-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kleben von Substraten
unter Verwendung einer lichtaktivierbaren Klebstofffolie. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von
Schaltkreisen unter Verwendung einer lichtaktivierbaren anisotropisch
leitfähigen
Klebstofffolie.
-
In
einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD-Vorrichtung)
werden die Elektroden eines aus Glas gefertigten Anzeigefelds und
ein flexibler Schaltkreis, im Allgemeinen als ein TCP (tape carrier
package) bekannt, auf dem ein Antriebs-IC (IC = integrated circuit,
integrierter Schaltkreis) zum Betätigen des Anzeigefelds angebracht
ist, durch eine anisotropisch leitfähige Klebstofffolie verbunden.
In der Regel wird diese leitfähige Klebstofffolie
durch Dispergieren leitfähiger
Teilchen in einem isolierenden Klebstoff wie einem Epoxidharz und Ausbilden
der Dispersion zu einer Folie erhalten. Diese Klebstofffolie wird
zwischen zwei Schaltkreisen eingefügt, die einander gegenüber liegen,
und dann unter Anwendung eines Drucks erhitzt, um die Verbindung
abzuschließen.
Diese Verbindung stellt einen derartigen Zustand bereit, in dem
leitfähige
Teilchen zwischen den Verbindungsklemmen von zwei gegenüber liegenden
Schaltkreisen zueinander in der Richtung des angewendeten Drucks,
und zwar der Dickenrichtung der Klebstofffolie, elektrisch leitfähig sind,
was in einer elektrischen Anschlussfähigkeit zwischen den einander
gegenüber
liegenden Verbindungsklemmen resultiert.
-
In
den letzten Jahren sind zum Zweck der Kosten- und Gewichtsreduzierung
von Flüssigkristallfeldern Flüssigkristallfelder,
die Kunststoffsubstrate oder flexible Schaltkreise mit einem PET-Foliensubstrat
enthalten, entwickelt worden. Im Fall der herkömmlich bekannten leitfähigen Klebstofffolien
ist die Druckverbindungstemperatur bis zu 150 bis 200°C hoch und
wenn das oben beschriebene Flüssigfeld
oder der flexible Schaltkreis bei einer solch hohen Temperatur verbunden
wird, kann eine thermische Schädigung
auftreten, der eine Verformung der Elektrodenbaugruppe oder Rissbildung
an den Elektroden des Anzeigefelds verursachen kann. Diese thermische
Schädigung
kann folglich auf nachteilige Weise einen Verbindungsfehler mit
sich bringen. Der Verbindungsmittenabstand zwischen dem Elektrodenteil
des Anzeigefelds und dem flexiblen Schaltkreis beträgt in der
Regel von 100 bis 200 μm;
die Anforderungen an moderne Anzeigefelder erfordern jedoch einen feineren
Verbindungsmittenabstand, was einen Mittenabstand von 50 μm oder weniger
beinhaltet. Dieser feinere Verbindungsmittenabstand resultiert jedoch
aufgrund der während
des Verbindens der Klebstofffolie durch Wärmekompression angewendeten
Wärme in
einer Verformung des flexiblen Schaltkreises und eines Schlupfs
des Elektrodenmusters des Anzeigefelds.
-
Zur
Lösung
dieser Probleme sind lichtaktivierbare Klebstofffolien, die bei
niedrigeren Temperaturen durch Wärmekompression
verbunden werden können,
sowie Verfahren zum Verbinden der Schaltkreise unter Verwendung
dieser Klebstofffolie entwickelt worden.
-
Die
ungeprüfte
japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 11-60899 beispielsweise beschreibt
ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von Leitern unter Verwendung
einer durch ultraviolettes Licht aktivierbaren anisotropisch leitfähigen Klebstofffolie.
Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Anordnens der durch ultraviolettes
Licht aktivierbaren anisotropisch leitfähigen Klebstofffolie auf einem
ersten Schaltkreissubstrat, des Bestrahlens der Klebstofffolie mit
Ultraviolettstrahlen unter Verwendung einer Quecksilber-Hochdrucklampe,
des Ausrichtens der Elektrode eines zweiten Schaltkreissubstrats
derart, dass sie der Elektrode des ersten Schaltkreissubstrats gegenüber liegt,
und des Verbindens dieser unter Wärme und Druck.
-
Die
ungeprüfte
japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 8-146436 beschreibt ein Laminierungsverfahren
zum Herstellen von Flüssigkristallfeldern,
das das Verbinden eines transparenten Substrats mit einem anderen
transparenten Substrat mit einem photochemisch aushärtbaren
Klebstoff beinhaltet. Nachdem der photochemisch aushärtbare Klebstoff
zwischen transparenten Substraten eingefügt wurde, wird er unter Verwendung
von ultraviolettem Licht ausgehärtet.
Bei diesem Verfahren wird ultraviolettes Licht mit Wellenlängen von 300
nm oder weniger ausgeschlossen, um die Schädigung der transparenten Substrate
einzuschränken.
-
Darüber hinaus
beschreibt die ungeprüfte
japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 9-320131 ein Verfahren zum
Verbinden von zwei Scheiben mit einem mit ultraviolettem Licht aushärtbaren
Klebstoff, wobei jede Scheibe ein ultraviolettes Licht durchlassendes
Substrat umfasst. Dieses Verfahren beinhaltet das Anordnen des mit
ultraviolettem Licht aushärtbaren
Klebstoffs zwischen den zwei Substraten und das Bestrahlen des mit ultraviolettem
Licht aushärtbaren
Klebstoffs mit ultraviolettem Licht durch die Substrate hindurch,
um den Klebstoff auszuhärten.
Bei diesem Verfahren wird Licht mit einer Wellenlänge von
2 bis 3 μm
oder mehr unter Verwendung eines Quarzglases herausgefiltert. Dieses
Verfahren beinhaltet außerdem
die Verwendung von Kaltluft, um ein sekundäres Erhitzen des Substrats
durch den Filter oder die Quelle ultravioletten Lichts zu verhindern.
-
EP-A-1
005 509 bezieht sich auf eine Epoxidharzzusammensetzung, die ein
alicyclisches Epoxidharz, ein styrolisches thermoplastisches Elastomer
mit mindestens einer Epoxygruppe darin und einen unter ultraviolettem
Licht aktiven kationischen Polymerisationskatalysator umfasst. Eine
entsprechende anisotropisch leitfähige Klebstofffolie sowie ein
elektrisches Verbindungs verfahren zum Herstellen von elektrischen
Verbindungen zwischen zwei verschiedenen Substraten werden ebenfalls
offenbart.
-
WO
00/00566 beschreibt eine wärmehärtbare Schmelzklebstoffzusammensetzung,
die eine Epoxykomponente umfasst, die ein Polyethylen-Copolymer
mit Epoxygruppen, einen kationischen Polymerisationskatalysator
und ein thermoplastisches Polymer ohne Epoxygruppen umfasst. Es
werden außerdem
ein heiß verklebter
Folienklebstoff sowie ein Klebeverfahren beschrieben.
-
In
JP-A-2001/007128 wird ein Beschleuniger zum Beschleunigen der Wärmehärtung einer
reaktiven Substanz in einem wärmehärtbaren
Harz verwendet.
-
Im
Allgemeinen beinhalten bekannte Verbindungsverfahren die Verwendung
eines lichthärtbaren Klebstoffs,
niedriger Temperaturen und kurzer Zeitdauern beim Verbinden durch
Wärmekompression.
Diese Verfahren beinhalten jedoch die Verwendung von Licht zum Aushärten eines
lichthärtbaren
Klebstoffs. Wenn Licht zum Aushärten
eines lichthärtbaren
Klebstoffs verwendet wird, können
die Aushärtungszeiten
durch die Verwendung von Quellen hoch intensiven Lichts wie Quecksilber-Hochdrucklampen und
Metallhalogenid-Lampen verringert werden. In herkömmlichen
Verbindungsverfahren wird der lichthärtbare Klebstoff bestrahlt,
nachdem er auf einem Substrat angeordnet wurde. Die Verwendung von
Quellen hoch intensiven Lichts wie der oben beschriebenen Quecksilber-Hochdrucklampe
oder Metallhalogenid-Lampe als einer Lichtquelle hat in diesem Fall
schädliche
Auswirkungen, da das transparente Substrat ebenfalls bestrahlt wird
und je nach Material des transparenten Substrats eine Schädigung wie
Färbung
oder Trübung
erfahren kann. Im Fall eines aus Harz gefertigten Substrats kann
das Material abgebaut und darauf Risse gebildet werden.
-
Darüber hinaus
erhöht
sich bei Bestrahlung des Substrats die Substrattemperatur und das
Substrat kann sich je nach dem Material des Substrats und seines
thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausdehnen. Diese thermische
Ausdehnung des Substrats kann in einem Schlupf zwischen den zwei
Substraten während des
Verbindens und Aushärtens
und letztendlich in einem Verbindungsfehler resultieren.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen
Probleme zu lösen,
indem ein Verfahren zum Kleben von Substraten unter Verwendung einer
lichtaktivierbaren Klebstofffolie ohne Einbeziehen einer Bestrahlung
des Substrats, besonders des Schaltkreissubstrats, bei gleichzeitigem
Verhindern der Schädigung
des Substrats bereitgestellt wird.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Kleben von zwei Substraten
bereit, wobei eine lichtaktivierbare Klebstofffolie zum Aktivieren
der Folie bestrahlt wird. Die lichtaktivierbare Klebstofffolie umfasst
ein alicyclisches Epoxidharz, ein Glycidylgruppen enthaltendes Epoxidharz,
einen lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator,
einen kationischen Polymerisationsinhibitor und ein thermoplastisches
Elastomer oder Harz. Die erste Oberfläche der aktivierten Klebstofffolie
wird so angeordnet, dass sie ein erstes Substrat berührt, und
ein zweites Substrat wird so angeordnet, dass es die zweite Oberfläche der
aktivierten Klebstofffolie berührt.
Diese Substrate werden unter Wärme
verpresst und verbunden, um eine Adhäsion zwischen dem ersten und
dem zweiten Substrat zu erzielen. Es ist bevorzugt, eine mit ultraviolettem
Licht aktivierbare Klebstofffolie als eine lichtaktivierbare Klebstofffolie
und ultraviolettes Licht als eine Lichtquelle zu verwenden.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt außerdem
ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von auf den Oberflächen von zwei
Substraten vorliegenden Schaltkreisen bereit. Das Verfahren beinhaltet
das Bestrahlen, vorzugsweise mit ultravioletter Strahlung, einer
lichtaktivierbaren Klebstofffolie, vorzugsweise einer mit ultraviolettem
Licht aktivierbaren anisotropisch leitfähigen Klebstofffolie, zum Aktivieren
der Folie. Die erste Oberfläche
der aktivierten anisotropisch leitfähigen Klebstofffolie wird dann
so angeordnet, dass sie einen Schaltkreis auf einem ersten Substrat
berührt,
und ein zweites Substrat wird so angeordnet, dass der Schaltkreis
auf dem zweiten Substrat mit der zweiten Oberfläche der aktivierten anisotropisch
leitfähigen
Klebstofffolie in Kontakt gebracht wird. Die Substrate werden unter
Wärme verpresst
und verbunden, um eine anisotropisch leitfähige Adhäsion zwischen den Schaltkreisen
auf dem ersten und dem zweiten Substrat zu erzielen. Die lichtaktivierbare
Klebstofffolie umfasst ein alicyclisches Epoxidharz, ein Glycidylgruppen
enthaltendes Epoxidharz, einen lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator,
einen kationischen Polymerisationsinhibitor und ein thermoplastisches
Elastomer oder Harz.
-
Die
Erfindung ist hierunter definiert:
- 1. Verfahren
zum Kleben von zwei Substraten, umfassend das Bestrahlen einer lichtaktivierbaren
Klebstofffolie zum Aktivieren der Folie, wobei die lichtaktivierbare
Klebstofffolie ein alicyclisches Epoxidharz, ein Glycidylgruppen
enthaltendes Epoxidharz, einen lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator, einen
kationischen Polymerisationsinhibitor und ein thermoplastisches
Elastomer oder Harz umfasst und wobei gegebenenfalls das Glycidylgruppen
enthaltende Epoxidharz durchschnittlich mindestens zwei Glycidylgruppen
pro Molekül
umfasst, das Kontaktieren der ersten Oberfläche der aktivierten Klebstofffolie
mit einem ersten Substrat, das Kontaktieren eines zweiten Substrats
mit der zweiten Oberfläche
der aktivierten Klebstofffolie und das Verbinden dieser Substrate
durch Kompression; wobei gegebenenfalls die lichtaktivierbare Klebstofffolie
mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird.
- 2. Verfahren zum elektrischen Verbinden von auf den Oberflächen von
zwei Substraten bereitgestellten Schaltkreisen, umfassend das Bestrahlen
einer lichtaktivierbaren Klebstofffolie zum Aktivieren der Folie, das
Kontaktieren der ersten Oberfläche
der aktivierten anisotropisch leitfähigen Klebstofffolie mit dem Schaltkreis
auf einem ersten Substrat, das Kontaktieren des Schaltkreises auf
einem zweiten Substrat mit der zweiten Oberfläche der aktivierten anisotropisch
leitfähigen
Klebstofffolie und das Verbinden dieser Substrate durch Kompression
zum Erzielen einer anisotropisch leitfähigen Adhäsion zwischen den Schaltkreisen
auf dem ersten und dem zweiten Substrat, wobei die lichtaktivierbare
Klebstofffolie ein alicyclisches Epoxidharz, ein Glycidylgruppen
enthaltendes Epoxidharz, einen lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator,
einen kationischen Polymerisationsinhibitor und ein thermoplastisches
Elastomer oder Harz umfasst und wobei gegebenenfalls das Glycidylgruppen
enthaltende Epoxidharz durchschnittlich mindestens zwei Glycidylgruppen
pro Molekül
umfasst und wobei die lichtaktivierbare Klebstofffolie mit ultraviolettem
Licht bestrahlt wird.
- 3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, wobei das alicyclische Epoxidharz
durchschnittlich mindestens zwei alicyclische Epoxygruppen pro Molekül umfasst.
- 4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei das alicyclische
Epoxidharz von 90 bis 500 Epoxy äquivalente
umfasst.
- 5. Verfahren nach Punkt 4, wobei das alicyclische Epoxidharz
von 100 bis 400 Epoxyäquivalente
umfasst.
- 6. Verfahren nach Punkt 5, wobei das alicyclische Epoxidharz
von 120 bis 300 Epoxyäquivalente
umfasst.
- 7. Verfahren nach Punkt 6, wobei das alicyclische Epoxidharz
von 210 bis 235 Epoxyäquivalente
umfasst.
- 8. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 7, wobei das alicyclische
Epoxidharz Vinylcyclohexendioxid, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat,
Bis(3,4-epoxycyclohexyl)adipat oder 2-(3,4-Epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexan-meta-dioxan
ist.
- 9. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, wobei das Glycidylgruppen
enthaltende Epoxidharz durchschnittlich mindestens zwei Glycidylgruppen
pro Molekül
umfasst.
- 10. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 9, wobei das Glycidylgruppen
enthaltende Epoxidharz von 170 bis 5500 Epoxyäquivalente umfasst.
- 11. Verfahren nach Punkt 10, wobei das Glycidylgruppen enthaltende
Epoxidharz von 170 bis 1000 Epoxyäquivalente umfasst.
- 12. Verfahren nach Punkt 11, wobei das Glycidylgruppen enthaltende
Epoxidharz von 170 bis 500 Epoxyäquivalente
umfasst.
- 13. Verfahren nach Punkt 12, wobei das Glycidylgruppen enthaltende
Epoxidharz von 175 bis 210 Epoxyäquivalente
umfasst.
- 14. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 13, wobei das Glycidylgruppen
enthaltende Epoxidharz Glycidylester von Bisphenol A, Glycidylester
von Bisphenol F, polyfunktionelle Phenol-Novolak-Epoxidharze, ortho-Cresol-Epoxidharze
oder Glycidylhexahydrophthalat umfasst.
- 15. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 14, wobei das Gewichtsverhältnis von
alicyclischem Epoxidharz zu Glycidylgruppen enthaltendem Epoxidharz
von 20:80 bis 98:2 beträgt.
- 16. Verfahren nach Punkt 15, wobei das Gewichtsverhältnis von
alicyclischem Epoxidharz zu Glycidylgruppen enthaltendem Epoxidharz
von 40:60 bis 94:6 beträgt.
- 17. Verfahren nach Punkt 16, wobei das Gewichtsverhältnis von
alicyclischem Epoxidharz zu Glycidylgruppen enthaltendem Epoxidharz
von 50:50 bis 90:10 beträgt.
- 18. Verfahren nach Punkt 17, wobei das Gewichtsverhältnis von
alicyclischem Epoxidharz zu Glycidylgruppen enthaltendem Epoxidharz
von 50:50 bis 80:20 beträgt.
- 19. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 18, wobei der lichtaktivierbare
kationische Polymerisationskatalysator ein Aryldiazoniumsalz, Diaryliodoniumsalz,
Triarylsulfoniumsalz, Triarylseleniumsalz oder Eisen-Aren-Komplex
ist.
- 20. Verfahren nach Punkt 19, wobei der Eisen-Aren-Komplex Xylol-Cyclopentadienyleisen(II)-hexafluorantimonat,
Cumol-Cyclopentadienyleisen(II)-hexa fluorphosphat oder Xylol-Cyclopentadienyleisen(II)-tris(trifluormethylsulfonyl)methid
ist.
- 21. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 20, wobei die lichtaktivierbare
Folie von 0,05 bis 10,0 Gewichtsteile lichtaktivierbaren kationischen
Polymerisationskatalysator pro 100 Gewichtsteile des Epoxidharzes umfasst.
- 22. Verfahren nach Punkt 21, wobei die lichtaktivierbare Folie
von 0,075 bis 7,0 Gewichtsteile lichtaktivierbaren kationischen
Polymerisationskatalysator pro 100 Gewichtsteile des Epoxidharzes
umfasst.
- 23. Verfahren nach Punkt 22, wobei die lichtaktivierbare Folie
von 0,1 bis 4,0 Gewichtsteile lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
pro 100 Gewichtsteile des Epoxidharzes umfasst.
- 24. Verfahren nach Punkt 23, wobei die lichtaktivierbare Folie
von 1,0 bis 2,5 Gewichtsteile lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
pro 100 Gewichtsteile des Epoxidharzes umfasst.
- 25. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 24, wobei der kationische
Polymerisationsinhibitor ein Kronenether, Toluidin, Phosphin oder
Triazin ist.
- 26. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 25, wobei die lichtaktivierbare
Folie von 0,01 bis 10,0 Äquivalente
kationischen Polymerisationsinhibitor in Bezug auf den lichtaktivierbaren
kationischen Polymerisationskatalysator umfasst.
- 27. Verfahren nach Punkt 26, wobei die lichtaktivierbare Folie
von 0,05 bis 5,0 Äquivalente kationischen
Polymerisationsinhibitor in Bezug auf den lichtaktivierbaren kationischen
Polymerisationskatalysator umfasst.
- 28. Verfahren nach Punkt 27, wobei die lichtaktivierbare Folie
von 0,10 bis 3,0 Äquivalente
kationischen Polymerisationsinhibitor in Bezug auf den lichtaktivierbaren
kationischen Polymerisationskatalysator umfasst.
- 29. Verfahren nach Punkt 28, wobei die lichtaktivierbare Folie
von 0,4 bis 2,0 Äquivalente
kationischen Polymerisationsinhibitor in Bezug auf den lichtaktivierbaren
kationischen Polymerisationskatalysator umfasst.
- 30. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 29, wobei die lichtaktivierbare
Folie weiterhin leitfähige
Teilchen umfasst.
- 31. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 30, wobei die lichtaktivierbare
Folie weiterhin von 0,1 bis 30 Volumen-% leitfähige Teilchen in Bezug auf
das Gesamtvolumen der Zusammensetzung abzüglich des Volumens der leitfähigen Teilchen
umfasst.
- 32. Verfahren nach Punkt 31, wobei die lichtaktivierbare Folie
weiterhin von 0,5 bis 10 Volumen-% leitfähige Teilchen in Bezug auf
das Gesamtvolumen der Zusammensetzung abzüglich des Volumens der leitfähigen Teilchen
umfasst.
- 33. Verfahren nach Punkt 32, wobei die lichtaktivierbare Folie
weiterhin von 1 bis 5 Volumen-% leitfähige Teilchen in Bezug auf
das Gesamtvolumen der Zusammensetzung abzüglich des Volumens der leitfähigen Teilchen
umfasst.
- 34. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 33, wobei die lichtaktivierbare
Folie mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird.
-
Es
kann ein vollständigeres
Verständnis
der Erfindung bei Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung von verschiedenen
Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erlangt
werden. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines Vorgangs zum Kleben von Substraten
unter Verwendung einer lichtaktivierbaren Klebstofffolie gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung wird, nachdem eine lichtaktivierbare
Klebstofffolie aktiviert wurde, indem sie Licht ausgesetzt wurde,
die Klebstofffolie auf Substrate übertragen und auf diesen angeordnet
und die Substrate werden danach unter Wärme verpresst und verbunden.
Folglich werden die Substrate während
der Aktivierung. der lichtaktivierbaren Klebstofffolie nicht Licht
ausgesetzt und eine mögliche
Schädigung
aufgrund eines solchen Aussetzens vermieden.
-
Eine
praxisnahe Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Eine lichtaktivierbare Klebstofffolie 5 mit einer Trennschicht 4 wird
von einer Rolle 1 abgewickelt und ausgetragen und dann
in Richtung eines Druckverbindungskopfs 3 befördert. Vor
dem Ankommen am Druckverbindungskopf 3 wird die lichtaktivierbare
Klebstofffolie 5 mittels einer Lichtquelle 6,
vorzugsweise einer Quelle ultravioletten Lichts, bestrahlt und dadurch
aktiviert. Die aktivierte lichtaktivierbare Klebstofffolie 5 wird
auf ein erstes Substrat 7 übertragen. Danach wird die
Trennschicht 4 von einer Rolle 2 aufgenommen und das
Substrat 7 mit der darauf übertragenen aktivierten Klebstofffolie 4 wird
in Richtung eines Druckverbindungskopfs 8 befördert, an dem
ein zweites Substrat 9 durch den Wärmepresskopf 8 unter
Wärme verpresst und
mit dem Substrat 7 verbunden wird.
-
Wenn
sich sowohl auf dem ersten Substrat als auch dem zweiten Substrat
Schaltkreise befinden, können
die Schaltkreise elektrisch verbunden werden, indem eine lichtaktivierbare
anisotropisch leitfähige
Klebstofffolie als die Klebstofffolie verwendet wird.
-
Der
Ausdruck „lichtaktivierbare
anisotropisch leitfähige
Klebstofffolie",
wie er hierin verwendet wird, steht für eine aus einem Klebstoff
ausgebildete Folie, die die Fähigkeit
zum Erzielen einer Adhäsion
zwischen zwei Schaltkreissubstraten aufweist, wenn diese Schaltkreissubstrate
aufeinander laminiert und die Schaltkreise auf den Schaltkreissubstraten
in der Dickenrichtung, nicht jedoch in der Ebenenrichtung des Substrats
elektrisch leitfähig
gemacht wurden, um nicht die benachbarten Schaltkreise auf den Schaltkreissubstraten
kurzzuschließen.
Lichtaktivierbare anisotropisch leitfähige Klebstofffolien, wie sie
hierin verwendet werden, stehen beispielsweise für Folien, die nach dem Kleben
zu elektrischer Leitfähigkeit
des Klebstoffs in der Lage sind. Anisotrope Leitfähigkeit
ist ein Phänomen,
das auftritt, wenn Substrate mittels Verbinden durch Wärmekompression
unter Verwendung einer Klebstofffolie miteinander verbunden werden,
da nicht leitfähige
Klebstoffkomponenten ohne leitfähige
Teilchen durch die Wärme
und den Druck, die während
des Verbindens durch Wärmekompression
erzeugt werden, verflüssigt
werden. Resultierend aus den verflüssigten, nicht leitfähigen Teilchen
werden die Schaltkreise auf zwei sich gegenüber liegenden Substraten über die
leitfähigen
Teilchen zueinander elektrisch leitfähig gemacht; die Leitfähigkeit
wird jedoch aufgrund des Vorliegens von nicht leitfähigen Klebstoffkomponenten
nicht in der Ebenenrichtung des Substrats ausgeübt.
-
Der
in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. 11-60899 beschriebene elektrisch
leitfähige Klebstoff
setzt einen mit ultraviolettem Licht aktivierbaren kationischen
Polymerisationskatalysator als den Katalysator zum Aushärten eines
alicyclischen Epoxidharzes ein und ist daher einen sehr kurzen Zeitraum
lang verarbeitbar. Im in dieser Patentanmeldung offenbarten Verfahren
wird das Verbinden durch Wärmekompression
sofort nach dem Bestrahlen des Klebstoffs mit ultraviolettem Licht
durchgeführt
und die kurze Verarbeitungszeit des Klebstoffs verursacht folglich
möglicherweise
keine Probleme. Das hierin offenbarte Verfahren beinhaltet jedoch
das Befördern
des Substrats zu einem Druckverbindungskopf nach der Bestrahlung.
Folglich ist eine Klebstofffolie mit übermäßig kurzer Verarbeitungszeit
nachteilig. Außerdem
ist die Verwendung von Klebstofffolien mit kurzen Verarbeitungszeiten
nicht auf die vorliegende Erfindung anwendbar, die eine Wartungszeit
zur Installation der Halbleitervorrichtung oder eine zeitweise Stillstandszeit
beinhalten kann, was für gewöhnlich lichtaktivierbare
Klebstofffolien mit Verarbeitungszeiten von beispielsweise 10 Minuten
oder mehr erfordern würde.
Darüber
hinaus werden lichtaktivierbare Klebstofffolien zur Verwendung in
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise aus einem Klebstoff ausgebildet,
der alle der folgenden Eigenschaften aufweist: (1) hohe Lagerstabilität bei Raumtemperatur,
wobei der nutzbare Zustand beispielsweise für mindestens 30 Tage aufrechterhalten
werden kann, (2) der Klebstoff kann vor der Bestrahlung und Aktivierung
einer relativ hohen Temperatur ausgesetzt werden, wodurch die Trocknung
und Ausbildung der Folie innerhalb eines kurzen Zeitraums erleichtert
wird, (3) der Klebstoff kann nach der Aktivierung schnell, vorzugsweise
innerhalb von 1 Minute, besonders bevorzugt innerhalb von 30 Sekunden,
noch mehr bevorzugt innerhalb von 10 Sekunden bei einer niedrigen
Temperatur von 100 bis 130°C
zur Zeit des Verbindens durch Wärmekompression
ausgehärtet werden
und (4) nachdem die Substrate miteinander verbunden wurden, kann
eine herausragende Verbindungsstabilität vorgewiesen werden.
-
Beim
lichtaktivierbaren Klebstoff gemäß der vorliegenden
Erfindung handelt es sich um einen Klebstoff, der als nützliche
Komponenten ein Epoxidharz beinhaltet, das (1) ein alicyclisches
Epoxidharz, (2) ein Glycidylgruppen enthaltendes Epoxidharz, (3)
einen kationischen Lichtaktivierungspolymerisationskatalysator und
(4) einen kationischen Polymerisationsinhibitor enthält. Klebstoffe,
die derartige Komponenten enthalten, resultieren in Klebstoffen,
die die oben beschriebenen Eigenschaften in einer guten Ausgewogenheit
besitzen. Um aus diesem lichtaktivierbaren anisotropisch leitfähigen Klebstoff
eine Folie auszubilden, wird ein thermoplastisches Elastomer oder
Harz zugegeben. Ein lichtaktivierbarer anisotropisch leitfähiger Klebstoff
kann durch Zugabe von leitfähigen
Teilchen in den lichtaktivierbaren Klebstoff erhalten werden.
-
Ohne
auf eine bestimmte Theorie festgelegt werden zu wollen, wird angenommen,
dass das alicyclische Epoxidharz ein schnelles Aushärten bei
niedrigen Temperaturen ermöglicht,
wenn es mit einem lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
kombiniert wird. Das Glycidylgruppen enthaltende Epoxidharz verlängert die
Verarbeitungszeit der Klebstofffolie nach der Aktivierung. Das Glycidylgruppen
enthaltende Epoxidharz weist eine geringere Reaktivität als das
alicyclische Epoxidharz auf. Der lichtaktivierbare kationische Polymerisationskatalysator
katalysiert eine Epoxyringöffnungsreaktion,
indem er bei Bestrahlung eine kationische aktive Spezies wie eine
Lewis-Säure
produziert. Der kationische Polymerisationsinhibitor verzögert oder
hemmt die kationische Polymerisationsreaktion, indem er einen Teil
des kationischen Polymerisationskatalysators verdrängt und
die Lewis-Säure
oder andere kationische aktive Spezies in der kationischen Polymerisation maskiert,
wodurch die Verwendungszeit der Klebstofffolie verlängert wird.
-
Um
eine gute elektrische Verbindung zwischen einem Substrat und einem
anderen Substrat unter Verwendung einer lichtaktivierbaren anisotropisch
leitfähigen
Klebstofffolie zu erzielen, ist es notwendig, dass die Klebstoffkomponente
durch die Wärme
und den Druck während
des Verbindens durch Wärmekompression vollständig verflüssigt und
auf zufrieden stellende Weise aus dem Zwischenraum der leitfähigen Teilchen
und dem Schaltkreis auf dem Schaltkreissubstrat entfernt wird. Die
Fluidität
der Klebstoffkomponente variiert je nach der Grenzviskosität des Harzes
im Klebstoff und der Erhöhung
der Viskosität,
der mit der Wärmeaushärtungsreaktion
einhergeht. Wenn die Klebstoffzusammensetzung ein alicyclisches
Epoxidharz und einen lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
enthält,
läuft die
Polymerisationsreaktion nicht ab, bis der Katalysator durch Bestrahlung
aktiviert worden ist. Folglich erhalten derartige Klebstoffe einen
nutzbaren Zustand und eine hohe Stabilität bei Raumtemperatur mindestens
30 Tage lang aufrecht. Nach der Aktivierung des Katalysators bei
Bestrahlung kann die Zusammensetzung jedoch bei niedrigen Temperaturen
innerhalb eines kurzen Zeitraums durch Wärme ausgehärtet werden. Da die Wärmeaushärtungsreaktion
nach der Aktivierung des Katalysators schnell abläuft und
die Viskosität
der Klebstoffzusammensetzung aufgrund der Wärmeaushärtungsreaktion innerhalb eines
kurzen Zeitraums ansteigt, muss der Schritt des Verbindens durch Wärmekompression
rasch durchgeführt
werden. Um die Aushärtungsreaktion
zu verzögern,
kann ein kationischer Polymerisationsinhibitor zugegeben werden.
Selbst in dem Fall, in dem ein solcher Inhibitor zugegeben wird,
kann jedoch, wenn zwischen der Bestrahlung und dem Verbinden durch
Wärmekompression
ein langer Zeitraum vorliegt, beispielsweise wenn sich Zeit gelassen
wird, die Schaltkreise aufeinander auszurichten, die Klebstoffkompo nente
zwischen den elektrisch leitfähigen
Teilchen und dem Schaltkreis auf dem Schaltkreissubstrat aufgrund
des Anstiegs der Viskosität
der Klebstoffkomponente, die mit der Wärmeaushärtungsreaktion einhergeht,
nicht zufrieden stellend entfernt werden. Das Fehlschlagen des Entfernens
der Klebstoffkomponente aus dem Zwischenraum der leitfähigen Teilchen
und dem Schaltkreis kann in einer instabilen elektrischen Verbindung
resultieren. Wenn die Zusammensetzung das Glycidylgruppen enthaltende
Epoxidharz enthält,
läuft die
Wärmeaushärtungsreaktion
nach der Bestrahlung relativ langsam ab. Folglich kann die Verarbeitungszeit
nach der Aktivierung verlängert
werden. Um jedoch ein zufrieden stellendes Aushärten zu erzielen und dadurch
eine gute elektrische Verbindung zu gewährleisten, ist es erforderlich,
entweder die Druckverbindungstemperatur zu erhöhen oder die Druckverbindungszeit
zu verlängern.
-
Eine
anisotropisch leitfähige
Klebstofffolie, die aus einem anisotropisch leitfähigen Klebstoff
erhalten wird, der ein Epoxidharz beinhaltet, das sowohl alicyclisches
Epoxidharz als auch Glycidylgruppen enthaltendes Epoxidharz, einen
lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator und einen
kationischen Polymerisationsinhibitor enthält, erfährt aufgrund des Vorliegens
des Glycidylgruppen enthaltenden Epoxidharzes und des kationischen
Polymerisationsinhibitors einen begrenzten Anstieg der Viskosität nach Bestrahlung. Folglich
besitzt eine derartige anisotropisch leitfähige Klebstofffolie eine verlängerte Verarbeitungszeit
nach Bestrahlung. Außerdem
kann aufgrund des Vorliegens des hoch reaktiven alicyclischen Epoxidharzes
und des lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysators
eine derartige anisotropisch leitfähige Klebstofffolie selbst
bei niedrigen Temperaturen auf zufrieden stellende Weise ausgehärtet werden,
wodurch stabile elektrische Verbindungen gewährleistet werden.
-
Als
solche besitzen die lichtaktivierbaren Klebstofffolien und lichtaktivierbaren
anisotropisch leitfähigen Klebstofffolien,
wie sie hierin offenbart sind, viele Vorteile gegenüber herkömmlichen
Folien. Die Aushärtungsreaktion
beispielsweise läuft
nicht vor der Aktivierung durch Bestrahlung ab, was in einer erhöhten Lagerstabilität der Folie
bei Raumtemperatur resultiert. Außerdem kann die Folie ohne
schädliche
Auswirkungen vor der Aktivierung durch Bestrahlung Temperaturen
von bis zu 80°C
ausgesetzt werden. Dies ermöglicht
es, die Folie bei erhöhten
Temperaturen schnell zu trocknen, ohne den Aushärtungsprozess einzuleiten,
was ermöglicht,
die Folie effizient zu fertigen. Nach der Bestrahlung und Aktivierung
der Folie kann die Verarbeitungszeit der Folie bei Raumtemperatur
auf 10 Minuten oder mehr, vorzugsweise 30 Minuten oder mehr verlängert werden,
so dass das Verbinden unter Druck auf zufrieden stellende Weise
durchgeführt
werden kann. Darüber
hinaus kann, wenn eine elektrische Verbindung hergestellt wird,
die eine Komponente beinhaltet, die aus einem Material besteht,
das sich bei Anwendung von Wärme
leicht verformt, wie beispielsweise ein Schaltkreissubstrat, das
aus FPC oder TAB, basierend auf einem Polymermaterial wie Polyester
oder Polyimid, oder PCB, Polycarbonat oder Polyethersulfon, basierend
auf einem mit Glas verstärkten
Epoxymaterial, gefertigt wurde, die Verformung des Materials auf
ein Minimum reduziert werden, da der Schritt des Verbindens durch
Wärmekompression
schnell durchgeführt
werden kann. Ein Schritt des Verbindens durch Wärmekompression, der eine anisotropisch
leitfähige
Klebstofffolie der vorliegenden Erfindung beinhaltet, kann beispielsweise
innerhalb von 1 Minute, besonders bevorzugt 30 Sekunden und noch
mehr bevorzugt 10 Sekunden bei Temperaturen von 100°C bis 130°C durchgeführt werden.
Zusätzlich
zu den obigen Beispielen zeigen die lichtaktivierbaren Klebstofffolien
der vorliegenden Erfindung herausragende Leitungsverbindungsmerkmale
auf.
-
Die
Komponenten, die die lichtaktivierbaren Klebstofffolien oder lichtaktivierbaren
anisotropisch leitfähigen
Klebstofffolien der vorliegenden Erfindung ausmachen, sind im Folgenden
einzeln beschrieben.
-
Alicyclisches
Epoxidharz
-
Wie
oben erwähnt
wurde, verbessert das alicyclische Epoxidharz die Geschwindigkeit
und Temperatur, mit der die Klebstoffzusammensetzung ausgehärtet wird.
Die Kombination dieser Komponente mit dem lichtaktivierbaren kationischen
Polymerisationskatalysator ermöglicht
ein schnelles Aushärten
bei niedrigen Temperaturen. Aufgrund der geringen Viskosität wirkt
es auch zum Vergrößern des
innigen Kontakts zwischen der Zusammensetzung und dem Substrat.
Beim alicyclischen Epoxidharz handelt es sich um ein Epoxidharz mit
durchschnittlich mindestens zwei alicyclischen Epoxygruppen pro
Molekül.
Nützliche
alicyclische Epoxidharze beinhalten beispielsweise jene, die zwei
Epoxygruppen im Molekül
aufweisen, wie Vinylcyclohexendioxid, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat,
Bis(3,4-epoxycyclohexyl)adipat und 2-(3,4-Epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexan-meta-dioxan.
Polyfunktionelle cycloaliphatische Epoxidharze mit 3, 4 oder mehr
Epoxygruppen im Molekül
(beispielsweise Epolide GT: von Daicel Chemical Industries, Ltd.
erhältlich)
sind ebenfalls von Nutzen.
-
Nützliche
alicyclische Epoxidharze beinhalten jene, die Epoxyäquivalente
im Bereich von 90 bis 500, vorzugsweise 100 bis 400, besonders bevorzugt
120 bis 300 und am meisten bevorzugt 210 bis 235 aufweisen. Alicyclische
Epoxidharze, die weniger als 90 Epoxyäquivalente beinhalten, vermindern
die Dauerhaftigkeit und Adhäsionsfestigkeit
der Zusammensetzung, was die Verlässlichkeit der Verbindung verringern
kann. Alicyclische Epoxidharze, die mehr als 500 Epoxyäquivalente beinhalten,
erhöhen
die Viskosität
der Zusammensetzung derart, dass deren Fließeigenschaften während des
Verbindens durch Wärmekompression schlecht
sind und deren Reaktivität
vermindert ist, was ebenfalls die Verlässlichkeit der Verbindung verringern kann.
-
Glycidylgruppen
enthaltendes Epoxidharz
-
Wie
oben erwähnt
wurde, verlängert
die Kombination von Glycidylgruppen enthaltendem Epoxidharz mit
einem kationischen Polymerisationsverzögerer die Verarbeitungsdauer
der Zusammensetzung nach der Aktivierung durch Bestrahlung. Außerdem bewahrt
das Glycidylgruppen enthaltende Epoxidharz, obwohl es eine geringere
Reaktivität
als das alicyclische Epoxidharz besitzt, die Reaktivität bei erhöhten Temperaturen bei.
Wenn eine Klebstofffolie verwendet wird, die nur das alicyclische
Epoxidharz ohne Glycidylgruppen enthaltendes Epoxidharz enthält, tendiert
die Aushärtungsreaktion
dazu, selbst bei niedrigen Temperaturen, wie beispielsweise Raumtemperatur,
abzulaufen, was in einer kürzeren
Verarbeitungsdauer nach der Aktivierung durch Bestrahlung resultiert.
Folglich verhindert der Anstieg der Viskosität der Zusammensetzung aufgrund von
vorzeitiger Aushärtung,
wenn der Zeitraum zwischen der Aktivierung und dem Verbinden durch
Wärmekompression
beispielsweise aufgrund des Erfordernisses der Ausrichtung der Schaltkreissubstrate
verlängert wird,
eine angemessene Entfernung der Klebstoffkomponenten zwischen den
leitfähigen
Teilchen und dem Leiter auf jedem Schaltkreissubstrat. Dies kann
zu instabilen elektrischen Verbindungen führen. Das Glycidylgruppen enthaltende
Epoxidharz gleicht diese Einschränkung
von alicyclischen Epoxidharzen aus. Nützliche Glycidylgruppen enthaltende
Epoxidharze beinhalten Epoxidharze mit durchschnittlich mindestens
zwei Glycidylgruppen im Molekül
und enthalten keine kationischen, die Polymerisation hemmenden Gruppen,
wie beispielsweise Amine oder Schwefel oder Phosphor enthaltende
Gruppen. Beispiele nützlicher Glycidylgruppen enthaltender
Epoxidharze beinhalten Epoxidharze des Bisphenol A-Typs, die aus
Bisphenol A synthetisiert wurden, und Epichlorhydrin, niedrigviskose
Epoxidharze des Bisphenol F-Typs, polyfunktionelle Pnenol-Novolak-Epoxidharze
und ortho-Cresol-Epoxidharze.
Epoxidharze des Glycidylester-Typs wie Glycidylhexahydrophthalatester
sind ebenfalls von Nutzen.
-
Nützliche
Glycidylgruppen enthaltende Epoxidharze beinhalten jene, die Epoxyäquivalente
von 170 bis 5500, vorzugsweise 170 bis 1000, besonders bevorzugt
170 bis 500 und am meisten bevorzugt 175 bis 210 aufweisen. Glycidylgruppen
enthaltende Epoxidharze, die weniger als 170 Epoxyäquivalente
aufweisen, leiden unter verminderter Dauerhaftigkeit und eingeschränkter Adhäsionsfestigkeit,
während
jene, die mehr als 5500 Epoxyäquivalente
aufweisen, unter erhöhter
Viskosität
leiden. Derartige Glycidylgruppen enthaltende Epoxidharze besitzen
eine geringe Reaktivität
und schlechte Fließeigenschaften
während
des Verbindens durch Wärmekompression,
was zu einer Verringerung der Verlässlichkeit der Verbindung führen kann.
-
Mi schverhältnis von
alicyclischem Epoxidharz und Glycidylgruppen enthaltendem Epoxidharz
-
Das
alicyclische Epoxidharz und das Glycidylgruppen enthaltende Epoxidharz
stellen eine zufrieden stellende Ausgewogenheit der für Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung erwünschten
Eigenschaften bereit. Es ist insbesondere möglich, einen Klebstoff bereitzustellen,
der auf zufrieden stellende Weise sowohl die schnelle Aushärtbarkeit
des cycloaliphatischen Epoxidharzes bei niedriger Temperatur als
auch die lange Lagerbeständigkeit
des Glycidylgruppen enthaltenden Epoxidharzes bei Raumtemperatur
aufzeigt. Das Gewichtsverhältnis
von alicyclischem Epoxidharz zu Glycidylgruppen enthaltendem Epoxidharz
beträgt
für gewöhnlich 20:80
bis 98:2, vorzugsweise 40:60 bis 94:6, besonders bevorzugt 50:50
bis 90:10 und am meisten bevorzugt 50:50 bis 80:20. Wenn die Menge
des alicyclischen Epoxidharzes basierend auf der Gesamtmenge des
alicyclischen Epoxidharzes und des Glycidylgruppen enthaltenden
Epoxidharzes weniger als 20% beträgt, können die Aushärtungseigenschaften
bei niedrigen Temperaturen vermindert und die Adhäsionsfestigkeit
und die Verlässlichkeit
der Verbindung unzureichend sein. Wenn eine Menge des alicyclischen
Epoxidharzes mehr als 98% beträgt,
kann die Aushärtungsreaktion
selbst bei etwa Raumtemperatur vorangetrieben werden, wodurch die
Verarbeitungsdauer der Folie nach Bestrahlung verkürzt wird.
-
Lichtaktivierbarer
kationischer Polymerisationskatalysator
-
Beim
lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator handelt
es sich um eine Verbindung, die eine Epoxyringöffnungsreaktion katalysiert,
indem sie bei Bestrahlung eine kationische aktive Spezies wie eine
Lewis-Säure
produziert. Beispiele nützlicher
Polymerisationskatalysatoren beinhalten Aryldiazoniumsalze, Diaryliodoniumsalze,
Triarylsulfoniumsalze, Triarylseleniumsalze und Eisen-Aren-Komplexe.
Besonders nützliche
kationische Polymerisationskatalysatoren beinhalten Eisen-Aren-Komplexe
aufgrund ihrer thermischen Stabilität, Xylol-Cyclopentadienyleisen(II)-hexafluorantimonat,
Cumol-Cyclopentadienyleisen(II)-hexafluorphosphat
und Xylol-Cyclopentadienyleisen(II)-tris(trifluormethylsulfonyl)methid.
-
Der
lichtaktivierbare kationische Polymerisationskatalysator liegt in
einer Menge von 0,05 bis 10,0 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 0,075
bis 7,0 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt von 0,1 bis 4,0 Gewichtsteilen
und am meisten bevorzugt von 1,0 bis 2,5 Gewichtsteilen in Bezug
auf 100 Gewichtsteile des Epoxidharzes vor. Wenn die vorliegende
Menge an licht aktivierbarem kationischem Polymerisationskatalysator
weniger als 0,05 Gewichtsteile beträgt, können die Aushärtungseigenschaften
bei niedrigen Temperaturen vermindert und die Adhäsionsfestigkeit
und die Verlässlichkeit
der Verbindung unzureichend sein. Wenn die vorliegende Menge an
lichtaktivierbarem kationischem Polymerisationskatalysator mehr
als 10,0 Gewichtsteile beträgt,
kann die Aushärtungsreaktion
bei etwa Raumtemperatur vorangetrieben werden und die Lagerbeständigkeit
bei etwa Raumtemperatur vermindert sein.
-
Kationischer
Polymerisationsinhibitor
-
Der
kationische Polymerisationsinhibitor verzögert oder hemmt die kationische
Polymerisationsreaktion, indem er einen Teil des kationischen Polymerisationskatalysators
verdrängt
und die Lewis-Säure
oder andere kationische aktive Spezies, die bei der kationischen
Polymerisation vorliegt, maskiert. Nützliche kationische Polymerisationsinhibitoren
beinhalten Kronenether wie 15-Krone-5, 1,10-Phenanthrolin und dessen
Derivate, Toluidine wie N,N-Diethyl-meta-toluidin, Phosphine wie
Triphenylphosphin und Triazine.
-
Der
kationische Polymerisationsinhibitor liegt in einer Menge von 0,01
bis 10,0 Äquivalenten,
vorzugsweise von 0,05 bis 5,0 Äquivalenten,
besonders bevorzugt von 0,10 bis 3,0 Äquivalenten und am meisten
bevorzugt von 0,4 bis 2,0 Äquivalenten
in Bezug auf den lichtaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
vor. Wenn der kationische Polymerisationsinhibitor in einer Menge
von mehr als 10,0 Äquivalenten
vorliegt, können
die Aushärtungseigenschaften
bei niedriger Temperatur vermindert und die Adhäsionsfestigkeit und die Verlässlichkeit
der Verbindung unzureichend sein. Wenn der kationische Polymerisationsinhibitor
in einer Menge von weniger als 0,05 Äquivalenten vorliegt, kann
die Aushärtungsreaktion
selbst bei etwa Raumtemperatur vorangetrieben werden und die Lagerbeständigkeit
bei etwa Raumtemperatur daher vermindert sein.
-
Leitfähige Teilchen
-
Nützliche
leitfähige
Teilchen beinhalten leitfähige
Teilchen wie Kohlenstoffteilchen oder Metallteilchen aus Silber,
Kupfer, Nickel, Gold, Zinn, Platin, Palladium, Eisen, Wolfram, Molybdän oder Lötzinn oder
Teilchen, die durch Überziehen
der Oberfläche
dieser Teilchen mit einer leitfähigen
Beschichtung aus z. B. einem Metall hergestellt wurden. Es ist auch
möglich,
nicht leitfähige
Teilchen eines Polymers wie Polyethylen, Polystyrol, Phenolharz,
Epoxidharz, Acrylharz oder Benzoguanaminharz oder Glasperlen, Siliciumdioxid,
Graphit oder ein keramisches Material zu verwenden, deren Oberflächen mit
einer leitfähigen
Beschichtung aus z. B. einem Metall überzogen worden sind.
-
Die
mittlere Teilchengröße der verwendeten
leitfähigen
Teilchen kann je nach der Elektrodenbreite und dem Abstand zwischen
den für
die Verbindung verwendeten benachbarten Elektroden variieren. Wenn
die Elektrodenbreite beispielsweise 50 μm beträgt und der Abstand zwischen
benachbarten Elektroden 50 μm
beträgt
(d. h. der Elektrodenmittenabstand 100 μm beträgt), ist eine mittlere Teilchengröße von 3
bis 20 μm
geeignet. Die Verwendung einer anisotropisch leitfähigen Klebstofffolie,
die leitfähige
Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 20 μm enthält, stellt
zufrieden stellende Leitfähigkeiteigenschaften
bereit, wobei sie ebenfalls einen Kurzschluss zwischen benachbarten
Elektroden auf adäquate
Weise verhindert. In den meisten Fällen liegt die mittlere Teilchengröße der leitfähigen Teilchen,
da der Mittenabstand der für
die Verbindung zwischen zwei Schaltkreissubstraten verwendeten Elektroden
von 50 bis 1000 μm
sein wird, im Bereich von 2 bis 40 μm. Wenn die mittlere Teilchengröße der leitfähigen Teilchen
weniger als 2 μm
beträgt,
sind sie möglicherweise
in den Gräben
der Elektroden eingegra ben, wodurch sie ihre Funktion als leitfähige Teilchen
verlieren. Wenn die mittlere Teilchengröße der leitfähigen Teilchen
mehr als 40 μm
beträgt,
neigen sie dazu, einen Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden
zu erzeugen.
-
Die
Menge der zugegebenen leitfähigen
Teilchen kann je nach der Fläche
der verwendeten Elektroden und der mittleren Teilchengröße der leitfähigen Teilchen
variieren. In der Regel kann mit ein paar pro Elektrode vorliegenden
leitfähigen
Teilchen, wie beispielsweise 2 bis 10, eine zufrieden stellende
Verbindung erzielt werden. Wenn ein geringerer elektrischer Widerstand
erwünscht
ist, können
die leitfähigen
Teilchen in der Zusammensetzung in einer Menge von 10 bis 300 pro
Elektrode eingebunden werden. Wenn während des Verbindens durch
Wärmekompression
hoher Druck angewendet werden soll, kann die Anzahl leitfähiger Teilchen
auf jeder Elektrode auf 300 bis 1000 erhöht werden, wodurch der Druck
gleichmäßig verteilt
wird, um so eine zufrieden stellende Verbindung zu erzielen. Die
Menge leitfähiger
Teilchen in Bezug auf das Gesamtvolumen der Zusammensetzung abzüglich der
leitfähigen
Teilchen beträgt
für gewöhnlich von
0,1 bis 30 Volumen-%, vorzugsweise von 0,5 bis 10 Volumen-% und
besonders bevorzugt von 1 bis 5 Volumen-%. Wenn die Menge weniger
als 0,1 Volumen-% ausmacht, kann eine größere Wahrscheinlichkeit bestehen,
dass die leitfähigen
Teilchen beim Verbinden auf der Elektrode fehlen, wodurch das Risiko
geringerer Verlässlichkeit
der Verbindung erhöht
wird. Wenn die Menge mehr als 30 Volumen-% ausmacht, kann ein Kurzschluss
zwischen benachbarten Elektroden auftreten.
-
Thermoplastisches
Elastomer oder Harz
-
Beim
thermoplastischen Elastomer oder Harz handelt es sich um eine Komponente,
die eingebunden wird, damit der lichtaktivierbare Klebstoff als
Klebstofffolie verwendet werden kann. Das thermoplastische Elastomer
oder Harz erhöht
die Formbarkeit der Klebstofffolie, wobei es auch die Schlagzähigkeit
der resultierenden Klebstofffolie verstärkt und durch die Aushärtungsreaktion
erzeugte Resteigenspannung zum Zweck einer verbesserten Verlässlichkeit
der Bindung mindert. Nützliche
thermoplastische Elastomere beinhalten Polymerkomponenten, die aus
einem harten Segment, das unterhalb einer bestimmten Temperatur
starr ist, und einem weichen Segment bestehen, das eine gummiartige
Elastizität
aufweist. Nützliche
Elastomere beinhalten thermoplastische Elastomere auf Styrolbasis
und Elastomere auf Styrolbasis, bei denen es sich um Blockcopolymere
handelt, die beispielsweise eine Styrol-Einheit im harten Segment
und eine Polybutadien-Einheit oder Polyisopren-Einheit im weichen
Segment enthalten. Beispiele derartiger nützlicher Elastomere beinhalten Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymere
(SBS), Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymere
(SIS), Styrol-(Ethylen-Butylen)-Styrol-Blockcopolymere
(SEBS), wobei die Dien-Komponente im weichen Segment hydriert ist, und
Styrol-(Ethylen-Propylen)-Styrol-Blockcopolymere
(SEPS). Weitere nützliche
Elastomere beinhalten thermoplastische Elastomere auf Styrolbasis
mit reaktiven Gruppen, wie Elastomere der Art, die mit Glycidylmethacrylat
epoxymodifiziert sind, oder Elastomere der Art, in denen die ungesättigte Bindung
eines konjugierten Diens epoxidiert ist. Das Vorliegen stark polarer
reaktiver Gruppen in derartigen Elastomeren erhöht die Kompatibilität des Elastomers
mit dem Epoxidharz, so dass der Umfang von Formulierungen mit Epoxidharzen
erweitert ist. Zusätzlich
dazu ermöglicht
das Vorliegen stark polarer reaktiver Gruppen in derartigen Elastomeren ein
Vernetzen mit dem Epoxidharz, was in einer verbesserten Verlässlichkeit
der Bindung nach dem Härten infolge
von Wärme-
und Feuchtigkeitswiderstand resultiert. Ein Beispiel eines epoxidierten
Elastomers auf Styrolbasis ist Epofriend A1020 (Daicel Chemical
Industries, Ltd.). In der vorliegenden Erfindung kann auch ein thermoplastisches
Harz anstelle eines thermoplastischen Elastomers verwendet werden.
Da das thermoplastische Harz während
des Verbindens der Klebstofffolie durch Wärmekompression mittels Verflüssigung
entfernt werden muss, um eine zufrieden stellende elektrische Verbindung
zwischen den Leitern auf den verbundenen Substraten zu gewährleisten,
beinhalten nützliche
thermoplastische Harze jene mit einer Tg von nicht mehr als der
Temperatur des Verbindens durch Wärmekompression. Derartige thermoplastische
Harze beinhalten beispielsweise Polystyrolharze.
-
Das
thermoplastische Elastomer oder Harz liegt in einer Menge von 10
bis 900 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 20 bis 500 Gewichtsteilen,
besonders bevorzugt von 30 bis 200 Gewichtsteilen und am meisten bevorzugt
von 40 bis 100 Gewichtsteilen in Bezug auf 100 Gewichtsteile des
Epoxidharzes vor. Wenn das thermoplastische Elastomer oder Harz
in einer Menge von weniger als 10 Gewichtsteilen vorliegt, kann
die Folienformbarkeit des Klebstoffs vermindert sein. Wenn das thermoplastische
Elastomer oder Harz in einer Menge von mehr als 900 Gewichtsteilen
vorliegt, können
die Fließeigenschaften
des Klebstoffs bei niedriger Temperatur bis zum Punkt eines schlechten
Kontakts vermindert sein, wenn die leitfähigen Teilchen und das Schaltkreissubstrat
verbunden werden, was in einem erhöhten elektrischen Widerstand,
einer geringeren Verlässlichkeit
der Verbindung und einer geringeren Bindungsfestigkeit resultieren
kann.
-
Weitere Additive
-
Die
lichtaktivierbare Klebstofffolie der Erfindung kann zusätzlich zu
den oben erwähnten
Komponenten auch einen zugegebenen kationischen Polymerisationsreaktionsbeschleuniger
enthalten. Die Zugabe eines Reaktionsbeschleunigers kann die Aushärtbarkeit
bei niedriger Temperatur und die Eigenschaft des schnellen Aushärtens der
Folie weiter verbessern. Nützliche
Reaktionsbeschleuniger beinhalten beispielsweise Di-tert.-butyloxylat. Der
Reaktionsbeschleuniger liegt in einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichtsteilen,
vorzugsweise von 0,05 bis 3 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt
von 0,1 bis 2 Gewichtsteilen in Bezug auf 100 Gewichtsteile des
cycloaliphatischen Epoxidharzes und des Glycidylgruppen enthaltenden
Epoxidharzes vor. Zum Zweck einer erhöhten Bindungsfestigkeit zwischen
dem Schaltkreissubstrat und der Klebstoffzusammensetzung kann auch
ein Haftvermittler eingebunden werden, beispielsweise ein Silan-Haftvermittler
wie γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan
und β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan.
-
Weitere
Additive wie Antioxidantien, einschließlich beispielsweise sterisch
gehinderten Antioxidantien auf Phenolbasis, Diole, einschließlich beispielsweise
Bis(phenoxyethanol)fluoren, Kettenüberträger, Sensibilisatoren, Klebrigmacher,
thermoplastische Harze, Füllstoffe,
Verlaufmodifizierer, Weichmacher und Antischaummittel können auch
zugegeben werden, solange die erwünschten Eigenschaften der vorliegenden
Erfindung nicht beeinträchtigt
werden.
-
Verfahren
zur Herstellung von lichtaktivierbarer Klebstofffolie
-
Die
lichtaktivierbare Klebstofffolie kann erhalten werden, indem eine
Beschichtungslösung
hergestellt wird, die den zuvor erwähnten Klebstoff in einem geeigneten
Lösungsmittel,
wie beispielsweise Tetrahydrofuran (THF), enthält, die Lösung auf einen Träger, wie
beispielsweise eine Polymerfolie, aufgetragen wird und dann die
beschichtete Folie getrocknet wird. Nützliche Beschichtungsmittel
beinhalten jegliche geeigneten Beschichtungsmittel, wie beispielsweise
eine Rakelauftragmaschine. Die Trocknung wird bei einer etwaigen
Temperatur unter 80°C
ausgeführt,
bei der das Lösungsmittel
verdunstet, die jedoch trotzdem nicht die Aus härtungsreaktion einleitet. Die
Dicke der ausgebildeten Klebstofffolie beträgt von 5 bis 100 μm, um Lücken zwischen
Verbindungen zu vermeiden, wenn die Schaltkreissubstrate mittels
Verbinden durch Wärmekompression
miteinander verbunden werden, und um die erforderliche und ausreichende
Abdichtung zu ermöglichen.
-
Die
resultierende lichtaktivierbare Klebstofffolie wird auf einer Trennschicht
bereitgestellt und mit Licht, vorzugsweise ultraviolettem Licht,
unter Verwendung einer Vorrichtung zum Bestrahlen mit Licht bestrahlt,
um die Klebstofffolie zu aktivieren. Eine Quecksilber-Lampe, eine Metallhalogenid-Lampe
oder eine Quecksilber-Xenon-Lampe mit hoher Intensität im Wellenlängenbereich
zwischen 300 und 400 nm ist beispielsweise als Quelle zum Bestrahlen
mit Licht nützlich.
Quecksilber-Lampen
und Quecksilber-Xenon-Lampen weisen in der Regel die höchste Intensität bei 365
nm auf. Metallhalogenid-Lampen
bestehen in der Regel aus einer Metallhalogenid-Verbindung wie Galliumhalogenid oder
einem Eisenhalogenid von Jod oder Brom, in der Glühlampe und
strahlen mit mehr Effizienz in einem weiten Bereich von Wellenlängen als
Quecksilber-Lampen. Die Bestrahlungsdosis wird für gewöhnlich auf eine Dosis eingestellt,
die zur Aktivierung des kationischen Lichtaktivierungspolymerisationskatalysators
ausreicht, wie beispielsweise 100 bis 10.000 mJ/cm2.
-
Im
obigen Bestrahlungsvorgang tendiert ultraviolettes Licht mit kürzeren Wellenlängen als
300 nm, die höhere
Energie aufweisen, dazu, effizienter in die Klebstofffolie absorbiert
und in Wärme
umgewandelt zu werden. Die Wärme
kann die Klebstofffolie in variierendem Umfang vorzeitig aushärten und
dies resultiert in einer verkürzten
Verarbeitungszeit zwischen der Bestrahlung und dem anschließenden Verbinden.
Filternde oder abschwächende
Wellenlängen
von weniger als 300 nm können
die Verarbeitungszeit verbessern. Eine in dieser Erfindung verwendete
Lichtquelle kann auch ein Filter, um sichtbares Licht mit Wellenlängen, die
in der Regel im Bereich zwischen 450 und 600 nm liegen, herauszuziehen,
oder ein Filter aufweisen, das Infrarotlicht mit Wellenlängen, die
in der Regel im Bereich zwischen 800 und 4000 nm liegen, absorbiert.
-
Zusätzlich dazu
kann die Klebstofffolie durch die Verwendung eines Luftstroms, der
auf die Oberfläche der
Klebstofffolie geblasen wird, um diese zu kühlen, weiter vor während der
Bestrahlung erzeugter unerwünschter
Wärme geschützt werden.
-
Die
aktivierte Klebstofffolie wird dann durch einen Wärmepresskopf
auf ein erstes Schaltkreissubstrat übertragen und dann wird ein
zweites Schaltkreissubstrat auf die nicht belegte Oberfläche der
Klebstofffolie übertragen
und unter Wärme
durch einen Wärmepresskopf
verpresst. Die Wärmepresstemperatur
beträgt
von 100 bis 130°C
und der Verbindungsdruck ist auf geeignete Weise so gewählt, dass
nach dem Verbinden eine adäquate
elektrische Verbindung erzielt wird. Der angewendete Druck liegt
für gewöhnlich im
Bereich von 1 bis 5 MPa. Nützliche
Verbindungszeiten beinhalten jene von 10 Sekunden bis eine Minute
oder länger.
-
Die
Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter gekennzeichnet.
Diese Beispiele sollen nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken, der
in den Ansprüchen
definiert ist.
-
BEISPIELE
-
Herstellung
von anisotropisch leitfähiger
Klebstofffolie
-
Nach
dem Mischen von 5,6 g des alicyclischen Epoxidharzes (EpolideTM GT401, von Daicel Chemical Industries
Ltd., Osaka, Japan, erhältlich,
Epoxyäquivalente
= 219), 1,4 g Glycidylgruppen enthaltendem Epoxidharz (EpikoteTM 154, von Yuka Shell Epoxy Ltd. erhältlich,
Epoxyäquivalente
= 178) und 3 g Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer (EpofriendTM A1020,
von Daicel Chemical Industries Ltd. erhältlich, Epoxyäquivalente
= 510) mit 12 g Tetrahydrofuran wurde die Mischung gerührt, bis
sie einheitlich war. Leitfähige
Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 5 μm, die durch
Laminieren einer Nickelschicht auf die Oberfläche von Benzoguanamin-Teilchen
und anschließendem
Laminieren einer Goldschicht hergestellt wurden, wurden zu der Epoxyzusammensetzung
in einer Menge von 3 Volumen-% des fertigen Feststoffs zugegeben
und es wurde gerührt,
bis die leitfähigen
Teilchen gründlich
verteilt waren. 0,101 g eines mit ultraviolettem Licht aktivierbaren
kationischen Polymerisationskatalysators (IrgacureTM 261,
von Nippon Ciba Geigy Ltd. erhältlich, Cumol-Cyclopentadienyleisen(II)-hexafluorphosphat),
0,0308 g eines kationischen Polymerisationsinhibitors (N,N-Dimethyl-m-toluidin),
0,084 g eines Reaktionspromotors (Di-tert.-butyloxalat), 0,2 g eines
Silan-Haftvermitt lers (A187, von Nippon Unicar Co. Ltd. erhältlich, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan)
und 0,6 g Methylethylketon wurden separat vereinigt und gerührt, bis
die Mischung einheitlich war. Diese Mischung wurde dann zu der zuvor
erwähnten
Dispersion leitfähiger
Teilchen gegeben und mit dieser verrührt, um einen mit ultraviolettem
Licht aktivierbaren anisotropisch leitfähigen Klebstoff zu erhalten.
Dieser Klebstoff wurde unter Verwendung einer Rakelauftragmaschine
auf eine mit Silikon behandelte Polyesterfolie aufgetragen, die
hier als Trennschicht verwendet wurde, und 10 Minuten lang bei 60°C getrocknet,
um eine mit ultraviolettem Licht aktivierbare anisotropisch leitfähige Klebstofffolie
mit einer Dicke von 20 μm
zu erhalten.
-
Fertigung
eines Verbindungsteststreifens für
ein Schaltkreissubstrat
-
Muster
einer mit ultraviolettem Licht aktivierbaren anisotropisch leitfähigen Klebstofffolie,
die wie oben angeführt
hergestellt worden war, mit den Maßen 2 mm × 4 cm wurden 20 Sekunden lang
mit ultraviolettem Licht mit einer Intensität von entweder 150 mW/cm2 oder 180 mW/cm2 bei
356 nm bestrahlt. Die Muster wurden unter Verwendung der wie in
Tabelle 1 angegebenen Quellen ultravioletten Lichts bestrahlt und
mit einem Luftstrom gekühlt.
Die in der Tabelle 1 angegebenen Quellen ultravioletten Lichts 2
und 3 weisen ein Filter zum Ausschließen sichtbaren Lichts mit Wellenlängen im
Bereich zwischen 450 und 600 nm und ultravioletten Lichts mit Wellenlängen von
nicht mehr als 300 nm auf.
-
Die
mit ultraviolettem Licht bestrahlte Klebstofffolie wurde auf eine
0,1 mm starke Polyesterfolie, die auf der Oberfläche eine ITO-Folie (ITO = Indiumzinnoxid)
aufweist, bei einer Temperatur von 30°C und einem Druck von 1,0 MPa
für 4 Sekunden
vorgeklebt. Die Polyesterfolie, bei der es sich um eine Trennschicht
handelt, wurde von der Klebstofffolie entfernt. Dann wurde ein flexibler
Schaltkreis aus 25 μm
starker Polyimidfolie mit 12 μm
starken und 35 μm
breiten galvanisch vergoldeten Kupferbahnen bei einem Mittenabstand
von 70 μm
auf der Klebstofffolie, die auf die ITO-Polyesterfolie vorgeklebt
worden war, angeordnet. Dieses Teil wurde bei 120°C bei einem
Druck von 1,0 MPa für
10 Sekunden unter Wärme
verpresst. Die Temperatur an der Klebstofffolie zwischen den zwei
Schaltkreisen stieg in 10 Sekunden auf 120°C an, als der Verbindungskopf
das Substrat berührte.
-
-
-
Prüfung
-
Der
elektrische Leitungsverbindungswiderstand zwischen dem flexiblen
Schaltkreis und der ITO-Polyesterfolie wurde mit einem digitalen
Multimeter gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Verbindungslinie wurde unter Verwendung eines Mikroskops (× 100) optisch
geprüft,
um Hohlräume
im verbundenen Teil zu erkennen. Alle verbundenen Teile wiesen keine
Hohlräume
auf. Der elektrische Leitungsverbindungswiderstand war einwandfrei,
wenn Schaltkreise innerhalb von 15 Minuten nach der Bestrahlung
mit ultraviolettem Licht bei 27°C
und 60% relativer Feuchte verbunden wurden. Des Weiteren zeigten
diese Muster eine Schädigung
des Substrats.
-
TABELLE
2. Prüfergebnisse