CN103814094A - 微腔载体带及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制作电子器件或者组件例如各向异性导电膜的方法，其包含：将多个导电颗粒分配到在连续载体带的表面上形成的微腔阵列中，旋转该携带导电颗粒的带，同时传送粘结剂层的表面以与该旋转带的表面接触，将该导电颗粒从带上的微腔转移到粘结剂层对应于带上的微腔的预定位置中的粘结剂层中，和从带表面上分离粘结剂层。在一种实施方案中，微腔的位置是以受控方式变化的。

Description

微腔载体带及其制造方法
发明领域
本发明涉及一种制造电子器件和组件例如各向异性导电膜(ACF)的方法。本发明代表了对于Liang等人的美国公布申请2010/0101700(“Liang’700”)中披露的发明的改进。
发明背景
对于本发明背景的讨论，可以参考上述的Liang’700。Liang’700公开了一种如下来制造具有非无规阵列导电颗粒的ACF的方法：提供具有非无规阵列微腔的载体网，和将导电颗粒分配到微腔中。优选将该颗粒分配到载体网上，以使得每个腔室中存在着一个颗粒。将该载体网传送与粘结剂膜接触，并且通过接触来将颗粒转移到所述膜。
发明内容
本发明的一种方案是一种制造电子器件例如ACF的方法，其使用在一个表面上具有微腔阵列的连续的带或者环作为用于导电颗粒的载体网。该带是以类似于Liang’700公开文献中所公开的方法中的网的方式来使用的。
本发明的另一方案是一种载体带，其可用于前述方法中来制造器件组件例如ACF，和更具体的，膜上芯片(COF)或者玻璃上芯片(COG)器件。
本发明的另一方案是载体带或网，在其中微腔以非无规但是可变图案的方式排列，来降低周期性缺陷的效应。
另一方案是一种载体带，其包括沿着该带延伸的缝纫线，优选以一定的斜角延伸，和形成其的方法。
附图说明
图1是根据本发明一种实施方案的制造方法的示意图。
图2是根据本发明一种实施方案的载体环或带的透视图。
图3A-3F显示了根据本发明一种实施方案的邻近和缝纫载体环或带的方法。
图4显示了一种实施方案，在其中缝纫线的端部是用结构粘结剂胶带来增强的。
图5是施涂导电颗粒的示意图，在每个微腔中具有一个颗粒。
图6是一种激光发射系统的示意图，其用于本发明的一种实施方案中来形成在载体网中的微腔。
图7是根据本发明一种实施方案的载体网的顶视图，其具有微腔，其稍微偏移或者无规化来降低莫尔图案和周期性制造缺陷。
图8是一个电子器件的图示，其显示了将导电颗粒相对于一系列的电极分配。
图9是一个照片，其显示了根据本发明一种实施方案的带中的3微米宽的45°角缝纫线(填充有UV可固化粘结剂)和微腔。
图10是一个照片，其显示了根据另一实施方案的ACF，其具有大约17微米宽的45°角缝纫线。
图11A和11B是照片，其显示了结合有ACF的电子器件，该ACF具有在45°角的3微米缝纫线(图11A)，在其中该缝纫线在结合后几乎不可见；和结合有在60°角的50微米缝纫线(图11B)。
具体实施方式
Liang’700在此以它全部引入作为参考。
图1显示了根据本发明一种实施方案的制造方法，其使用了在它的表面上具有微腔阵列125的连续的载体带或者环190。如图2所示，带190包括缝纫线188。该带是通过拼接网的切割端表面来形成的，其已经以一定斜角来切割，并且将它们用粘结剂固定，如这里所述的。该缝纫线优选处于一定斜角，即，小于90°(相对于所述网的纵边来测量)，目的是使得平行于ACF的横向来定向的电极(例如器件如微芯片中的电极)不接触膜中足够数目的导电颗粒来完成电路的频率最小。
该缝纫线中断了带上的微腔阵列，并既而中断了ACF表面上的导电颗粒的阵列。如果该缝纫线相对于带90°定向，即，平行于该带的横向，则通过从该带中转移导电颗粒所制造的ACF中导电颗粒的阵列将在对应于缝纫线的区域中将不包括导电颗粒。如果该缝纫线的宽度相当于或大于电极宽度，则如果该缝纫线角度相对于带的纵边90°定向，那么至少一个电极可能不接触任何的导电颗粒。另一方面，倾斜的缝纫线确保了每个电极将接触足够的导电颗粒来完成ACF上的电路。
用于缝纫线的期望的角度将取决于电极在组装有ACF的器件中的定向。对于许多应用来说，该角度是大约30°-80°，和更具体的大约35°-65°，和仍然更具体的大约45°。缝纫线的最佳角度取决于缝纫间隙和在HHHT或长期老化后保持导电率所需的颗粒的最小数目。在典型的LCD中，通常使用在ACF网的横向上的20微米(宽度)x1000微米(长度)的电极，其具有50微米间隔(电极间距大约30微米)。在结合区域中，ACF的75°角缝纫线覆盖了四个电极，而45°角缝纫线覆盖了24个电极。因为在缝纫线区域中不存在或者存在很少的导电颗粒，因此在75°角缝纫的情况中观察到比45°角缝纫明显更宽的没有颗粒或者差的连接的区域。图8显示了在将50微米间距电极200与ACF结合后的400X显微照片，并且颗粒-颗粒间距是大约8微米。对应于60°缝纫线(具有40微米缝纫间隙)的区域188’不包含任何导电颗粒。在这个具体的例子中，颗粒间沿着缝纫线的距离或间隙是80微米，其是沿着电极测量的，并且代表了小于10%的1000微米缝纫线长度。58-60个颗粒接触了横过缝纫线的电极，与之相比，64-66个颗粒接触了不横过缝纫线的电极。这远高于建立电接触所需的最小颗粒数目，其通常是大约5-10个颗粒/电极。
该微腔阵列可以直接在连续的带或者在涂覆于载体网170上的腔室形成层194上形成。用于载体网170的合适的材料包括但不限于聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚碳酸酯，聚酰胺，聚丙烯酸酯，聚砜，聚醚，聚酰亚胺，和液晶聚合物和它们的共混物，复合材料，层合体或夹层膜。在一种实施方案中，载体网是VN300TMa
Figure BDA0000476905640000041
(芳族聚酰胺)膜，获自DuPont。合适的腔室形成层194可以包括但不限于热塑性材料、热固性材料或者它的前体、正型或负型光致抗蚀剂、或者无机材料。
为了实现高产率的颗粒转移，在本发明的一种实施方案中，载体网的表面可以用剥离材料的薄层来处理，来降低微腔载体网190和粘结剂层120之间的附着性。该剥离层可以在微腔形成步骤之前或之后，通过涂覆、印刷、喷涂、气相沉积、热转移或等离子体聚合/交联来施涂。如Liang‘700中所公开的，用于剥离层的合适的材料包括但不限于氟聚合物或低聚物，硅油，氟硅树脂，聚烯烃，蜡，聚(环氧乙烷)，聚(环氧丙烷)，具有长链疏水嵌段或者接枝的表面活性剂，或者它们的共聚物或混合物。
该微腔可以在带中使用方法例如激光消融方法、压花方法、压印方法、光刻方法和类似方法来形成。在一种实施方案中，不同形状和尺寸的图案是使用UV激态原子激光消融在聚酰亚胺网上通过光掩模来制作的。所生产的微米图案和图案排列的形状和尺寸是由光掩模设计来预定的。微米图案然后可以通过这个发射融化系统缝纫到一起，具有步骤和重复或者扫描算法。图案尺寸、形状和间距的变化公开在US公开专利申请Liang，US2006/0280912和Liang’700中。该固定的阵列图案可以变化。在圆形微腔的情况中，该图案可以用X-Y代表，这里X是腔室直径，和Y是相邻腔室的边缘到边缘的距离(微米)。典型的微腔图案间距包括5-3，5-5，5-7和6-2图案。所选择的图案将部分的取决于每个电极所需的颗粒数目。为了降低电极的最小结合空间，该微腔图案可以错列。
图6显示了掩模基激光发射融化系统的一个例子，在其中激光束60送过波束成形光学器件62来使得激光强度平坦化。期望的微腔图案排列是通过光掩模64产生的，来产生多个激光束66，其具有期望的尺寸和形状。束强度或者束脉冲数是与发射透镜系统68协同调整的，来在网中产生微腔，其具有期望的开口和深度。透镜系统68可以用于光学还原。如下所述，腔室-腔室距离可以以受控方式偏移或无规化，来降低在如下所述的结合过程中周期性线缺陷的效应。腔室的尺寸可以选择，以使得每个腔室仅仅容纳一个导电颗粒。在一种实施方案中，该导电颗粒和微腔的直径或者在非圆形腔室的情况中横穿该腔室是大约2-10微米。
根据本发明的一种实施方案，定位所述微腔，来降低导电颗粒图案中周期性/重复性线缺陷的效应。根据本发明的一种实施方案，在微腔位置中进行受控但是可变的调整，来防止这些缺陷。图7示意性显示了根据本发明一种实施方案的微腔图案的顶视图。线AB代表了在x方向上的间距，和线C-D代表了在y方向上的间距。在本发明的一种实施方案中，AB等于2*CD*sqrt3，这里“sqrt3”是3的平方根。使用随机数发生器算法，腔室的位置可以以预定变化来无规化。腔室与腔室距离变化的这种受控的无规化在此被称作非恒定间距重复。一个这样的等式是：
位置变化=[Norm.s.dist(rand()*3.2，true)minus0.5]*2*X%
其中Norm.s.dist是标准正态分布函数，和rand是随机数函数。该正态分布函数Norm.s.dist(rand())选择来代替简单的随机数函数，以使得对所述位置主要的影响在两个端点处(例如更多的数据将接近于1或-1)，与之相比，纯随机分配处于-1到1之间。该Norm.s.dist(rand())函数是Microsoft Excel特有的，但是使用正态分布函数和随机数发生器的理念应当可用于任何统计软件。根据本发明，X%是所设计的位置的变化。在一种实施方案中，X%可以选自1-40%，优选大约3-20%和更优选大约5-10%。所述等式中的数值3.2代表了在标准正态分布函数中3.2σ。X%是基于腔室距离图案(例如5-3，5-5等)来选择的。2*X%(对于其来说，两个相邻腔室的变量因子范围是-1到1)是两个腔室之间所指定方向上的最长可能距离，因此也是两个相邻颗粒之间的最长可能的距离。基于所用的腔室图案，可以计算导电颗粒中可能的距离，因此可以选择X%，以使得距离与所需的导电颗粒分布一致。
导电颗粒112的颗粒沉积110可以通过使用流体颗粒分配方法和捕集方法来进行，在其中每个导电颗粒被捕集到单个微腔125中。有许多可用的捕集方法。例如辊对辊连续的流体颗粒分配方法可以用于将仅仅一个导电颗粒捕集到每个微腔中，如图5A-5D所示。
图5A显示了在施涂导电颗粒112之前的微腔网。将该颗粒从料斗114分配到网190的表面上。除去多余的颗粒112A，如图5C所示。将该颗粒包覆的网190与具有粘性表面的辊子116接触。这个辊子接触和收集了颗粒112A，而不捕集在微腔125内。辊子116将所除去的颗粒112A传输到吸入器件118中，在这里将颗粒112A通过吸力从辊子116表面上除去。
在一种实施方案中，将微腔环置于颗粒填充涂覆机上，其具有悬臂辊。例如3-6wt%的导电颗粒在异丙醇(IPA)中的分散体通过机械搅拌来混合和通过流体方法来分配，例如通过具有Masterflex泵的L/S13管系(获自Cole Parmer)的狭缝口模涂覆。使用100%编织的聚酯擦拭器包绕的辊子将导电颗粒填入微腔中。将多余的颗粒(在微腔之外)使用来自Shima American Co.的聚氨酯辊子仔细除去，具有真空器件来再循环导电颗粒。所回收的颗粒可以收集和再循环到供料斗114，用于重新施涂到网190上。在一种实施方案中，大于一个的分配站110可以用于确保导电颗粒112捕集在每个微腔125中和由此使得不含颗粒的微腔的数目最小化或者降低。
全部的微腔捕集颗粒并不是关键的，条件是将足够数目的导电颗粒沉积到粘结剂层上来建立导电图案。虽然并非穷举，但是其他方法(其可以用于根据其他实施方案在微腔中捕集颗粒)描述在Liang‘700中。但是为了避免不期望的短路(特别是在精细间距应用中)，重要的是每个微腔包含基本上不大于一个的颗粒。最佳的微腔尺寸取决于所用颗粒的尺寸。
然后所捕集的颗粒112可以从微腔阵列转移到粘结剂层120上的预定位置。典型的，这些转移的导电颗粒之间的距离必须大于渗滤阈值，即导电颗粒变成互连或者聚集时的密度阈值。通常，该渗滤阈值是微腔阵列结构和多个导电颗粒的结构/图案的函数。
在一种选项中，一种非接触振动辅助的流体颗粒分配方法可以用于进行导电颗粒分配和捕集方法。该振动可以通过机械波源、电波源、磁波源、声波源或者超声波源来产生。为了实现大于大约90%的捕集产率，该振动源的频率可以是大约1Hz-大约1兆Hz，或者大约100Hz-大约100000Hz，或者大约250Hz-大约60000Hz。在微腔直径和颗粒直径之间的关系的宽范围的变化可以以此方式调节。
令人期望的是可以使用一种或多种方法来除去多余的导电颗粒，例如在流体组装之后。辊对辊连续的流体颗粒分配方法可以包括清洁方法来从微腔阵列顶上除去多余的导电颗粒。一种清洁方法可以是非接触清洁方法、接触清洁方法或者非接触和接触清洁方法的有效组合。
某些示例性实施方案的颗粒清洁方法，使用了非接触清洁方法，包括但不限于一种或多种吸入方法、空气吹方法或者溶剂喷雾方法。除去的多余的导电颗粒可以例如通过吸入器件收集用于再循环或重新使用。该非接触吸入方法可以进一步通过分配清洁流体来辅助，例如但不限于通过喷涂溶剂或溶剂混合物，来改进清洁效率。
本发明的某些其他示例性实施方案可以使用接触清洁方法来从微腔阵列表面上除去多余的导电颗粒。该接触清洁方法包括使用无缝毡、擦拭器、刮墨刀、粘结剂材料或者粘性辊。当使用无缝毡时，吸入方法也可以用于将导电颗粒从无缝毡表面再循环和来更新该毡表面。在这种毡/吸入方法中，毛细管力和吸力二者牵引了多余的导电颗粒，并且吸力从无缝毡内部施加来除去和再循环多余的颗粒。这种吸入方法可以进一步通过分配清洁流体、溶剂或者溶剂混合物来辅助，来改进清洁效率。
在流体填充步骤160后，微腔中的导电颗粒可以转移到基底130，其是用未固化的粘结剂120预涂的或者其在加工线上涂覆。微腔带190是通过重复颗粒填充和转移步骤来重新使用的。
图3A-3F显示了一种用于组装带或者环190的方法。网300的端部301和302是在适当的/期望的缝纫角处切割的。网300包括微腔125。在一种实施方案中，切割表面是通过电晕放电来活化的。网300的端部301和302可以使用真空表或者类似定位器件以拼接关系放置。端部301和302是如图3A所示来邻近的。为了保持该端部在适当的位置上，同时结合所述接缝，它们可以用遮蔽胶带305来固定，如图3B所示。网300的拼接端部301和302之间的间隙306是用接头粘结剂308来填充的。选择接头粘结剂来结合切割端表面，其当固化或者硬化时，不粘附到导电颗粒上，随后分配和携带在所述网的表面上。合适的接头粘结剂包括但不限于UV、湿气、热和室温可固化或可硬化粘结剂例如室温可硫化的有机硅橡胶粘结剂、多异氰酸酯粘结剂、UV可固化粘结剂、环氧和聚氨酯粘结剂、丙烯酸类、多官能丙烯酸酯、多官能甲基丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、可硫化的热塑性弹性体或者不饱和的橡胶。任选的，剥离剂例如氟或硅化合物(包括有机硅环氧化物或有机硅丙烯酸酯)可以混入该粘结剂组合物中。在施涂了该接头粘结剂308后，如图3C所示，粘结剂固化308’，如图3D所示。网300的背面310是用涂料或者粘结剂312(大约1-50微米厚)来增强的，其可以是与接头粘结剂相同类型的粘结剂。粘结剂312可以任选的进一步用衬背膜(未示出)来增强，例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚砜、聚环烯烃等。UV可固化粘结剂是特别优选的，因为它能够通过衬背膜快速固化。一旦衬背层粘结剂已经固化，则可以除去遮蔽胶带305，如图3F所示。另外，为了使得来自缝纫间隙的干涉最小化，在一种实施方案中，粘附的缝纫线可以抛光，和在一种实施方案中，另外的微腔可以在缝纫线区域中，通过在显微镜下的激光消融来产生。很显然在固化的粘结剂308’和衬背粘结剂312之间，载体必须足够强，来经受在制造方法过程中在带形成中的张力和应力。图3所示的方法可以使用单个网进行，来产生所讨论的环，并且它可以使用两个或更多个网来进行，作为用于编结网和产生更长的网或环(具有更大直径)的手段。在后者的情况中，编结的网可以具有两个或更多个缝纫线。
图4显示了本发明的另一实施方案，在其中网300是在缝纫线320的端部沿着带300的边缘通过一对边缘带330和340来增强的。这些边缘带增强可以由任何的多种材料制成。一种特别有用的边缘增强材料是结构粘结剂胶带例如铝带。
如图1所示，该粘结剂组合物120提供在基底或者剥离膜130上。该粘结剂组合物可以是环氧组合物。在一种实施方案中，它可以是公开在下面的组合物：美国公开申请2010/0317545，2010/0101700，2009/0181165；美国专利7923488；4740657；6042894；6352775；6632532；J.Appl.Polymer Sci.，56，769(1995)和J.Mater.Sci.，(2008)43，3072-3093，其在此以它们全部引入作为参考。在一种实施方案中，该粘结剂包含核-壳橡胶颗粒例如大约0.5-10重量%的量的Dow Chemical Company EXL2335作为所述成分的增韧剂或者相容剂。
为了实现颗粒从微腔环向粘结剂层120高产率的转移，粘结剂层120的结合强度应当不小于粘结剂层和微腔阵列125之间的粘着强度；粘结剂层和微腔阵列之间的粘着强度应当小于粘结剂层和带有该粘结剂层的基底130(剥离衬纸)之间的粘着强度。粘结剂到微腔阵列膜或剥离衬纸的粘着强度可以受控于剥离涂料和微腔阵列膜的性能，粘结剂组合物，和表面处理的使用，包括电晕和等离子体处理或者其组合。
根据本发明的一种实施方案，该涂覆的粘结剂可以在接触微腔带之前预调节或者退火。预调节温度典型的高于粘结剂的热变形或玻璃化转变温度和低于粘结剂开始固化时的起始温度。在一种实施方案中，粘结剂的玻璃化转变温度是大约20℃和粘结剂的开始固化温度是大约60℃。在这些条件下，大约25-35℃的预调节或退火温度是有用的。
下表显示了预调节对于粘结剂和基底130之间的剥离力或粘着的作用。对于这种比较，使用了四种涂料组合物。结果显示如下。在全部的情况中，剥离力强烈的依赖于该预调节。
Figure BDA0000476905640000101
在一种实施方案中，微腔载体带190和粘结剂层120之间的剥离角是稍高于0°到大约135°，相对于带190的表面。在一些所选择的实施方案中，优选的是剥离角可以是大约30°-大约90°。同样，令人期望的是在颗粒转移方法过程中，粘结剂层的表面温度是大约0℃-大约90℃。在某些所选择的实施方案中，优选的是粘结剂层的表面温度可以是大约15℃-大约60℃。另外，令人期望的是可以将颗粒转移方法的压力保持在大约0.1百万帕-大约100百万帕。此外，令人期望的是粘结剂层的杨氏模量可以是大约0.01百万帕-大约100百万帕。在一些实施方案中，优选的粘结剂层的杨氏模量可以是大约0.1百万帕-大约10百万帕。为了促进颗粒转移，在颗粒转移步骤之前或之中，粘结剂可以通过在图1的位置120A处或附近加热软化或者用短效溶剂塑化。在颗粒转移之后，在图1的位置120B处粘结剂可以冷却或者短效溶剂蒸发。
粘结剂的模量或结合强度对于成功的转移也会是重要的。粘结剂模量可以通过调整粘结剂中残留溶剂的量和/或通过调整转移温度来调整。例如对于高到大约40℃的转移温度可以获得令人期望的模量。其可以用于许多情况。改变残留溶剂的组成和量会影响转移温度的范围和在一些情况中会将转移温度带到室温。
在一些情况中，有利的是使用这样的粘结剂层，其表现出沿着粘结剂厚度的模量梯度，在剥离衬纸侧较高的模量和在粘结剂侧较低的模量。该模量梯度可以如下来实现：从导电颗粒分配方法中引入痕量的溶剂，调整在转移方法中所引入的温度梯度，或者二者。温度梯度可以如下来实现：施加表面热源，使用来自剥离衬纸的冷源，或者二者。表面热源可以而不限于加热的辊源、红外源、热空气源或者导线源。这些示例性源合适的组合也会是令人期望的。
典型的粘结剂层120被置于基底130上，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚碳酸酯，聚酰胺，聚丙烯酸酯，聚砜，聚醚，聚酰亚胺和液晶聚合物膜。在导电颗粒转移后，将所述膜切开和卷绕成卷轴。基底的背侧然后与粘结剂顶部表面接触。在这种设想中，必须满足下面的条件来具有正确的剥离：
一种非限定性示例性实施方案的导电颗粒转移方法可以使用在粘结剂层和微腔阵列之间不同的剪切方法。不同的剪切是通过粘结剂涂覆的剥离衬纸和微腔阵列之间的网速差来实现的。剥离衬纸的网速可以稍高于或者低于微腔阵列。
在导电颗粒转移到粘结剂层之后，颗粒可以部分的植入粘结剂层中。这些部分植入的导电颗粒能够改进ACF结合性，具有更高的粘着强度、减小的空穴和降低的接触阻力。任选的，在导电颗粒转移到粘结剂层之后，该粘结剂层可以进一步处理来具有沿着粘结剂层构建的模量梯度和粘度梯度，并且带有导电颗粒的粘结剂表面一侧具有更高的模量和更高的粘度。这种更高的模量和更高的粘度能够帮助在ACF结合应用过程中将导电颗粒保持在它们的非无规阵列位置上。沿着粘结剂层的粘度梯度可以通过施加加热方法来实现，包括但不限于表面腐蚀、红外辐射、UV辐射或者加热辊加热方法。这些加热方法合适的组合也会是有效的。
如Liang‘700所公开的，任选的第二基底140可以施涂到粘结剂层的顶侧，来保护和改进粘结剂的剥离性。粘结剂层130和第一基底或第二基底140之间的粘着强度必须弱于粘结剂层的结合强度。粘结剂层和第一基底之间的粘着强度必须强于粘结剂层和第二基底之间的粘着强度。粘结剂层和第一基底之间的粘着强度必须弱于粘结剂层和结合基底例如印刷线路板、柔性印刷线路板、聚合物膜、玻璃等之间的粘着强度，以便能够在ACF结合应用的预结合方法之后脱离所述基底。
所形成的膜100可以直接用作非无规阵列ACF图示，其中导电颗粒112在粘结剂膜120的顶上，并且没有被粘结剂完全覆盖。任选的，另外的粘结剂层薄层可以外涂于所转移的颗粒层上来改进非无规阵列ACF膜的粘性，特别是当颗粒浓度高时更是如此。不同于粘结剂膜120的粘结剂可以用于该外涂层。
膜100可以进一步在层合站180用基底140(其任选的预涂有粘结剂)层合，来产生夹入到两种基底130和140之间的非无规阵列ACF100。粘结剂120和两种基底130和140之间的粘着强度应当低于粘结剂的结合强度。为了促进两种基底在结合过程中从粘结剂上依次的剥离，优选的是粘着强度之一明显高于另一者。
上述方法所用的粘结剂可以是热塑性、热固性的或者它们的前体。有用的粘结剂包括但不限于压敏粘结剂、热熔粘结剂、热或辐射可固化粘结剂。该粘结剂可以包含例如环氧树脂、酚树脂、胺-甲醛树脂、聚苯并噁嗪、聚氨酯、氰酸酯、丙烯酸类、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基聚合物、橡胶例如聚(苯乙烯-共聚-丁二烯)和它们的嵌段共聚物、聚烯烃、聚酯、不饱和的聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、苯氧基树脂、丙烯酸树脂、聚己内酯、聚醚和聚酰胺。环氧化物、氰酸酯和多官能丙烯酸酯是特别有用的。催化剂或固化剂(包括潜伏固化剂)可以用于控制粘结剂的固化动力学。用于环氧树脂的有用的固化剂包括但不限于二氰基二酰胺(DICY)、己二酰二酰肼、2-甲基咪唑和它的包封产物例如来自Asahi Chemical Industry的在液体双酚A环氧中的Novacure HX分散体，胺例如乙二胺，二亚乙基三胺，三亚乙基四胺，BF3胺加成物，来自Ajinomoto Co.，Inc的Amicure，锍盐例如二氨基二苯基砜，对羟苯基苄基甲基锍六氟锑酸盐。偶联剂包括但不限于钛酸盐、锆酸盐和硅烷偶联剂例如缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷也可以用于改进ACF的耐久性。固化剂和偶联剂对于环氧基ACF性能的影响可以在S.Asai等人，J.Appl.Polym.Sci.，56，769(1995)中找到。该整个论文在此以它全部引入作为参考。
用于本发明的一种实施方案的合适的导电颗粒是窄粒度分布，具有小于大约10%，优选小于大约5%，甚至更优选小于大约3%的标准偏差。该粒度优选是大约1微米-大约250微米，更优选大约2微米-大约50微米，甚至更优选大约2微米-大约6微米。选择该微腔和导电颗粒的尺寸，以使得每个微腔具有有限的空间，来包含仅仅一个导电颗粒。为了促进颗粒填充和转移，可以使用具有倾斜的壁的微腔，其具有比底部更宽的顶部开口，如Liang‘700中所示。
包含聚合物核和金属壳的导电颗粒是特别优选的。有用的聚合物核包括但不限于聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯聚合物、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、酚树脂、聚二烯、聚烯烃、氨基塑料例如三聚氰胺甲醛、脲醛、苯并胍胺甲醛和它们的低聚物、共聚物、共混物或者复合材料。如果复合材料用作核，则碳的纳米颗粒或者纳米管、二氧化硅、氧化铝、BN、TiO2和粘土优选用作该核中的填料。用于金属壳的合适的材料包括但不限于Au、Pt、Ag、Cu、Fe、Ni、Sn、Al、Mg和它们的合金。具有互穿金属壳的导电颗粒例如Ni/Au、Ag/Au或Ni/Ag/Au对于最佳的硬度、导电率和耐腐蚀性是特别有用的。具有硬刺的颗粒例如Ni、碳、石墨可用于通过渗入腐蚀膜(如果存在)中来改进易于腐蚀的连接电极的可靠性。
用于本发明的窄分散的聚合物颗粒可以如下来制备：通过例如美国专利No.4247234、4877761、5216065所教导的种子乳液聚合和Adv.，Colloid Interface Sci.，13，101(1980)；J.Polym.Sci.，72，225(1985)和“Future Directions in Polymer Colloids”，El-Aasser和Fitch编辑，第355页(1987)，Martinus Nijhoff Publisher所述的Ugelstad溶胀颗粒方法。在本发明一种优选的实施方案中，将大约5微米直径的单分散的聚苯乙烯乳胶颗粒用作可变形的弹性核。该颗粒首先在甲醇中在适度搅拌下处理，来除去多余的表面活性剂和在聚苯乙烯乳胶颗粒上产生微多孔表面。因此处理的颗粒然后在包含PdCl2、HCl和SnCl2的溶液中活化，随后用水清洗和过滤来除去Sn4+和然后浸入大约90℃的包含Ni络合物和亚磷酸氢盐的非电镀Ni镀溶液(来自例如Surface Technology Inc，Trenton，N.J.)中大约30分钟-大约50分钟。Ni镀层的厚度受控于镀层溶液浓度和镀涂条件(温度和时间)。
该Ni涂覆的乳胶颗粒然后置于大约90℃的包含氢四氯金酸盐和乙醇的浸镀Au溶液(例如来自Enthone Inc.)中大约10分钟-大约30分钟，来形成互穿的Au/Ni壳，其总金属(Ni+Au)厚度是大约1微米。将该Au/Ni镀涂的乳胶颗粒用水清洗和备用于流体填充方法。通过无电镀和/或电镀来涂覆颗粒上的导电壳的方法例如教导在美国专利No.6906427(2005)，美国专利No.6770369(2004)，美国专利No.5882802(1999)，美国专利No.4740657(1988)，美国专利申请20060054867和Chem.Mater.，11，2389-2399(1999)中。
将IC芯片或者焊料球流体组装到显示材料的基底或者网的凹进区域或孔中已经公开在例如美国专利No.6274508，6281038，6555408，6566744和6683663中。将电泳或者液晶流体填充和顶部密封到浮雕网的微杯中公开在例如美国专利No.6672921，6751008，6784953，6788452和6833943中。通过填充到浮雕载体网的凹进中来制备具有精确间隔的研磨制品，含有分散在可硬化粘合剂前体中的多个研磨颗粒的研磨复合浆体也公开在例如美国专利No.5437754，5820450和5219462中。全部的前述美国专利在此以它们各自的整体引入作为参考。在上述领域中，凹进、孔或者微杯是在基底上通过例如浮雕、压印或光刻方法来形成的。多种材料然后填充到该凹进或者孔中，用于不同的应用，包括有效矩阵薄膜晶体管(AM TFT)、球栅阵列(BGA)、电泳和液晶显示器。
本发明通过下面的非限定性实施例来更详细的说明。
实施例1
用碳化钨刀片将来自DuPont的基于Kapton聚酰亚胺膜VN300的微腔膜(PIMC)以预定的斜角切割。将两个PIMC切割侧壁电晕处理，其中速度是3英寸/分钟，电晕-基底距离是1/4英寸和功率是40W。将来自Gelest的1%聚酰亚胺附着力促进剂(氨基苯基三甲氧基硅烷混合的异构体)溶液施涂到两个侧壁上，并且在空气中干燥至少15min。将该PIMC的两端置于光盒的顶上，并且微腔侧朝上。该光盒具有光滑的和半透明的表面，来目视良好的对准。将两端在真空下结合在一起来形成环，并且尽可能多的减少缝纫线的间隙，任选的在显微镜下进行。将一条遮蔽胶带例如Ideal9190胶带置于缝纫线的腔室侧。将填充材料例如Dow Corning SE9187L有机硅密封剂从非腔室侧施涂到缝纫间隙。将该间隙填充材料固化，将非腔室侧的整个缝纫区域电晕处理。衬背膜(其包含在12.5微米的PET膜上的7.5微米的DAP Weldwood接触型胶粘剂(聚氯化橡胶粘结剂))施涂到非腔室侧来增强该缝纫线。将微腔侧上的遮蔽胶带剥离掉，并且将缝纫的PIMC环准备来安装到颗粒填充和转移站，如图1示意。
实施例2
重复实施例1，除了将衬背膜替换为Locktite5min即时混合环氧树脂的涂层。所形成的样品表现出强的拉伸强度，并且没有观察到缝纫线的间隙中的变化，甚至当所述环在600-1000g/英寸的张力下拉伸时也是如此。
实施例3
重复实施例1，除了将填充材料变为UV可固化组合物，其含有98wt%的环氧官能剥离涂料UV9300和2wt%的阳离子光引发剂UV9390C(二者都来自于Momentive，Columbus.OH)。该填充材料是使用来自Dymax的BlueWave
Figure BDA0000476905640000151
点光源灯来固化的。
实施例4
重复实施例3，并且将3M425铝箔带(2.8密耳的铝衬背和1.8密耳的丙烯酸粘结剂)施涂到缝纫线端部的缝纫的环的每个边，如图4所示。所形成的样品表现出强的拉伸强度，并且没有观察到缝纫线的间隙中的变化，甚至当所述环在500-1000g/英寸的张力下拉伸时也是如此。
实施例5
用碳化钨刀片将来自DuPont的基于Kapton聚酰亚胺膜VN300的PIMC膜以60°角切割。微腔环是通过拼接微腔网的两个切割端部来制造的，并且用UV可固化组合物填充该间隙，该组合物含有含有98wt%的环氧功能剥离涂料UV9300和2wt%的阳离子光引发剂UV9390C。该填充材料是使用来自Dymax的BlueWave
Figure BDA0000476905640000161
点光源灯来固化的。将来自Nitto Denko K.K的1密耳聚酰亚胺带P-221AMB层合到非腔室侧上，来覆盖缝纫线的整个面积，并且缝纫环的两端进一步用3M425铝箔带增强。图9是一个照片，显示了环中的微腔，具有3微米宽度的45°角缝纫线，其填充有UV可固化组合物。该微腔环然后安装到颗粒填充和转移站，如图1示意。
将5份窄尺寸分布的导电颗粒分散到95份异丙醇(IPA)中，并且使用狭缝涂覆口模分配到微腔环上。使用100%编织的聚酯擦拭布包裹的辊子将该颗粒填充到微腔中。将多余的颗粒(在微腔之外)使用橡胶辊仔细除去。选择微腔的尺寸，以使得基本上仅仅一个导电颗粒可以捕集在每个微腔中。在这个实施例中，使用来自Nippon Chemical K.K.的3.2微米直径Ni/Au颗粒，并且微腔直径是5微米。
实施例6
重复实施例5，除了将UV可固化填充材料的组合物变为99wt%的UV681(来自Permabond，Pottstown，PA)和1wt%的Ebecryl350(来自Cytec，Woodland Park，NJ)，并且将聚酰亚胺背增强带变为0.5密耳PET基底，其预涂有大约0.5毫密耳的UV可固化丙烯酸酯3922(来自Loctite，Westlake，OH)。该填充材料和背增强二者是通过
Figure BDA0000476905640000162
200UV点光源灯来固化的。所形成的样品表现出强的拉伸强度，并且没有观察到缝纫线的间隙中的变化，甚至当所述环在500-100g/英寸的张力下拉伸时也是如此。在颗粒转移后缝纫线的平均间隙是大约16微米，并且在整个缝纫区域中没有观察到导电颗粒聚集。
实施例7
通过与在固定的阵列图案PIMC载体环带上携带的导电颗粒层进行层合来形成一种各向异性导电粘结剂膜，其包含剥离衬纸，其具有能够在热和/或压力施加下除去的剥离涂料，能够在热和/或压力施加下软化的9-18微米厚的非导电粘结剂层，和在该非导电粘结剂层的顶上的导电颗粒层。给非导电粘结剂包含树脂和硬化剂，其通过在线混合方法混合在一起。非导电粘结剂层是从狭缝口模涂覆机上以5-10fpm涂覆到在线电晕处理的剥离衬纸上。该粘结剂涂覆的膜是在20-55℃内预热来除去残留溶剂的，这取决于在用导电颗粒层合之前的涂覆速度。在层合后，将导电颗粒植入非导电粘结剂层中，并且形成各向异性导电粘结剂膜，然后将这个膜送过温度大约75-80℃的后干燥炉来除去溶剂，这取决于涂覆速度。该各向异性导电膜和剥离衬纸卷绕在一起来形成辊卷，用于存储和船运。图10是一个照片，其显示了因此制备的ACF，其具有大约17微米宽度的45°角缝纫线。图11A和11B是照片，其显示了电子器件，其结合有具有在45°角的3微米缝纫线的ACF(图11A)，在其中缝纫线在结合后几乎是不可见的；和结合有在60°角的50微米缝纫线(图11B)。
实施例8
使用实施例7所述的方法，将非导电粘结剂涂料涂覆到剥离衬纸上。它是使用狭缝口模涂覆机来涂覆的，然后预干燥和用固定的阵列图案来层合，该图案是通过将Au颗粒预分配到聚酰亚胺激光消融的膜上来形成的。在Au颗粒转移穿过层合结构后，形成各向异性导电粘结剂膜，然后在炉子中后干燥来除去溶剂，并且将该膜切割和重新卷绕。
实施例9
重复实施例7，并且通过压力辊在连续的网上用粘结剂涂料来层合。该粘结剂涂覆的网稍宽于微腔网，并且该微腔网和粘结剂涂料网是在层合之前对准的。例如如果粘结剂涂层网比微腔网宽了1/4英寸，则两个网之间的网边缘差将小于1/8英寸。将3.5英寸宽的层合辊用于4.5英寸宽聚酰亚胺载体膜上的3.0英寸微腔，在每个非腔室侧上具有3/8英寸宽铝箔带，因为层合辊的宽度应当大于微腔区域的宽度，但是小于载体膜减去两个增强侧。可以调整在即将转移之前的网速、层合压力、层合辊和微腔网上的温度和粘结剂涂层的残留溶剂含量，来具有大于99%的转移效率，或者将几乎全部填充的导电颗粒转移到粘结剂涂料中来形成ACF辊。在这种情况中，选择7ft/min网速、50psi层合压力和室温、粘结剂涂层的1.5%残留溶剂含量来用于转移。
已经详细的和参考其具体实施方案来描述了本发明，很显然许多的变化和改变是可能的，而不脱离下面的权利要求的主旨和范围。

Claims (52)

1.一种制作电子器件或者组件的方法，其包括：
将多个导电颗粒分配到在连续载体带的表面上形成的微腔阵列中，旋转该携带导电颗粒的带，同时传送粘结剂层的表面以与该旋转带的表面接触，将该导电颗粒从该带上的微腔转移到该粘结剂层在该粘结剂层上对应于该带上的微腔阵列的预定位置中，和使该粘结剂层与该带表面分离。
2.权利要求1的方法，其中将多个导电颗粒置于微腔阵列中的步骤包括将导电颗粒单独捕集到单个微腔中。
3.权利要求1的方法，其中该带是包括缝纫线的闭环，该缝纫线沿着该带从带的一个边缘以相对于带的边缘倾斜的角度延伸到相对边缘。
4.权利要求3的方法，其中基于该器件的电极的位置、尺寸或数目来选择所述斜角，从而为了在结合后一致的接触电阻而降低电极不接触足够的导电颗粒的可能性。
5.权利要求4的方法，其中该斜角是大约30°-80°。
6.权利要求5的方法，其中该斜角是大约35°-60°。
7.权利要求3的方法，其中该缝纫线具有宽度小于大约100微米的间隙。
8.权利要求7的方法，其中该间隙宽度小于大约20微米。
9.权利要求7的方法，其中该间隙填充有不粘附到导电颗粒上的填充组合物。
10.权利要求9的方法，其中该缝纫线的间隙填充有能通过溶剂蒸发、室温硫化(RTV)、UV、热、湿气或其组合来硬化或固化的粘结剂或者涂料。
11.权利要求10的方法，其中所述能固化的粘结剂或涂料选自有机硅、多异氰酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸类、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、可硫化的热塑性弹性体和不饱和的橡胶。
12.权利要求9的方法，其中将所述填充的缝纫线进一步激光消融以在填充材料上形成微腔。
13.权利要求1的方法，其中该带是由选自下面的网材料形成的：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚砜、聚醚、聚酰亚胺、和液晶聚合物和它们的共聚物、共混物、复合材料、层合体或者夹层膜。
14.权利要求1的方法，其中微腔阵列包括这样的腔室，所述腔室彼此间隔以受控方式变化的距离，从而降低或防止周期性缺陷的效应。
15.权利要求14的方法，其中微腔之间的距离是基于包括随机数发生器函数的算法来变化的。
16.权利要求15的方法，其中该算法另外包括正态分布函数。
17.权利要求16的方法，其中微腔之间的距离变化大约1-40%。
18.权利要求17的方法，其中该算法是位置变量=[Norm.s.dist(rand()*3.2，true)minus0.5]*2*X%，其中X是大约1-40%。
19.权利要求1的方法，其中该方法包括在粘结剂层表面与携带导电颗粒的旋转带的表面接触之前退火该粘结剂层的另外的步骤。
20.权利要求19的方法，其中该粘结剂层包括聚合物，和该退火步骤包括加热该粘结剂层到这样的温度，该温度大于粘结剂的软化或者热变形温度，但是小于粘结剂层开始固化时的起始温度。
21.权利要求20的方法，其中该聚合物是丙烯酸类、环氧树脂或者苯氧基树脂。
22.一种制作电子器件或组件的方法，其包括：
形成微腔的非无规阵列，
将导电颗粒置于该微腔中，其中所述将多个导电颗粒置于微腔阵列中的步骤包括使用颗粒分配方法来将每个所述导电颗粒捕集到单个微腔中，其中该微腔之间的距离使用包括随机数发生器函数的算法来控制。
23.权利要求22的方法，其中该算法另外包括正态分布函数。
24.权利要求23的方法，其中该微腔之间的距离变化大约1-40%。
25.一种各向异性导电膜(ACF)，其包含布置在作为在粘结剂层之中或之上的非无规阵列的预定非无规颗粒位置中的多个导电颗粒，其中所述非无规颗粒位置以受控的方式变化，所述受控的方式使用采用随机数发生器函数的算法来确定。
26.权利要求25的ACF，其中所述导电颗粒部分地埋入粘结剂层中。
27.权利要求25的ACF，其中该算法另外包括正态分布函数。
28.权利要求27的ACF，其中该微腔之间的距离变化大约1-40%。
29.一种各向异性导电膜(ACF)，其包含布置在作为在粘结剂层之中或之上的非无规阵列的预定非无规颗粒位置中的多个导电颗粒，其中该ACF包括对应于在该ACF上延伸的斜线的基本上没有导电颗粒的区域。
30.权利要求29的ACF，其中所述导电颗粒部分地埋入粘结剂层中。
31.权利要求29的ACF，其中该ACF是通过权利要求3的方法制造的。
32.权利要求31的ACF，其中该斜线处于大约30-80°的角度。
33.权利要求32的ACF，其中该斜线处于大约35-60°的角度。
34.权利要求29的ACF，其中该斜线宽度小于大约100微米。
35.权利要求34的ACF，其中该斜线宽度小于大约20微米。
36.权利要求29的ACF，其中该粘结剂包含丙烯酸类、环氧树脂或苯氧基树脂。
37.权利要求25的ACF，其中该ACF包括对应于在该ACF上延伸的斜线的基本上没有导电颗粒的区域。
38.权利要求37的ACF，其中该斜线处于大约30-80°的角度。
39.权利要求38的ACF，其中该斜线处于大约35-60°的角度。
40.权利要求37的ACF，其中该斜线宽度小于大约100微米。
41.权利要求40的ACF，其中该斜线宽度小于大约20微米。
42.权利要求25的ACF，其中该粘结剂包含丙烯酸类、环氧树脂或苯氧基树脂。
43.一种形成在一个表面上具有微腔的载体带的方法，该载体带可用于制作电子器件或组件：
将在表面上具有微腔的非无规阵列的至少一个网进行切割以形成至少两个切割表面，
拼接该切割表面，和
将填充组合物或粘结剂施涂到该拼接的切割表面上以形成缝纫线。
44.权利要求43的方法，其中该方法包括在缝纫线区域中形成另外的微腔的另外的步骤。
45.权利要求44的方法，其包括将粘结剂或涂料施涂到所述网的与具有微腔的表面相对的表面上的另外的步骤。
46.权利要求43的方法，其中施涂到切割端表面的固化的或者硬化的填充组合物或者粘结剂没有粘附到导电颗粒上。
47.权利要求46的方法，其中该填充组合物或者粘结剂是选自下面的能硬化的或者能固化的粘结剂或者涂料：丙烯酸类、有机硅、多异氰酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、可硫化的热塑性弹性体、和不饱和的橡胶。
48.权利要求43的方法，其中该方法包括在施涂粘结剂之前将该切割端表面进行电晕处理的步骤。
49.权利要求43的方法，其中该缝纫线通过在该缝纫线两端的结构带进一步增强。
50.一种微腔载体带或环，其是通过权利要求43的方法制备的。
51.一种用于制作电子器件或组件的带或环，其包含在连续的载体带或环的主表面上的微腔阵列，和在该带或环上从该带或者环的一个边缘延伸到另一边缘的缝纫线。
52.权利要求51的带或环，其中所述缝纫线是在该带或环上延伸的斜线。
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