发明内容
本发明的目的在于,提供一种涂料组合物,将其应用于电子产品的电路连结结构中,具有优良的导电性、黏着性和耐久性。
本发明的另一目的在于,提供一种异向性导电膜。
本发明的再一目的在于,提供一种电路连接结构。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的涂料组合物,其包含:a)导电粒子;b)自由基聚合型化合物;c)热塑性树脂;d)硫醇化合物;及e)引发剂。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的涂料组合物,其中该硫醇化合物为一级硫醇、二级硫醇或其混合物。
前述的涂料组合物,其中该硫醇化合物是具有下式(I)的多硫醇基化合物:
其中R1、R2各自独立为H或直链或支链的C1-C4烷基;R3为n价的有机基团,其中n为2-6的整数;及m为0-3的整数。
前述的涂料组合物,其中该硫醇化合物是选自具有下式的多硫醇基化合物:
及其中R3及n是如前所定义。
前述的涂料组合物,其中该硫醇化合物含量以涂料组合物的固形份总重量计,为总重量的约0.5%至约15%。
前述的涂料组合物,其中该自由基聚合型化合物为(甲基)丙烯酸酯类、马来酰亚胺或其混合物。
前述的涂料组合物,其中该热塑型树脂选自由下列所组成的群:丁缩醛树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚胺基甲酸酯树脂、苯酚树脂、环氧树脂、苯氧基树脂或其混合物。
前述的涂料组合物,其中该引发剂为热引发剂、光引发剂或其混合物。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的异向性导电膜,其包含基材,且该基材的至少一个表面具有至少一层异向性导电层,其中该异向性导电层由前述的涂料组合物所形成。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的电路连结结构,其包含:具有第一连结端子的第一电路构件;具有第二连结端子的第二电路构件;以及异向性导电层,其位于该第一电路构件及该第二电路构件之间,用于连接该第一电路构件及该第二电路构件,其中该异向性导电层是借由如前述的涂料组合物所形成。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明涂料组合物及其用途可达到相当的技术进步性及实用性,并具有产业上的广泛利用价值,其至少具有下列优点:将本发明的涂料组合物应用于电子产品的电路连结结构中,可使连接时间进一步缩短,并使反应温度降低,同时使黏着性提升以及耐久性延长。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的涂料组合物及其用途其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
导电粒子的平均粒径由其分散性,导电性的观点考虑,适宜的导电粒子的平均粒径为2至30微米,较佳为3至10微米。适用于本发明的导电粒子可为任何本发明所属技术领域具有通常知识者所已知者,可包括以下至少一种含Au、Ag、Ni、Cu、Pd、Al、Cr、Sn、Ti、Pb中至少一种的金属粒子;碳等,为了得到充分的适用期间,理想的表层为Au、Ag、铂族的贵金属类、较佳为Au。或该导电粒子为Au等的贵金属类披覆Ni等的过渡金属的表面。该导电粒子亦可为非导电性的玻璃、陶瓷、塑料等上披覆前述金属层,以制造如最外层为贵金属类,而核心为塑料的导电粒子。又或该导电粒子为热熔合金属粒子,其可经由加热及加压而变形,使得连接时与电路构件上的电路配线的接触面积增加,可提高可靠度(reliability)。
为得到良好电阻,贵金属类的披覆较佳在以上。但在Ni等过渡金属上设置贵金属类的层时,该贵金属类层的厚度以以上为宜,其是因为当导电性粒子的混合及分散时,可能造成贵金属类层的缺损,而导致氧化还原进行,造成自由基产生,因而造成储存性下降。导电粒子是依用途而定,其含量以涂料组合物的固形份总重量计,为总重量的约0.5%至约10%,较佳为约3%至7%。
适用于本发明的自由基聚合型化合物,一般为单体、低聚物或其组合,主要是作为粘着剂(binder),适用于本发明的自由基聚合型化合物是具有可借由自由基聚合的官能团的物质,例如(甲基)丙烯酸酯类、马来酰亚胺(Maleimide)或其混合物等,较佳为(甲基)丙烯酸酯类。
可用于本发明的(甲基)丙烯酸酯类寡聚物例如,但不限于:聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(urethane(meth)acrylate),如脂肪族聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(aliphatic urethane(meth)acrylate)、芳香族聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(aromatic urethane(meth)acrylate)、脂肪族聚胺基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯(aliphatic urethane di(meth)acrylate)、芳香族聚胺基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯(aromatic urethanedi(meth)acrylate)、硅氧烷聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(silicone-urethane(meth)acrylate)、脂肪族聚胺基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯(aliphatic urethane di(meth)acrylate)、芳香族聚胺基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯(aromatic urethane di(meth)acrylate);环氧(甲基)丙烯酸酯(epoxy(meth)acrylate),如双酚A环氧二(甲基)丙烯酸酯(bisphenol-A epoxydi(meth)acrylate)、酚醛环氧(甲基)丙烯酸酯(novolac epoxy(meth)acrylate);聚酯(甲基)丙烯酸酯(polyester(meth)acrylate),如聚酯二(甲基)丙烯酸酯(polyesterdi(meth)acrylate);(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate)。
适用于本发明中的(甲基)丙烯酸酯类单体的具体例包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(ethyleneglycol di(meth)acrylate)、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(trimethylolpropane tri(meth)acrylate)、四羟甲基丙烷四丙烯酸酯(tetramethylolpropanetetraacrylate)、二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯(tricyclodecane dimethanol di(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯(dicyclopentenyl(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸三环癸烯酯(tricyclodecenyl(meth)acrylate),及磷酸(甲基)丙烯酸酯(phosphoric(meth)acrylate),如下述化学式(a)所示含有磷酸酯基团的化合物:
其中,r为1至3的整数。上述磷酸(甲基)丙烯酸酯的具体实例例如但不限于:2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯磷酸酯(2-hydroxyethyl(meth)acrylatephosphate)或其混合物。上述(甲基)丙烯酸酯可单独使用或多者并用。
上述马来酰亚胺分子中至少含有两个马来酰亚胺基,其例如包括1-甲基-2,4-双马来酰亚胺苯、N,N'-4,4-联苯双马来酰亚胺、N,N'-4,4-(3,3'-二甲基二苯基甲烷)双马来酰亚胺、N,N'-4,4-(3,3'-二乙基二苯基甲烷)双马来酰亚胺、N,N'-4,4-二苯基甲烷双马来酰亚胺、N,N'-4,4-二苯基丙烷双马来酰亚胺、N,N'-4,4-二苯醚双马来酰亚胺、N,N'-3,3'-二苯砜双马来酰亚胺、2,2-双(4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基)丙烷、2,2-双(3-S-丁基-4-8(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基)丙烷、1,1-双(4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基)癸烷、4,4'-环己叉-双(1-(4-马来酰亚胺苯氧基)-2-环己基苯或2,2-双(4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基)六氟丙烷。上述马来酰亚胺可单独使用或多者并用。
可用于本发明的市售(甲基)丙烯酸酯类单体的实例包括:由Sartomer公司生产,商品名为或由Eternal公司生产,商品名为 或及由UCB公司生产,商品名为EbecrylEbecrylEbecryl或Ebecryl等。
可用于本发明的市售(甲基)丙烯酸酯寡聚物包括:由Eternal公司生产,商品名为6101-100、611A-85、6112-100、6113-100、6114、6123、6131、6144-100、6145-100、6150-100、6160B-70、621A-80、621-100、EX-06、6315、6320、6323-100、6325-100、6327-100、6336-100、624-100或6361-100;由Sartomer公司生产,商品名为CN9001、CN9002、CN9004、CN9006、CN9014、CN9021、CN963J75、CN966J75、CN973J75、CN962、CN964、CN965、CN940、CN945或CN990等。
自由基聚合型化合物依用途而定,其含量以涂料组合物的固形份总重量计,为总重量的约20%至约70%,较佳为约30重量%至约60重量%。
本发明所使用的热塑性树脂可直接掺混(blending)在涂料组合物中,不会与自由基聚合型化合物产生反应,因此可作为一缓冲的介质,以释放本发明的涂料组合物于热固化过程中,因快速固化而产生的应力,且热塑性树脂的分子量越大、越可增加涂料组合物经固化后的成膜性。具体而言、热塑性树脂的重量平均分子量为5000~500000,较佳为10000~100000,若热塑性树脂的分子量小于5000,则无法有效提升薄膜形成性;若热塑性树脂的分子量大于500000,则降低热塑性树脂与其它组分的互溶性。
适用于本发明的热塑性树脂例如但不限于,丁缩醛树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚胺基甲酸酯树脂、苯酚树脂、环氧树脂、苯氧基树脂等,较佳为聚酯树脂、聚胺基甲酸酯树脂或苯氧基树脂。上述的热塑性树脂可单独使用或多者并用。其中该热塑性树脂含量以涂料组合物的固形份总重量计,为总重量的约20%至约70%,较佳为约30%至约60%。
发明人发现,若涂料组合物于低固化温度下反应,将导致其中自由基聚合型化合物内的双键反应不完全,造成组合物接着强度和导电性不佳(高导通阻抗),可能导致涂料组合物耐久性不佳。而添加硫醇化合物可促进自由基聚合型化合物内的双键反应,提升自由基聚合型化合物的反应性,减少涂料组合物中未反应的双键含量,换言之,硫醇化合物可使涂料组合物在低固化温度时,仍具有高接着强度和低的导通阻抗。
适用于本发明的硫醇化合物可为一级硫醇或二级硫醇或其混合,较佳为一级硫醇,上述硫醇化合物为具有下式(I)的多硫醇基化合物:
其中R1、R2各自独立为H或直链或支链的C1-C4烷基;R3为n价的有机基团,其中n为2-6的整数;及m为0-3的整数。上述式(I)较佳为R1、R2各自独立为H、甲基;及m为0或1。根据本发明的具体实施例,式(I)可为下列通式:
根据本发明的较佳具体实施例,该多硫醇基化合物为:
该多硫醇基化合物含量以涂料组合物的固形份总重量计,为总重量的约0.5%至约15%,较佳为约2%至约10%。
本发明的涂料组合物所使用的引发剂并无特殊限制,其经提供热能或能量射线(例如UV光)后会快速产生自由基(free radical),而通过自由基的传递引发聚合反应,本发明的引发剂为热引发剂、光引发剂或其混合物,较佳引发剂为在40℃至100℃下具有5小时至15小时半衰期温度的有机过氧化物。在此范围内,本发明的涂料组合物在室温下储存不存在任何困难,并能够迅速固化。
引发剂的用量,可视需要依涂料组合物所包含的自由基聚合型化合物的种类及用量进行调整。过多的引发剂可能导致由本发明的涂料组合物所形成的异向性导电膜安定性不佳,于储存或运送过程中易产生质变;而过少的引发剂则可能导致由本发明的涂料组合物所形成的异向性导电膜固化不完全。一般而言,引发剂的用量以涂料组合物的固形份总重量计,约为总重量的0.1%至10%,较佳为0.5%至8%。
适用于本发明的光引发剂,其例如但不限于二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮或2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物。
适用于本发明的热引发剂可选自,但不限于,过氧化苯(Benzoylperoxide)、过氧化氢异丙苯(Cumyl hydroperoxide)、过氧化二异丙苯(Dicumyl peroxide)、过氧化二苯甲酰(dibenzoyl peroxide)、第三丁基过氧化氢(tert-Butyl hydroperoxide)、过氧化第三丁基顺丁烯二酸(tert-Butyl monoperoxymaleate)、二乙酰过氧化物(acetyl peroxide)、过氧化二月桂酰(Dilauroyl peroxide)、上述过氧化物中一或多者与胺酸(amino acid)或磺酸(sulfonic acid)的混合物、上述过氧化物中一或多者与含钴化合物的混合物、偶氮二异丁腈(AIBN)、或其混合物。较佳的热引发剂选自由第三丁基过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化第三丁基顺丁烯二酸、二乙酰过氧化物、过氧化二月桂酰及其混合物所组成的过氧化物的群组。
本发明的涂料组合物可视需要包含已为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知的添加剂,其例如但不限于硬化剂(curing agent)、密着促进剂(adhesionpromoter)、消泡剂(defoamer)等。
本发明的涂料组合物可用于形成异向性导电膜,例如将涂料组合物溶于有机溶剂中,经由任何本发明所属技术领域中具有通常知识者所习知的方式涂布于任何合适的基材表面上,形成涂膜后烘干,形成厚度约为2至50微米的涂层。
上述的有机溶剂,并无特殊限制,可为任何为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知者,其例如但不限于芳烃类、酮类、醇类及醚醇类。适用于本发明的芳族烃类溶剂可选自,但不限于苯、甲苯、二甲苯及其混合物。适用于本发明的酮类溶剂可选自,但不限于甲基乙基酮(MEK)、丙酮、甲基异丁基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮及其混合物。适用于本发明的酯类溶剂可选自但不限于乙酸异丁酯(IBAC)、乙酸乙酯(EAC)、乙酸丁酯(BAC)、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙氧基乙酯、乙酸乙氧基丙酯、异丁酸乙酯、单甲基醚丙二醇乙酸酯、乙酸戊酯及其混合物。适用于本发明的醇类溶剂可选自但不限于乙醇、异丙醇、正丁醇及异戊醇及其混合物。
上述涂布方式,可采用刮刀式涂布(co mma coating)、滚筒式涂布(rollercoating)、喷雾式涂布(spray coating)、刷涂(brush coating)、狭缝式模压涂布(slotdie coating)、凸版印刷涂布(gravure coating)。
上述的基材的种类例如光学基材、玻璃等,尤其是光学基材,例如氟树脂薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、脱模纸等的剥离性基材。
上述烘干条件并无特殊限制,可为任何本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知者,例如可于约50℃至约80℃下加热约30秒至约10分钟。
本发明另提供一种异向性导电膜,其包含基材,且该基材的至少一个表面具有至少一层异向性导电层,其中该异向性导电层是由本发明的涂料组合物所形成。
上述的基材与异向性导电层之间可视需要包含不含导电粒子的粘着层;另外,异向性导电层的相对于基材的另一面亦可视需要包含不含导电粒子的粘着层。图1、图2及图3是本发明的异向性导电膜的实施结构之一。在图1中,异向性导电膜包含基材101及异向性导电层102。在图2中,异向性导电膜包含基材201及异向性导电层202,其中,该异向性导电层的相对于基材的另一面进一步包含不含导电粒子的粘着层204。在图3中,异向性导电膜包含基材301、异向性导电层302,以及位于基材与异向性导电层之间的不含导电粒子的粘着层304。
上述的不含导电粒子的粘着层并无特殊限制,可使用任何本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知的粘着剂(binder)所形成,亦可使用由本发明的涂料组合物中的b)自由基聚合型化合物、c)热塑性树脂、d)硫醇化合物以及e)引发剂所组成的粘着层。该些自由基聚合型化合物、热塑性树脂、硫醇化合物及引发剂的定义皆如前述。
本发明的异向性导电膜可使用任何本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知的方法,将异向性导电膜的具有异向性导电层的一面粘着于电路构件上,随后将异向性导电膜的剥离性基材撕除,留下异向性导电层粘附于电路构件上,并与另一电路构件进行贴合,之后加热加压以固化。因此,本发明亦提供一种电路连结结构,其包含:
具有第一连结端子的第一电路构件;
具有第二连结端子的第二电路构件;以及
异向性导电层,其位于该第一电路构件及该第二电路构件之间,用于连接该第一电路构件及该第二电路构件,上述异向性导电层经由如前述的涂料组合物所形成。图4是电路元件间以本发明的异向性导电膜连接的示意图。
根据本发明,上述电路连结结构的制备方法例如包括,但不限于:
a)配置具有第一连接端子的第一电路构件与具有第二连接端子的第二电路构件,使第一电路构件的第一连接端子与第二电路构件的第二连接端子相对;
b)将由如上述涂料组合物所形成的异向性导电层置于该相对的第一电路构件与第二电路构件之间;
c)于80℃至220℃下对该异向性导电层加热及并施以2MPa至5MPa的压力使其固化以将该第一电路构件与第二电路构件粘着固定。
本发明的涂料组合物亦可用于提供一种电路连结结构,其包含将第一电路构件及第二电路构件以位于两构件间的如前述的涂料组合物所形成的异向性导电层粘接,而该粘接是经由对该异向性导电层加热及加压使其固化,而将该第一电路构件与该第二电路构件粘着固定。
以下实施例用于对本发明作进一步说明,并非用以限制本发明的范围。任何熟悉此本发明所属技术领域的技艺的人士可轻易达成的修饰及改变均包括于本发明说明书揭示内容及权利要求书的范围内。
实施例1至7及比较例1至3
根据以下描述的方式制备实施例1至7及比较例1至3的异向性导电膜材料,其组成如表1所列。
将热塑性树脂、自由基聚合型化合物、硫醇化合物及导电粒子依表1所列的固形份重量(%)与溶剂均匀混合,并以溶剂稀释至固形份为涂料组合物重量的50%,即得涂料组合物;上述的溶剂以甲苯:乙酸乙酯=1:1的重量比配制。
表1
硫醇化合物PEMP:
硫醇化合物PE1:
硫醇化合物EGMP-4:
硫醇化合物DPMP:
硫醇化合物T MMP:
硫醇化合物MPM:
硫醇化合物B MPA:
丙烯酸酯单体ETERMER231:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
丙烯酸酯单体ETERMER3204:三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯
丙烯酸酯单体ETERMER39:2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯
将实施例1-7及比较例1-3所配制的涂料组合物以RDS涂布棒#7将组合物涂在PET离型膜上(型号:A71;帝人杜邦公司制,膜厚50μm,聚对苯二甲酸乙二酯),涂膜厚度约70微米,于80℃下干燥3分钟后可得本发明的异向性导电膜,其厚度约35微米。
将上述制得的异向性导电膜(宽度1.5mm),以具有异向性导电层的一面贴附于PCB板(FR4,线宽100μm,线距100μm,端子厚度23μm)的端子上,随后将PET离型膜撕除,使得PCB板的端子贴附有异向性导电层;接着将FPC板(Upilex,92条线宽100μm,线距100μm,端子厚度9μm)的具有端子的一面与上述PCB板的贴附有异向性导电层的一面贴合,以60℃、0.5MPa加热加压1秒钟进行预粘接。最后施以165℃、3MPa加热加压5秒钟固化,将PCB板与FPC软板进行接合以连接电路。
测试方法:
固化反应转化率测试:利用热分析仪DSC(TA Q100,测试条件:0至250℃、升温速率:10℃/min)测试上述涂料组合物,可得热焓值H0。将施以165℃、3MPa加热加压5秒钟固化后的胶材取下,再利用DSC测得热焓值H1。经下列公式可计算得到固化反应转化率:100%×1-(H1/H0))。
90度接着强度测试:利用拉力计设备(弘达HT-8172A,测试条件:50mm/min,90度垂直剥离)测试PCB板与FPC软板间利用异向性导电层接合后的接着强度。
导通阻抗测试:利用电阻计(Fluke287)测试PCB板与FPC软板电极间利用异向性导电层接合后的导通阻抗。
可靠度测试:利用恒温恒湿机(泰琪HRMB-80,测试条件:85℃、85%RH,300、500小时)测试接着强度与导通阻抗的信赖性。
测试结果:
上述所得的测试结果纪录于表2。
表2
由表2结果可知,含有多硫醇基化合物的涂料组合物(实施例1-7),相对于没有添加多硫醇基化合物的涂料组合物(比较例1-3)而言,有效提升自由基聚合型化合物的固化反应转换率,可达到低温快速固化的效果。当经过300小时的可靠度测试后,未加入多硫醇基化合物的涂料组合物导通阻抗相较于本发明的涂料组合物明显上升。本发明的加入多硫醇基化合物的涂料组合物相较于未加入多硫醇基化合物的涂料组合物而言,其耐久度明显提升,在经过500小时可靠度测试后,仍可维持良好的接着强度与导通阻抗。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。