CN108291121B - 非等向性导电膜及使用其的连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包含导电层及介电层的非等向性导电膜及使用其的连接结构。导电层及介电层中的一者包含具有不同粒径的两种无机填充剂，且介电层具有比导电层高的通过式1计算的展开长度增大速率，其在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa下对导电膜执行初步压缩1至3秒且在120℃至160℃及60MPa至90MPa下对导电膜执行主压缩3至6秒之后来测量，且非等向性导电膜具有按90％或更高的固化速率量测的约2.5GPa至约5GPa的储存模数。此外，通过增加导电粒子的分散性，非等向性导电膜在改良绝缘效能及连接可靠性上可展现极佳特性。＜式1＞展开长度增大速率(％)＝{(在主压缩之后的目标层的横向长度‑在初步压缩之前的目标层的横向长度)/在初步压缩之前的目标层的横向长度}×100％。

Description

非等向性导电膜及使用其的连接结构
技术领域
本发明是有关于一种非等向性导电膜及一种使用其的连接结构。
背景技术
大体而言，非等向性导电膜(Anisotropic conductive film，ACF)是指通过将导电粒子分散于诸如环氧树脂的树脂中所制备的膜型粘着剂，且由在膜的厚度方向上展现导电特性且在其表面方向上展现绝缘特性的非等向性粘着剂聚合物膜形成。当安置于待连接的电路板之间的非等向性导电膜在特定条件下经受加热/压缩时，电路板的电路端子经由导电粒子电连接至彼此，且绝缘粘着性树脂填充邻近电极之间的空间以自彼此隔离导电粒子，藉此提供高绝缘效能。
对于典型双层式非等向性导电膜，当端子经由加热/压缩彼此连接时，包含导电粒子的膜组合物由于热及压力而流动，从而引起用于提供端子之间的连接的粒子的效能的相当显著的减小。此外，当包含导电粒子的组合物部分地流动至邻近空间(空间部分)中时，导电粒子集中于小型区域中，从而引起短路或接触电阻的增大。
因此，存在对于可填充具有绝缘粘着性树脂的端子之间的空间同时防止端子之间的短路且展现极佳连接特性的非等向性导电膜的需要。
发明内容
欲解决的技术问题
本发明的一方式为提供一种就导电粒子的分散性改良的非等向性导电膜，藉此就绝缘效能及连接可靠性而言展现极佳特性。
解决问题的技术手段
根据本发明的一个方式，提供一种包含导电层及介电层的非等向性导电膜。导电层及介电层中的一者包含具有不同粒径的两种无机填充剂，且在对非等向性导电膜执行初步压缩及主压缩之后，介电层具有比导电层高的通过式1计算的展开长度增大速率，其在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa的情况下对导电膜执行初步压缩1至3秒且在120℃至160℃及60MPa至90MPa的情况下对导电膜执行主压缩3至6秒之后来测量，且非等向性导电膜具有按90％或更高的固化速率量测的约2.5GPa至约5GPa的储存模数。
<式1>
展开长度增大速率(％)＝{(在主压缩之后的目标层的横向长度-在初步压缩之前的目标层的横向长度)/在初步压缩之前的目标层的横向长度}×100％
根据本发明的另一方式，提供一种连接结构，其包含：第一连接部件，其包含第一电极；第二连接部件，其包含第二电极；以及非等向性导电膜，其安置于第一连接部件与第二连接部件之间以将第一电极连接至第二电极，所述非等向性导电膜为如上文所阐述的非等向性导电膜。
对照现有技术的功效
根据本发明，有可能提供一种具有改良的导电粒子的分散性的非等向性导电膜，藉此就绝缘效能及连接可靠性而言展现极佳特性。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的连接结构30的截面视图，其包含：包含第一电极70的第一连接部件50；包含第二电极80的第二连接部件60；以及非等向性导电膜10，其安置于第一连接部件与第二连接部件之间以经由导电粒子3连接第一电极与第二电极。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。此外，为了清晰起见，将省略对熟习此项技术者显而易见的细节的描述。
本发明的一个方式是有关于一种非等向性导电膜，其包含：导电层及介电层。导电层及介电层中的一者包含具有不同粒径的两种无机填充剂，且介电层具有比导电层高的通过式1计算的展开长度增大速率，其在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa的情况下对导电膜执行初步压缩1至3秒且在120℃至160℃及60MPa至90MPa的情况下对导电膜执行主压缩3至6秒之后来测量，且非等向性导电膜具有按90％或更高的固化速率量测的约2.5GPa至约5GPa的储存模数。
<式1>
展开长度增大速率(％)＝{(在主压缩之后的目标层的横向长度-在初步压缩之前的目标层的横向长度)/在初步压缩之前的目标层的横向长度}×100％
介电层比导电层具有高的展开长度增大速率的原因为介电层具有比导电层高的流动性。因此，可由于更高流动性而易于将介电层填充于端子之间，且可由于导电层的较低流动性而抑制导电粒子流动至空间部分中，藉此防止短路。
介电层可具有约60％至约120％，具体言之约70％至约115％，更具体言之约75％至约110％的展开长度增大速率。举例而言，介电层可具有约60％、约70％、约80％、约90％、约100％、约110％或约120％的展开长度增大速率。
导电层可具有约10％至约60％，具体言之约20％至约50％，更具体言之约25％至约45％的展开长度增大速率。举例而言，导电层可具有约10％、约20％、约30％、约40％、约50％或约60％的展开长度增大速率。
当各层的展开长度增大速率属于上述范围时，介电层可均一地填充于端子之间，且非等向性导电膜可展现改良的连接可靠性。
在一个实施例中，导电层的展开长度增大速率与介电层的展开长度增大速率之间的差的范围介于约40％至约80％，具体言之，其介于约40％至约60％。举例而言，导电层的展开长度增大速率与介电层的展开长度增大速率之间的差的范围可为约40％、约50％、约60％、约70％或约80％。在此范围内，非等向性导电膜可就绝缘效能及连接可靠性而言展现进一步改良的特性。
量测展开长度增大速率的方法的非限制性实例如下：在制备具有2mm×20mm的宽度×长度的大小的非等向性导电膜样本之后，将玻璃基板置放于样本的两侧上，随后在70℃及1.0MPa下初步压缩1秒及在150℃及80MPa下主压缩5秒。在压缩程序前后，量测目标层的横向长度，随后根据式1计算目标层的展开长度增大速率(％)。
非等向性导电膜可具有约2.5GPa至约5GPa的储存模数，如按90％或更高的固化速率所量测。具体言之，非等向性导电膜可具有约3GPa至约5GPa，更具体言之约3.5GPa至约4.5GPa的储存模数。举例而言，非等向性导电膜可具有约2.5GPa、约3GPa、约3.5GPa、约4GPa、约4.5GPa或约5GPa的储存模数，如按90％或更高的固化速率所量测。在此处，90％或更高的固化速率大体上意味着非等向性导电膜完全地固化。
在上述的储存模数的范围内，非等向性导电膜可具有所要的粘度而不降低介电层的流动性，藉此改良膜的形状稳定性且同时防止端子之间的短路。
非限制性地，可通过此项技术中已知的任何方法量测储存模数。举例而言，可将非等向性导电膜置放于150℃的热风烘箱中2小时，随后使用动态机械分析仪(Q800，TAInstruments)量测膜在40℃下的储存模数。
根据本发明的一个实施例的非等向性导电膜可具有导电层与介电层的双层结构。具体言之，非等向性导电膜可具有介电层堆叠于导电层上的结构。
如本文所使用，术语“堆叠”意味一层形成于另一层的表面上，且可与“涂布”或“层压”互换。当非等向性导电膜具有导电层与介电层的双层结构时，非等向性导电膜可具有适当流动性而不干扰导电粒子的压缩。
非等向性导电膜可包含具有不同粒径的两种无机填充剂。当非等向性导电膜包含具有不同粒径的两种无机填充剂时，有可能改良导电粒子的分散性，藉此防止短路且改良连接特性且同时增大膜可成形性。
无机填充剂可非限制性地包含此项技术中已知的任何适合的无机填充剂。无机填充剂的实例可包含氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化镁、二氧化铈、氧化锌、氧化铁、氮化硅、氮化钛、三氧化二硼、碳酸钙、硫酸铝、氢氧化铝、钛酸钙、滑石、硅酸钙以及硅酸镁，但不限于此。具体言之，无机填充剂可为氧化铝、二氧化硅、碳酸钙或氢氧化铝。在一个实施例中，无机填充剂可为氧化铝或二氧化硅。
可用诸如苯基胺基、苯基、甲基丙烯酸基、乙烯基以及环氧基的化合物对无机填充剂进行表面处理，以便改良非等向性导电膜中的分散性。
对无机填充剂进行表面处理的方法不受特别限制。举例而言，可使用亨舍尔混合器执行干式表面处理，其中将表面处理剂与无机填充剂直接混合，随后视需要进行热处理。或者，可使用以适合的溶剂稀释的表面处理剂。
两种无机填充剂可包含于导电层及介电层中的任一者中且可分别包含于导电层及介电层中；或者可包含于导电层及介电层两者中。具体言之，两种无机填充剂可包含于导电层及介电层两者中。
两种无机填充剂可按非等向性导电膜的总重量计，以约20wt％至约80wt％，具体言之约30wt％至约70wt％，更具体言之约35wt％至约65wt％的量存在。在此范围内，有可能有效地分散导电粒子及恰当地调整非等向性导电膜的流动性。
当两种无机填充剂包含于导电层及介电层两者中时，两种无机填充剂可按导电层的总重量计以约20wt％至约50wt％，具体言之约20wt％至约40wt％的量存在于导电层中，且可按介电层的总重量计以约30wt％至约80wt％，具体言之约40wt％至约70wt％的量存在于介电层中。
在一个实施例中，两种无机填充剂可包含具有约1nm至约40nm的粒径的第一无机填充剂及具有约50nm至约1,000nm的粒径的第二无机填充剂。
具有约1nm至约40nm的粒径的第一无机填充剂用以减小非等向性导电膜的表面张力，藉此允许易于达成对膜的涂布且防止膜在固化之后分层，藉此改良膜可成形性。具体言之，第一无机填充剂可具有约1nm至约30nm，更具体言之约1nm至约10nm的粒径。
具有约50nm至约1,000nm的粒径的第二无机填充剂置放于导电粒子之间以改良导电粒子的分散性，且用以增大储存模数，藉此增大粒子捕捉率且减小短路出现率。具体言之，第二无机填充剂可具有约50nm至约800nm，更具体言之约50nm至约500nm的粒径。
第一无机填充剂与第二无机填充剂的重量比可范围介于约1∶2至约1∶10，具体言之约1∶2至约1∶8，更具体言之约1∶3至约1∶5。在此范围内，非等向性导电膜可具有适当流动性及粘度且同时展现极佳的粒子捕捉率及改良的膜可成形性。
在一个实施例中，非等向性导电膜的导电层可进一步包含粘合剂树脂、环氧树脂、固化剂以及导电粒子。
粘合剂树脂的实例可包含聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、苯氧基树脂、聚甲基丙烯酸酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚胺脂树脂、聚酯树脂、聚酯胺基甲酸酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、苯乙烯-丁烯-苯乙烯(SBS)树脂以及经改质环氧树脂、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)树脂及其经改质产物、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)以及其经氢化产物；以及其组合。具体言之，粘合剂树脂可为苯氧基树脂，更具体言之为茀类苯氧基树脂。茀类苯氧基树脂可非限制性地包含具有茀结构的任何苯氧基树脂。
粘合剂树脂可按非等向性导电膜的总重量计以约10wt％至约40wt％的量存在。具体言之，粘合剂树脂可以约10wt％至约30wt％的量存在。
环氧树脂的实例可包含：双酚环氧树脂，诸如双酚A环氧树脂、双酚A环氧丙烯酸酯树脂、双酚F环氧树脂、双酚AD环氧树脂、双酚E环氧树脂以及双酚S环氧树脂；芳香族环氧树脂，诸如聚缩水甘油乙醚环氧树脂、聚缩水甘油酯环氧树脂以及萘环氧树脂；脂环环氧树脂；酚醛清漆型环氧树脂，诸如甲酚酚醛清漆型环氧树脂及酚酚醛清漆型环氧树脂；缩水甘油基胺环氧树脂；缩水甘油酯环氧树脂；联二苯二缩水甘油醚环氧树脂；以及类似物。这些树脂可单独使用或作为其一混合物使用。具体言之，环氧树脂可为脂环环氧树脂。因为脂环环氧树脂具有接近脂环的环氧树脂结构，所以脂环环氧树脂比其他环氧树脂的开环反应度高，因此其可固化性高。根据本发明的脂环环氧树脂可为任何脂环环氧树脂，只要脂环环氧树脂具有以直接方式或经由另一键联基团耦接至脂环的环氧树脂结构即可。
环氧树脂可按非等向性导电膜的总重量计以约10wt％至约40wt％，具体言之约10wt％至约35wt％，更具体言之约15wt％至约30wt％的量存在。
粘合剂树脂与环氧树脂的重量比可范围介于约4∶6至约6∶4。在此范围内，非等向性导电膜可在其制造过程中在热压缩之后具有稳定粘着性。具体言之，其重量比的范围可介于约4∶6至约5∶5。
固化剂可为任何固化剂，只要固化剂可固化环氧树脂，藉此形成非等向性导电膜即可。固化剂的实例可包含酸酐、胺、咪唑、异氰酸酯、酰胺、酰肼、酚以及阳离子固化剂。具体言之，固化剂可为阳离子固化剂或胺固化剂。阳离子固化剂可使环氧树脂快速固化，而胺固化剂就非等向性导电膜的稳定化而言具有优势，藉此减小稳定剂的消耗。在一个实施例中，固化剂可为锍固化剂。
固化剂可按非等向性导电膜的总固体重量计以约1wt％至约10wt％，具体言之约1wt％至约5wt％的量存在。在此范围内，固化剂可充分地固化非等向性导电膜，且非等向性导电膜可具有适当的分子量且因此可在接合之后就粘着性及可靠性而言展现极佳特性。
导电粒子可非限制性地包含此项技术中已知的任何适合的导电粒子。导电粒子的实例可包含金属粒子，诸如Au、Ag、Ni、Cu、焊料粒子；碳；通过镀敷树脂的粒子所获得的导电粒子，树脂的粒子诸如为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯及聚乙烯醇以及具有诸如Au、Ag以及Ni的金属的其经改质产物；以及通过绝缘粒子涂布上述导电粒子所获得的绝缘导电粒子。举例而言，导电粒子可具有约1μm至约20μm，具体言之约1μm至约10μm的的大小，但其大小可视非等向性导电膜应用于的电路的间距(pitch)而变化。
导电粒子可按非等向性导电膜的总重量计以约1wt％至约50wt％，具体言之约10wt％至约35wt％的量存在。在此范围内，可易于将导电粒子压缩于端子之间，藉此保持稳定连接可靠性且同时改良载流特性，藉此减小连接电阻。
在一个实施例中，非等向性导电膜可进一步包含硅烷偶合剂。
硅烷偶合剂可包含至少一种由以下各者所构成的族群中选出的物质：含可聚合不饱和基的硅化合物，诸如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷以及(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；具有环氧树脂结构的硅化合物，诸如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷以及2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷；含胺基的硅化合物，诸如3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷以及N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷；以及3-氯丙基三甲氧基硅烷，但不限于此。
硅烷偶合剂可按非等向性导电膜的总重量计以约1wt％至约10wt％的量存在。
在另一实施例中，非等向性导电膜可进一步包含诸如聚合抑制剂、抗氧化剂以及热稳定剂的添加剂，以提供额外特性而不改变基本特性。添加剂可按非等向性导电膜的总重量计以约0.01wt％至约10wt％的量存在，但不限于此。
聚合抑制剂的实例可包含氢醌、氢醌单甲醚、对苯醌、啡噻嗪以及其混合物。抗氧化剂可为酚或羟基肉桂酸盐抗氧化剂。举例而言，抗氧化剂可包含四[亚甲基(3，5-二-第三丁基-4-羟基肉桂酸盐)]甲烷、3，5-双(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯丙酸酸硫代二-2，1-乙烷二基酯以及类似者。
介电层可包含进一步包含于导电层中的组分，但导电粒子除外。组分中的每一者的细节与上文所描述相同。
非等向性导电膜可具有约20％至约60％的粒子捕捉率，具体言之，非等向性导电膜可具有约25％至约55％，更具体言之约30％至约50％的粒子捕捉率。举例而言，非等向性导电膜可具有约20％、约30％、约40％、约50％或约60％的粒子捕捉率，如通过式2所计算，其中在50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下执行初步压缩1至3秒，且在120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下执行主压缩3至6秒。
<式2>
粒子捕捉率(％)＝(在主压缩之后的连接区域中的每单位面积(mm2)导电粒子的数目/在初步压缩之前的非等向性导电膜的每单位面积(mm2)导电粒子的数目)×100％在上述粒子捕捉率的范围内，可有效地抑制导电层的流动性，使得可将导电粒子充分地置放于端子上以改良载流特性且可减小导电粒子的外流，藉此减小端子之间的短路。
量测粒子捕捉率的方法不受特别限制，且其非限制性实例如下。首先，使用自动粒子计数器计算在压缩之前的非等向性导电膜的每单位面积(mm2)导电粒子的数目。接着，将非等向性导电膜置放于包含ITO电路的玻璃基板上，ITO电路具有1,200μm2的凸块面积及
Figure GDA0001671625200000081
的厚度，随后在70℃及1MPa下初步压缩1秒，且在移除离型膜之后，将具有1,200μm2的凸块面积及1.5T的厚度的IC晶片置放于非等向性导电膜上，随后在150℃及80MPa下主压缩5秒，且使用自动粒子计数器计算连接区域(mm2)中的导电粒子的数目，随后根据式2计算粒子捕捉率。
非等向性导电膜可具有约1,000Pa·s至约100,000Pa·s的最小熔融黏度，如在50℃至100℃的温度下所量测。具体言之，非等向性导电膜可具有约10,000Pa·s至约100,000Pa·s的最小熔融黏度。在此范围内，非等向性导电膜可展现适当的流动性，藉此改良导电粒子的捕捉。
量测最小熔融粘度的方法不受特别限制，且其非限制性实例如下：使用ARES G2流变计(TA Instruments)在150μm的样本厚度、10℃/min的加热速率、5％的应变(strain)、1.0雷得/秒的角频率以及0℃至250℃的温度范围的条件下量测非等向性导电膜的最小熔融粘度。
非等向性导电膜可具有0至约0.2，较佳地0至约0.17的熔融粘度变异数(variation)，如通过式3所计算：
<式3>
熔融粘度变异数＝log|(75℃下所量测的膜的熔融粘度-55℃下所量测的膜的熔融粘度)|/(75℃-55℃)。
在上述熔融粘度变异数的范围内，可将最小熔融粘度维持在某一温度范围内，使得膜组合物可具有极佳流动性，藉此改良压痕特性。
非等向性导电膜可在可靠性测试之后具有5Ω或更小，具体言之3Ω或更小，更具体言之2Ω或更小的连接电阻，如在于50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下初步压缩1至3秒及120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下主压缩3至6秒并接着允许非等向性导电膜在85℃及85％相对湿度下静置500小时之后所量测。
在上述可靠性测试之后的连接电阻的范围内，非等向性导电膜可展现改良的连接可靠性及长期稳定性。
量测在可靠性测试之后的连接电阻的方法不受特别限制，且其非限制性实例如下。首先，将非等向性导电膜置放于包含ITO电路的玻璃基板上，ITO电路具有1,200μm2的凸块面积及
Figure GDA0001671625200000091
的厚度，随后在70℃及1MPa下初步压缩1秒，且在移除离型膜之后，将具有1,200μm2的凸块面积及1.5T的厚度的IC晶片置放于非等向性导电膜上，随后在150℃及80MPa下主压缩5秒，藉此制备标本。接着，通过4点探针方法使用电阻计(2000万用表，Keithley Instruments)量测所制备标本的4点之间的电阻值，藉此发现初始连接电阻。接着，使标本在85℃及85％的相对湿度下静置500小时，随后以相同方式量测电阻，藉此发现在可靠性测试之后的连接电阻。此处，通过电阻计基于在施加1mA的电流之后所量测的电压值而计算电阻的值，随后平均化电阻的值。
非等向性导电膜可具有0％的短路初始出现率，如在50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下初步压缩1至3秒及120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下主压缩1至5秒之后所量测。
在上述短路初始出现率的范围内，非等向性导电膜可减小电路驱动电压。
量测短路初始出现率的方法不受特别限制，且其一非限制性实例如下。在将非等向性导电膜切割成具有2mm×25mm的大小的标本之后，将所述标本接合至用于绝缘电阻评估的材料，随后量测短路出现率。更具体言之，将膜标本置放于0.5mm厚玻璃基板上，随后在70℃、1MPa的条件下加热/按压1秒之后移除离型膜。接着，将晶片(长度：19.5mm，宽度：1.5mm，凸块间距：8μm)置放于膜标本上，随后在150℃、70MPa的条件下主压缩1秒，藉此制造电路装置。接着，通过两端子方法在50V的电压下检查38点处的短路出现，藉此量测短路初始出现率。
非等向性导电膜在可靠性测试之后具有0％的短路出现率，如在于50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下初步压缩1至3秒及120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下主压缩1至5秒并接着允许膜在85℃及85％的相对湿度下静置500小时之后所量测。
在上述可靠性测试之后的短路出现率的范围内，非等向性导电膜可连续地将电路驱动电压维持在低位准下，藉此提供长期稳定性。
量测在可靠性测试之后的短路出现率的方法不受特别限制，且其非限制性实例如下。在使用于量测短路初始出现率的电路装置在85℃及85％的相对湿度下静置500小时之后，以与量测短路初始出现率相同的方式量测在可靠性测试之后的短路出现率。
在一个实施例中，可将非等向性导电膜用于薄膜覆晶(chip on film)安装方法或玻璃覆晶(chip on glass)安装方法中。
接着，将描述一种根据本发明的另一方式的制造非等向性导电膜的方法。
可在不使用特殊设备或设施的情况下制造根据此实施例的非等向性导电膜。举例而言，将包含如上文所阐述的组分的非等向性导电膜组合物溶解于诸如甲苯的有机溶剂中，随后按并不引起导电粒子的挤压的搅拌速度搅拌某一时间段，且将所搅拌膜组合物涂布至离型膜上直至例如5μm至50μm的厚度，随后将其干燥某一时间段以使甲苯及类似者挥发，藉此获得非等向性导电膜。
接下来，将描述根据本发明的另一方式的连接结构。
连接结构可包含：第一连接部件，其包含第一电极；第二连接部件，其包含第二电极；以及非等向性导电膜，其安置于第一连接部件与第二连接部件之间以将第一电极连接至第二电极，其中非等向性导电膜可为根据本发明的实施例的非等向性导电膜。
第一连接部件或第二连接部件包含电极。具体言之，第一连接部件或第二连接部件可为玻璃或塑胶基板、印刷线路板、陶瓷布线板、可挠性布线板、半导体硅晶片、IC晶片或驱动器IC晶片，其形成有用于LCD的氧化铟锡(indium tin oxide)或氧化铟锌(indiumzinc oxide)电极。更具体言之，第一连接部件及第二连接部件中的一者可为IC晶片或驱动器IC晶片，且另一者可为玻璃基板。
参考图1，连接结构30可包含：包含第一电极70的第一连接部件50；包含第二电极80的第二连接部件60；以及非等向性导电膜10，其安置于第一连接部件与第二连接部件之间以连接第一电极与第二电极，其中非等向性导电膜可为如上文所阐述的包含导电粒子3的非等向性导电膜。
本发明的实施例
接着，将参考一些实例更详细地描述本发明。然而，应理解，此等实例仅为了说明而提供，且不应以任何方式解释为限制本发明。
为了清晰起见，将省略对熟习此项技术者显而易见的细节的描述。
实例
实例1
1.导电层的形成
混合作为第一无机填充剂的20wt％的联二苯茀型粘合剂树脂(FX-293，NipponSteel Chemical Co.，Ltd.，Tg：165℃，分子量：45,000)、10wt％的环氧树脂1(Celloxide2021P，DAICEL)、5wt％的环氧树脂2(YDPN 638，Kukdo Chemical Company)、2wt％的阳离子固化剂(SI-B3A，Sanshin Chemical Industry Co.，Ltd.)、导电粒子(KSFD，平均粒径：3.0μm，NCI)、3wt％的具有7nm粒径的二氧化硅(R812，Tokuyama corporation)与作为第二无机填充剂的20wt％的具有50nm的粒径且用苯基胺基进行表面处理的二氧化硅(YA050C，Admatech)，以制备导电层组合物。将所述导电层组合物涂布至离型膜上，随后在70℃下使用干燥器挥发溶剂5分钟，藉此获得6μm厚干燥导电层。
2.介电层的形成
以与导电层的相同形成的方式形成12μm厚干燥介电层，惟并不使用导电粒子且其如表1中所列其他组分的量改变。
3.非等向性导电膜的制造
在40℃及1MPa下经由层压将导电层接合至介电层，藉此获得具有介电层堆叠于导电层上的双层结构的非等向性导电膜(厚度：18μm)。
实例2
以与实例1中相同的方式制造实例2的非等向性导电膜，惟将具有14nm的粒径的二氧化硅(PM-20，Tokuyama)用作第一无机填充剂除外。
实例3
以与实例1中相同的方式制造实例3的非等向性导电膜，惟将具有500nm的粒径及用环氧树脂进行表面处理的二氧化硅(SC2030，Admatech)用作第二无机填充剂除外。
实例4
以与实例1中相同的方式制造实例4的非等向性导电膜，但其如表1中所列的各组分的量改变除外。
比较实例1
以与实例1中相同的方式制造比较实例1的非等向性导电膜，惟并未使用第二无机填充剂且其如表1中所列的各组分的量改变除外。
比较实例2
以与实例1中相同的方式制造比较实例2的非等向性导电膜，惟并未使用第一无机填充剂且其如表1中所列的各组分的量改变除外。
在表1中示出用于实例及比较实例中所使用的组分中的每一者的细节。各组分的量以wt％量测。
表1
Figure GDA0001671625200000131
实验实例
根据以下方法就展开长度增大速率、储存模数、最小熔融粘度、粒子捕捉率、初始连接电阻及在可靠性测试之后的连接电阻以及在可靠性测试之后的短路初始出现率及短路出现率而言，对在实例1至4及比较实例1及2中所制造的非等向性导电膜中的每一者进行评估。其结果示出于表2中。
实验实例1：展开长度增大速率的量测
在制备了具有2mm×20mm的宽度×长度的大小的非等向性导电膜样本之后，将玻璃基板置放于样本的两侧上，随后在70℃及1.0MPa下初步压缩1秒且在150℃及80MPa下主压缩5秒。量测在压缩前后的目标层的横向长度，藉此根据式1计算展开长度增大速率(％)。
<式1>
展开长度增大速率(％)＝{(在主压缩之后的目标层的横向长度-在初步压缩之前的目标层的横向长度)/在初步压缩之前的目标层的横向长度}×100％
实验实例2：储存模数的量测
将所制造的非等向性导电膜中的每一者置放于150℃的热风烘箱中2小时，随后使用动态机械分析仪(Q800，TA Instruments)在0℃至100℃的温度范围中按5℃/min的加热速率量测膜在40℃下的储存模数。
实验实例3：最小熔融粘度的量测
使用ARES G2流变计(TA Instruments)在150μm的样本厚度、10℃/min的加热速率、5％的应变(strain)、1.0雷得/秒的角频率以及0℃至250℃的温度范围的条件下量测所制造的非等向性导电膜中的每一者的最小熔融粘度。
实验实例4：熔融粘度变异数的量测
在75℃及55℃下使用ARES G2流变计(TA Instruments)量测所制造非等向性导电膜中的每一者的熔融粘度，随后根据式3计算熔融粘度变异数：
<式3>
熔融粘度变异数＝log|(75℃下所量测的膜的熔融粘度-55℃下所量测的膜的熔融粘度)|/(75℃-55℃)。
实验实例5：粒子捕捉率的测量
对于非等向性导电膜中的每一者，使用自动粒子计数器(ZOOTUS)计算在初步压缩之前的膜的每单位面积(mm2)导电粒子的数目。
接着，将非等向性导电膜置放于包含ITO电路的玻璃基板上，ITO电路具有1,200μm2的凸块面积及
Figure GDA0001671625200000141
的厚度(NEOVIEW KOLON，INC.)，随后在70℃及1MPa下初步压缩1秒，且在移除离型膜之后，将具有1,200μm2的凸块面积及1.5T的厚度的IC晶片(SAMSUNGLSI)置放于非等向性导电膜上，随后在150℃及80MPa下主压缩5秒，且使用自动粒子计数器计算连接区域中的导电粒子的数目，随后根据式2计算粒子捕捉率(mm2)：
<式2>
粒子捕捉率(％)＝(在主压缩之后的连接区域中的每单位面积(mm2)导电粒子的数目/在初步压缩之前的非等向性导电膜的每单位面积(mm2)导电粒子的数目)×100％
实验实例6：初始连接电阻及在可靠性测试之后的连接电阻的量测
将非等向性导电膜中的每一者置放于包含ITO电路的玻璃基板上，ITO电路具有1,200μm2的凸块面积及
Figure GDA0001671625200000151
的厚度(NEOVIEWKOLON，INC.)，随后在70℃及1MPa下初步压缩1秒，且在移除离型膜之后，将具有1,200μm2的凸块面积及1.5T的厚度的IC晶片(SAMSUNGLSI)置放于非等向性导电膜上，随后在150℃及80MPa下主压缩5秒，藉此制备标本。接着，通过4点探针方法使用电阻计(2000万用表，Keithley Instruments)量测所制备标本的4点之间的电阻值，藉此发现初始连接电阻。接着，使标本在85℃及85％的相对湿度下静置500小时，随后以相同方式量测电阻，藉此发现在可靠性测试之后的连接电阻。
此处，通过电阻计基于在施加1mA的电流之后所量测的电压值而计算电阻值，随后平均化电阻值。
实验实例7：短路初始出现率及在可靠性测试之后的短路出现率的量测
将非等向性导电膜中的每一者切割成具有2mm×25mm的大小的标本，且将标本接合至用于绝缘电阻评估的材料，随后量测短路出现率。更具体言之，将膜标本置放于0.5mm厚玻璃基板上，随后在70℃、1MPa的条件下加热/按压1秒之后移除离型膜。接着，将晶片(长度：19.5mm，宽度：1.5mm，凸块间距：8μm)置放于膜标本上，随后在150℃、70MPa的条件下主压缩1秒，藉此制造电路装置。接着，通过两端子方法在50V的电压下检查38点处的短路出现，藉此量测短路初始出现率。接着，使电路装置在85℃及85％的相对湿度下静置500小时，随后以上述相同方式量测在可靠性测试之后的短路出现率。
表2
Figure GDA0001671625200000161
如表2中所示，可以看出包含具有不同粒径的两种无机填充剂的实例1至4的非等向性导电膜具有0至0.2的熔融粘度变异数及2.5GPa至5GPa的储存模数，且就粒子捕捉率、初始连接电阻及在可靠性测试之后的连接电阻以及短路出现率而言展现改良的特性。此外，在实例1至4的非等向性导电膜中，介电层比导电层具有更高的展开长度增大速率。
相反地，在两种无机填充剂之间不包含具有50nm至1,000nm的粒径的二氧化硅的比较实例1的非等向性导电膜在可靠性测试之后具有低粒子捕捉率且因此具有高连接电阻，尽管就初始连接效能而言不具有问题，但由于高熔融粘度变异数而展现不佳的绝缘效能及高的短路出现率。在不包含具有1nm至40nm粒径的二氧化硅的比较实例2的非等向性导电膜中，导电层具有不佳的膜成形性且导电层中的导电粒子因此有可能聚结，使得初始连接电阻及在可靠性测试之后的连接电阻劣化。比较实例2的非等向性导电膜由于高熔融粘度变异数而展现出不佳的绝缘效能且因此展现出高的短路出现率。

Claims (16)

1.一种非等向性导电膜，其特征在于，包括：导电层、介电层以及具有不同粒径的两种无机填充剂，其中所述两种无机填充剂含于所述导电层及所述介电层中的每一者中，
其中通过式1所计算，在对所述非等向性导电膜执行初步压缩及主压缩之后，所述介电层的展开长度增大速率高于所述导电层的展开长度增大速率，且按90％或更高的固化速率所量测，所述非等向性导电膜具有2.5GPa至5GPa的储存模数，
式1：
展开长度增大速率＝(在主压缩之后的目标层的横向长度与在初步压缩之前的目标层的横向长度之间的差值与在初步压缩之前的目标层的横向长度的比值)×100％
其中在50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下执行所述初步压缩1至3秒，且在120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下执行所述主压缩3至6秒。
2.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中所述介电层具有60％至120％的所述展开长度增大速率，且所述导电层具有10％至60％的所述展开长度增大速率。
3.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中所述导电层的所述展开长度增大速率与所述介电层的所述展开长度增大速率之间的差的范围介于40％至80％。
4.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中通过式2所计算，所述非等向性导电膜具有20％至60％的粒子捕捉率，
式2：
粒子捕捉率＝(在主压缩之后的连接区域中的每单位面积导电粒子的数目与在初步压缩之前的非等向性导电膜的每单位面积导电粒子的数目的比值)×100％，其中所述单位面积的单位为平方毫米；
其中在50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下执行所述初步压缩1至3秒，且在120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下执行所述主压缩3至6秒。
5.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中在对所述非等向性导电膜执行在50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下执行所述初步压缩1至3秒及在120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下执行所述主压缩3至6秒并接着使所述非等向性导电膜在85℃及85％的相对湿度下静置500小时之后所量测的可靠性测试之后，所述非等向性导电膜具有5Ω或小于5Ω的连接电阻。
6.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中在50℃至100℃的温度下所量测，所述非等向性导电膜具有1,000至100,000Pa·s的最小熔融黏度。
7.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中在50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下执行所述初步压缩1至3秒及在120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下执行所述主压缩1至5秒之后所量测，所述非等向性导电膜具有0％的短路初始出现率。
8.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中在对所述非等向性导电膜执行在50℃至80℃的温度及1.0MPa至3.0MPa的压力下执行所述初步压缩1至3秒及在120℃至160℃的温度及60MPa至90MPa的压力下执行所述主压缩1至5秒并接着使所述非等向性导电膜在85℃及85％的相对湿度下静置500小时之后所量测的可靠性测试之后，所述非等向性导电膜具有0％的短路出现率。
9.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中通过式3所计算，所述非等向性导电膜具有0至0.2的熔融粘度变异数，
式3：
熔融粘度变异数＝log│(75℃下所量测的膜的熔融粘度减掉55℃下所量测的膜的熔融粘度)│/(20℃)。
10.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中所述两种无机填充剂按所述非等向性导电膜的总重量计以20wt％至80wt％的量存在。
11.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中所述两种无机填充剂包括具有1nm至40nm的粒径的第一无机填充剂及具有50nm至1,000nm的粒径的第二无机填充剂。
12.根据权利要求11所述的非等向性导电膜，其中所述第一无机填充剂与所述第二无机填充剂的重量比范围介于1:2至1:10。
13.根据权利要求11所述的非等向性导电膜，其中用自由下列各者构成的族群中选出的化合物对所述第二无机填充剂进行表面处理：苯基胺基、乙烯基、苯基、环氧基及甲基丙烯酸基。
14.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中所述导电层及所述介电层中的每一者还包括：
粘合剂树脂；
环氧树脂；以及
固化剂。
15.根据权利要求1所述的非等向性导电膜，其中所述非等向性导电膜用于玻璃覆晶安装方法中。
16.一种连接结构，其包括：
第一连接部件，其包含第一电极；
第二连接部件，其包含第二电极；以及
非等向性导电膜，其安置于所述第一连接部件与所述第二连接部件之间以将所述第一电极连接至所述第二电极，
所述非等向性导电膜为根据权利要求1至15中任一项所述的非等向性导电膜。
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