1316533 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 的電路連接用黏結劑 本發明涉及用於電路 零件同佈線基板之間連接 【先前技術】 我嘗1C晶片等電子零件 板之間進行電路連接時,使用將黏結:路基 分數的各向異性的導電黏鈐 ^ V電粒子 劑塗覆於相對設立的兩電 了以將廷些黏結 極之間連接後’再通過在加壓方向使其具有導= 實現電連接。例如,在曰本特許公開公報有平導3= 號中’提出使用環氧樹脂作爲主Μ分的電 黏結劑的方案。 運接用 衝擊試驗和PCT等試驗等& & 片 抗旁 寻忒驗4的可罪性試驗中,基於 基板的熱膨脹率的不同所産生的内部應力,容易在缝 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㈣的印刷基板,使 用聚酿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,源於同晶片的埶膨脹 率的不同而產生的内部應力,容易産生晶片和基板的 撓曲。再有,當將晶片向基板壓接使黏結劑流動的情 况下許多孔隙發生在連接介面,存在耐濕性降低等 1316533 問題。 【發明内容】 可私=明的目的在於提供一種電路連接用黏結劑,它 p _⑨源、於熱膨服率的不同所產生的内部庫力使 =的連接阻抗增大,黏結劑的剝離和…基板 經力t發電路連接用黏結劑是將相對的電路電極 =二Γ使加壓方向的電極間實現電連接的熱 人 ’ D M中,上述黏結劑具有以下特徵,即:它 含有分散的平均刼你s ,n 、 '佐爲10 # m以下的橡膠粒子和埶固 =:Γ脂’該點結劑的DSC(差式掃描熱分析) 度爲6〇t以上,而固化反應的80%的結 束皿度爲26〇C以下。 另外’本發明的點結劑在從發熱開始溫度到固化反 應的80%結束的溫度, DSC、目I丨π a 5〇·ΐ4〇焦耳/克。 •的發熱量最好爲 再有,本發明的勒么士满丨闲 <一 土、 U用DSC測得的固化反應的 60%,.·。束溫度最好在16〇。〇以下。 劑 再有’反應性樹脂最好含有環氧樹脂和潛在性固化 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。 1316533 本發明的黏結劑意在包含薄膜狀的黏結劑和糊狀 讀占結劍兩者’但最好是薄膜狀黏結劍。 在將本發明的黏結劑做成薄膜"犬的情況下,可以人 有形成薄膜的高分子物質。 3
另外,本發明的薄膜在25 t時的彈性率 50-100晴3,若使用本發明,可以吸收在抗熱衝擊詞 驗及PCT試驗等的可靠性試驗中所產生的内部應力, 即使在可靠性試驗後也沒有連接處的連接阻抗增大及 黏結劑剝離的現象,可以得到連接可靠性提高^黏結 劑。另外,若使用本發明,在將晶片實際安裝在 板時,由於降低了基板的撓曲可以抑制其對顯示質量 的不良影響…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1(: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10 以下的橡膠粒子。含有橡膠粒子的目的 疋爲了緩解可靠性試驗中所産生的内部應力,防止黏 結劑的剝離,降低基板的撓曲。 橡膠粒子的平均粒徑最好是〇 . i _ 1 〇 # m,尤其好的 7 1316533 是〇·1-5 // m。另外,牡 3 特別好的疋橡膠粒子 以下的粒子占粒徑分佈的8〇%以上。 “均拉c 作爲本發明的橡踢粒子只要是破璃化轉化 25°C以下的橡膠粒子均 ,皿度在
以使用丁二烯橡膠,聚 T 膠,矽橡膠等。 丁腈橡 在上述的橡膠粒子中县 „^ 于中最好使用矽橡膠粒子,因爲 其除了耐溶劑性優良外,分 U爲 刀畎往也很好。矽橡膠粒子 可以使用以下方法这 〇 . & I忏,即.將矽烷化合物或甲美二 院氧基繼/或其部分水解縮合物加到使用苛性二: 氣等驗性物質將PH㈣整到9以上的乙醇水溶液中之 後,再使其水解縮聚的方法或者使其與有機碎氧院妓 聚的方法。另外’爲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.支鏈巾含有氫氧基或環 氧基’酮亞胺’敌基,疏基等官能團的梦微粒子。 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。 橡勝粒子在室溫(25它)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130 Mpa。但是,當選擇反應性樹 脂的4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1〇〇重量份時其爲1〇·1〇〇重量份。 1316533 作爲本發明所使用的反應性樹脂可以是例如,環氧 樹脂和潛在性固化劑的混合物,自由基反應性樹脂和 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的單獨一種或 將兩種以上混合使用’但不受這些例子的限制。例如: 由風> 甲基氧丙院和双酌· A’ F或AD衍生的双盼型環氧 樹脂;由氣甲基氧丙烧和線性酌链清漆樹脂(7二y瓜 /求’ y夕)或甲酚-可溶性酚醛清漆樹脂(夕b y、、一爪 /求7 y夕)衍生的環氧酚醛清漆樹脂,具有含萘環结 構的萘系環氧樹脂,以及在縮水甘油氨絡合物,縮水 甘油醚,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。 作爲這些環氧樹脂’爲了防止電子遷移最好使用將 雜質離子蛔如Na+,C丨·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、米唑系,醯肼系,三氟化硼_醯胺的 絡合物,锍鹽,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,錄鹽的固化溫度在航 以上而其固化反應完成60%的溫度在16〇。〇以下,因其 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)表示的餘睡 1316533
R -疋在式(1 ) _,R1爲電子吸水性的基,例如: 亞3硝基’叛基’羧基’氰基三烷基銨,甲氟基;尺2及 r爲電子供給性的基,例如:氨基,氫氧基,甲基;y 爲非求核性陰離子,例如.> 盡妯 土 灼如.,、虱砷酸鹽,六氟銻酸鹽。 份 錡鹽相對於環氧樹脂的使用量最好是2_20重量 在本發明的黏結劑中最好·混人分散導電教子,立目 =爲了彌補晶片的凸緣或基板電極的高度誤差:使 黏、.Ό劑具有各向異性的異電性。 反應性樹脂相對於黏結劑的使用量最好是相對於 黏、.。劑100重量份爲20_1〇〇重量份。 作爲本發明的導電粒子可以使用例如A , 金屬粒子,㈣受這些例子的限制 c的疋在I本乙料高分子球形芯材的表面設置Ni, 二料等導電層’另外’在導電粒子的表面, ΠΓ: /η,焊料等表面層。進-步形成表面層 疋爲了通過同底層(導電層)的結合提高導電 10 1316533 ’。導電粒子的粒禋必須比基 還小。另外,在電極有高度誤差的情::的-小間隔 的粒控最好比高度誤差要大,具體的是11〇導電赴子 :,分散在#結劑中的導電粒子量 "广另 % ’尤其好的是〇.2·15體積%。 丄30體積 在本發明的點結劑中可以混入 作爲本發明中可使用的無機充填材:材料。 材料’但不受這些材料的限 :列舉如下 石夕、晶體二氧化石夕、石夕_、氧化i如石山=的二氧化 孔1G站、妷酸鈣等粉末。 無機充填材料的使用量最 物100重量份爲10遍* 對於黏結劑組合 量重量份。尤其好的是2。,重 趙二了降低熱膨脹係數’無機充填材料的使用ί 者電然而’用量,大有産生黏結性降心 者電極間導電不良的傾向,用量過小 -次 低熱膨脹係數的傾向。 此充分降 無機充填材料的平均粒徑從防止連 的觀點來看最好在3㈣以下。另外,從防止 :脂的流動性降低的觀點和防止對晶 :. :的觀點來看’最好使用球狀填料作爲無機充=
料。無機充填材料無論黏結劑是否含有導電粒子二 混入、分散。 J 爲了更容易形成薄膜,還可以將笨氧基樹脂,聚脂 樹脂’聚酿胺樹脂等熱塑性樹脂(以下稱爲薄膜形成: 高分子)加入到本發明的黏結劑中。這些薄膜形成性高 11 1316533 的效果。尤其 膜形成性高分 刀子具有緩解反應性樹脂固化時的應力 #的疋當其具有氫氧基等官能團時,薄 子有利於提高黏結性。 马了將本發明的黏結 取、v队Μ Μ徕用以 的方法進行,即:將至少由這此 性© & ^ 、一夂應性树脂,潛在 劑中伟Γ且成的黏結劑組合物溶解或者分散在有機溶 上,使”成液體狀,然後塗覆在可以剝離的基體材料 $固化劑的活性溫度以下除去溶劑即可。這時所 用的: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。 本發明的黏結薄膜可以通過調整反應性樹脂,橡膠 2子’薄膜形成性高分子材料等的使用量使薄膜的彈 二率(25°C)爲 5〇_100〇MPa,最好是 7〇_5〇〇Mpa。黏結 4膜的彈也率—超過1GGGMPa就不能將薄膜黏貼到電 广 ,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 . MPa §同基體材料薄膜一起捲成l〇M以上的 、’ 夺存在黏結薄膜黏貼在基體材料薄膜的背面 ^ %於進彳了將#結薄膜點貼到電路基板上的作業的傾 2 。另外,這時,由於低分子的反應性樹脂的含量增 :在壓接時存在產生許多孔隙的傾向。再有,黏結 薄膜的^性峯(4Φ 7^? ! J. 丰(錯存彈性率:測定用薄膜厚度:10 # 可=用黏彈性測定裝置(升溫速度:1(rc/分,頻率:1HZ) 求得。 12 1316533 黏結劑的反應性可以用DSC(升溫速度:i〇°c /分) 測定。本發明的黏結劑使用DSC的發熱開始溫度是6〇 °C以上’黏結劑的固化反應的80%的結束溫度在260 °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60%的結束 温度最好在160°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:1〇。〇/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 量若超過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 /克吟,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。
圖表中,將J 圍的面積, 室溫(25°C DSC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’纟可以使用市售的測定裝置進 行測疋。黏結劑的反應是發熱反應,若以一定的升溫 速度升溫’試樣反應就產生熱量。將該發熱量輸出到 將基線作爲I進,出膝叙a祕f u ......_
13 1316533 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㈣卿的結束溫度可以由 發熱量的面積求得。 貫施例一 將苯氧基樹脂(聯合石炭化物公司(Uni〇n以汁⑷ Ltd.)製’ PKHC) 50克溶解在醋酸乙§旨115克中,得到 30重量%的苯氧基樹脂溶液。 作爲石夕酮,纟2(TC將甲基三甲氧基石夕烧加入到以 3〇〇轉/分鐘攪拌的pH值爲12的乙醇水溶液中使其水 解縮σ,製彳于25 c的儲存彈性率爲8MPa,平均粒徑 爲2 # m的球形微粒子。 將含有苯氧基樹脂溶液(以固態重量比苯氧基樹脂 45克)硅酮微粒子3〇克,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(N0vacul) HX-3941)20克,双酚A型環氧 榷|脂(環氧當量180)50克混合,將在聚苯乙稀系核芯、(直 ,:5 # 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5〇#m的薄膜的單面進^ 表面處理的PET(聚對苯二甲酸乙酯,基體材料薄膜, 分離器)薄膜上,經7〇°C熱風乾燥10分鐘,得到黏結 刈層厚度爲45 // m的薄膜狀黏結劑。關於該黏結劑, 對反應開始時間’反應結束時間’固化反應的60%和 8〇%的結束溫度,直到固化反應的80%結束的DSC的 14 1316533 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。 其次’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3〇// m,高度15# m,凸 緣數288)的晶片(lOxi〇mm ’厚度5〇〇 # m)同具有和晶 片的電極相對應的電路電極的鍍Ni/Au的Cu電路印刷 板進行連接。 將薄膜狀黏結劑(12x12mm)在80°C,1.0Mpa(l〇公 斤力/复米2)的壓力下黏貼在鍍Ni/Au的Cu電路印刷 板(電極高度20ππη ’厚度0.8mm),剝離分離器,使晶 片的凸緣和鍍Ni/Au的Cu電路印刷板(厚度〇 8m叫的 位置吻合。隨後,在18〇t;,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。 本連接後晶片的換曲i泛匕以向晶片方向凸起的 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8M Ω,絕緣阻抗在i 88 Ω以上。這些 值即使在進行-55-1251的抗熱衝擊試驗1〇〇〇次迴圈 處理’ pct試驗,0.2Mpa(2個大氣壓》2〇〇小時, 260 C釺焊浴中浸潰1〇秒鐘後也沒有變化,表明其良 好的連接可靠性。 、 實施例二 除了⑯10體積㈣導電粒子分散在黏肖劑中外,
15 Ϊ316533 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在對厚度爲刈 的薄膜的單面進行表面處理的pet舊 崎联上,細7〇 。(:熱風乾燥10分鐘’得到黏結劑層厚度爲ι〇 — 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Αιι層的導電離子分散在溶液中這一點外,$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5〇# m的薄膜的單面進^表 面處理的PET薄膜上,㉟赃熱風乾燥i◦分鐘,得 到黏結劑層厚度爲15 # m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(rc _邊加熱,—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。 . . 關於這種黏結劑,同實施例一同樣地進行測定,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 示地將可金凸緣(面積:50x50 // m,間隔:20 # m,高 度.15#111,凸緣數362)的晶片(1.7又17111111,厚度:5〇〇 V m)同帶IT◦電路的玻璃基板(厚度:llmm)進行連 接。將各向異性導電薄膜(2x2〇mm)在S(rc,1Mpa(1〇 公斤力/釐米2)的壓力下黏貼到帶ΙΤ〇電路的玻璃基板 上後,剝離分離器,使晶片的凸緣和帶ΙΤ〇電路的玻 璃基板的位置吻合。隨後,在19{rc,4〇克/每個凸緣, 16 1316533 比較例一 合橡膠粒子的各向異性導電薄膜 FC-110A(曰立化成工業工股份有限公司製,膜厚:45 # 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 Am,間隔:30gm,高度:15// m ’凸緣數288)的晶片(10xl〇mm,厚度:5〇〇" m)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/釐米2)的壓力下黏 貼到鍵Ni/Au的Cu電路印刷板上(電極高度:2〇 β m, 厚度:0.8mm),剝離分離器後,使晶片的凸緣同鍍Ni/Au 的Cu電路印刷板的位置吻合。隨後,在i9〇t>c,75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 m(向晶片方向凸起的撓曲)。另外,本連接後的連接随 抗爲每一個凸緣最高爲20ΜΩ,平均爲ΐ〇ΜΩ,絕緣 阻抗在108Ω以上。連接阻抗經_55_125〇c的抗熱衝擊 試驗1000次迴圈處理,PCT試驗(121°C,2MPA(2個 大氣壓))200小時,260°C的釺焊浴浸潰10秒鐘後除了 增大之外還産生一些連接不良的情況。 比較例二 使用將由厚度爲8#m的含有導電粒子的薄獏層和 19 1316533 卞度4 15 的不含導電粒子 M沾 的存膜層構成的兩層結 構的不含橡膠粒子的各向異性導 . 导電4膜AC-8401(曰立 化成工業股份有限公司製, 一 a 农联^ · 23" m)相對實施例 一進行比較試驗,其結果示於表工。 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:5〇x50#m,間隔2〇#m,高度:15^, 凸緣數362)的晶片(1.7xl7mm,厚度:5〇〇#⑷和帶ιτ〇 電路的玻璃基板(厚度·· 進行連接。將各向異性 導電薄膜(2x20mm)在8(TC ’以1MPa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 和帶ITO電路的玻璃基板的位置吻合。隨後,在19〇 C,40克/每個凸緣,10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 1316533 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 1316533 【圖式間單說明】