加热烘烤，形成一胶材层，进入步骤D；
步骤D中，将一较高导电粒子密度的胶材涂布到前一步骤C中所形成的具有较低导电粒子密度的胶材层上，接着进入步骤E；
步骤E，进行加热烘烤以形成一另一胶材层，进入步骤F；
步骤F，如果已完成一最后胶材层，则进入步骤G，如果还未完成该最后胶材层，则回到步骤D，重复上述操作；
步骤G，去除该基材以形成该渐层式异方性导电胶膜，进入步骤H；以及
步骤H，结束该制造方法的操作。
6.如权利要求5所述的渐层式异方性导电胶膜的制造方法，其特征在于，所述绝缘胶包括一环氧树脂以及一硬化剂。
7.如权利要求5所述的渐层式异方性导电胶膜的制造方法，其特征在于，所述导电粒子包括一树脂球、一第一金属层以及一第二金属层，该第一金属层包覆该树脂球，且该第二金属层包覆该第一金属层。
8.如权利要求7所述的渐层式异方性导电胶膜的制造方法，其特征在于，所述树脂球包括一压克力树脂，该第一金属层包括一电镀镍，而该第二金属层包括一电镀金。
9.一种渐层式异方性导电胶膜的制造方法，藉以形成具多个胶材层的一渐层式异方性导电胶膜，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，开始该制造方法的操作，将一绝缘胶涂布到一基材上，进入步骤B；
步骤B，设定一喷墨压力，进入步骤C；
步骤C，以一喷墨方式将多个导电粒子喷洒到该绝缘胶上，并进而埋入该绝缘胶内，进入步骤D；
步骤D，进行加热烘烤以形成一胶材层，进入步骤E；
步骤E，将该绝缘胶涂布到前一步骤D所形成的该胶材层上，进入步骤F；
步骤F，增加该喷墨压力，进入步骤G；
步骤G，以该喷墨方式将所述导电粒子喷洒到该步骤E的绝缘胶上并进而埋入该绝缘胶内，进入步骤H；
步骤H，进行加热烘烤以形成另一胶材层，进入步骤I；
步骤I，如果已完成一最后胶材层，则进入步骤J，如果未完成该最后胶材层，则回到步骤E，重复上述操作；
步骤J，去除该基材以形成该渐层式异方性导电胶膜，进入步骤K；以及
步骤K，结束本制造方法的操作；
其中，所述胶材层在较高喷墨压力下具有一较高的导电粒子密度，且在较低喷墨压力下具有一较低的导电粒子密度，该渐层式异方性导电胶膜的所述胶材层形成该导电粒子密度由低而高依次排列的一渐层式堆栈。
10.如权利要求9所述的渐层式异方性导电胶膜的制造方法，其特征在于，所述绝缘胶包括一环氧树脂以及一硬化剂。
11.如权利要求9所述的渐层式异方性导电胶膜的制造方法，其特征在于，所述导电粒子包括一树脂球、一第一金属层以及一第二金属层，该第一金属层包覆该树脂球，且该第二金属层包覆该第一金属层。
12.如权利要求11所述的渐层式异方性导电胶膜的制造方法，其特征在于，所述树脂球包括一压克力树脂，该第一金属层包括一电镀镍，而该第二金属层包括一电镀金。
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