CN109949968A - 电路连接材料、连接体、以及制造连接体的方法 - Google Patents

电路连接材料、连接体、以及制造连接体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供电路连接材料、连接体、以及制造连接体的方法。所述电路连接材料是含有绝缘性粘接剂和分散于该绝缘性粘接剂中的导电性粒子，并用于将具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件与具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件电连接并粘接的电路连接材料。第一基板和/或第二基板是包含热塑性树脂的柔性基板，导电性粒子具有塑料粒子和被覆该塑料粒子的金属层，对导电性粒子进行其直径20％的压缩位移时的压缩硬度K值为0.20～3.2GPa。

Description

电路连接材料、连接体、以及制造连接体的方法
本发明是申请号为2012105642335、申请日为2012年12月21日、发明名称为“电路连接材料、连接体、以及制造连接体的方法”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电路连接材料、连接体、以及制造连接体的方法。
背景技术
近年来，正在进行电子部件的小型化、薄型化和高性能化，与此相伴，经济的高密度安装技术的开发正在活跃地进行。通过现有的焊料和橡胶连接器难以应对电子部件与微细电路电极的连接。因此，经常使用利用分解能优异的各向异性导电性粘接剂及其膜的连接方法。例如，在将液晶显示器(Liquid Cristal Display)的玻璃、TAB(带式自动焊接，Tape Automated Bonding)和FPC(柔性印刷电路板，Flexible Print Circuit)这样的电路部件进行连接时，通过将含有导电性粒子的各向异性导电性粘接膜夹在对向的电极间并进行加热和加压，能够一边维持同一基板上邻接电极彼此的绝缘性，一边将两基板的电极彼此电连接，而将具有微细电极的电子部件与电路部件粘接固定。
出于模块的轻量化和薄型化的要求，作为液晶显示装置和电子纸等显示模块的基板，正在进行使用塑料基板等柔性基板来代替现有的玻璃基板的研究。
专利文献1：日本特开平08-148213号公报
专利文献2：日本特开平08-124613号公报
专利文献3：日本特开平11-50032号公报
发明内容
柔性线路板通常具有包含热塑性树脂的柔性基板、以及形成于柔性基板上的电极。柔性线路板的电极主要是金属等的薄膜。
为了进行高精细电路的连接，多数情况下使用含有导电性粒子的各向异性导电性粘接剂作为电路连接材料。但是，如果使用现有的电路连接材料，则由于用于电路连接的加热和加压而存在柔性基板上的电极容易断裂或容易产生裂纹这样的问题。
因此，本发明的主要目的在于，在通过含有导电性粒子的电路连接材料来连接具有柔性基板的电路部件的情况下，充分防止柔性基板上的电极损伤。
本发明涉及一种含有绝缘性粘接剂和分散于该绝缘性粘接剂中的导电性粒子的电路连接材料。本发明的电路连接材料用于将具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件与具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件电连接并粘接。第一基板和/或第二基板是包含热塑性树脂的柔性基板。导电性粒子具有塑料粒子和被覆该塑料粒子的金属层(金属被覆层)。对导电性粒子进行其直径20％的压缩位移时的压缩硬度K值为例如0.20～3.2GPa。
根据本发明的电路连接材料，能得到在防止柔性基板上的电极损伤的同时将电路部件彼此电连接的连接体。
第一基板可以是IC芯片或柔性基板，第二基板可以是包含从由聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中选出的至少一种热塑性树脂的柔性基板。
对导电性粒子进行其直径40％的压缩位移时的压缩硬度K值可以是0.29～3.4GPa。
导电性粒子的压缩回复率可以是1～90％。
导电性粒子可以进一步具有设置于金属层外侧的绝缘性树脂层。
在170℃以下加热10秒后，在40℃时电路连接材料的频率10Hz的储能模量E’可以是0.5～2.5GPa。
在另一方面，本发明涉及一种连接体，其具备：具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件；与第一电路部件对向配置、且具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件；以及设置于第一电路部件与第二电路部件之间、将第一电路部件和第二电路部件电连接并粘接的粘接层。
进而，在另一方面，本发明涉及一种制造连接有电路部件的连接体的方法，其具备如下工序：将电路连接材料配置在具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件、与和第一电路部件对向配置且具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件之间，并在该状态下对整体进行加热和加压，从而通过由电路连接材料形成的粘接层将第一电路部件和第二电路部件电连接并粘接。
上述第一基板和/或第二基板是包含热塑性树脂的柔性基板。上述粘接层是由本发明的电路连接材料形成的层。
附图说明
图1是示意性表示实施例和比较例的连接体的连接部分的剖视图。
图2是示意性表示参考例的连接体的连接部分的剖视图。
具体实施方式
以下，对本发明优选的实施方式进行详细说明。但是，本发明不限于以下实施方式。本说明书所记载的全部构成可以在不脱离本发明主旨的范围内任意组合。例如，可以将从本说明书中记载的数值范围的上限值和下限值、以及实施例中记载的数值中任意选择的数值用作上限值或下限值，来规定与各种特性相关的数值范围。
本实施方式的电路连接材料是含有绝缘性粘接剂和导电性粒子的组合物。
绝缘性粘接剂可以是用于绝缘片等的热塑性材料，也可以是通过热或光进行固化的固化性树脂。从连接后的耐热性和耐湿性优异的方面考虑，可以将固化性树脂用作绝缘性粘接剂。其中，环氧系粘接剂具有可短时间固化、连接作业性好、且在分子结构上粘接性优异等特征。
环氧系粘接剂主要含有例如，高分子环氧树脂、固形环氧树脂和液状环氧树脂等环氧树脂。环氧系粘接剂还可以任意地含有苯氧树脂、聚氨酯、聚酯、NBR和橡胶等树脂，固化剂和偶联剂等各种改性剂，以及催化剂等添加剂。
环氧树脂可以是衍生自环氧氯丙烷和双酚A、F、AD等的双酚型环氧树脂，衍生自环氧氯丙烷和苯酚酚醛清漆树脂或甲酚酚醛清漆树脂的环氧酚醛清漆树脂，包含萘环的萘系环氧树脂，缩水甘油胺、缩水甘油酯、联苯型环氧树脂、以及脂环式环氧树脂等1分子内具有2个以上缩水甘油基的各种环氧化合物。这些环氧树脂可以单独或组合两种以上使用。对于环氧树脂而言，为了防止电迁移，优选为将杂质离子(Na+、C1-等)、和水解性氯等的浓度降低至300ppm以下的高纯品。
固化剂可以是例如，咪唑系、酰肼系、三氟化硼-胺络合物、锍盐、胺化酰亚胺(aminimide)、二氨基顺丁烯二腈、三聚氰胺及其衍生物，聚胺盐或双氰胺，也可以是它们的改性物。这些固化剂可以单独或组合两种以上使用。这些固化剂是阴离子或阳离子聚合性的催化型固化剂，容易得到快速固化性。此外，这些固化剂的情况下，考虑化学当量的必要性小。作为固化剂，另外还可以举出多胺类、多硫醇、多酚、酸酐等加聚型固化剂。也可以并用加聚型固化剂与催化型固化剂。
含有作为阴离子聚合型的催化型固化剂的仲胺类、咪唑类或它们两方、以及环氧树脂的绝缘性粘接剂，在160℃～200℃左右的中等温度下经数十秒～数小时左右的加热而固化，因此，可用时间(有效期)比较长。作为阳离子聚合型的催化型固化剂，主要可以使用通过能量线照射而使树脂固化的感光性鎓盐，例如芳香族重氮鎓盐和芳香族锍盐等。作为通过热来活化而使环氧树脂固化的催化型固化剂，有脂肪族锍盐等。这种固化剂具有快速固化性这样的特征。
将这些固化剂以聚氨酯系、聚酯系等高分子物质，Ni、Cu等的金属薄膜，或硅酸钙等无机物被覆而得到的微囊化的固化剂，可用时间可以延长。
绝缘性粘接剂还可以含有例如从填充剂、软化剂、促进剂、防老剂、着色剂、阻燃剂、介电材料、触变剂、偶联剂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、以及异氰酸酯类等固化剂选出的追加成分。
从操作性方面考虑，电路连接材料可以是膜状。作为电路连接材料可以含有的成膜材料，可以举出环氧树脂、丙烯酸系树脂、聚氨酯和橡胶等。作为电路连接材料，为了获得高可靠性，可以使用苯氧树脂。苯氧树脂相当于由高效液相色谱(HLC)求得的重均分子量为10000以上的高分子量环氧树脂。对于苯氧树脂而言，与环氧树脂同样，有双酚A型、AD型和AF型等种类。苯氧树脂由于与环氧树脂结构类似，因此相溶性好，而且粘接性也良好。成膜材料的分子量越大，越容易获得成膜性，而且可以在宽范围内设定影响连接时的流动性的熔融粘度。从熔融粘度以及与其他树脂的相溶性等方面考虑，重均分子量可以是10000～80000或20000～60000。作为成膜材料的树脂通过具有羟基和羧基等极性基团等，与环氧树脂的相溶性提高，可以获得具有均匀的外观、特性的膜，进而，也可以获得由固化时的反应促进所带来的短时间固化。成膜材料的量，从成膜性、固化反应促进的方面考虑，相对于绝缘性粘接剂整体可以是20～80质量％。出于熔融粘度调整等目的，也可以适当混合苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂等。
成膜材料可以是例如，从由聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、聚苯醚、脲树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、二甲苯树脂、环氧树脂、聚异氰酸酯树脂、苯氧树脂、聚酰亚胺树脂、以及聚酯聚氨酯树脂组成的组中选出的至少一种树脂。通过具有羟基等官能团的树脂，可以进一步提高粘接性。此外，这些树脂(高分子)也可以由自由基聚合性官能团进行改性。
绝缘性粘接剂可以含有通过加热或光而产生游离自由基的固化剂、以及自由基聚合性物质。
通过加热或光而产生游离自由基的固化剂(以下也称为“游离自由基发生剂”)，通过加热而分解并产生游离自由基。游离自由基发生剂是例如过氧化化合物或偶氮系化合物。游离自由基发生剂可以根据目标连接温度、连接时间、有效期等进行适宜选定。从高反应性和有效期的方面考虑，游离自由基发生剂可以是半衰期10小时的温度为40℃以上且半衰期1分钟的温度为180℃以下的有机过氧化物。这种情况下，通过加热或光而产生游离自由基的固化剂的配合量，以绝缘性粘接剂的质量为基准，可以是0.05～10质量％左右、或者0.1～5质量％。
通过加热或光而产生游离自由基的固化剂，例如可以是从二酰基过氧化物、过氧化二碳酸酯、过氧化酯、过氧缩酮、二烷基过氧化物和过氧化氢选出的至少一种化合物。为了抑制电路部件的连接端子的腐蚀，可以使用从过氧化酯、二烷基过氧化物和过氧化氢选出的游离自由基发生剂。还可以使用可获得高反应性的过氧化酯。
作为二酰基过氧化物，例如，可以举出异丁基过氧化物、2,4-二氯苯甲酰过氧化物、3,5,5-三甲基己酰过氧化物、辛酰过氧化物、月桂酰过氧化物、硬脂酰过氧化物、琥珀酰过氧化物、苯甲酰过氧化甲苯和苯甲酰过氧化物。
作为过氧化二碳酸酯，例如，可以举出二正丙基过氧化二碳酸酯、二异丙基过氧化二碳酸酯、二(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、二-2-乙氧基甲氧基过氧化二碳酸酯、二(2-乙基己基过氧化)二碳酸酯、二甲氧基丁基过氧化二碳酸酯和二(3-甲基-3-甲氧基丁基过氧化)二碳酸酯。
作为过氧化酯，例如，可以举出枯基过氧化新癸酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化新癸酸酯、1-环己基-1-甲基乙基过氧化新癸酸酯、叔己基过氧化新癸酸酯、叔丁基过氧化新戊酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧化)己烷、1-环己基-1-甲基乙基过氧化-2-乙基己酸酯、叔己基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化异丁酸酯、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧化月桂酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(间甲苯酰基过氧化)己烷、叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯、和叔己基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化乙酸酯。
作为过氧缩酮，例如，可以举出1,1-二(叔己基过氧化)-3,5,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,5,5-三甲基环己烷、1,1-(叔丁基过氧化)环十二烷和2,2-二(叔丁基过氧化)癸烷。
作为二烷基过氧化物，例如，可以举出α,α’-二(叔丁基过氧化)二异丙基苯、二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷和叔丁基枯基过氧化物。
作为过氧化氢，例如，可以举出二异丙基苯过氧化氢和枯烯过氧化氢。
这些通过加热或光而产生游离自由基的固化剂，可以单独使用一种或组合两种以上使用。也可以将分解促进剂、抑制剂等与游离自由基发生剂进行组合。
自由基聚合性物质是具有通过自由基而聚合的官能团的物质。自由基聚合性物质例如可以选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、和马来酰亚胺化合物。
作为丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如，可以举出聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷、2,2-二[4-(丙烯酰氧基甲氧基)苯基]丙烷、2,2-二[4-(丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷、二环戊烯基丙烯酸酯、三环癸基丙烯酸酯(tricyclodecanyl acrylate)、二(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、ε-己内酯改性三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、和三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯。
这些自由基聚合性物质可以单独使用一种或组合两种以上使用。本实施方式的绝缘性粘接剂可以含有至少一种25℃时的粘度为100000～1000000mPa·s的自由基聚合性物质。绝缘性粘接剂还可以含有具有100000～500000mPa·s的粘度(25℃)的自由基聚合性物质。自由基聚合性物质的粘度可以用市售的E型粘度计进行测定。
通过在自由基聚合性物质中使用聚氨酯丙烯酸酯或聚氨酯甲基丙烯酸酯，可以得到特别优异的粘接性。通过用于提高耐热性的有机过氧化物进行交联后，也可以将单独表现100℃以上的玻璃化转变温度(Tg)的自由基聚合性物质与聚氨酯丙烯酸酯或聚氨酯甲基丙烯酸酯并用。作为这样的自由基聚合性物质，包括具有二环戊烯基、三环癸基(tricyclodecanyl)、三嗪环或它们的组合的化合物。为得到更好的特性，还可以使用具有三环癸基(tricyclodecanyl)或三嗪环的自由基聚合性物质。
绝缘性粘接剂根据需要还可以含有氢醌、甲基醚氢醌类等阻聚剂。
如果绝缘性粘接剂含有相对于自由基聚合性物质的总量100重量份为0.1～10重量份的具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质，则对于金属等无机物表面的粘接强度可以提高。从同样的观点出发，该量可以是0.5～5重量份。具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质例如可以作为磷酸酐与2-羟基(甲基)丙烯酸酯的反应物而得到。具体而言，可以举出2-甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯和2-丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯。它们可以单独使用一种或组合两种以上使用。
马来酰亚胺化合物例如具有2个以上的马来酰亚胺基。马来酰亚胺化合物例如，可以是从1-甲基-2,4-二马来酰亚胺苯、N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺、N,N’-对亚苯基二马来酰亚胺、N,N’-间甲苯基二马来酰亚胺、N,N’-4,4-亚联苯基二马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二甲基-亚联苯基)二马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二甲基二苯基甲烷)二马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二乙基二苯基甲烷)二马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基甲烷二马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基丙烷二马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基醚二马来酰亚胺、N,N’-3,3’-二苯基砜二马来酰亚胺、2,2-二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二[3-仲丁基-4,8-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、1,1-二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]癸烷、4,4’-亚环己基-二[1-(4-马来酰亚胺苯氧基)-2-环己基]苯和2,2-二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]六氟丙烷选出的至少一种化合物。它们可以单独使用一种或组合两种以上使用。也可以将马来酰亚胺化合物与烯丙基苯酚、烯丙基苯基醚和安息香酸烯丙酯等烯丙基化合物并用。
电路连接材料也可以含有填充材料、软化剂、促进剂、防老剂、着色剂、阻燃剂、触变剂、偶联剂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、异氰酸酯类等。
如果电路连接材料含有填充材料，则连接可靠性等可以进一步提高。填充材料的最大直径可以小于导电性粒子的粒径。填充材料的量可以是5～60体积％。如果填充材料的量超过60体积％，则有可靠性提高的效果达到饱和的可能性。
偶联剂例如可以是具有从由乙烯基、丙烯酰基、氨基、环氧基和异氰酸酯基组成的组中选出的一种以上的基团的化合物。如果利用具有这些基团的化合物，则绝缘性粘接剂的粘接性可以进一步提高。
对电路连接材料所含有的导电性粒子进行其直径20％的压缩位移时的K值(K20)，换言之，使导电性粒子压缩变形至变形率为20％时的K值(K20)(变形率是位移相对于导电性粒子的直径的比例)可以是0.20～3.2GPa(20～320kgf/mm2)。K20也可以是0.29～2.4GPa(30～240kgf/mm2)。
对该导电性粒子进行其直径40％的压缩位移时的K值(K40)可以是0.29～3.4GPa(30～350kgf/mm2)或0.39～1.9GPa(40～190kgf/mm2)。
压缩硬度K值是导电性粒子的软度的指标。导电性粒子的K值可以如下求得：使用微型压缩试验机，设定试验台温度为200℃，用平面压头以0.33mN/秒的速度压缩导电性粒子，由此时的应力-应变曲线，设定负荷为F(kgf)、位移为S(mm)、粒子的半径(mm)为R、弹性模量为E(kgf/mm2)、泊松比为σ时，根据弹性球的压缩公式(F＝(21/2/3))·(S3/2)·(E·R1 /2)/(1-σ2))，用公式：K＝E/(1-σ2)＝(3/21/2)·F·(S-3/2)·(R-1/2)求得。进而，如果设定变形率为X(％)、球的直径为D(μm)，则可以通过公式：K＝3000F/(D2·X3/2)*106求得K值。变形率X可以通过公式：X＝(S/D)×100进行计算。作为K值测定用的平面压头，可以使用具有一边为50μm的正方形的底面的棱柱状的金刚石制的压头。压缩试验中最大试验负荷可以设定为例如50mN。
导电性粒子的压缩回复率可以是1～90％或10～60％。导电性粒子的压缩回复率可以用微型压缩试验机进行测定。压缩回复率可以定义为在压缩试验机检测到粒子的接触后直至施加5mN的负荷的位移量相对于此后解除负荷后的位移量的比率。回复率测定时的试验台温度可设定为200℃。
具有如上所述的K值和压缩回复率的导电性粒子例如具有以下所说明的实施方式的构成。
本实施方式的导电性粒子具有塑料粒子和被覆该塑料粒子的金属层。金属层没有必要全部被覆塑料粒子的表面，可以被覆塑料粒子表面的一部分。
金属层包含例如从由Ni、Ni/Au、Ni/Pd、Cu、和NiB组成的组中选出的各种金属。金属层也可以是通过镀覆、蒸镀、溅射等制作的薄膜。从绝缘性提高的观点考虑，导电性粒子可以在金属层的外侧具有覆盖金属层的二氧化硅、丙烯酸系树脂等绝缘性材料的层。
塑料粒子的直径以平均计可以是1～15μm。从高密度安装的观点考虑，塑料粒子的直径以平均计也可以是1～5μm。在电极存在表面凹凸的偏差时，从更稳定地维持连接状态的观点考虑，塑料粒子的直径以平均计还可以是2～5μm。
塑料粒子包含例如从聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸甲酯这样的丙烯酸系树脂，聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯和聚丁二烯这样的聚烯烃树脂，以及聚苯乙烯树脂选出的树脂。
从容易控制压缩硬度K值和压缩回复率的观点考虑，可以使用由使1种具有乙烯性不饱和基团的聚合性单体聚合而得到的树脂构成的塑料粒子，或者，由使2种以上的具有乙烯性不饱和基团的聚合性单体共聚而得到的树脂构成的塑料粒子。使2种以上的具有乙烯性不饱和基团的聚合性单体共聚而得到塑料粒子时，通过将非交联性单体和交联性单体并用，并适当调整它们的共聚比例、种类，能容易地控制塑料粒子的压缩硬度K值和压缩回复率。作为上述非交联性单体和上述交联性单体，例如，可以使用日本特开2004-165019号公报中记载的单体。
电路连接材料中所包含的导电性粒子的密度可以根据连接的电极的精细度等来确定。导电性粒子的密度通常相对于绝缘性粘接剂100体积％为1～50体积％。从绝缘性和制造成本的观点考虑，导电性粒子的密度也可以是1～30体积％。
膜状的电路连接材料(各向异性导电性粘接剂膜)例如可以通过具有如下工序的方法得到：将上述绝缘性粘接剂和导电性粘接剂溶解于溶剂中或分散于分散介质中以配制涂布液的工序；以及将该涂布液涂布在脱模纸等剥离性基材上或浸渍在无纺布等基材中，并在固化剂的活性温度以下干燥涂布液，从而除去溶剂或分散液的工序。通过使用芳香族烃系与含氧系的混合溶剂作为溶剂，能提高材料的溶解性。含氧系溶剂的SP值为8.1～10.7，由此能特别有效地保护潜在性固化剂。该含氧系溶剂例如为乙酸酯。溶剂的沸点可以是150℃以下。如果沸点超过150℃，则需要高温用于干燥。由于干燥温度接近潜在性固化剂的活性温度，因此导致潜在性降低、在低温时会有干燥时的作业性降低的倾向。因此，溶剂的沸点可以是60～150℃或70～130℃。
膜状的电路连接材料可以具有多层粘接剂层。例如，可以将如下各向异性导电性粘接剂膜用作电路连接材料：由包含用于赋予各向异性导电性的导电性粒子(导电图案层)的粘接膜和不含导电性材料的绝缘性层构成的二层结构的各向异性导电性粘接剂膜，或者由包含导电性粒子(导电性图案)的粘接膜以及设置在其两侧的不含导电性材料的绝缘性层构成的三层结构的各向异性导电性粘接剂膜。导电性粒子(导电图案)可以存在于多个层中。
由于这些多层结构的各向异性导电性粘接剂膜能高效地将导电性粒子(导电图案)配置在要连接的电极上，因此有利于以狭小的间距配置的电极连接。考虑到与电路部件的粘接性，也可以将对要连接的各个电路部件的粘接性优异的粘接膜进行层压以使电路连接材料多层化。
本实施方式的电路连接材料例如可通过在170℃以下加热10秒钟而低粘度化，并用于经由导电性粒子将电极电连接。将本实施方式的电路连接材料在120℃以上170℃以下加热10秒钟而形成的固化物(粘接层)在40℃时频率10Hz的储能模量E’可以是0.5～2.5GPa。
本实施方式的电路连接材料可用于连接电路部件的方法，该方法具备如下工序：将该电路连接材料配置在具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件、与和第一电路部件对向配置、且具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件之间，并在该状态下对整体进行加热和加压，从而通过由电路连接材料形成的粘接层将第一电路部件和第二电路部件电连接并粘接。
上述第一基板、第二基板或它们两方是包含热塑性树脂的柔性基板。柔性基板的弯曲弹性模量例如为10GPa以下。
柔性基板例如具有包含由耐热性较高的聚酰亚胺(PI)以及耐热性较低的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)选出的热塑性树脂的有机基材。
柔性基板可以进一步具有在有机基材的表面上形成的、用于提高光学和机械的特性的由硬涂层等改性处理膜和保护膜等选出的1种或2种以上的层。作为用于使基板的操作和搬送容易的补强材料，可以利用通过贴合或涂布等配置的、玻璃基材和具有SUS等的复合材料作为柔性基板。
从保持作为单层膜的强度及确保可弯曲性的方面考虑，柔性基板的厚可以是10～200μm左右或10～125μm左右。
作为形成设置于柔性基板上的连接端子的电极材料，可以举出Ni、Al、Au、Cu、Ti和Mo等金属，以及ITO和IZO等透明导体。
第二基板为柔性基板时，第一基板既可以是IC芯片，也可以是柔性基板。第一基板为IC芯片且第二基板为柔性基板时，电路连接材料用于COP(芯片贴装在塑料基板上，Chipon Plastic substrate)连接。第一基板和第二基板为柔性基板时，电路连接材料用于FOP(薄膜贴装在塑料基板上，Film on Plastic substrate)连接。
作为可与具有柔性基板的第二电路部件连接的第一电路部件，可以举出半导体芯片、晶体管、二极管、晶闸管等有源元件、电容器、电阻器、线圈等无源元件等电子部件，印刷基板、电路形成有ITO等的玻璃基板。可以在半导体芯片、基板的电极垫上，设置通过镀覆形成的凸块或如下形成的金线凸块，用作连接端子。上述金线凸块是通过将金线的前端用焊枪等熔融而形成金球，再将该球压接在电极垫上，然后切断金线来得到。
电路部件的连接端子可以是单个，但通常设置多个。将至少一组电路部件、这些电路部件的连接端子中的至少一部分对向配置，使电路连接材料介于对向配置的连接端子间。通过在该状态下加热和加压，将对向配置的连接端子彼此电连接，得到连接体。对向配置的连接端子彼此经由导电性粒子进行电连接。
实施例
以下，列举实施例对本发明进行更具体的说明。但是，本发明不限于这些实施例。
实施例1
将作为自由基聚合性物质的聚氨酯丙烯酸酯(商品名：UA-5500T，新中村化学工业公司制)20重量份、二(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯(商品名：M-215，东亚合成公司制)15重量份、二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯(商品名：DCP-A，共荣社化学公司制)5重量份和2-甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯(商品名：P-2M，共荣社化学公司制)1重量份、苯甲酰过氧化物(商品名：NYPER BMT-K，日本油脂制)8重量份、以及将聚酯聚氨酯树脂(商品名：UR4800，东洋纺织公司制)溶解于甲苯/甲乙酮＝50/50的混合溶剂中得到的40质量％的聚酯聚氨酯树脂溶液60重量份混合、搅拌，得到粘合剂树脂(绝缘性粘接剂)的溶液。在该粘合剂树脂的溶液中，以相对于绝缘性粘接剂为10体积％的比例，分散具有作为核的聚苯乙烯粒子、以及覆盖聚苯乙烯粒子表面且从内侧依次设置的厚度0.2μm的镍层和厚度0.04μm的金层的平均粒径3μm的导电性粒子。导电性粒子的20％压缩变形时的K值(K20)为0.74GPa(75kgf/mm2)、40％压缩变形时的K值(K40)为0.66GPa(67kgf/mm2)、压缩回复率为30％。进而，将平均粒径2μm的聚硅氧烷微粒(商品名：KMP-605，信越化学公司制)，以相对于粘合剂树脂100重量份为20重量份的比例进行分散，得到包含粘合剂树脂、导电性粒子和聚硅氧烷微粒的电路连接材料的涂布液。用涂布装置将该涂布液涂布在对一面进行了表面处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(厚度50μm)上，并通过70℃的热风干燥涂膜，形成作为电路连接材料的各向异性导电性粘接剂膜(厚度20μm)。导电性粒子的K值通过使用具有一边50μm的正方形的底面的棱柱状金刚石制平面压头，以最大试验负荷50mN、压缩速度0.33mN/秒进行压缩试验，来测定。
准备具有聚酰亚胺膜(25℃时的弹性模量：5800MPa)、形成于聚酰亚胺膜上的SiO2膜(厚度)、以及设置于SiO2膜上的作为电极的厚度 的ITO膜的柔性基材。将各向异性导电性粘接剂膜夹在该柔性基材与具有12μm×100μm的凸块的IC芯片之间。在该状态下，一边加热使各向异性导电性粘接剂膜的到达温度为160℃，一边以单位总连接面积100MPa的压力对整体加压5秒钟，得到连接有柔性基材和IC芯片的连接体。
观察所得到的连接体的剖面，测定与导电性粒子接触的部分的连接端子(ITO膜)的变形量，结果为0.5μm以下。图1的(a)是示意性表示实施例1的连接体的连接部分的剖视图。如图1所示确认到，在柔性基板(聚酰亚胺膜)10上的连接端子(ITO膜)1上，通过与导电性粒子5接触而形成有压痕，从而确保了连接端子1与ITO芯片的凸块3之间的导通。将通过与导电性粒子接触而形成的ITO膜的凹部的深度作为电极的变形量。该变形量是凹部中从未与导电性粒子接触的部分(凹部以外的部分)的电极表面的位移最大的部分的深度。
实施例2
将双酚F型苯氧树脂100g溶解于质量比50:50的甲苯与乙酸乙酯的混合溶剂中，得到浓度60质量％的双酚F型苯氧树脂溶液。此外，将双酚A·F共聚型苯氧树脂50g溶解于质量比50:50的甲苯与乙酸乙酯的混合溶剂中，得到浓度45质量％的双酚A·F共聚型苯氧树脂溶液。
将所得到的2种苯氧树脂溶液混合，得到混合溶液。在该混合溶液中加入液状环氧树脂。调整液状环氧树脂的量使双酚F型苯氧树脂：双酚A·F共聚型苯氧树脂：液状环氧树脂以质量比计为30:30:40。
将与实施例1同样的导电性粒子以相对于绝缘性粘接剂为10体积％的比例分散于所得到的溶液100g中。进一步向其中添加作为潜在性固化剂的芳香族锍盐2.4g，得到涂布液。用涂布装置将该涂布液涂布在对一面进行了表面处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(厚度50μm)上，并在70℃热风干燥5分钟，由此形成作为电路连接材料的各向异性导电性粘接剂膜(厚度20μm)。
使用所制作的各向异性导电性粘接剂膜，与实施例1同样，制作连接有柔性基材和IC芯片的连接体。观察所得到的连接体的剖面，测定与导电性粒子接触的部分的连接端子(ITO膜)的变形量，结果为0.5μm以下。没有观察到电路的断裂和裂纹等。观察到，通过与导电性粒子接触，压痕形成于连接端子(ITO膜)上。
比较例1
准备具有作为核的聚苯乙烯粒子、以及覆盖聚苯乙烯粒子表面且从内侧依次设置的厚度0.2μm的镍层和厚度0.04μm的金层的平均粒径3μm的导电性粒子。该导电性粒子的20％压缩变形时的K值为3.43GPa(350kgf/mm2)、40％压缩变形时的K值为4.02GPa(410kgf/mm2)、压缩回复率为40％。除使用该导电性粒子以外，与实施例1同样，制作各向异性导电性粘接剂膜，并用其制作柔性基材与IC芯片的连接体。
观察所得到的连接体的剖面。图1的(b)是示意性表示比较例1的连接体的连接部分的剖视图。测定与导电性粒子5接触的部分的连接端子(ITO膜)1的变形量，结果为1.0μm以上，并观察到电路的断裂。
比较例2
准备具有作为核的聚苯乙烯粒子、以及覆盖聚苯乙烯粒子表面且从内侧依次设置的厚度0.2μm的镍层和厚度0.04μm的金层的平均粒径3μm的导电性粒子。该导电性粒子的20％变形时的K值为350kgf/mm2、40％变形时的K值为410kgf/mm2、回复率为40％。除使用该导电性粒子以外，与实施例2同样，制作各向异性导电性粘接剂膜，并用其制作柔性基材与IC芯片的连接体。
观察所得到的连接体的剖面，测定与导电性粒子接触的部分的连接端子(ITO膜)的变形量，结果为1.0μm以上，并观察到电路的断裂。
参考例1
将实施例1制作的各向异性导电性粘接剂膜夹在具有玻璃板(厚度0.5mm，OA-10)和形成于玻璃板上的铝溅射膜电极(厚度)的玻璃基材、与具有12μm×100μm的凸块的IC芯片之间，一边加热使各向异性导电性粘接剂膜的到达温度为160℃，一边以对单位总连接面积100MPa的压力对整体加压5秒钟，得到连接有玻璃基材和IC芯片的连接体。
观察所得到的连接体的剖面。图2的(a)是示意性表示参考例1的连接体的连接部分的剖视图。测定与导电性粒子5接触的部分的连接端子(ITO膜)1的变形量，结果为0.1μm以下，没有观察到电路的断裂和裂纹等。此外，没能观察到用于判定玻璃基材的连接状态是否合格的、通过导电性粒子形成的电极的压痕。
参考例2
除使用实施例2中制作的各向异性导电性粘接剂膜以外，与参考例1同样，制作玻璃基材与IC芯片的连接体，并观察其剖面。与导电性粒子接触的部分的电极的变形量为0.1μm以下，没有观察到电路的断裂。没能观察到通过导电性粒子形成的电极的压痕。
参考例3
除使用比较例1中制作的各向异性导电性粘接剂膜以外，与参考例1同样，制作玻璃基材与IC芯片的连接体，并观察其剖面。图2的(b)是示意性表示参考例3的连接体的连接部分的剖视图。与导电性粒子5接触的部分的连接端子(电极)1的变形量为0.1μm以下，没有观察到电路的断裂。观察到通过导电性粒子5形成的电极的压痕。
参考例4
除使用比较例2中制作的各向异性导电性粘接剂膜以外，与参考例1同样，制作玻璃基材与IC芯片的连接体，并观察其剖面。与导电性粒子接触的部分的电极的变形量为0.1μm以下，没有观察到电路的断裂。观察到通过导电性粒子形成的电极的压痕。
将所制作的各连接体的构成和评价结果示于表1。如表所示，根据实施例，能在不产生电路的断裂和裂纹的情况下形成压痕并进行柔性基材的电路连接。
表1
根据本发明，在将具有柔性基板的电路部件通过含有导电性粒子的电路连接材料进行连接时，能充分防止柔性基板上的电极损伤。例如，根据本发明，能减少电路连接时柔性基板上的电极的断裂和裂纹的产生。此外，通过使导电性粒子的大小和密度最优化，能在确保良好的连接状态和连接可靠性的同时进行高分解能的电路连接。

Claims (20)

1.一种电路连接材料，其是含有绝缘性粘接剂和分散于该绝缘性粘接剂中的导电性粒子，并用于将具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件与具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件电连接并粘接的电路连接材料，
所述第一基板和/或所述第二基板是包含热塑性树脂的柔性基板，
所述导电性粒子具有塑料粒子和被覆该塑料粒子的金属层，对所述导电性粒子进行其直径20％的压缩位移时的压缩硬度K值为0.20～3.2GPa。
2.根据权利要求1所述的电路连接材料，其中，所述第一基板是IC芯片或所述柔性基板，所述第二基板是包含从由聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中选出的至少一种热塑性树脂的所述柔性基板。
3.根据权利要求1或2所述的电路连接材料，其中，对所述导电性粒子进行其直径40％的压缩位移时的压缩硬度K值为0.29～3.4GPa。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电路连接材料，其中，所述导电性粒子的压缩回复率是1～90％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电路连接材料，其中，所述导电性粒子进一步具有设置于所述金属层外侧的绝缘性树脂层。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电路连接材料，其中，在170℃以下加热10秒后，在40℃时频率10Hz的储能模量E’是0.5～2.5GPa。
7.一种连接体，其具备：具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件；与所述第一电路部件对向配置、且具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件；以及设置于所述第一电路部件与所述第二电路部件之间、将所述第一电路部件和所述第二电路部件电连接并粘接的粘接层，
所述第一基板和/或所述第二基板是包含热塑性树脂的柔性基板，
所述粘接层是由权利要求1～6中任一项所述的电路连接材料形成的层。
8.一种制造连接有电路部件的连接体的方法，其具备如下工序：将电路连接材料配置在具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件、与和所述第一电路部件对向配置且具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件之间，并在该状态下对整体进行加热和加压，从而通过由所述电路连接材料形成的粘接层将所述第一电路部件和所述第二电路部件电连接并粘接，
所述第一基板和/或所述第二基板是包含热塑性树脂的柔性基板，
所述电路连接材料是权利要求1～6中任一项所述的电路连接材料。
9.含有绝缘性粘接剂和分散于该绝缘性粘接剂中的导电性粒子的组合物作为电路连接材料的应用，所述电路连接材料用于将具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件与具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件电连接并粘接，
所述第一基板和/或所述第二基板是包含热塑性树脂的柔性基板，
所述导电性粒子具有塑料粒子和被覆该塑料粒子的金属层，对所述导电性粒子进行其直径20％的压缩位移时的压缩硬度K值为0.20～3.2GPa。
10.根据权利要求9所述的应用，其中，所述第一基板是IC芯片或所述柔性基板，所述第二基板是包含从由聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中选出的至少一种热塑性树脂的所述柔性基板。
11.根据权利要求9或10所述的应用，其中，对所述导电性粒子进行其直径40％的压缩位移时的压缩硬度K值为0.29～3.4GPa。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的应用，其中，所述导电性粒子的压缩回复率是1～90％。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的应用，其中，所述导电性粒子进一步具有设置于所述金属层外侧的绝缘性树脂层。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的应用，其中，在170℃以下加热10秒后，在40℃时频率10Hz的储能模量E’是0.5～2.5GPa。
15.含有绝缘性粘接剂和分散于该绝缘性粘接剂中的导电性粒子的组合物用于制造电路连接材料的应用，所述电路连接材料用于将具有第一基板和设置于该第一基板上的第一连接端子的第一电路部件与具有第二基板和设置于该第二基板上的第二连接端子的第二电路部件电连接并粘接，
所述第一基板和/或所述第二基板是包含热塑性树脂的柔性基板，
所述导电性粒子具有塑料粒子和被覆该塑料粒子的金属层，对所述导电性粒子进行其直径20％的压缩位移时的压缩硬度K值为0.20～3.2GPa。
16.根据权利要求15所述的应用，其中，所述第一基板是IC芯片或所述柔性基板，所述第二基板是包含从由聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中选出的至少一种热塑性树脂的所述柔性基板。
17.根据权利要求15或16所述的应用，其中，对所述导电性粒子进行其直径40％的压缩位移时的压缩硬度K值为0.29～3.4GPa。
18.根据权利要求15～17中任一项所述的应用，其中，所述导电性粒子的压缩回复率是1～90％。
19.根据权利要求15～18中任一项所述的应用，其中，所述导电性粒子进一步具有设置于所述金属层外侧的绝缘性树脂层。
20.根据权利要求15～19中任一项所述的应用，其中，在170℃以下加热10秒后，在40℃时频率10Hz的储能模量E’是0.5～2.5GPa。
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