CN1227319C - 各向异性导电粘接薄膜 - Google Patents

Abstract

各向异性导电粘接薄膜属于一种层结构膜状化工产品，具有异向导电性和粘接性。其特点是，它只由主剂层和固化剂层构成。主剂层由混合树脂和导电粒子组成。混合树脂由环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛和/或酚醛树脂按2～4∶1∶1的重量配比混合而成。固化剂层由聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇树脂加潜固化剂595组成。潜固化剂595与主剂层中的环氧树脂的重量配比为3∶20。薄膜总厚度在30～50μm之间。所制得的异向导电粘接薄膜可应用于微电子领域精细电路中微小电极的连接。

Description

各向异性导电粘接薄膜

本发明属于一种层结构膜状化工产品，具有异向导电性和粘接性，用于微电子领域精细电路中微小电极的连接。

现有技术1：

日本特许厅1996年4月30日公开了一份发明专利申请，公开号为特开平8-111124，发明名称为异向导电粘接薄膜。其技术方案为，见图1，在聚酯薄膜上先涂布主剂层1，它由树脂和导电粒子2组成，树脂为一种混合树脂，由环氧树脂和聚丙烯酸混合而成，导电粒子采用镍粉。待主剂层干后，再涂布隔离层3，即软化点较低的聚酯树脂。最后再涂布固化剂层4，该层由苯氧基树脂和固化剂组成，一般选用聚对二苯甲酸乙二醇酯，它在120℃以上的温度软化。固化剂选用BF₃。

现有技术2：

日本特许厅1996年1月9日公开了一份公开号为特开平8-3529、名称为异向导电粘接剂及异向导电粘接薄片的发明专利申请。其与本发明相关的技术方案为，在主剂层中加入做了包裹处理的固化剂粉末，经涂布制得异向导电粘接薄膜。主剂层中的环氧树脂与固体剂的分隔是借助固化剂粉末的包裹层实现的。该包裹层是这样形成的，将固化剂粉末与固体聚乙烯醇粉末混合，将其在一个加热腔中雾化喷过。加热腔入口温度为100～200℃，出口温度为65～95℃。在出口处即得到包裹有聚乙烯醇分隔层的固化剂粉末。所采用的固化剂属咪唑系。

现有技术存在下述缺点，关于现有技术1，首先它由三层构成，有一个专门的隔离层3。其次，主剂层的树脂组成欠佳，除环氧树脂外的聚丙烯树脂的韧性、粘接性都不理想，价格也较高，活性基也较缺乏，因此，所起的辅助固化作用不够明显。第三，所采用的固化剂BF₃在常温下也有缓慢的固化，使得所制得的异向导电粘接薄膜不可长时间存放。并且，在高温下，BF₃分解、交联也不够理想。第四，固化剂层所采用的低分子量(60～70)的苯氧基树脂在中国市场很难找到。另外，它做为一种树脂，辅助固化作用亦不明显。关于现有技术2，除采用聚乙烯醇不具良好辅助固化作用外，在固化剂粉末上形成聚乙烯醇包裹层是一个复杂艰难的过程。并且常有一定比例的固化剂粉末未能形成良好包裹，导致膜系先行局部固化。

为了克服现有技术的缺点，即设计一种结构简单的膜层结构，简化制造方法，提高膜层韧性、粘接性和活性基的数量，从而提高辅助固化作用，降低原料成本，注重原料的通用化，选择常温稳定，高温分解迅速的固化剂，解决所制得的薄膜先行局部固化的问题，我们发明了各向异性导电粘接薄膜。

本发明是这样实现的，各向异性导电薄膜由主剂层5和固化剂层6构成，见图2，主剂层由混合树脂掺导电粒子7组成，混合树脂由固体环氧树脂，聚乙烯醇缩丁醛树脂和/或酚醛树脂按2～4∶1∶1重量比例混合而成。固化剂层由聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇和潜固化剂595组成，该固化剂学名为2-(β-二甲胺基乙氧基)-4甲基-1，3，2-二噁硼杂六环，其用量取决于主剂层5中的环氧树脂用量，重量比为：环氧树脂∶潜固化剂＝20∶3。

本发明的效果如下，由于取消了专门的隔离层，使得膜层结构相对简单。同时并未采用现有技术2的分隔措施，依然采用传统的分层涂布实现环氧树脂与固化剂的隔离，因而，从方法上讲也趋于简单。主剂层中采用聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂以及固化剂层也采用聚乙烯醇缩丁醛，由于它们与现有技术中的聚丙烯酸相比，价格低、通用性强、活性基高，因此，所制得的异向导电粘接薄膜韧好、粘接牢、固化迅速、固化前稳定、辅助固化作用大。潜固化剂595的采用使得所制得的薄膜在常温下几乎看不到固化现象，更不会出现现有技术2中的先行局部固化现象。实验表明，6个月以内，未见任何固化现象。所制得的各向异向导电粘接薄膜可以在150～200℃的相对低的温度下，在0.5～0.8MPa的压强下，在30～20秒钟以内迅速整体固化，粘接强度达到0.21MPa。横向不导电，纵向导电率接近铜，电阻率仅为10^-4～10^-3Ωcm。韧性也有明显改善，方法可行。确保电极连接，又不损坏电子原件。

图1是现有技术1的膜层结构剖面示意图。图2是本发明之膜层结构剖面示意图。

下面举例说明本发明。实施例1，主剂层中的固体环氧树脂选用分子量适中(900～1400)的E-20环氧树脂。导电粒子选用铜粉，粒径为15～20μm。主剂层的组分、配比(重量)如下：

环氧树脂    聚乙烯醇缩丁醛    酚醛树脂     铜粉     溶剂

    2           1                 1         0.1      20

与混合树脂相适应，溶剂亦为混合溶剂。要求无毒、低沸点，以利于挥发。混合溶剂用甲苯、乙醇、正丁醇、丙酮按等比例混合而成。采用超声波方法使铜粉均匀分散在主剂层溶液中，以确保所制薄膜的异向导电性。固化剂层的固化剂选用潜固化剂595，学名是2-(β-二甲胺基乙氧基)-4-甲基-1，3，2-二噁硼杂六环，结构式为：

其用量取决于主剂层中的环氧树脂用量，即每100克环氧树脂加15克潜固化剂595，比例为20∶3。固化剂层中的树脂仍选用聚乙烯醇缩丁醛，溶剂为醇类(乙醇、丁醇等比例混合)。聚乙烯醇缩丁醛的用量取决于醇类溶剂的量，即100克醇类溶剂加入10克聚乙烯醇缩丁醛，重量比为10∶1。再将称取的潜固化剂595加入，制得固化剂层溶液。先将主剂层溶液涂布在聚酯薄膜上，厚度为20～30μm。待其干后，再涂布固化剂层，其厚度为10～20μm。薄膜总厚度应在30～50μm之间，薄于30μm，粘接强度下降，厚于50μm，加热固化过程中易发生流淌。

实施例2，主剂层的组分、配比(重量)为：

环氧树脂    酚醛树脂      镍粉      溶剂

   4           1          0.15      20

主剂层溶剂为甲苯、丙酮混合溶剂。固化剂层的溶剂为乙醇。其余情况与实施例1相同。从效果上看，主剂层成膜时间有所延长。所制得的薄膜导电性、韧性、粘接性基本不变。

实施例3，主剂层组分、配比(重量)为：

环氧树脂    聚乙烯醇缩丁醛    酚醛树脂       银粉     溶剂

    3              1             1           0.05     20

导电粒子改为银粉，因其导电性良好，用量略有减少。不过银粉的迁移性强，分散较为困难，易沉淀，所以主剂层溶液如经搁置，涂布前应再行分散。导电粒子的其余指标与铜粉相同。固化剂层树脂采用聚乙烯醇，以水作溶剂。其余事项与实施例1相同。由于固化剂层溶液以水作溶剂，在涂布后，主剂层与固化剂层的互溶现象减轻，所制得的薄膜存放的时间可以更长一些。

Claims (5)

1、一种各向异性导电粘接薄膜，由掺有导电粒子的主剂层和含有固化剂的固化剂层构成，主剂层中主要成分是环氧树脂，环氧树脂与固化剂之间呈隔离状态，其特征在于，主剂层树脂的组分为固体环氧树脂以及聚乙烯醇缩丁醛和酚醛树脂，重量配比为2～4∶1∶1，固化剂层树脂为主剂层树脂之一的聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇，固化剂选用潜固化剂595，学名是2-(β-二甲胺基乙氧基)-4-甲基-1，3，2-二噁硼杂六环。

2、根据权利要求书1所述的薄膜，其特征在于，选用的环氧树脂是分子量在900～1400范围内的E-20环氧树脂。

3、根据权利要求书1所述的薄膜，其特征在于，潜固化剂的用量取决于主剂层中环氧树脂的用量，前者与后者的重量比例为3∶20。

4、根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，主剂层膜厚为20～30μm，固化剂层膜厚为10～20μm，薄膜总厚度在30～50μm之间。

5、根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，当固化剂层树脂选用聚乙烯醇时，溶剂选择水。