CN107429125A - 各向异性导电膜、连接方法及接合体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种各向异性导电膜，其特征在于，是使第一电子部件的端子与第二电子部件的端子进行各向异性导电连接的各向异性导电膜，上述各向异性导电膜至少含有导电性粒子、阳离子固化性树脂、阳离子系固化剂、有机过氧化物和自由基捕捉剂，上述有机过氧化物的反应起始温度高于上述阳离子系固化剂的反应起始温度。

Description

各向异性导电膜、连接方法及接合体
技术领域
本发明涉及各向异性导电膜、连接方法及接合体。
背景技术
以往，作为将电子部件彼此连接的方法，使用各向异性导电膜(ACF；AnisotropicConductive Film)。
上述各向异性导电膜是将含有导电性粒子的树脂混合物涂布在膜上、干燥而制作的导电膜。作为电子部件间的连接方法，为如下的方法：在欲连接的电路的一方(或者有时为欲连接的电路的两方)载置上述各向异性导电膜，施加预定的温度、压力，进行电路间的电连接。
为了将IC芯片、柔性基板安装于液晶显示器等的玻璃基板，使用阳离子固化系各向异性导电膜(ACF)。
然而，阳离子固化系各向异性导电膜虽然对玻璃的粘接性优异，但是使用阳离子系固化剂时产生的酸在参与固化性树脂的聚合后会残留在膜内，因此发生腐蚀电子部件所具有的配线等金属部分这样的问题。
因此，已知为了防止配线的腐蚀，会配合氢氧化铝等碱填料来中和酸(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-62184号公报
发明内容
但是，如果仅将碱填料配合于各向异性导电膜，则从阳离子系固化剂产生酸时就开始中和反应，对固化反应中的反应性造成影响。
就上述专利文献1中记载的技术而言，从在不使固化反应性降低的情况下获得同时满足良好的粘接性和良好的耐腐蚀性的各向异性导电膜这样的观点考虑，可以说是不充分的。
本发明的课题在于，解决以往的上述各问题而达成以下目的。即，本发明的目的是，提供在不使固化反应性降低的情况下粘接性优异、且耐腐蚀性也优异的各向异性导电膜。
用于解决课题的方法
作为用于解决上述课题的方法，如下所示。即，
<1>一种各向异性导电膜，其特征在于，是使第一电子部件的端子与第二电子部件的端子进行各向异性导电连接的各向异性导电膜，
上述各向异性导电膜至少含有导电性粒子、阳离子固化性树脂、阳离子系固化剂、有机过氧化物和自由基捕捉剂，
上述有机过氧化物的反应起始温度高于上述阳离子系固化剂的反应起始温度。
<2>一种连接方法，其特征在于，是使第一电子部件的端子与第二电子部件的端子进行各向异性导电连接的连接方法，包括：
在上述第二电子部件的端子上配置上述<1>所述的各向异性导电膜的第一配置工序；
在上述各向异性导电膜上将上述第一电子部件以上述第一电子部件的端子与上述各向异性导电膜接触的方式进行配置的第二配置工序；及
利用加热按压构件将上述第一电子部件加热及按压的加热按压工序。
<3>如上述<2>所述的连接方法，进一步包括：在上述加热按压工序后，以上述有机过氧化物的反应起始温度以上的温度进行加热的热处理工序。
<4>一种接合体，其特征在于，使通过上述<2>至<3>中任一项所述的连接方法连接而成的接合体。
发明效果
根据本发明，能够解决以往的上述各问题而达成上述目的，能够提供在不使固化反应性降低的情况下粘接性优异且耐腐蚀性也优异的各向异性导电膜。
具体实施方式
(各向异性导电膜)
本发明的各向异性导电膜至少含有导电性粒子、阳离子固化性树脂、阳离子系固化剂、有机过氧化物和自由基捕捉剂，优选含有膜形成树脂，进一步根据需要含有其他成分。
上述各向异性导电膜是使第一电子部件的端子与第二电子部件的端子进行各向异性导电连接的各向异性导电膜。
本发明人等对阳离子固化系各向异性导电膜进行了不断研究，结果发现如果在阳离子固化系各向异性导电膜中至少含有阳离子系固化剂、有机过氧化物和作为自由基捕捉剂的阻聚剂，且使用与该阳离子系固化剂的反应起始温度相比反应起始温度更高的有机过氧化物，则能够有效地防止因阳离子系固化剂而产生的酸所导致的腐蚀，并且不影响固化反应获得粘接性良好的各向异性导电膜。
认为，其原因在于，如下那样捕捉酸而有效地防止了腐蚀性。
·有机过氧化物热分解而产生自由基化合物。
·所产生的自由基化合物的自由基被自由基捕捉剂捕捉。
·从自由基化合物去除自由基而生成的化合物捕捉由阳离子系固化剂产生的酸(利用有机过氧化物进行的酸的捕捉)。
此外认为，由于使用与阳离子系固化剂的反应起始温度相比反应起始温度更高的有机过氧化物，使捕捉酸的时机延迟，因此不损害固化反应的反应性而能够确保良好的粘接性。
<导电性粒子>
作为上述导电性粒子，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出金属粒子、金属被覆树脂粒子等。
作为上述金属粒子，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出镍、钴、银、铜、金、钯等。它们可以单独使用一种，也可以并用两种以上。
它们中，优选为镍、银、铜。为了防止表面氧化，这些金属粒子可以在其表面施加金、钯。进一步，也可以使用在表面由金属突起、有机物施加了绝缘被膜的粒子。
作为上述金属被覆树脂粒子，只要是将树脂粒子的表面用金属被覆而成的粒子就没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出将树脂粒子的表面用镍、铜、金和钯中的至少一种金属被覆而成的粒子等。进一步，也可以使用在表面由金属突起、有机物施加了绝缘被膜的粒子。
作为对上述树脂粒子被覆金属的方法，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出无电解镀法、溅射法等。
作为上述树脂粒子的材质，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、苯胍胺树脂、交联聚苯乙烯树脂、丙烯酸系树脂、苯乙烯-二氧化硅复合树脂等。
上述导电性粒子只要在进行各向异性导电连接时具有导电性即可。例如，即使为金属粒子的表面被施加了绝缘被膜的粒子，如果在进行各向异性导电连接时上述粒子发生变形，露出上述金属粒子，则会作为上述导电性粒子而发挥功能。
作为上述各向异性导电膜中的上述导电性粒子的含量，没有特别限制，可以根据电路构件的配线间隔、连接面积等进行适宜调整。
<阳离子固化性树脂>
作为上述阳离子固化性树脂，只要为通过阳离子系固化剂的作用而进行固化的树脂就没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出环氧树脂等。
作为上述环氧树脂，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、它们的改性环氧树脂等。
作为上述各向异性导电膜中的上述阳离子固化性树脂的含量，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择。
<阳离子系固化剂>
作为上述阳离子系固化剂，只要为产生阳离子种的固化剂就没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出盐等。
作为上述盐，例如，可举出锍盐、碘盐等。
作为上述锍盐，例如，可举出三芳基锍盐等。
作为上述盐中的抗衡阴离子，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出SbF6 -、AsF6 -、PF6 -、BF4 -、CH3SO3 -、CF3SO3 -等。
上述阳离子系固化剂可以为市售品。作为上述市售品，例如，可举出AdekaoptomerSP-172(株式会社ADEKA制)、Adekaoptomer SP-170(株式会社ADEKA制)、Adekaoptomer SP-152(株式会社ADEKA制)、Adekaoptomer SP-150(株式会社ADEKA制)、San-Aid SI-60L(三新化学工业株式会社制)、San-Aid SI-80L(三新化学工业株式会社制)、San-Aid SI-100L(三新化学工业株式会社制)、San-Aid SI-150L(三新化学工业株式会社制)、CPI-100P(San-Apro株式会社制)、CPI-101A(San-Apro株式会社制)、CPI-200K(San-Apro株式会社制)、IRGACURE 250(BASF社制)等。
作为上述各向异性导电膜中的上述阳离子系固化剂的含量，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，相对于上述各向异性导电膜中所含有的膜形成树脂和阳离子固化性树脂的总量100质量份，优选为10质量份～40质量份，更优选为15质量份～30质量份。
<有机过氧化物>
作为上述有机过氧化物，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出二酰基过氧化物、过氧化二碳酸酯、过氧化缩酮、二烷基过氧化物、过氧化氢、过氧化酯、过氧化酮、其他过氧化物等。
本发明中，上述有机过氧化物的反应起始温度优选高于上述阳离子系固化剂的反应起始温度。
本发明中，阳离子系固化剂的反应起始温度是指DSC测定的发热起始温度。
有机过氧化物的反应起始温度是指根据急速加热试验的发热起始温度，例如，指日油有机过氧化物第10版、表-3中所记载的发热起始温度。
上述有机过氧化物的反应起始温度与上述阳离子系固化剂的反应起始温度相比，在更高温一侧可以相差15℃以上，更优选相差30℃以上。但是，如果相差50℃左右，则难以利用安装时的热量使有机过氧化物活化至发挥防腐蚀效果的程度，需要在安装后以有机过氧化物活化的温度进行退火处理。如果实施退火处理，则能够充分发挥防腐蚀效果。
上述有机过氧化物与上述阳离子系固化剂的反应起始温度优选相差25℃～45℃，更优选相差30℃～40℃。
此外，上述退火处理是指如下述(连接方法)的<热处理工序>一栏中所记载的那样、以上述有机过氧化物的反应起始温度以上的温度进行加热的热处理工序。
关于上述有机过氧化物的含量，相对于膜形成树脂、阳离子固化性树脂和阳离子系固化剂的总量100质量份，可以含有1质量份～10质量份。
<自由基捕捉剂>
作为上述自由基捕捉剂，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可以应用对苯二酚衍生物等通常作为阻聚剂而使用的物质。
关于上述自由基捕捉剂的含量，相对于膜形成树脂、阳离子固化性树脂和阳离子系固化剂的总量100质量份，可以含有0.1质量份～3质量份。
<膜形成树脂>
作为上述膜形成树脂，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出苯氧基树脂、不饱和聚酯树脂、饱和聚酯树脂、氨基甲酸酯树脂、丁二烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂等。上述膜形成树脂可以单独使用一种，也可以并用两种以上。它们中，从制膜性、加工性、连接可靠性方面考虑，优选为苯氧基树脂。
作为上述苯氧基树脂，例如，可举出由双酚A和表氯醇合成的树脂等。
上述苯氧基树脂可以使用适宜合成的物质，也可以使用市售品。
作为上述各向异性导电膜中的上述膜形成树脂的含量，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择。
<其他成分>
作为上述其他成分，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出硅烷偶联剂等。
作为上述硅烷偶联剂，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出环氧系硅烷偶联剂、丙烯酸系硅烷偶联剂、硫醇系硅烷偶联剂、胺系硅烷偶联剂等。
作为上述各向异性导电膜中的上述硅烷偶联剂的含量，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择。
作为上述各向异性导电膜的平均厚度，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，优选为3μm～30μm，更优选为5μm～25μm，特别优选为8μm～20μm。
作为上述各向异性导电膜的制造方法，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出将含有上述导电性粒子、上述阳离子固化性树脂、上述阳离子系固化剂、上述有机过氧化物和上述自由基捕捉剂、并且优选含有上述膜形成树脂的配合物均匀地混合后，将混合而成的上述配合物涂布在剥离处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上的方法等。
<第一电子部件和第二电子部件>
作为上述第一电子部件和上述第二电子部件，只要是作为使用上述各向异性导电膜进行各向异性导电连接的对象的具有端子的电子部件就没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，可举出玻璃基板、柔性基板、刚性基板、集成电路(Integrated Circuit，IC)芯片、卷带自动结合(Tape Automated Bonding，TAB)、液晶面板等。作为上述玻璃基板，例如，可举出Al配线形成玻璃基板、ITO配线形成玻璃基板等。作为上述IC芯片，例如，可举出平板显示器(FPD)中的液晶画面控制用IC芯片等。
(连接方法和接合体)
本发明的连接方法至少包括第一配置工序、第二配置工序及加热按压工序，进一步根据需要，包括其他工序。
上述连接方法是使第一电子部件的端子与第二电子部件的端子进行各向异性导电连接的方法。
本发明的接合体可以通过本发明的上述连接方法获得。
作为本发明的更优选的方式，上述连接方法可以进一步包括在上述加热按压工序后以上述有机过氧化物的反应起始温度以上的温度进行加热的热处理工序。
作为上述第一电子部件和上述第二电子部件，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，例如，分别可举出本发明的上述各向异性导电膜的说明中例示的上述第一电子部件和上述第二电子部件。
<第一配置工序>
作为上述第一配置工序，只要是在上述第二电子部件的端子上配置本发明的上述各向异性导电膜的工序就没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择。
上述第二电子部件为玻璃基板、柔性基板等基板且上述第一电子部件为IC芯片、TAB等的情况下，上述第一配置工序中，例如，在上述第二电子部件的端子上将上述各向异性导电膜以上述端子与上述各向异性导电膜的含导电性粒子的层接触的方式进行配置。
<第二配置工序>
作为上述第二配置工序，只要是在上述各向异性导电膜上将上述第一电子部件以上述第一电子部件的端子与上述各向异性导电膜接触的方式进行配置的工序就没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择。
<加热按压工序>
作为上述加热按压工序，只要是利用加热按压构件将上述电子部件加热及按压的工序就没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择。
作为上述加热按压构件，例如，可举出具有加热机构的按压构件等。作为上述具有加热机构的按压构件，例如，可举出加热工具等。
作为上述加热的温度，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，优选为160℃～190℃。
作为上述按压的压力，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，优选为40MPa～80MPa。
作为上述加热及按压的时间，没有特别限制，可以根据目的进行适宜选择，优选为5秒～10秒。
<热处理工序>
作为本发明的连接方法的进一步优选的方式，上述连接方法可以进一步包括在上述加热按压工序后以上述有机过氧化物的反应起始温度以上的温度进行加热(退火处理)的热处理工序。
通过对经过了上述加热按压工序而获得的安装后的接合体实施以上述有机过氧化物的反应温度以上的温度进行加热的热处理工序，从而即使有机过氧化物利用安装时的热量活化不充分的情况下，也能够在安装后进行充分活化。由此，能够提高防腐蚀性能。
上述热处理工序中，赋予上述有机过氧化物的反应起始温度以上的温度。作为热处理工序中的加热时间，只要认为是利用有机过氧化物进行的酸的捕捉反应能充分进行的程度即可，例如，可以在达到上述反应起始温度以上的预定的温度后加热1分钟左右。
具体而言，如果在设定为上述预定的温度的SU-222、ESPEC株式会社制的加热器中放入安装后的接合体，进行数分钟热处理，之后从加热器中取出，则可以获得退火处理后的接合体(退火件)。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明，但本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
<各向异性导电膜的制作>
将苯氧基树脂(商品名：YP-50，新日铁住友化学株式会社制)34.5质量份、环氧树脂(EP828，三菱化学株式会社制)35质量份、阳离子系固化剂(San-Aid SI-60L，三新化学工业株式会社制，锍盐型阳离子系固化剂(反应起始温度90℃))10质量份、硅烷偶联剂(KBE403，信越有机硅株式会社制)5质量份、导电性粒子(AUL704，积水化学工业株式会社制，在丙烯酸树脂粒子的表面形成有Ni/Au镀敷被膜的金属被膜树脂粒子，平均粒径4.0μm)10质量份、有机过氧化物(PERBUTYL L，日油株式会社制(反应起始温度108℃))5质量份和自由基捕捉剂(叔丁基对苯二酚(TBHQ)东京化成工业株式会社制)0.5质量份均匀地混合。将混合后的配合物以干燥后的平均厚度为10μm的方式涂布在剥离处理后的PET膜上，制作各向异性导电膜。
将各向异性导电膜的配合组成示于表1-1。
<接合体的制造和接合体的评价>
通过以下方法制造接合体，进行以下所示的评价。将结果示于表2-1。
在第二电子部件上将上述所得的各向异性导电膜以与上述第二电子部件接触的方式进行配置。接着，在各向异性导电膜上配置第一电子部件。接着，将平均厚度50μm的特氟龙(注册商标)片用作缓冲材，利用加热工具以170℃、60MPa、5秒的条件将上述第一电子部件加热及按压。
<<退火处理后接合体(退火件)>>
在上述安装后，在设定为110℃的SU-222、ESPEC株式会社制的加热器中放入接合体，5分钟后从该加热器中取出，从而获得实施了热处理工序的退火件。
对于该退火件，进行与下述同样的腐蚀性的评价。
<<腐蚀性评价>>
-试验用IC芯片和玻璃基板-
作为第一电子部件，使用试验用IC芯片(尺寸1.8mm×20mm，厚度0.5mm，镀金凸块的尺寸30μm×85μm，凸块高度15μm)。
作为第二电子部件，使用形成有Al梳型配线的厚度0.7mm的玻璃基板。
-评价-
对所得的接合体的Al梳型配线施加DC5V 12小时。利用金属显微镜观察12组施加后的Al梳型配线，通过以下的评价基准进行评价。
〔评价基准〕
5：未观察到腐蚀
4：观察到1处～2处腐蚀部位
3：观察到3处～5处腐蚀部位
2：观察到6处以上腐蚀部位
1：确认到断线
其中，在犹豫到底属于上述5个阶段评价中哪一种这样的不明确的结果的情况下，有时取两者的中间，标记为“.5”。例如，在判断为2和3的中间的情况下，标记为2.5。
<<粘接性评价>>
-试验用IC芯片和玻璃基板-
作为第一电子部件，使用试验用IC芯片(尺寸1.8mm×20mm，厚度0.5mm，镀金凸块的尺寸30μm×85μm，凸块高度15μm)。
作为第二电子部件，使用整面形成有ITO膜的厚度0.5mm的玻璃基板。
-评价-
目视观察压力锅试验(PCT)后的各向异性导电膜相对于玻璃基板浮起的程度，通过以下评价基准进行评价。予以说明的是，PCT以121℃、2atm、5小时的条件进行。
〔评价基准〕
5：未观察到浮起
4：观察到相对于压接面积的、超过0％且小于10％的浮起
3：观察到相对于压接面积的、10％左右的浮起
2：观察到相对于压接面积的、20％左右的浮起
1：观察到相对于压接面积的整面浮起
其中，在犹豫到底属于上述5个阶段评价中哪一种这样的不明确的结果的情况下，有时取两者的中间，标记为“.5”。例如，在判断为2和3的中间的情况下，标记为2.5。
<<综合评价>>
腐蚀评价和粘接评价的结果为3以上的情况下，设为○。但是，即使腐蚀评价为2以上且小于3，只要退火处理后的腐蚀评价为3以上即可。
腐蚀评价或粘接评价的结果中的一者为3以上、另一者为2以上且小于3的情况下，设为△。
腐蚀评价或粘接评价的结果中只要有一者落入1的情况下，均设为×。
(实施例2～7)
在实施例1中，将各向异性导电膜的配合组成按照表1-1和表1-2所示进行变更，除此以外，与实施例1同样地制作实施例2～7的各向异性导电膜和接合体。
另外，实施例2和实施例4～7中，作为退火处理而将加热器的设定温度设为125℃，除此以外，与实施例1同样地进行获得了退火件。此外，实施例3中，将加热器的设定温度设为150℃，除此以外，与实施例1同样地进行获得了退火件。
对于所得的接合体，进行与实施例1同样的评价。将结果示于表2-1和表2-2。
(比较例1～3)
在实施例1中，将各向异性导电膜的配合组成按照表1-2所示进行变更，除此以外，与实施例1同样地制作比较例1～3的各向异性导电膜和接合体。
另外，比较例1和2中，作为退火处理而将加热器的设定温度设为125℃，除此以外，与实施例1同样地获得退火件。此外，比较例3中，将加热器的设定温度设为90℃，除此以外，与实施例1同样地进行获得了退火件。
对于所得的接合体，进行与实施例1同样的评价。将结果示于表2-2。
[表1-1]
[表1-2]
表1-1和表1-2中，PKHH表示巴化学工业株式会社制的苯氧基树脂。JER806表示三菱化学株式会社制的双酚F型环氧树脂。PERMEK N表示日油株式会社制的有机过氧化物(反应起始温度90℃)。PERBUTYL L表示日油株式会社制的有机过氧化物(反应起始温度108℃)。PERCURE HB表示日油株式会社制的有机过氧化物(反应起始温度125℃)。PERCUMYL P表示日油株式会社制的有机过氧化物(反应起始温度149℃)。自由基捕捉剂MEHQ(甲基对苯二酚)为东京化成工业株式会社制。
[表2-1]
[表2-2]
从实施例1～7的结果可以确认到，本发明的各向异性导电膜能够抑制配线的腐蚀，耐腐蚀性为良好。
上述评价中，腐蚀性或粘接性的评价中只要有一者落入1的评价都是不期望的。在大于2的评价的情况下，兼顾其他项目的评价结果进行综合评价。如果腐蚀性或粘接性的评价为3以上的评价，则可以认为是实用上优选的结果。上述结果中，从即使不进行退火处理耐腐蚀性也良好、粘接性也良好这样的方面考虑，可以认为实施例2显示出最优选的结果。
此外，实施例3通过实施退火处理从而能够提高耐腐蚀性能。虽然附加了退火处理这样的条件，但可以确认实施例3中腐蚀性和粘接性也都显示出良好的结果。
产业上的可利用性
本发明的各向异性导电膜可以适宜地用于耐腐蚀性和粘接性优异的接合体的制造。

Claims (4)

1.一种各向异性导电膜，其特征在于，是使第一电子部件的端子与第二电子部件的端子进行各向异性导电连接的各向异性导电膜，
所述各向异性导电膜至少含有导电性粒子、阳离子固化性树脂、阳离子系固化剂、有机过氧化物和自由基捕捉剂，
所述有机过氧化物的反应起始温度高于所述阳离子系固化剂的反应起始温度。
2.一种连接方法，其特征在于，是使第一电子部件的端子与第二电子部件的端子进行各向异性导电连接的连接方法，包括：
在所述第二电子部件的端子上配置权利要求1所述的各向异性导电膜的第一配置工序；
在所述各向异性导电膜上将所述第一电子部件以所述第一电子部件的端子与所述各向异性导电膜接触的方式进行配置的第二配置工序；及
利用加热按压构件将所述第一电子部件加热及按压的加热按压工序。
3.根据权利要求2所述的连接方法，进一步包括：在所述加热按压工序后，以所述有机过氧化物的反应起始温度以上的温度进行加热的热处理工序。
4.一种接合体，其特征在于，是通过权利要求2至3中任一项所述的连接方法连接而成的接合体。
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