CN106318244A - 核层技术异方性导电胶膜 - Google Patents

Abstract

本发明是一种核层技术异方性导电胶膜，包括上部胶层、导电胶层及下部胶层，其中导电胶层是由绝缘基材及多个导电颗粒构成，且所述导电颗粒是以单一颗粒厚度的方式分布在绝缘基材内或在绝缘基材的表面上，使得在绝缘基材的垂直方向上最多只有单一导电颗粒。上部及下部胶层具电气绝缘性，而导电颗粒为具有导电性的微粒，且绝缘基材包含感压胶或热固性、热塑性树脂。上部及下部胶层在受热加压时的流动性是大于导电胶层的绝缘基材。因此，本发明很适合电气连接脚间距小的集成电路以及电路板，可大幅提高良率，避免接脚因堆积过多的导电颗粒而短路。

Description

核层技术异方性导电胶膜

技术领域

本发明有关于一种异方性导电胶膜及其制作方法，尤其是被包夹在上部胶层以及下部胶层之间的导电胶层包含绝缘基材及多个导电颗粒，且是以单一颗粒厚度的方式分布在绝缘基材内或在绝缘基材的表面上。

背景技术

不同电子元件之间的实体连接最常使用焊接方式，主要是利用具较低熔点的铅锡合金当作焊料，在适当加热下瞬间熔化焊料以接触二电子元件的接脚，当移除加热时，焊料即可固化而稳固的连接二电子元件。另一方式是使用高温锡炉，将表面粘着技术(Surface-mount technology，SMT)的电子元件事先安置在具有焊料的电气电路上，再经高温炉的瞬间加热、冷却后，焊料即可连接所有电子元件。

不过传统的钖铅回焊制程无法适用于需要轻薄短小且较低耗电量的应用领域，比如薄膜电晶体液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)中驱动(Integrated Circuit，IC)与基板的连接，因为驱动IC中用以连接外部电路的金凸块(Gold Bumping)的间距一般较小，约20um～40um，且金凸块的熔点相对与锡铅凸块高很多。因此，目前主要是使用异方性导电胶膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)的接合方式。

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粘滞性，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。尤其是，TFT-LCD解析度要求日益提高，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，即朝向细小间距(fine pitch)。

为了在接触面积缩小的情况下能维持住足够的导通电量，就必须提高导电粒子的捕捉率，因而须增加导电粒子的添加量，这不仅会增加制造成本而不利于市场竞争，还会增加导电粒子的添加量而降低横向电气绝缘，因为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，甚至造成相邻接脚或金凸块发生短路而失效的严重后果。

此外，现有技术中导电胶膜内的导电粒子是自由散乱分布，因此当热压合时，如果部分位置偏移的导电粒子未被补捉到而无法产生导电作用，或是补捉到的导电粒子数目不足都会造成导电效果不良而影响电气品质。

因此，很需要一种创新的核层技术异方性导电胶膜，利用上部胶层及下部胶层上、下包夹住包含绝缘基材及导电颗粒的导电胶层，且上部胶层及下部胶层在受热加压时的流动性是大于绝缘基材，尤其是导电胶层的导电颗粒是以单一颗粒厚度的方式分布在绝缘基材内或在绝缘基材的表面上，使得在绝缘基材的垂直方向上最多只有单一导电颗粒，避免集成电路中间距小的接脚因堆积过多的导电颗粒而短路，可大幅提高良率，藉以解决上述现有技术的问题。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种核层技术异方性导电胶膜，主要是包括依序堆叠的上部胶层、导电胶层以及下部胶层，其中上部胶层以及下部胶层为相同或不相同的电气绝缘材料构成，而导电胶层是由绝缘基材以及多个导电颗粒构成，且所述导电颗粒是以单一颗粒厚度的方式分布在绝缘基材内或在绝缘基材的表面上，即，在绝缘基材的垂直方向上最多只有单一导电颗粒。

上部胶层以及下部胶层在受热加压时的流动性是大于导电胶层中绝缘基材的在受热加压时的流动性，使得整个核层技术异方性导电胶膜在受热加压时，上部胶层以及下部胶层的流动速率或变形程度会大于绝缘基材。

上述的电气绝缘材料可包含热固性、热可塑树脂，例如环氧树脂、苯酚树脂、硅氧树脂、丙烯酸树脂、苯氧树脂、聚脂树脂、聚胺脂树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸橡胶、合成橡胶、天然橡胶。而导电胶层的绝缘基材可包含感压胶、热固性或热可塑树脂，例如环氧树脂、苯酚树脂、硅氧树脂、丙烯酸树脂、苯氧树脂、聚脂树脂、聚胺脂树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸橡胶、合成橡胶、天然橡胶。

导电颗粒可为树脂镀镍金球，主要是包含树脂核心、镀镍层及金层，其中镀镍层包覆树脂核心，而金层包覆镀镍层，因此导电颗粒的表面金层，具有优异的导电性。

因此，本发明的核层技术异方性导电胶膜很适合应用于电气连接集成电路以及电路板，尤其是将间距较小的集成电路接脚连接到玻璃基板上的薄状铟锡氧化物(ITO)层，使得被集成电路的接脚以及铟锡氧化物层上下压合的导电颗粒可同时接触到接脚以及铟锡氧化物层，达到电气连接的目的，其中部分的部胶层以及下部胶层会在压合时被推挤而填满相邻接脚之间的空隙以及铟锡氧化物层的空隙，而未被接脚以及铟锡氧化物层上下压合到的导电颗粒则保持原有状态而不与任何接脚或铟锡氧化物层接触，形成电气绝缘。

附图说明

图1显示依据本发明实施例核层技术异方性导电胶膜的示意图。

图2显示依据本发明核层技术异方性导电胶膜的应用实例示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 上部胶层

20 导电胶层

21 绝缘基材

22 导电颗粒

30 下部胶层

40 集成电路

42 接脚

50 电路板

52 电路图案

具体实施方式

以下配合图示及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

请参阅图1，本发明实施例核层技术异方性导电胶膜的示意图。如图1所示，本发明实施例的核层技术异方性导电胶膜主要包括上部胶层10、导电胶层20以及下部胶层30，是依序由上而下堆叠，形成膜状的堆叠结构，其中导电胶层20是由绝缘基材21以及多个导电颗粒22构成，且所述导电颗粒22是以单一颗粒厚度的方式分布在绝缘基材21内或在绝缘基材22的表面上，图中为显示导电颗粒22是分布在绝缘基材21内的实例，即，在绝缘基材21的垂直方向上最多只有单一导电颗粒22。

上部胶层10以及下部胶层30可为相同或不相同的电气绝缘材料构成包含热固性、热塑性树脂，比如环氧树脂、苯酚树脂、硅氧树脂、丙烯酸树脂、苯氧树脂、聚脂树脂、聚胺脂树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸橡胶、合成橡胶、天然橡胶，而导电胶层20的绝缘基材21可包含感压胶、热固性、热塑性树脂，比如环氧树脂、苯酚树脂、硅氧树脂、丙烯酸树脂、苯氧树脂、聚脂树脂、聚胺脂树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸橡胶、合成橡胶、天然橡胶。

导电颗粒22为具有导电性的微粒，其颗粒大小(Particle Size)约为2.5至10um，而具体实例可为树脂镀镍金球，主要是包含树脂核心、镀镍层及金层，其中镀镍层包覆树脂核心，而金层包覆镀镍层，因此导电颗粒的表面为金层，具有优异的导电性。

具体而言，上述的导电胶层20可利用3D列印或转印的方式而实现，也可直接将绝缘基材21以及导电颗粒22进行混合搅拌的混胶处理，再经喷涂或涂布处理而形成。

此外，上部胶层10以及下部胶层30在受热加压时的流动性是大于导电胶层20中绝缘基材21在受热加压时的流动性，使得整个核层技术异方性导电胶膜在受热加压时，上部胶层10以及下部胶层30的流动速率或变形程度会大于绝缘基材21。

为进一步显示本发明的特征，可参考图2，本发明核层技术异方性导电胶膜的应用实例示意图。如图2所示，本发明的核层技术异方性导电胶膜是被集成电路40以及电路板50在加热下以上下压合的结合成一体，其中集成电路40包含多个接脚42，而电路板50具有电路图案52，比如电路板50可为电气绝缘的玻璃基板，而电路图案52为导电的薄状铟锡氧化物(ITO)层。

由于被集成电路40的接脚42以及路图案52上下压合的导电颗粒22会直接接触到接脚42以及路图案52，因而相对应的接脚42以及电路图案52形成电气连接，而上部胶层10以及下部胶层30会因受热挤压而变形、流动，进而填满相邻接脚42之间的空隙，同时也填满电路图案52的空隙。此外，未被接脚42以及电路图案52压合到的导电颗粒22则仍保持原有的状态而不与任何接脚42以及电路图案52直接接触，即形成电气绝缘。

因此，相对应的接脚42以及电路图案52可经由被挤压的导电颗粒22而正确的电气连接，并具有很低的接面电阻，因为实际接触到接脚42以及电路图案52是导电颗粒22最外面的金层。再者，上部胶层10以及下部胶层30的受热挤压、变形、流动的程度是大于导电胶层20的绝缘基材21，所以绝缘基材21可几乎保持不动，而其中的相对应导电颗粒22仍是在原有位置，使得变形、流动的上部胶层10及下部胶层3分别填满相邻接脚42之间的空隙以及电路图案52的空隙。

综上所述，本发明核层技术异方性导电胶膜的主要特点在于很适合应用于电气连接集成电路以及电路板，尤其是接脚间距(Pitch)小的集成电路，比如间距小于40um，或间距为15um，可很精确的经由导电颗粒而电气连接到电路板的电路图案或玻璃基板的透明导电层，比如ITO层，大幅提高电气连接的良率，可避免集成电路的接脚或电路板的电路图案因过多的导电颗粒的堆积而短路。

由于本发明的技术内并未见于已公开的刊物、期刊、杂志、媒体、展览场，因而具有新颖性，且能突破目前的技术瓶颈而具体实施，确实具有进步性。此外，本发明能解决现有技术的问题，改善整体使用效率，而能达到具产业利用性的价值。

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，凡有在相同的发明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 (9)

1.一种核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，包括：

一上部胶层，具电气绝缘性，是由一电气绝缘材料构成；

一导电胶层，包含一绝缘基材以及多个导电颗粒，且所述导电颗粒是以单一颗粒厚度的方式分布在该绝缘基材内或在该绝缘基材的一表面上，使得该绝缘基材在垂直方向上最多只有单一导电颗粒；以及

一下部胶层，具电气绝缘性，是由相同于或不相同于该上部胶层的电气绝缘材料所构成，

其中该上部胶层、该导电胶层以及该下部胶层是依序由上而下堆叠以形成膜状的一堆叠结构。

2.根据权利要求1所述的核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，该上部胶层及该下部胶层的电气绝缘材料包含热固性树脂、热塑性树脂，且该导电胶层的绝缘基材包含感压胶、热固性树脂或热塑性树脂。

3.根据权利要求2所述的核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，该上部胶层及该下部胶层的电气绝缘材料包含环氧树脂、苯酚树脂、硅氧树脂、丙烯酸树脂、苯氧树脂、聚脂树脂、聚胺脂树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸橡胶、合成橡胶或天然橡胶。

4.根据权利要求2所述的核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，该导电胶层的绝缘基材包含环氧树脂、苯酚树脂、硅氧树脂、丙烯酸树脂、苯氧树脂、聚脂树脂、聚胺脂树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸橡胶、合成橡胶或天然橡胶。

5.根据权利要求1所述的核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，该导电颗粒为一树脂镀镍金球，是包含一树脂核心、一镀镍层及一金层，且该镀镍层包覆该树脂核心，而该金层包覆该镀镍层。

6.根据权利要求5所述的核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，该导电颗粒的颗粒大小为2.5至10um。

7.根据权利要求1所述的核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，所述导电颗粒是利用3D列印或转印的方式而配置在绝缘基材上。

8.根据权利要求1所述的核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，该绝缘基材及所述导电颗粒是藉进行混合搅拌的混胶处理，再经喷涂或涂布处理而形成该导电胶层。

9.根据权利要求1所述的核层技术异方性导电胶膜，其特征在于，该上部胶层以及该下部胶层在受热加压时的流动性是大于该导电胶层中该绝缘基材在受热加压时的流动性。