TW201330008A - 電路連接材料、連接體以及製造連接體的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種電路連接材料，其含有絕緣性接著劑及分散於該絕緣性接著劑中的導電性粒子，且用於將第一電路構件與第二電路構件電性連接並且接著，上述第一電路構件具有第一基板及設於該第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件具有第二基板及設於該第二基板上的第二連接端子。第一基板及/或第二基板為含有熱塑性樹脂的可撓性基板，導電性粒子具有塑膠粒子及被覆該塑膠粒子的金屬層，對導電性粒子進行其直徑的20%壓縮位移時的壓縮硬度K值為0.20GPa~3.2GPa。

Description

電路連接材料、連接體以及製造連接體的方法
本發明是有關於一種電路連接材料、連接體以及製造連接體的方法。
近年來，電子零件的小型化、薄型化及高性能化不斷進步，隨之而正在活躍地進行具經濟性的高密度安裝技術的開發。電子零件與微細電路電極的連接難以藉由現有的焊料及橡膠連接器(rubber connector)來對應。因此，大多使用利用解析度優異的異向導電性的接著劑及其膜的連接方法。例如於將液晶顯示器(Liquid Crystal Display)的玻璃與捲帶自動接合(Tape Automated Bonding，TAB)及可撓性印刷電路(Flexible Print Circuit，FPC)般的電路構件連接時，將含有導電性粒子的異向導電性接著膜夾持於相向的電極間，進行加熱及加壓，藉此一面維持於同一基板上鄰接的電極彼此的絕緣性，一面將兩基板的電極彼此電性連接，將具有微細電極的電子零件與電路構件接著固定。
出於模組的輕量化及薄型化的要求，作為液晶顯示裝置及電子紙等顯示模組的基板，正在進行使用塑膠基板等可撓性基板代替現有的玻璃基板的研究。
[專利文獻1]日本專利特開平08-148213號公報
[專利文獻2]日本專利特開平08-124613號公報
[專利文獻3]日本專利特開平11-50032號公報
可撓性配線板通常具有含有熱塑性樹脂的可撓性基板、及形成於可撓性基板上的電極。可撓性配線板的電極主要為金屬等薄膜。
為了進行高精細的電路的連接，大多情況下使用含有導電性粒子的異向導電性接著劑作為電路連接材料。然而，若使用現有的電路連接材料，則有以下問題：容易因用以進行電路連接的加熱及加壓而導致可撓性基板上的電極破損或產生裂縫。
因此，本發明的主要目的在於：於藉由含有導電性粒子的電路連接材料將具有可撓性基板的電路構件連接的情形時，充分防止可撓性基板上的電極的損傷。
本發明是有關於一種電路連接材料，其含有絕緣性接著劑及分散於該絕緣性接著劑中的導電性粒子。本發明的電路連接材料是用於將第一電路構件與第二電路構件電性連接並且接著，上述第一電路構件具有第一基板及設於該第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件具有第二基板及設於該第二基板上的第二連接端子。第一基板及/或第二基板為含有熱塑性樹脂的可撓性基板。導電性粒子具有塑膠粒子及被覆該塑膠粒子的金屬層(金屬被覆)。對導電性粒子進行其直徑的20%壓縮位移時的壓縮硬度K值例如為0.20 GPa~3.2 GPa。
根據本發明的電路連接材料，可防止可撓性基板上的電極的損傷，並且獲得將電路構件彼此電性連接而成的連 接體。
第一基板可為積體電路(Integrated Circuit，IC)晶片或可撓性基板，第二基板亦可為含有選自由聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯及聚萘二甲酸乙二酯所組成的組群中的至少一種熱塑性樹脂的可撓性基板。
對導電性粒子進行其直徑的40%壓縮位移時的壓縮硬度K值亦可為0.29 GPa~3.4 GPa。
導電性粒子的壓縮恢復率亦可為1%~90%。
導電性粒子亦可更具有設於金屬層的外側的絕緣性樹脂層。
於170℃以下加熱10秒鐘後的40℃下的電路連接材料的頻率10 Hz的儲存彈性模數E'亦可為0.5 GPa~2.5 GPa。
於另一方面，本發明是有關於一種連接體，該連接體具備第一電路構件、第二電路構件及接著層，上述第一電路構件具有第一基板及設於該第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件是與第一電路構件相向而配置且具有第二基板及設於該第二基板上的第二連接端子，上述接著層是設於第一電路構件與第二電路構件之間且將第一電路構件與第二電路構件電性連接並且接著。
進而於另一方面，本發明是有關於一種製造將電路構件連接而成的連接體的方法，此製造方法包括以下步驟：於第一電路構件與第二電路構件之間配置電路連接材料，上述第一電路構件具有第一基板及設於該第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件是與第一電路構件相向而 配置且具有第二基板及設於該第二基板上的第二連接端子；於上述狀態下對整體進行加熱及加壓，利用由電路連接材料所形成的接著層將第一電路構件與第二電路構件電性連接並且接著。
上述第一基板及/或第二基板為含有熱塑性樹脂的可撓性基板。上述接著層為由本發明的電路連接材料所形成的層。
以下，對本發明的較佳實施形態加以詳細說明。然而，本發明不限定於以下的實施形態。本說明書中記載的所有構成可於不偏離本發明主旨的範圍內任意地組合。例如可使用本說明書中記載的數值範圍的上限值及下限值、以及自實施例中記載的數值中任意選擇的數值作為上限值或下限值，來規定與各種特性有關的數值範圍。
本實施形態的電路連接材料為含有絕緣性接著劑及導電性粒子的組成物。
絕緣性接著劑可為絕緣片材等中使用的熱塑性材料，亦可為藉由熱或光進行硬化的硬化性樹脂。就連接後的耐熱性及耐濕性優異的方面而言，可使用硬化性樹脂作為絕緣性接著劑。其中，環氧系接著劑具有以下特徵：可於短時間內硬化而連接作業性佳，另外於分子結構方面而言，接著性優異等。
環氧系接著劑例如主要含有高分子環氧樹脂、固體環氧樹脂及液狀環氧樹脂等環氧樹脂。環氧系接著劑亦可任 意含有苯氧樹脂、聚胺基甲酸酯、聚酯、丁腈橡膠(Nitrile Butadiene Rubber，NBR)及橡膠等樹脂，硬化劑及偶合劑等各種變性劑，以及觸媒等添加劑。
環氧樹脂亦可為由表氯醇與雙酚A、雙酚F、雙酚AD等衍生而成的雙酚型環氧樹脂，由表氯醇與苯酚酚醛清漆或甲酚酚醛清漆衍生而成的環氧酚醛清漆樹脂，含有萘環的萘系環氧樹脂，縮水甘油胺、縮水甘油酯、聯苯型環氧樹脂及脂環式環氧樹脂等一分子內具有2個以上的縮水甘油基的各種環氧化合物。該些環氧樹脂可單獨使用或組合使用兩種以上。環氧樹脂較佳為高純度品以防止電遷移(electromigration)，上述高純度品為將雜質離子(Na+、Cl-等)及水解性氯等的濃度降低至300 ppm以下而成。
硬化劑例如可為咪唑系(imidazole)、醯肼(hydrazide)系、三氟化硼-胺錯合物、鋶鹽、胺醯亞胺、二胺基順丁烯二腈、三聚氰胺及其衍生物、聚胺鹽或二氰二醯胺，及亦可為該等的改質物。該等可單獨使用或組合使用兩種以上。該等為陰離子或陽離子聚合性的觸媒型硬化劑，容易獲得快速硬化性。另外，該等硬化劑的情況下，考慮化學當量的必要性小。除此以外，硬化劑可列舉聚胺類、聚硫醇(polymercaptan)、多酚、酸酐等加成聚合型的硬化劑。亦可將加成聚合型的硬化劑與觸媒型硬化劑併用。
含有作為陰離子聚合型的觸媒型硬化劑的二級胺類、咪唑類或該等兩者與環氧樹脂的絕緣性接著劑於160℃~200℃左右的中溫下藉由數十秒~數小時左右的加熱而硬 化，故使用壽命(適用期(pot life))相對較長。陽離子聚合型的觸媒型硬化劑主要可使用：藉由能量線照射使樹脂硬化的感光性鎓鹽、例如芳香族重氮鎓鹽及芳香族鋶鹽等。藉由熱而活化、使環氧樹脂硬化的觸媒型硬化劑有脂肪族鋶鹽等。此種硬化劑具有快速硬化性的特徵。
以聚胺基甲酸酯系、聚酯系等高分子物質、Ni、Cu等的金屬薄膜或矽酸鈣等無機物將該些硬化劑被覆而獲得微膠囊化的硬化劑，該微膠囊化的硬化劑可延長使用壽命。
絕緣性接著劑例如亦可含有選自填充劑、軟化劑、促進劑、抗老化劑、著色劑、阻燃劑、介電材料、觸變劑、偶合劑、酚樹脂、三聚氰胺樹脂及異氰酸酯類等硬化劑中的追加成分。
電路連接材料就操作性的方面而言亦可為膜狀。電路連接材料可含有的膜形成材料可列舉：環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、聚胺基甲酸酯及橡膠等。為了作為電路連接材料而獲得高可靠性，可使用苯氧樹脂。苯氧樹脂相當於由高效液相層析儀(High-Performance Liquid Chromatography，HLC)所求出的重量平均分子量為10000以上的高分子量環氧樹脂。苯氧樹脂中，與環氧樹脂同樣地有雙酚A型、雙酚AD型及雙酚AF型等種類。苯氧樹脂由於結構與環氧樹脂類似，故相溶性佳，另外接著性亦良好。膜形成材料的分子量越大，越容易獲得膜形成性，另外可將對連接時的流動性造成影響的熔融黏度設定於廣範圍內。就熔融黏度及與其他樹脂的相溶性等方面而言，重量平均分子量 亦可為10000~80000或20000~60000。作為膜形成材料的樹脂藉由具有羥基及羧基等極性基等，與環氧樹脂的相溶性提高，可獲得具有均勻的外觀或特性的膜，進而亦可獲得因促進硬化時的反應所得的短時間硬化。就膜形成性、促進硬化反應的方面而言，相對於絕緣性接著劑總體，膜形成材料的量亦可為20質量%~80質量%。為了調整熔融黏度等，亦可適當混合苯乙烯系樹脂及丙烯酸系樹脂等。
膜形成材料例如亦可為選自由以下物質所組成的組群中的至少一種樹脂：聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯丁醛、聚乙烯甲醛、聚醯亞胺、聚醯胺、聚酯、聚氯乙烯、聚苯醚、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、酚樹脂、二甲苯樹脂、環氧樹脂、聚異氰酸酯樹脂、苯氧樹脂、聚醯亞胺樹脂及聚酯胺基甲酸酯樹脂。可藉由具有羥基等官能基的樹脂而進一步提高接著性。另外，該些樹脂(高分子)亦可利用自由基聚合性的官能基加以改質。
絕緣性接著劑可含有藉由加熱或光而產生游離自由基的硬化劑、及自由基聚合性物質。
藉由加熱或光而產生游離自由基的硬化劑(以下亦稱為「游離自由基產生劑」)藉由加熱發生分解而產生游離自由基。游離自由基產生劑例如為過氧化化合物或偶氮系化合物。游離自由基產生劑是根據目標連接溫度、連接時間、適用期等而適當選定。就高反應性及適用期的方面而言，游離自由基產生劑亦可為半衰期10小時的溫度為40℃以上、且半衰期1分鐘的溫度為180℃以下的有機過氧化物。 於該情形時，以絕緣性接著劑的質量為基準，藉由加熱或光而產生游離自由基的硬化劑的配合量亦可為0.05質量%~10質量%左右或0.1質量%~5質量%。
藉由加熱或光而產生游離自由基的硬化劑例如亦可為選自二醯基過氧化物、過氧化二碳酸酯、過氧化酯、過氧化縮酮、二烷基過氧化物及氫過氧化物中的至少一種化合物。為了抑制電路構件的連接端子的腐蝕，可使用選自過氧化酯、二烷基過氧化物及氫過氧化物中的游離自由基產生劑。亦可使用可獲得高反應性的過氧化酯。
二醯基過氧化物例如可列舉：異丁基過氧化物、過氧化-2,4-二氯苯甲醯、過氧化-3,5,5-三甲基己醯、過氧化辛醯、過氧化月桂醯、過氧化硬脂醯、過氧化琥珀醯、苯甲醯基過氧化甲苯及過氧化苯甲醯。
過氧化二碳酸酯例如可列舉：過氧化二碳酸二-正丙酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸雙(4-第三丁基環己基)酯、過氧化二碳酸二-2-乙氧基甲氧基酯、二(2-乙基己基過氧化)二碳酸酯、過氧化二碳酸二甲氧基丁酯及二(3-甲基-3-甲氧基丁基過氧化)二碳酸酯。
過氧化酯例如可列舉：過氧化新癸酸戊酯、過氧化新癸酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化新癸酸-1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化新癸酸第三己酯、過氧化三甲基乙酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、2,5-二甲基-2,5-雙(2-乙基己醯基過氧化)己烷、過氧化-2-乙基己酸-1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化-2-乙基己酸第三己酯、過氧化 -2-乙基己酸第三丁酯、過氧化異丁酸第三丁酯、1,1-雙(第三丁基過氧化)環己烷、過氧化異丙基單碳酸第三己酯、過氧化-3,5,5-三甲基己酸第三丁酯、過氧化月桂酸第三丁酯、2,5-二甲基-2,5-雙(間甲苯甲醯基過氧化)己烷、過氧化異丙基單碳酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己基單碳酸第三丁酯及過氧化苯甲酸第三己酯、過氧化乙酸第三丁酯。
過氧化縮酮例如可列舉：1,1-雙(第三己基過氧化)-3,5,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三己基過氧化)環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧化)-3,5,5-三甲基環己烷、1,1-(第三丁基過氧化)環十二烷及2,2-雙(第三丁基過氧化)癸烷。
二烷基過氧化物例如可列舉：α,α'-雙(第三丁基過氧化)二異丙基苯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧化)己烷及過氧化第三丁基異丙苯。
氫過氧化物例如可列舉：氫過氧化二異丙苯及氫過氧化異丙苯。
該些藉由加熱或光而產生游離自由基的硬化劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。亦可將分解促進劑、抑制劑等與游離自由基產生劑組合。
自由基聚合性物質為具有藉由自由基進行聚合的官能基的物質。自由基聚合性物質例如是選自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及馬來醯亞胺化合物中。
丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯例如可列舉：丙烯酸胺基甲酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸異丁酯、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、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯、2-羥基-1,3-二丙烯醯氧基丙烷、2,2-雙[4-(丙烯醯氧基甲氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(丙烯醯氧基聚乙氧基)苯基]丙烷、丙烯酸二環戊烯酯、丙烯酸三環癸酯、雙(丙烯醯氧基乙基)異氰尿酸酯、ε-己內酯改質三(丙烯醯氧基乙基)異氰尿酸酯及三(丙烯醯氧基乙基)異氰尿酸酯。
該些自由基聚合性物質可單獨使用一種或組合使用兩種以上。本實施形態的絕緣性接著劑含有至少一種於25℃下的黏度為100000 mPa．s~1000000 mPa．s的自由基聚合性物質。絕緣性接著劑亦可含有具有100000 mPa．s~500000 mPa．s的黏度(25℃)的自由基聚合性物質。自由基聚合性物質的黏度可使用市售的E型黏度計來測定。
自由基聚合性物質中，藉由使用丙烯酸胺基甲酸酯或甲基丙烯酸胺基甲酸酯，可獲得特別優異的接著性。亦可將用於提高耐熱性且藉由有機過氧化物進行交聯後單獨顯示出100℃以上的玻璃轉移溫度(Tg)的自由基聚合性物質，與丙烯酸胺基甲酸酯或甲基丙烯酸胺基甲酸酯併用。此種自由基聚合性物質有具有二環戊烯基基、三環癸基、三嗪環或該等的組合的化合物。為了獲得更良好的特性，亦可使用具有三環癸基或三嗪環的自由基聚合性物質。
絕緣性接著劑視需要亦可含有對苯二酚、甲基醚對苯二酚類等聚合抑制劑。
絕緣性接著劑若相對於自由基聚合性物質的合計量100重量份而含有0.1重量份~10重量份的具有磷酸酯結 構的自由基聚合性物質，則可提高對金屬等無機物表面的接著強度。就同樣的觀點而言，該量亦可為0.5重量份~5重量份。具有磷酸酯結構的自由基聚合性物質例如是以磷酸酐與2-羥基(甲基)丙烯酸酯的反應物的形式而獲得。具體可列舉：2-甲基丙烯醯氧基乙基酸式磷酸酯及2-丙烯醯氧基乙基酸式磷酸酯。該等可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
馬來醯亞胺化合物例如具有2個以上的馬來醯亞胺基。馬來醯亞胺化合物例如亦可為選自以下化合物中的至少一種化合物：1-甲基-2,4-雙馬來醯亞胺苯、N,N'-間伸苯基雙馬來醯亞胺、N,N'-對伸苯基雙馬來醯亞胺、N,N'-間伸甲苯基雙馬來醯亞胺、N,N'-4,4-伸聯苯基雙馬來醯亞胺、N,N'-4,4-(3,3'-二甲基-伸聯苯基)雙馬來醯亞胺、N,N'-4,4-(3,3'-二甲基二苯基甲烷)雙馬來醯亞胺、N,N'-4,4-(3,3'-二乙基二苯基甲烷)雙馬來醯亞胺、N,N'-4,4-二苯基甲烷雙馬來醯亞胺、N,N'-4,4-二苯基丙烷雙馬來醯亞胺、N,N'-4,4-二苯基醚雙馬來醯亞胺、N,N'-3,3'-二苯基碸雙馬來醯亞胺、2,2-雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[3-第二丁基-4,8-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]丙烷、1,1-雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]癸烷、4,4'-亞環己基-雙[1-(4-馬來醯亞胺苯氧基)-2-環己基]苯及2,2-雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]六氟丙烷。該等可單獨使用一種或組合使用兩種以上。亦可將馬來醯亞胺化合物與烯丙基苯酚、烯丙基苯基醚及苯甲酸烯丙酯等烯丙基化合物併用。
電路連接材料亦可含有填充材料、軟化劑、促進劑、抗老化劑、著色劑、阻燃劑、觸變劑、偶合劑、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、異氰酸酯類等。
若電路連接材料含有填充材料，則連接可靠性等可進一步提高。填充材料的最大徑亦可小於導電性粒子的粒徑。填充材料的量亦可為5體積%~60體積%。若填充材料的量超過60體積%，則可能提高可靠性的效果飽和。
偶合劑例如亦可為具有選自由乙烯基、丙烯醯基、胺基、環氧基及異氰酸酯基所組成的組群中的一種以上的基團的化合物。根據含有該些基團的化合物，絕緣性接著劑的接著性可提高。
對電路連接材料所含有的導電性粒子進行其直徑的20%壓縮位移時的K值(K20)、換言之將導電性粒子壓縮變形直至變形率達到20%為止時的K值(K20)(變形率為位移相對於導電性粒子的直徑之比例)亦可為0.20 GPa~3.2 GPa(20 kgf/mm2~320 kgf/mm2)。K20亦可為0.29 GPa~2.4 GPa(30 kgf/mm2~240 kgf/mm2)。
對該導電性粒子進行其直徑的40%壓縮位移時的K值(K40)亦可為0.29 GPa~3.4 GPa(30 kgf/mm2~350 kgf/mm2)或0.39 GPa~1.9 GPa(40 kgf/mm2~190 kgf/mm2)。
壓縮硬度K值為導電性粒子的柔軟性的指標。導電性粒子的K值是使用微小壓縮試驗器，將平台(stage)溫度設定為200℃，使用平面壓頭以0.33 mN/s的速度將導電性 粒子壓縮，根據此時的應力-應變曲線，設定為負荷F(kgf)、位移S(mm)、粒子的半徑(mm)R、彈性模數E(kgf/mm2)及泊松比(Poisson's ratio)σ時，根據彈性球的壓縮式(F=(21/2/3))．(S3/2)．(E．R1/2)/(1-σ2))使用式：K=E/(1-σ2)=(3/21/2)．F．(S-3/2)．(R-1/2)而求出。進而，若設定為變形率X(%)、球的直徑D(μm)，則可藉由式：K=3000F/(D2．X3/2)*106而求出K值。變形率X是藉由式：X=(S/D)×100來計算。可使用具有一邊為50 μm的正方形底面的稜柱狀的金剛石製壓頭作為K值測定用的平面壓頭。壓縮試驗中的最大試驗負荷例如是設定為50 mN。
導電性粒子的壓縮恢復率亦可為1%~90%或10%~60%。導電性粒子的壓縮恢復率是使用微小壓縮試驗器來測定。壓縮恢復率是定義為以下的比率，即，壓縮試驗機自檢測到粒子的接觸起至施加5 mN的負荷為止的位移量相對於此後解除負荷後的位移量之比率。測定恢復率時的平台溫度是設定為200℃。
具有如上所述的K值及壓縮恢復率的導電性粒子例如具有以下將說明的實施形態的構成。
本實施形態的導電性粒子具有塑膠粒子及被覆該塑膠粒子的金屬層。金屬層無需被覆塑膠粒子的整個表面，亦可被覆塑膠粒子的表面的一部分。
金屬層例如含有選自由Ni、Ni/Au、Ni/Pd、Cu及NiB所組成的組群中的各種金屬。金屬層亦可為藉由鍍敷、蒸 鍍、濺鍍等而製作的薄膜。就提高絕緣性的觀點而言，導電性粒子亦可於金屬層的外側具有覆蓋金屬層的二氧化矽、丙烯酸系樹脂等絕緣性材料的層。
塑膠粒子的直徑亦可為平均1 μm~15 μm。就高密度安裝的觀點而言，塑膠粒子的直徑亦可為平均1 μm~5 μm。就於電極具有表面凹凸的不均的情形時更穩定地維持連接狀態的觀點而言，塑膠粒子的直徑亦可為平均2 μm~5 μm。
塑膠粒子例如包含選自聚甲基丙烯酸甲酯及聚丙烯酸甲酯般的丙烯酸系樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯及聚丁二烯般的聚烯烴樹脂以及聚苯乙烯樹脂中的樹脂。
就壓縮硬度K值及壓縮恢復率的控制容易性的觀點而言，亦可使用包含使具有乙烯性不飽和基的一種聚合性單體進行聚合所得的樹脂之塑膠粒子、或包含使具有乙烯性不飽和基的兩種以上的聚合性單體進行共聚合所得的樹脂之塑膠粒子。於使具有乙烯性不飽和基的兩種以上的聚合性單體進行共聚合而獲得塑膠粒子的情形時，藉由併用非交聯性單體與交聯性單體並適當調整該等的共聚合比例、種類，可容易地控制塑膠粒子的壓縮硬度K值及壓縮恢復率。上述非交聯性單體及上述交聯性單體例如可使用日本專利特開2004-165019號公報中記載的單體。
電路連接材料中所含的導電性粒子的密度是根據要連接的電極的精細度等來決定。導電性粒子的密度通常相對於絕緣性接著劑100體積%而為1體積%~50體積%。就 絕緣性及製造成本的觀點而言，導電性粒子的密度亦可為1體積%~30體積%。
膜狀的電路連接材料(異向導電性接著劑膜)例如可藉由包括以下步驟的方法而獲得：將上述絕緣性接著劑及導電性接著劑溶解於溶劑中或分散於分散介質中，製備塗佈液；將該塗佈液塗佈於脫模紙等剝離性基材上或使該塗佈液含浸於不織布等的基材中，將塗佈液於硬化劑的活性溫度以下乾燥，去除溶劑或分散液。藉由使用芳香族烴系與含氧系的混合溶劑作為溶劑，可提高材料的溶解性。藉由含氧系溶劑的溶解度參數(Solubility Parameter，SP)值為8.1~10.7，可特別有效地保護潛伏性硬化劑。該含氧系溶劑例如為乙酸酯。溶劑的沸點亦可為150℃以下。若沸點超過150℃，則乾燥需要高溫。由於乾燥溫度接近潛伏性硬化劑的活性溫度，故有導致潛伏性降低、於低溫下乾燥時的作業性降低的傾向。因此，溶劑的沸點亦可為60℃~150℃或70℃~130℃。
膜狀的電路連接材料亦可具有多層的接著劑層。例如，亦可使用以下的異向導電性接著劑膜作為電路連接材料：包含為了賦予異向導電性而含有導電性粒子(導電圖案層)的接著膜、及不含導電性材料的絕緣性層之二層結構的異向導電性接著劑膜，或包含含有導電性粒子(導電性圖案)的接著膜、及設於其兩側的不含導電性材料的絕緣性層之三層結構的異向導電性接著劑膜。導電性粒子(導電圖案)可存在於多層中。
該些多層構成的異向導電性接著劑膜可於要連接的電極上高效地配置導電性粒子(導電圖案)，故對於以狹間距配置的電極連接而言有利。考慮到與電路構件的接著性，亦可對要連接的各電路構件積層(laminate)接著性優異的接著膜，而將電路連接材料多層化。
本實施形態的電路連接材料例如可用於在170℃以下藉由10秒鐘的加熱而低黏度化，經由導電性粒子將電極電性連接。將本實施形態的電路連接材料於120℃以上、170℃以下加熱10秒鐘而形成的硬化體(接著層)的40℃下的頻率10 Hz的儲存彈性模數E'亦可為0.5 GPa~2.5 GPa。
本實施形態的電路連接材料可用於將電路構件連接的方法，該方法包括以下步驟：於第一電路構件與第二電路構件之間配置該電路連接材料，上述第一電路構件具有第一基板及設於該第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件與第一電路構件相向而配置且具有第二基板及設於該第二基板上的第二連接端子；於上述狀態下對整體進行加熱及加壓，利用由電路連接材料所形成的接著層將第一電路構件與第二電路構件電性連接並且接著。
上述第一基板、第二基板或該等兩者為含有熱塑性樹脂的可撓性基板。可撓性基板的彎曲彈性模數例如為10 GPa以下。
可撓性基板例如具有含有熱塑性樹脂的有機基材，上述熱塑性樹脂是選自耐熱性相對較高的聚醯亞胺(polyimi de，PI)、以及耐熱性相對較低的聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)及聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)中。
可撓性基板亦可更具有形成於有機基材的表面上且用以提高光學及機械特性的選自硬塗層等改質處理膜及保護膜等中的一種或兩種以上的層。可使用具有玻璃基材及不鏽鋼(Stainless Steel，SUS)等的複合材料作為可撓性基板，上述玻璃基材及不鏽鋼等是作為用以使基板的操作及搬送變容易的補強材料藉由貼合或塗佈等而配置。
就單體的情況下保持作為膜的強度且確保可撓性的方面而言，可撓性基板的厚度亦可為10 μm~200 μm左右或10 μm~125 μm左右。
形成設於可撓性基板上的連接端子的電極材料可列舉：Ni、Al、Au、Cu、Ti及Mo等金屬，以及氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)及氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)等透明導電體。
於第二基板為可撓性基板時，第一基板可為IC晶片，亦可為可撓性基板。於第一基板為IC晶片、第二基板為可撓性基板時，為了進行塑膠基板覆晶(Chip on Plastic substrate，COP)連接，可使用電路連接材料。於第一基板及第二基板為可撓性基板時，為了進行塑膠基板覆膜(Film on Plastic substrate，FOP)連接，可使用電路連接材料。
與具有可撓性基板的第二電路構件連接的第一電路構件可列舉：半導體晶片、電晶體(transistor)、二極體(diode)、閘流體(thyristor)等能動元件，電容器(capacitor)、電阻器、線圈等被動元件等電子零件，印刷基板，形成有ITO等電路的玻璃基板。可設置以下的線凸塊等突起電極用作連接端子，上述線凸塊等突起電極是於半導體晶片或基板的電極墊上藉由焊槍(torch)等使由鍍敷所形成的凸塊或金線的前端熔融，形成金球，將該球壓接於電極墊上後，將線切斷而獲得。
電路構件的連接端子可為單數，但通常設有多個。對至少一組電路構件將該些電路構件的連接端子的至少一部分相向配置，將電路連接材料插入至相向配置的連接端子間。於該狀態下進行加熱及加壓，由此將相向配置的連接端子彼此電性連接而獲得連接體。相向配置的連接端子彼此經由導電性粒子而電性連接。
實施例
以下，列舉實施例對本發明加以更具體說明。然而，本發明不限定於該等實施例。
實施例1
將作為自由基聚合性物質的丙烯酸胺基甲酸酯(產品名：UA-5500T，新中村化學工業公司製造)20重量份、雙(丙烯醯氧基乙基)異氰尿酸酯(產品名：M-215，東亞合成公司製造)15重量份、二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯(產品名：DCP-A，共榮社化學公司製造)5重量份及2-甲基 丙烯醯氧基乙基酸式磷酸酯(產品名：P-2M，共榮社化學公司製造)1重量份、過氧化苯甲醯(產品名：耐帕(Nyper)BMT-K，日本油脂製造)8重量份、及將聚酯胺基甲酸酯樹脂(產品名：UR4800，東洋紡績公司製造)溶解於甲苯/甲基乙基酮=50/50的混合溶劑中所得的40質量%的聚酯胺基甲酸酯樹脂溶液60重量份混合，進行攪拌，獲得黏合樹脂(絕緣性接著劑)的溶液。於該黏合樹脂的溶液中，使導電性粒子相對於絕緣性接著劑以10體積%的比例分散，上述導電性粒子具有作為核的聚苯乙烯粒子、及覆蓋聚苯乙烯粒子的表面而自內側依序設置的厚度為0.2 μm的鎳層及厚度為0.04 μm的金層，且平均粒徑為3 μm。導電性粒子的20%壓縮變形時的K值(K20)為0.74 GPa(75 kgf/mm2)，40%壓縮變形時的K值(K40)為0.66 GPa(67 kgf/mm2)，壓縮恢復率為30%。進而，使平均粒徑為2 μm的聚矽氧微粒子(產品名：KMP-605，信越化學公司製造)相對於黏合樹脂100重量份以20重量份的比例分散，獲得含有黏合樹脂、導電性粒子及聚矽氧微粒子的電路連接材料的塗佈液。使用塗佈裝置將該塗佈液塗佈於對單面進行了表面處理的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(厚度為50 μm)上，藉由70℃的熱風將塗膜乾燥，形成作為電路連接材料的異向導電性接著劑膜(厚度為20 μm)。導電性粒子的K值是藉由以下方式測定：使用具有一邊為50 μm的正方形底面的稜柱狀的金剛石製平面壓頭，於最大試驗負荷為50 mN、壓縮速度為0.33 mN/秒的條件下進行壓縮試 驗。
準備可撓性基材，該可撓性基材具有聚醯亞胺膜(25℃下的彈性模數：5800 MPa)、形成於聚醯亞胺膜上的SiO2膜(厚度為1000 Å)、及設於SiO2膜上的作為電極的厚度為2500 Å的ITO膜。於該可撓性基材與具有12 μm×100 μm的凸塊的IC晶片之間夾持異向導電性接著劑膜。於該狀態下，一面以異向導電性接著劑膜的到達溫度成為160℃的方式加熱，一面相對於總連接面積以100 MPa的壓力對整體加壓5秒鐘，獲得將可撓性基材與IC晶片連接而成的連接體。
觀察所得的連接體的剖面，對與導電性粒子接觸的部分的連接端子(ITO膜)的變形量進行測定，結果為0.5 μm以下。圖1中的(a)為示意性地表示實施例1的連接體的連接部分的剖面圖。如圖1所示，確認到於可撓性基板10(聚醯亞胺膜)上的連接端子1(ITO膜)上，因與導電性粒子5的接觸而形成有壓痕，確保了連接端子1與ITO晶片的凸塊3之間的導通。將因與導電性粒子的接觸而形成的ITO膜的凹部的深度設定為電極的變形量。該變形量為凹部中未與導電性粒子接觸的部分(凹部以外的部分)距電極表面的位移最大的部分的深度。
實施例2
使雙酚F型苯氧樹脂100 g溶解於質量比為50：50的甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑中，獲得濃度為60質量%的雙酚F型苯氧樹脂溶液。另外，使雙酚A-雙酚F共聚合型苯 氧樹脂50 g溶解於質量比為50：50的甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑中，獲得濃度為45質量%的雙酚A-雙酚F共聚合型苯氧樹脂溶液。
將所得的兩種苯氧樹脂溶液混合，獲得混合溶液。於該混合溶液中添加液狀環氧樹脂。液狀環氧樹脂的量是以雙酚F型苯氧樹脂：雙酚A-雙酚F共聚合型苯氧樹脂：液狀環氧樹脂以質量比計成為30：30：40的方式調整。
於所得的溶液100 g中，使與實施例1相同的導電性粒子相對於絕緣性接著劑以10體積%的比例分散。於其中進一步添加作為潛伏性硬化劑的芳香族鋶鹽2.4 g，獲得塗佈液。使用塗佈裝置將該塗佈液塗佈於對單面進行了表面處理的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(厚度50 μm)上，於70℃下藉由5分鐘的熱風乾燥而形成作為電路連接材料的異向導電性接著劑膜(厚度為20 μm)。
使用所製作的異向導電性接著劑膜，與實施例1同樣地製作將可撓性基材與IC晶片連接而成的連接體。觀察所得的連接體的剖面，對與導電性粒子接觸的部分的連接端子(ITO膜)的變形量進行測定，結果為0.5 μm以下。未觀察到電路的破損及裂縫等。觀察到因與導電性粒子的接觸而於連接端子(ITO膜)上形成有壓痕。
比較例1
準備導電性粒子，該導電性粒子具有作為核的聚苯乙烯粒子、覆蓋聚苯乙烯粒子的表面而自內側起依序設置的厚度為0.2 μm的鎳層及厚度為0.04 μm的金層，且平均粒 徑為3 μm。該導電性粒子的20%壓縮變形時的K值為3.43 GPa(350 kgf/mm2)，40%壓縮變形時的K值為4.02 GPa(410 kgf/mm2)，壓縮恢復率為40%。除了使用該導電性粒子以外，與實施例1同樣地製作異向導電性接著劑膜，使用其來製作可撓性基材與IC晶片的連接體。
對所得的連接體的剖面進行觀察。圖1中的(b)為示意性地表示比較例1的連接體的連接部分的剖面圖。對與導電性粒子5接觸的部分的連接端子1(ITO膜)的變形量進行測定，結果為1.0 μm以上，觀察到電路的破損。
比較例2
準備導電性粒子，該導電性粒子具有作為核的聚苯乙烯粒子、覆蓋聚苯乙烯粒子的表面而自內側起依序設置的厚度為0.2 μm的鎳層及厚度為0.04 μm的金層，且平均粒徑為3 μm。該導電性粒子的20%變形時的K值為350 kgf/mm2，40%變形時的K值為410 kgf/mm2，恢復率為40%。除了使用該導電性粒子以外，與實施例2同樣地製作異向導電性接著劑膜，使用其來製作可撓性基材與IC晶片的連接體。
對所得的連接體的剖面進行觀察，並對與導電性粒子接觸的部分的連接端子(ITO膜)的變形量進行測定，結果為1.0 μm以上，觀察到電路的破損。
參考例1
將實施例1中製作的異向導電性接著劑膜夾持於具有玻璃板(厚度為0.5 mm，OA-10)及形成於玻璃板上的鋁 的濺鍍膜電極(厚度為2500 Å)的玻璃基材、與具有12 μm×100 μm的凸塊的IC晶片之間，一面以異向導電性接著劑膜的到達溫度達到160℃的方式加熱，一面相對於總連接面積以100 MPa的壓力對整體加壓5秒鐘，獲得將玻璃基材與IC晶片連接而成的連接體。
對所得的連接體的剖面進行觀察。圖2中的(a)為示意性地表示參考例1的連接體的連接部分的剖面圖。對與導電性粒子5接觸的部分的連接端子1(ITO膜)的變形量進行測定，結果為0.1 μm以下，未觀察到電路的破損及裂縫等。另外，無法觀察到用於判定玻璃基材的連接狀態是否合格的因導電性粒子而形成的電極的壓痕。
參考例2
除了使用實施例2中製作的異向導電性接著劑膜以外，與參考例1同樣地製作玻璃基材與IC晶片的連接體，並對其剖面進行觀察。與導電性粒子接觸的部分的電極的變形量為0.1 μm以下，未觀察到電路的破損。無法觀察到因導電性粒子而形成的電極的壓痕。
參考例3
除了使用比較例1中製作的異向導電性接著劑膜以外，與參考例1同樣地製作玻璃基材與IC晶片的連接體，並對其剖面進行觀察。圖2中的(b)為示意性地表示參考例3的連接體的連接部分的剖面圖。與導電性粒子5接觸的部分的連接端子1(電極)的變形量為0.1 μm以下，未觀察到電路的破損。觀察到因導電性粒子5而形成的電極 的壓痕。
參考例4
除了使用比較例2中製作的異向導電性接著劑膜以外，與參考例1同樣地製作玻璃基材與IC晶片的連接體，並對其剖面進行觀察。與導電性粒子接觸的部分的電極的變形量為0.1 μm以下，未觀察到電路的破損。觀察到因導電性粒子而形成的電極的壓痕。
表1中示出所製作的各連接體的構成及評價結果。如表所示，根據實施例，可於不產生電路的破損及裂縫的情況下形成壓痕並且進行可撓性基材的電路連接。
根據本發明，於藉由含有導電性粒子的電路連接材料將具有可撓性基板的電路構件連接的情形時，可充分地防止可撓性基板上的電極的損傷。例如，根據本發明，可減輕電路連接時的可撓性基板上的電極的破損及裂縫的產 生。另外，藉由將導電性粒子的大小及密度最適化，可確保良好的連接狀態及連接可靠性並且進行高解析度(high resolution)的電路連接。
1‧‧‧連接端子
3‧‧‧凸塊
5‧‧‧導電性粒子
10‧‧‧可撓性基板
20‧‧‧玻璃板
圖1為示意性地表示實施例及比較例的連接體的連接部分的剖面圖。
圖2為示意性地表示參考例的連接體的連接部分的剖面圖。
1‧‧‧連接端子
3‧‧‧凸塊
5‧‧‧導電性粒子
10‧‧‧可撓性基板

Claims (20)

  1. 一種電路連接材料，其含有絕緣性接著劑及分散於上述絕緣性接著劑中的導電性粒子，用於將第一電路構件與第二電路構件電性連接並且接著，上述第一電路構件具有第一基板及設於上述第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件具有第二基板及設於上述第二基板上的第二連接端子；並且上述第一基板及/或上述第二基板為含有熱塑性樹脂的可撓性基板，以及上述導電性粒子具有塑膠粒子及被覆上述塑膠粒子的金屬層，對上述導電性粒子進行其直徑的20%壓縮位移時的壓縮硬度K值為0.20 GPa~3.2 GPa。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電路連接材料，其中上述第一基板為IC晶片或上述可撓性基板，並且上述第二基板為含有選自由聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯及聚萘二甲酸乙二酯所組成的組群中的至少一種熱塑性樹脂的上述可撓性基板。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電路連接材料，其中對上述導電性粒子進行其直徑的40%壓縮位移時的壓縮硬度K值為0.29 GPa~3.4 GPa。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之電路連接材料，其中上述導電性粒子的壓縮恢復率為1%~90%。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之電 路連接材料，其中上述導電性粒子更具有設於上述金屬層的外側的絕緣性樹脂層。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之電路連接材料，其於170℃以下加熱10秒鐘後的40℃下的頻率10 Hz的儲存彈性模數E'為0.5 GPa~2.5 GPa。
  7. 一種連接體，其包括：第一電路構件，其具有第一基板及設於上述第一基板上的第一連接端子；第二電路構件，其與上述第一電路構件相向而配置，且具有第二基板及設於上述第二基板上的第二連接端子；及接著層，其設於上述第一電路構件與上述第二電路構件之間，將上述第一電路構件與上述第二電路構件電性連接並且接著；並且上述第一基板及/或上述第二基板為含有熱塑性樹脂的可撓性基板，以及上述接著層為由如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之電路連接材料所形成的層。
  8. 一種製造連接體的方法，上述連接體為電路構件被連接的連接體，其包括：於第一電路構件與第二電路構件之間配置電路連接材料的步驟，上述第一電路構件具有第一基板及設於上述第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件與上述第一電路構件相向而配置且具有第二基板及設於上述第二基板 上的第二連接端子；於上述狀態下對整體進行加熱及加壓，利用由上述電路連接材料所形成的接著層將上述第一電路構件與上述第二電路構件電性連接並且接著的步驟；且上述第一基板及/或上述第二基板為含有熱塑性樹脂的可撓性基板，以及上述電路連接材料為如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之電路連接材料。
  9. 一種組成物的作為電路連接材料的應用，上述組成物含有絕緣性接著劑及分散於上述絕緣性接著劑中的導電性粒子，上述電路連接材料是用於將第一電路構件與第二電路構件電性連接並且接著，上述第一電路構件具有第一基板及設於上述第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件具有第二基板及設於上述第二基板上的第二連接端子；且上述第一基板及/或上述第二基板為含有熱塑性樹脂的可撓性基板，以及上述導電性粒子具有塑膠粒子及被覆上述塑膠粒子的金屬層，對上述導電性粒子進行其直徑的20%壓縮位移時的壓縮硬度K值為0.20 GPa~3.2 GPa。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之組成物的作為電路連接材料的應用，其中上述第一基板為IC晶片或上述可撓性基板，並且上述第二基板為含有選自由聚醯亞胺、聚對苯二甲酸 乙二酯、聚碳酸酯及聚萘二甲酸乙二酯所組成的組群中的至少一種熱塑性樹脂的上述可撓性基板。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之組成物的作為電路連接材料的應用，其中對上述導電性粒子進行其直徑的40%壓縮位移時的壓縮硬度K值為0.29 GPa~3.4 GPa。
  12. 如申請專利範圍第9項至第11項中任一項所述之組成物的作為電路連接材料的應用，其中上述導電性粒子的壓縮恢復率為1%~90%。
  13. 如申請專利範圍第9項至第12項中任一項所述之組成物的作為電路連接材料的應用，其中上述導電性粒子更具有設於上述金屬層的外側的絕緣性樹脂層。
  14. 如申請專利範圍第9項至第13項中任一項所述之組成物的作為電路連接材料的應用，其中於170℃以下加熱10秒鐘後的40℃下的頻率10 Hz的儲存彈性模數E'為0.5 GPa~2.5 GPa。
  15. 一種組成物的用以製造電路連接材料的應用，上述組成物含有絕緣性接著劑及分散於上述絕緣性接著劑中的導電性粒子，上述電路連接材料是用於將第一電路構件與第二電路構件電性連接並且接著，上述第一電路構件具有第一基板及設於上述第一基板上的第一連接端子，上述第二電路構件具有第二基板及設於上述第二基板上的第二連接端子；且上述第一基板及/或上述第二基板為含有熱塑性樹脂 的可撓性基板，以及上述導電性粒子含有塑膠粒子及被覆上述塑膠粒子的金屬層，對上述導電性粒子進行其直徑的20%壓縮位移時的壓縮硬度K值為0.20 GPa~3.2 GPa。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之組成物的用以製造電路連接材料的應用，其中上述第一基板為IC晶片或上述可撓性基板，並且上述第二基板為含有選自由聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯及聚萘二甲酸乙二酯所組成的組群中的至少一種熱塑性樹脂的上述可撓性基板。
  17. 如申請專利範圍第15項或第16項所述之組成物的用以製造電路連接材料的應用，其中對上述導電性粒子進行其直徑的40%壓縮位移時的壓縮硬度K值為0.29 GPa~3.4 GPa。
  18. 如申請專利範圍第15項至第17項中任一項所述之組成物的用以製造電路連接材料的應用，其中上述導電性粒子的壓縮恢復率為1%~90%。
  19. 如申請專利範圍第15項至第18項中任一項所述之組成物的用以製造電路連接材料的應用，其中上述導電性粒子更具有設於上述金屬層的外側的絕緣性樹脂層。
  20. 如申請專利範圍第15項至第19項中任一項所述之組成物的用以製造電路連接材料的應用，其中於170℃以下加熱10秒鐘後的40℃下的頻率10 Hz的儲存彈性模數E'為0.5 GPa~2.5 GPa。
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