TWI316532B - - Google Patents

Description

1316532 故、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及用於電路 零件同佈線基板之間連接 【先前技術】 當電路基板之間或者 板之間進行電路連接時， 分數的各向異性的導電黏 劑塗覆於相對設立的兩電 極之間連接後，再通過在 實現電連接。例如，在曰 號中’提出使用環氧樹脂 黏結劑的方案。 基板之間或者Ic晶片等電子 的電路連接用黏結劑。 1C晶片等電子零件和電路基 使用將黏結劑或者導電粒子 結劑。即，可以將這些黏結 極之間，經加熱、加壓使電 加壓方向使其具有導電性而 本特許公開公報平3-16147 作爲主要成分的電路連接用 /然而，’以環氧樹脂作爲主妻成分的黏結劑，在抗熱 衝擊試驗和PCT等試驗等的可#性試驗中，基於連接 基板的熱膨脹率的不同所産生的内部應力，容易在連 接處産生連接阻抗的增大以及黏結劑的剝離。 另外，在通過黏結劑將晶片直接連接到基板上時， 作爲連接基板若使用FR4基體材料等的印刷基板，使 用斌醯亞胺及聚脂等高分子薄膜作爲基體材料的撓性 電路板或者玻璃基板，連接後，源於同晶片的熱膨脹 率的不同而産生的内部應力，容易產生晶片和基板的 撓曲。再有，當將晶片向基板壓接使黏結劑流動的情 況下，許多孔隙發生在連接介面，存在耐濕性降低等 5 1316532 問題。 【發明内容】 本發明的目的在於提供—種電路 电吩硬接·用黏結劑，它 可抑制由於源於熱膨脹率的不同 、 j汀座生的内部應力使 連接處的連接阻抗增大，黏結劑的剝離和晶片 的撓曲。 土敬 本發明的電路連接用黏結劑是將相對的電路電極 經加熱、加壓，使加壓方向的電極間實現電連接的熱 黏結性黏結劑中，上述黏結劑具有以下特徵，即：它 含有分散的平均粒徑爲10 # m以下的橡膠粒子和熱固 化的反應性樹脂，該黏結劑的DSC (差式掃描熱分析） 的發熱開始溫度爲60。。以上’而固化反應# 8〇%的結 束溫度爲260°C以下。 另外，本發明的黏結劑在從發熱開始溫度到固化反 應的80%結束的溫度，用Dsc測得的發熱量最好爲 50-140焦耳/克。 再有，本發明的黏結劑用DSC測得的固化反應的 60%結束溫度最好在16CTC以下。 再有，反應性樹脂最好含有環氧樹脂和潛在性固化 劑。 再有’潛在性固化劑最好是鎳鹽。 另外’本發明的黏結劑也可以含有以分散狀態存在 的0.1-30體積％的導電粒子。 1316532 的點結劑和糊狀 本發明的黏結劑意在包含薄膜狀 黏結劑兩者’但最好是薄膜狀黏結劑。 在將本發明的黏結劑做成薄膜狀的情況下’可以含 有形成薄膜的高分子物質。 另外’本發明的薄膜在 5 0-1000MPa ’若使用本發明， 25 C時的彈性率最好爲 可以吸收在抗熱衝擊試 驗及PCT試驗等的可靠性試驗中所産生的内部應力， 即使在可罪性試驗後也沒有連接處的連接阻抗増大及

劑。另外，若使用本發明，在將晶片實際安裝在LCD 板時，由於降低了基板的挽曲可以抑制其對顯示質量 的不良影響。即，可以抑制由於撓曲的發生帶來的顯 示面的間隙的變化而産生顯示斑點的現象。 因此’本發明的電路連接用黏結劑最適用於僅僅將 LCB板和TAB ’ TAB和印刷基板，LCD板和1C晶片， 1C晶片和印刷基板在連接時的加壓方向進行電連接。 【實施方式】 具體實施方式 本發明的黏結劑在黏結劑中以分散狀態含有平均 粒徑爲l〇/im以下的橡膠粒子。含有橡膠粒子的目的 是爲了緩解可靠性試驗中所産生的内部應力，防止黏 結劍的剝離，降低基板的撓曲。 橡膠粒子的平均粒徑最好是Ol — lOym，尤其好的 I316532 、Ο·1 5 y m。另外，特別好的是橡膠粒子在平均粒徑 乂下的粒子占粒徑分佈的8〇%以上。 作爲本發明的橡膠粒 25°C以下的橡膠粒子均可 以使用丁二烯橡膠，聚丙 膠’矽橡膠等。 子只要是玻璃化轉化溫度在 ’>又有特別限定，例如：可 烯橡膠’丁苯橡膠，丁腈橡 在上述的橡膠粒子中，最好使用矽橡膠粒子，因爲 其除了耐溶劑性優良外’分散性也报好。石夕橡膠粒子 可：使用以下方法製得，即··將石夕烷化合物或甲基三 烷孔基矽烷及/或其部分水解縮合物加到使用苛性衲或 氦等鹼性物質將pH值調整到9以上的乙醇水溶液中之 ^再使其水解縮聚的方法或者使其與有機砂氧燒共 聚的方法。另外’冑了提高反應性樹脂的分散性，最 好使用在分子端部或者分子内支鏈中含有氫氧基或環 礼基’ _亞胺’録，疏基等官能團的⑪微粒子。 在用偶合劑對橡膠粒子表面進行處理的情況下，更 好的是提高對反應性樹脂的分散性。 橡膠粒子在室溫（25 X；)下的彈性率最好是 1-lOOMpa，考慮到橡膠粒子的分散性或降低連接時介 面的應力更好的是13。Mpa。但是，當選擇反應性樹 脂的時候，應考慮黏結劑的反應性和發熱量決定。 橡膠粒子相對於黏結劑組合物的使用量最好是相 對於黏結劑組合物爲100重量份時其爲1〇1〇〇重量份。 1316532 作4本發明所使用的反應性樹脂可以 =和潛在性固化劑的昆合物，自由基反應性樹:: 有機過氧化物的混合物。 作爲環氧樹脂可以使用以下例子中

將兩種以上、么佔田 X 上心σ使用’但不受這些例子的限制。例如： =甲基氧丙烷和双酚A，F*AD衍生的双酚型環氧 f月曰、丄由氣甲基氧丙烷和線性酚醛清漆樹脂（7二/少 7求二V夕）或甲酚_可溶性酚醛清漆樹脂（夕卜〆一小 ^ f y夕）衍生的裱氧酚醛清漆樹脂，具有含萘環结 構的奈m環氧樹脂，以及在縮水甘油氨絡合物，縮水 甘油鍵，聯苯或者脂環式等的一個分子中具有二個以 上的縮水甘油基的環氧化合物。 作爲故些環虱樹脂’爲了防止電子遷移最好使用將 雜質離子@如Na+，C1.或者水解性氣的濃度降低到 300PPM以下的高純度品。 作爲潛在性固化劑可舉例如下，但不受這些具體例 子的限制。例如：，唑系’醯肼系，三氟化硼-醯胺的 絡合物，銃鹽，胺化醯亞胺，聚胺的鹽以及雙氰胺等。 在這些潛在性固化劑中

錦·鹽的固化溫度在60°C 溫度在16CTC以下，因其 以上而其固化反應完成60%的 低溫反應性優良’有效壽命長而最適用。作爲疏鹽 特別適用的是用一般式（1)表示的錡鹽 1316532

ch2—s 但疋，在式（1)中，帝2 R爲電子吸水性的基，例如·· 二 基’氦基三炫基錢1氣基；R2及 性的基’例如：氨基，氫氧基，甲基a 爲非求核性陰離子，例如：六氣神酸鹽，六氣錄酸鹽。 份，鹽相對於環氧樹脂的使用量最好是2_2。重量 :本释明的黏結劑中最好篇入分散導電粒子 的疋爲了彌補晶…緣或基板電極的高度誤差㈣ 黏結劑具有各向異性的異電性。 -度誤差而使 反應性樹脂相對於黏結劑的使用量最好 黏結劑100重量份爲20_100重量份。 、於 作爲本發明的導電粒子可以使用例如 a，焊料等金屬粒子，但不受這” 的是在聚^料高分切形料的表好 C:’Au’焊料等導電層’另外，在導電 广， 還可以形成Sn，An焊料等表面層。進—步面’ 的目的是爲了通過同底層（導電層）的结，面層 °托鬲導雷 10 1316532 ’。導電极子的粒徑必須比基 還小。另外，在電極有高度誤差的情;^的表小間隔 的粒徑最好比高度誤差要大，導電拉子 外，分散在黏社劑中Μ道帝 、疋1-10 # m。另 牧猫、·〇 Μ中的導電粒子量 %，尤其好的是〇.2-15體積％。取好-。·1·3。體積 在本發明的黏結劑中可以 &八刀散無機充填材料。 材料作^本發明中可使用的無機充填材料可列舉如下 材科，但不受這些材料的限制，例如：炫二 矽、日日體二氧化矽、矽酸每、 、虱匕 軋化鋁、碳酸鈣等粉末。 =填材料的使用量最好是相 物100重量份爲10_200重量 則·且。 旦於s 伤尤其好的是20-90重 ^二。爲了降低熱膨脹係、數，無機充填材料的使用旦 者電極間導電不良的傾向，用】：=結；降低或 低熱膨脹係數的傾向。 、不把充分降 無機充填材料的平均粒徑從防止連接處 的觀點來看最好在3#mJ_XT。另外，從防止在連接^ 樹脂的流動性降低的觀點和防止對晶片的鈍化D 傷的觀點來看，最好使用球狀填料作爲無機充心 料。無機充填材料無論耗劑U含有導電粒p 混入、分散。 爲了更容易形成薄膜’還可以將笨氧基樹脂，π 樹脂，聚醯胺樹脂等熱塑性樹脂（以下稱爲薄 高分子)加入到本發明的黏結劑中。這些薄膜形成性高 11 1316532 分子具有緩解反應性樹脂固化時的應力的效果。尤其 好的是當其具有氫氧基等官能團時，薄膜形成性高分 子有利於提高黏結性。 爲了將本發明的黏結劑做成薄膜形狀可以採用以 下的方法進行，即：將至少由這些反應性樹脂，潛在 性固化劑組成的黏結劑組合物溶解或者分散在有機溶 劑中使其成液體狀，然後塗覆在可以剝離的基體材料 上，在固化劑的活性溫度以下除去溶劑即可。這時所 用的溶劑最好是有利於提高材料溶解性的芳香族烴系 和含氧系的混合溶劑。 ,,本毛明的黏結薄膜可以通過調整反應性樹脂，橡膠 粒子，薄膜形成性高分子材料等的使用量使薄膜的彈 陡率（25C)爲 50-1000MPa，最好是 70-500MPa。黏結 溥膜的彈性率—超過1〇〇〇MPa就不能將薄膜黏貼到電 路板上，在將薄膜按規定的寬度切斷加工時存在黏結 薄膜由基體材料薄膜上剝離的傾向。另外，若彈性率 不足5〇MPa，當同基體材料薄膜一起捲成10M以上的 捲狀物時，存在黏結薄膜黏貼在基體材料薄膜的背面 二難於進仃將黏結薄膜點貝占#冑@基板上的作業的傾 2 °另外’這時’由於低分子的反應性樹脂的含量增 二’在屋接時存在産生許多孔隙的傾向。再有，黏結 薄膜的彈性率(儲存彈性率：測定用薄膜厚度：10 # m) 可以用黏彈性測定裝置（升溫速度：icrc /分，頻率：ΐΗζ) 求得。 12 1316532 黏結劑的反應性可以用dsc(升溫速度：ictc /分） 測疋。本發明的黏結劑使用Dsc的發熱開始溫度是60 C以上’黏結劑的固化反應的8〇%的結束溫度在26〇 C以下。通過選擇加入黏結劑中的反應性樹脂進行調 整使其達到這些溫度。再有，固化反應的6〇%的結束 溫度最好在16 0 °C以下。 基於本發明的黏結劑的固化反應的發熱量也可以 用DSC(升溫速度：i(TC/分）求得。發熱量最好爲5〇14〇 焦耳/克，尤其好的是60_120焦耳/克，特別好的是 60-100焦耳/克，通過改變反應性樹脂，橡膠粒子，薄 膜形成性高分子等的使用量進行調整。黏結劑的發熱 $若超過140焦耳/克，則由於黏結劑的固化收縮力及 彈性率的增大等因素使内部應力增大，電路之間連接 時’存在電路基板撓曲導致連接可靠性降低或者電子 零件的特性降低等傾向。另外，在發熱量不足5 〇焦耳 /克時’存在由於黏結劑的固化不充分，導致黏結性及 連接可靠性降低的傾向。 D S C是將供給或除去熱量的零位法作爲測定原理 使得在測定溫度範圍内不斷地消除同沒有發熱、吸熱 的標準試樣的溫度差，也可以使用市售的測定裝置進 行測定。黏結劑的反應是發熱反應，若以一定的升溫 速度升溫，試樣反應就産生熱量。將該發熱量輸出到 圖表中’將基線作爲基準’由發熱曲線和基線求得所 圍的面積’將其作爲發熱量。以1〇r /分的升溫速度從 至/里（2 5 C )到3 0 0 C左右進行測定，求得上述的發熱 13 1316532 量。這些都是完全自動地進行的，若使用它可以很容 易地進行。另外，固化反應的80%的結束溫度可以由 發熱量的面積求得。 實施例一 將苯氣基樹脂（聯合碳化物公司（Uni〇n Carbide Ltd.)製’ PKHC) 50克溶解在醋酸乙酯115克中，得到 30重量％的笨氧基樹脂溶液。 作爲矽酮，在2(TC將甲基三甲氧基矽烷加入到以 300轉/分鐘攪拌的pH值爲12的乙醇水溶液中使其水 解、縮合，製得25 C的儲存彈性率爲8MPa，平均粒徑 爲2以m的球形微粒子。 將含有苯氧基樹脂溶液（以固態重量比笨氧基樹脂 45克）硅酮微粒子30克，微膠囊型潛在性固化劑的液 體環氧樹脂（環氧當量185，旭化成工業股份有限公司 製，諾瓦卡（N〇vacul) HX-3941)20克，双酚A型環氧 樹脂（環氧當量180)50克混合，將在聚笨乙烯系核芯（直 徑.5 v m)的表面形成Au層的導電粒子以6體積％分 散在其中從而製得薄膜塗覆用溶液。隨後，用塗覆裝 置將該溶液塗覆到對厚度爲50 # m的薄膜的單面進行 表面處理的PET(聚對笨二甲酸乙酯’基體材料薄膜’ 。）缚膜上’經70。(：熱風乾燥1 〇分鐘，得到黏結 劑屏星择tr 曰·^鸟45 # m的薄膜狀黏結劑。關於該黏結劑， 董子 應開始時間’反應結束時間，固化反應的60%和 80%的4士去 Λ 、Q東度，直到固化反應的8〇 %結束的£) S C的 14 1316532 發熱量’以及直到固化反應完全結束的Dsc的發熱量 及彈性率進行測定，其結果示於表1。 其-人’使用所得的薄膜狀黏結劑如以下所示地將帶 金凸緣（面積80x80 # m，間隔30仁m ,高度15/i m，凸 緣數288)的晶片（10xl0mm，厚度500 # m)同具有和晶 片的電極相對應的電路電極的錢Ni/Au的電路印刷 板進行連接。 將薄膜狀黏結劑（12x12mm)在8(TC，1.0Mpa(10公 斤力/楚米2)的壓力下黏貼在鍍Ni/Au的Cu電路印刷 板（電極阿度20mm，厚度〇.8mm)，剝離分離器，使晶 片的凸緣和鍍Ni/Au的匸11電路印刷板（厚度〇.8111111)的 位置吻合。隨後，在180。〇，75克/每個凸緣，2〇秒的 條件下由晶片上方進行加熱、加壓，從而實現本連接。 本連接後晶片的撓曲爲1/zm(向晶片方向凸起的 撓曲）。另外，本連接後的連接阻抗，每個凸緣爲最高 15M Ω，平均爲8ΜΩ，絕緣阻抗在188 Ω以上。這些 值即使在進行.55-125 C的抗熱衝擊試驗1QGC)次迴圈 處理’ PCT試驗（1211 ’ o.2Mpa(2個大氣壓））2〇〇小時， 260t釺焊浴中浸潰10秒鐘後也沒有變化，表明其良 好的連接可靠性。 實施例二 除了將 10體積％的 導電粒子分散在黏結劑中外 15 1316532 其餘同實施例一相同，得到薄膜塗覆用溶液。 隨後，使用塗覆裝置將該溶液塗覆 ^ 狀土復在對厚度爲50 的薄膜的單面進行表面處理的ρΕτ薄膜上，經川 C熱風乾燥1G分鐘，得到點結劑層厚度爲心爪的薄 膜狀黏結劑a。 ' 隨後，在上述製作塗覆用溶液的過程中，除了沒有 將形成Au層的導電離子分散在溶液中這—點外，$用 與上相同的方法製作薄膜塗覆用溶液，使用塗覆裝置 將該溶液塗覆在對厚度爲50#m的薄膜的單面進行表 面處理的PET薄訂，| 7Qt熱風乾燥1()分鐘，得 到黏結劑層厚度爲15/im的薄膜狀黏結劑b。再將所 得到的薄膜狀黏結劑a和b在4〇〇c 一邊加熱，一邊用 輥式層壓裝置製成層壓的二層結構的各向導性的導電 薄膜。 - ' 關於這種黏緯劑，同實施例—同樣地進行測定，其 -結果示於表1。 其次，使用所製得的各向異向導電薄膜，如以下所 示地將帶金凸緣（面積：5〇x5〇#m，間隔：2〇#m，高 度凸緣數362)的晶片（1.7x17mm，厚度：500 #m)同帶ιτο電路的玻璃基板（厚度：^胃）進行連 接。將各向異性導電薄膜（2x20mm)在8(TC，1Mpa(1〇 公斤力/釐米2)的壓力下黏貼到帶IT〇電路的玻璃基板 上後，剝離分離器，使晶片的凸緣和帶ΙΤΟ電路的玻 璃基板的位置吻合。隨後，在190°C，40克/每個凸緣， 16 1316532 比較例一 使用沒有混合橡膠粒子的各向異性導電薄膜 FC-110A(日立化成工業工股份有限公司製，膜厚：45 μ m)同實施例一進行比較試驗，其結果示於表1。 其次，使用上述薄膜狀黏結劑，如以下所示，將帶 金凸緣（面積：80x80以m，間隔：30 y m，高度：15 # m ’凸緣數288)的晶片（10x10mm，厚度：500/zm)同鍍 Ni/Au的Cu電路印刷板進行連接。將薄膜黏結劑 (12x12mm)在80°C，lMpa(10公斤/爱米2)的壓力下黏 貼到鍍Ni/Au的Cu電路印刷板上（電極高度：2〇 # m， 厚度：0.8mm)，剝離分離器後，使晶片的凸緣同鍍Ni/Au 的C u電路印刷板的位置吻合。隨後，在19 〇 ，7 5克 /每個凸緣’ 10秒的條件下由晶片上方進行加熱，加 壓，從而實現本連接。本連接後晶片的撓曲爲72以 πι(向晶片方向凸起的撓曲）。另外’本連接後的連接阻

增大之外還産生—歧 260 C的釺焊浴浸潰秒鐘後除了 些連接不良的情況。 边較你丨二

19 1316532 厚度爲15 的不含導電粗子的薄膜層構成的兩層結 構的不含橡膠粒子的各向異性導電薄膜AC_84〇1(日立 化成工業股份有限公司製，膜厚：23 # m)相對實施例 一進行比較試驗，其結果示於表1。 其次，使用該各向異性導電薄膜，如以下所述將帶 金凸緣（面積：50X50 /Z m，間隔20# m，高度：15仁m，

凸緣數362)的晶片（1.7x17mm，厚度：500 # m)和帶ITO 電路的玻璃基板（厚度：l.lmm)進行連接。將各向異性 導電薄膜（2x20mm)在80°C，以lMPa的壓力黏貼到帶 ITO電路的玻璃基板上後’剝離分離器，使晶片的凸緣 和可ITO電路的玻璃基板的位置吻合。隨後，在i9〇 C ’ 40克/每個凸緣’ i〇秒的條件下由晶片上方進行加 熱、加壓’實現本連接。本連接的晶片的撓曲爲8.2以 m ’同實施，例二相比撓曲增大. 20 1316532

表1 專案 實施例 1 實施例 2 實施例 3 比較例 1 比較例 2 反應開始溫度(°c) 90 90 80 90 90 反應結束溫度(°c) 190 200 240 206 205 固化反應的80%的結束 溫度(°C) 160 160 230 180 180 固化反應的60%的結束 溫度(°C) 145 145 160 160 150 直到固化反應的80%結 束的DSC的發熱量(焦耳 /克） 75 70 120 180 160 直到固化反應結束的 DSC的發熱量(焦/克） 90 85 · 150 200 200 ‘彈性率(25°C，Mpa) 600 600 200 2000 2000

21 1316532 【圖式簡單說明】 無

Claims (1)

1. ,16響2泰“”年》月丨) 日修¥)正本j 拾、申請專利範圍： 1. 一種電路連接用黏結劑，其係使相對的電路電極經加 熱、加壓，在加壓方向的電極間實現電連接的熱黏結性 的黏結劑，其特徵在於：該黏結劑含有平均粒徑最高為 10/zm的橡膠粒子和熱固化的反應性樹脂，採用該黏結 =的固化反應的80%的結束溫度的DSC所測得的發熱 量為50〜140焦耳/克’其中該反應性樹脂包含下式（ι) 所示的錄鹽：'

   一於式（i)中，R1係選自亞硝基、幾基、缓基、氛基、 f院基錢及甲氟基所組成之族群；R2及R3係選自氨基、 虱氧基及甲基所組成之族群；γ麵自六氟砰酸鹽及六 氟銻酸鹽所組成之族群。 2.如申請專利範圍第i項所述之電路連接⑽結劑，該反 應性樹脂更包含環氧樹脂。 \ .如申清專利範圍第1項所述之電路連接⑽結劑，其.特 徵在於：該黏結劑含有薄卿成高分子。 4·如申請專利範圍第】3y R _3項之任一項所述電路連接用黏結 劑，該黏結劑之中人士、，、 τ 3有以分散的狀態存在的0.1〜30體 23 I316532 積％的導電粒子。 一種電路板’包括具有第一連接端子的第一電路部材與 具有第二連接端子的第二電路部材以及黏結劑，其特徵 在於：該第一連接端子與第二連接端子為相對排列，於 該相對排列的第一連接端子與第二連接端子之間加入 黏結劑，經加熱加壓而使該相對排列的第一連接端子與 第二連接端子實現電連接，該黏結劑含有平均粒徑最高 為1 〇以m的橡膠粒子和熱固化的反應性樹脂，採用該黏 結劑的固化反應的80%的結束溫度的DSC所測得的發 熱量為50〜140焦耳/克，其中該反應性樹脂包含下式（1) 所示的錡鹽：

   一於式⑴中，R1係選自亞硝基、羰基、羧基、氰基、 :烷基銨及甲氟基所組成之族群；尺2及R3係選自氨基、 氣氧基及甲基所組成之族群；¥係選自六氟砷酸鹽及六 氟銻酸鹽所組成之族群。 6’如申請專利範圍第5項所述之電路板，其中具有第一連 接端子之第-電路部材是半導體晶片，具有第二連接端 子之第二電路部材為具有第二連接端子的玻璃底板。 24 1316532 脂更包含環=ΐ。5項所述之電路板，其中該反應性樹 ΙΐΓ鄉㈣5項所狀f路板，其躲在於··該 黏、，、》劑含有薄膜形成高分子。 9’C利範圍第5〜8項之任-項所述的電路板，其 〇/ 之中含有以分散的狀態存在的0.1〜30體積 4的導電粒子。 25