TWI498979B - Composite sheet - Google Patents

Description

複合片材

本發明係關於一種複合片材，其係使用於電子機器，特別是平面顯示器(FPD)，更詳細而言為彩色TFT液晶模組或彩色STN液晶模組電漿顯示面板(PDP)、有機電致發光顯示面板之製造步驟之一之壓接步驟。

以往，於電子機器之製造過程中，進行如圖1~圖3所示之壓接步驟。於此，圖1為全體圖，圖2係放大圖1之A部分並表示剖面之X箭頭視向圖，圖3係放大圖1之B部分並表示剖面之Y箭頭視向圖。其中，圖1表示壓接前，圖2、圖3表示壓接後之狀態。

圖中之號碼1係表示於上部形成有第1電極2之玻璃基板。可撓性印刷基板(FPC)3之一端部係藉由熱壓接而疊層於前述玻璃基板1之端部。於此，FPC3具有：膜5，其係形成有驅動器IC4；及第2電極6，其係形成於該膜5之單側。於下端部包含有脫模片材7之加熱器8係配置於前述玻璃基板1及FPC3之熱壓接預定部上。FPC3之另一端部係藉由熱壓接而與端部形成有第3電極9之PCB(印刷電路板)基板10疊層。於下端部包含有脫模片材11之加熱器12係配置於前述PCB基板10與FPC3之熱壓接預定部上。此外，編號13表示各向異性導電膜(ACF)，編號14表示密封材料。而且，依第3電極9、第2電極6、第1電極2之順序設定厚度變薄。

於圖1之壓接步驟中，在使ACF13介在玻璃基板1之第1電極2 與FPC3之第2電極6之間的狀態下，於ACF13上之FPC3與加熱器8之間，中介脫模片材7並藉由加熱器8予以熱壓接，藉此進行玻璃基板1之第1電極2與FPC3之第2電極6之電性連接。而且，在使ACF13介在PCB基板10之第3電極9與FPC3之第2電極6之間的狀態下，於ACF13上之FPC3與加熱器12之間，中介脫模片材11並藉由加熱器12予以熱壓接，藉此進行PCB基板10之第3電極9與FPC3之第2電極6之電性連接。

然而，使用於壓接步驟之脫模片材7,11係要求為了進行均勻壓接之緩衝性，以及對於壓接時溢出之ACF13的脫模性。特別於進行PCB基板之第3電極9與FPC3之第2電極6之連接的處所(B部分)，要求較玻璃基板用之脫模片材更大的緩衝性。以往，進行各種提案而使用矽膠片材、具有脫模性之氟樹脂膜、或者矽膠與氟樹脂膜之複合片材等。

以往，作為與上述脫模片材具有同樣目的之膠複合片材，提案有例如日本特開2004 55687號公報。該膠複合片材係由樹脂膜、形成於該樹脂膜之一面(可撓性基板側)之氟樹脂層、及形成於樹脂膜之另一面之膠層所構成，具有對變形強固，且用以確保與各向異性導電膜之脫模性之結構。

然而，近年來，為了縮短壓接循環以提升生產性，ACF的材質取代低溫短時間類型而要求維持、提升連接可靠性。而且，使用ACF之壓接步驟亦在用途上遍及各式各樣，就現狀來看，所提案的脫模片材難說已提供滿意的脫模特性、重複使用壽命。

本發明之目的在於提供一種複合片材，其係具備由耐熱性樹 脂膜、及形成於該膜之兩面之矽膠系組成物所組成之片材之構成，並且藉由使前述片材之矽膠系組成物成為特定組成，以便適於使用各種各向異性導電膜之壓接步驟之重複使用壽命長，且具有良好之脫模特性。

若依據本發明，可獲得適於使用各種各向異性導電膜之壓接步驟之重複使用壽命長，且具有良好之脫模特性之複合片材。

本發明之複合片材本之特徵為：使用於電子機器之製造步驟之一之熱壓接步驟；且包含：耐熱性樹脂膜；及片材，其係形成於該耐熱性樹脂膜之兩面，並由矽膠系組成物所組成；前述片材之矽膠系組成物係就重量部而言，對於矽膠100包含有矽石(silica)粉末：2~100、碳黑：0~200、氧化鎂：10~1000、氧化鐵：0~20及氧化鈰：0.1~0.5。

於本發明中，作為前述耐熱性樹脂膜可舉出由聚醯亞胺、芳香族聚醯胺、聚醚醚酮樹脂、聚醚碸樹脂、聚苯硫樹脂之任一耐熱性樹脂所組成的膜，但並未特別限定。

於本發明中，對於矽膠100重量部，矽石粉末設為2~100重量部係依據如下理由。亦即，若矽石粉末少於2重量部，膠硬度變低，殘留壓縮扭曲會變大。而且，若矽石粉末超過100重量部，膠硬度過高，緩衝性變差，並且成形性會惡化。

於本發明中，對於矽膠100重量部，碳黑設為0~200重量部，係由於若碳黑超過200重量部，電性傳導度不會變高，帶電防止特定之提升甚少，並且成形性會惡化。

於本發明中，對於矽膠100重量部，氧化鎂設為10~1000重量部係依據如下理由。亦即，若氧化鎂少於10重量部，熱傳導速度低，升 溫時耗費時間。而且，若氧化鎂超過1000重量部，熱傳導速度不會變高，無法獲得對於填充量增加之效果，並且成形性惡化，硬化後的膠變脆。

於本發明中，對於矽膠100重量部，氧化鐵設為0~20重量部，係由於若超過20重量部，無法抑制高溫加壓下之矽聚合物之低分子量化，無法降低殘留壓縮扭曲。

於本發明中，對於矽膠100重量部，氧化鈰設為0.1~0.5重量部係依據如下理由。亦即，若氧化鈰少於0.1重量部，於高溫加壓下產生矽聚合物之低分子量化，殘留壓縮扭曲甚大。而且，若氧化鈰超過0.5重量部，於高溫加壓下無法抑制矽聚合物之低分子量化，無法降低殘留壓縮扭曲。

於本發明中，總厚度宜為0.01~5mm。於此，總厚度小於0.01mm之情況時，由於強度不足，不符合使用壽命，若總厚度超過5mm，熱傳導速度低，壓接時耗費時間。

1‧‧‧玻璃基板

2‧‧‧第1電極

3‧‧‧可撓性印刷基板

4‧‧‧有驅動器IC

5‧‧‧膜

6‧‧‧第2電極

7、11‧‧‧脫模片材

8、12‧‧‧加熱器

9‧‧‧第3電極

10‧‧‧PCB(印刷電路板)基板

13‧‧‧各向異性導電膜

14‧‧‧密封材料

21、41‧‧‧耐熱性樹脂膜(聚醯亞胺膜)

21a、21b、41a、41b‧‧‧凹凸面

22a、22b‧‧‧黑色片材

23、32、43、53‧‧‧複合片材

31‧‧‧加熱器下盤

33‧‧‧加熱器上盤

34a‧‧‧印刷基板

34b‧‧‧銅蒸鍍聚醯亞胺膜

35‧‧‧各向異性導電性膜

42a、52a‧‧‧第1片材

42b、52b‧‧‧第2片材

圖1係使用脫模片材進行電路基板之電極端子部與玻璃基板、PCB基板之導電部之熱壓接之情況下之說明圖。

圖2係放大表示圖1之要部之X箭頭視向圖。

圖3係放大表示圖1之要部之Y箭頭視向圖。

圖4係關於本發明之第1實施型態之複合片材之概略剖面圖。

圖5係用以試驗本發明之複合片材之厚度減少率之試驗裝置之說明圖。

圖6係用以試驗本發明之複合片材之壓接耐久性之試驗裝置之說明圖。

圖7係關於本發明之第9實施型態之複合片材之概略剖面圖。

圖8係關於本發明之第10實施型態之複合片材之概略剖面圖。

以下，參考圖式來說明關於本發明之各實施型態之複合片材。此外，下述第1~8實施型態係用於圖1之A部分之電極間之壓接的複合片材。而且，下述第9、10實施型態係有關用於圖1之B部分之電極間之壓接的複合片材。

(第1實施型態)

參考圖4。

圖中之編號21係表示由聚醯亞胺所組成之厚度50μm之耐熱性樹脂膜(聚醯亞胺膜)。藉由電暈放電處理而被粗面化之凹凸面21a,21b係分別形成於前述聚醯亞胺21之兩面。由矽膠組成物所組成之黑色片材22a,22b係分別在形成有凹凸面21a,21b之聚醯亞胺膜21之兩面形成。於此，片材22a,22b係於有機聚矽氧(矽膠)100重量部，疊層均勻混合矽石粉末12重量部、碳黑42重量部、氧化鎂260重量部、氧化鐵2重量部及氧化鈰0.1重量部而成之矽系組成物，並予以乾燥、硬化而形成。

接著，說明關於圖4之複合片材之製造方法。

(1)首先，作為基材而使用厚度50μm之聚醯亞胺膜。該聚醯亞胺膜係使用將烷氧矽烷、鉑化合物、四乙氧矽溶解於n-已烷之物作為底漆，於兩面塗層，於室溫乾燥10分鐘。此時之附著量係單面為2.0g/m²。而且，另外於有機聚矽氧100重量部，藉由混合攪拌機均勻混合矽石粉末12重量部、碳黑42重量部、氧化鎂260重量部、氧化鐵2重量部及氧化鈰0.1重量部，以獲得矽膠系組成物。

(2)接著，將前述矽膠系組成物溶解於甲苯溶劑，進一步加入鉑加硫劑而製成膠糊。接下來，於經施行前述底漆處理、厚度50μm之聚醯亞胺膜之單面，將前述膠糊予以塗層後，藉由熱氣加硫爐，於170℃以下進行10分鐘之加硫。接下來，於聚醯亞胺膜之另一面亦重複進行此處理，以聚醯亞胺之芯材為中間而將上下面製成對稱構造。進一步於200℃之熱風乾燥爐進行4小時處理，藉此進行2次加硫，獲得總厚度200μm之矽膠組成物被覆之複合片材。

若依據第1實施型態，從包含具有凹凸面21a,21b之聚醯亞胺膜21、及形成於該聚醯亞胺膜21之兩面之具有特定組成之矽膠系組成物之片材22a,22b，構成複合片材23。因此，本發明之複合片材23係適於使用各種各向異性導電膜之壓接步驟，重複使用壽命長，且具有良好之脫模特性。

實際上使用如圖5所示之試驗機，進行上述複合片材之厚度減少率(%)之試驗。該試驗係藉由於加熱器下盤31上，載置複合片材32，以加熱過之加熱器上盤33，加壓該複合片材32，測定複合片材32之厚度減少比例而進行。而且，使用如圖6所示之試驗機，進行上述複合片材之壓接耐久性之試驗。該試驗係藉由於加熱過之加熱器下盤31上，依序中介有印刷基板34a、各向異性導電性膜35、未設計圖案之銅蒸鍍聚醯亞胺膜34b而載置複合片材32，以加熱過之加熱器上盤33，加壓該複合片材32而進行。

厚度減少率係設定加壓壓力：4MPa、加熱器上盤溫度：300℃、加熱器下盤溫度：常溫、加壓保持時間：10sec、加壓間隔：5sec、加壓次數：80次而求出。

壓接耐久性係設定加壓壓力：3MPa、加熱器上盤溫度：280 ℃、加熱器下盤溫度：45℃、加壓保持時間：15sec、加壓次數：20、40、60、80次(於各加壓次數後，藉由壓接試驗後之導通來確認ACF之壓接狀態)而求出。

(第2~8實施型態及比較例1~3)

除改變原料組成物之成分調配比例以外，均與上述第1實施型態採同樣操作而獲得複合片材。其中，關於比較例3並未使用聚醯亞胺膜。

下述表1係表示針對第1實施型態1~8及比較例1~3之原料組成物之成分、厚度減少率、升溫速度、帶電防止性、成形加工性及壓接耐久性(分別為20次、40次、60次、80次)調查之結果。其中，於表1，升溫速度、帶電防止性、成形加工性及壓接耐久性係以兩圈表示最佳，一圈表示良好，三角表示普通，叉號表示不良。此外，於表1，實施例1~8及比較例1、2之片材22a,22b的厚度分別為75μm，比較例3之膠層之厚度為200μm。

其中，關於升溫溫度，◎：表示高熱傳導性，極良好地縮短壓接時間；○：表示中熱傳導性，良好地縮短壓接時間；△：表示低熱傳導性，良好地縮短壓接時間；×：表示弱熱傳導性，壓接時間之縮短不充分。

關於帶電防止性，◎：表示高導電性，極良好地防止帶電；○：表示中導電性，良好地防止帶電；△：表示低導電性，防止帶電；×：表示弱導電性，帶電防止不良。

關於成形加工性，○：表示成形良好。

關於壓接耐久性，○：表示導通良好；×：表示導通不良。

如下係根據上述表1之第1實施型態1~8及比較例1~3之複合片材之考察。

第1實施型態之情況時，作為特性之升溫速度、帶電防止性、成形加工性及壓接耐久性係均衡地設定，可確認符合用於ACF壓接之熱壓接片材所要求之特性。

第2實施型態之情況時，升溫速度為低熱傳導，縮短壓接時間，而且帶電防止性雖具有低導電性，但防止帶電。然而，觀察到包含矽膠組成物之被覆層的強度降低，可確認缺乏壓接耐久性。

第3實施型態之情況時，升溫速度為弱熱傳導，壓接時間未 充分縮短，而且帶電防止性良好而為高導電。而且，觀察到包含矽膠組成物之被覆層的強度些許降低，可確認缺乏壓接耐久性。

第4實施型態之情況時，升溫速度為低熱傳導性，縮短壓接時間，而且帶電防止性良好而為高導電。然而，觀察到包含矽膠組成物之被覆層的強度些許降低，可確認亦缺乏壓接耐久性。

第5實施型態之情況時，升溫速度為中熱傳導，良好地縮短壓接時間，而且帶電防止性良好而為高導電。然而，觀察到包含矽膠組成物之被覆層的強度些許降低，可確認亦些許缺乏壓接耐久性。

第6實施型態之情況時，升溫速度為中熱傳導，極為良好地縮短壓接時間，而且帶電防止性雖為低導電性，但防止帶電。然而，未觀察到包含矽膠組成物之被覆層的強度降低，可確認壓接耐久性亦足夠。

第7實施型態之情況時，升溫速度為高熱傳導，極為良好地縮短壓接時間，而且由於帶電防止性為低導電性，因此帶電防止不良。而且，未觀察到包含矽膠組成物之被覆層的強度降低，可確認壓接耐久性亦足夠。

第8實施型態之情況時，升溫速度為高熱傳導，極為良好地縮短壓接時間，而且帶電防止性為高導電性，極為良好。然而，觀察到包含矽膠組成物之被覆層的強度降低，壓接耐久性亦不足。此外，對成形性雖無妨礙，但由於成分調配量多，因此複合片材缺乏柔軟性，可確認對健全的ACF壓接仍留有不確實性。

比較例1之情況時，升溫速度為弱熱傳導，壓接時間未充分縮短，而且由於帶電防止性為弱導電性，因此帶電防止不良。而且，由於 包含矽膠組成物之被覆層的強度顯著降低，因此變形量大，可確認無法重複壓接。

比較例2之情況時，作為成形加工性，成分調配量多，可確認無法成形。

比較例3之情況時，升溫速度為高熱傳導，極為良好地縮短壓接時間，而且帶電防止性為高導電，帶電防止性為高導電，極為良好。然而，由於包含矽膠組成物之被覆層的強度顯著降低，因此變形量大，可確認無法重複壓接。

(第9實施型態)

參考圖7。此外，第9實施型態及後述第10實施型態之複合片材之情況時，由於設想在FPC之端子部分凹凸大的用途使用，因此充分厚地形成第1、第2片材之厚度。於此，圖7中，複合片材係配設為第1片材42a成為ACF側，第2片材42b成為加熱器側。

圖中之編號41係表示由聚醯亞胺所組成之厚度25μm之耐熱性樹脂膜(聚醯亞胺膜)。藉由電暈放電處理而被粗面化之表面粗度(Ra)為1.4之凹凸面41a,41b係分別形成於此聚醯亞胺41之兩面。於形成有凹凸面41a,41b之聚醯亞胺膜41之兩面，分別形成有包含矽膠系組成物之黑色的第1片材(厚度210μm)42a、及包含矽膠系組成物之灰色的第2片材(厚度115μm)42b。

於此，第1片材42a係於平均聚合度4000之有機聚矽氧(矽膠)100重量部，疊層均勻混合矽石粉末12重量部、碳黑42重量部、氧化鎂260重量部、氧化鐵2重量部及氧化鈰0.1重量部而成之矽系組成物，並予以乾 燥、硬化而形成。第2片材42b係於平均聚合度3700之有機聚矽氧(矽膠)100重量部，疊層均勻混合矽石粉末31重量部、氧化鎂698重量部、氧化鐵6重量部及氧化鈰0.1重量部而成之矽系組成物，並予以乾燥、硬化而形成。下述表2係表示針對第9實施型態及後述第10實施型態之各原料之調配比例、第1、第2片材之厚度、厚度減少率、升溫速度、帶電防止性、成形加工性及壓接耐久性(分別為20次、40次、60次、80次)調查之結果。其中，於表2，升溫速度、帶電防止性、成形加工性及壓接耐久性係以兩圈表示最佳，一圈表示良好，三角表示普通，叉號表示不良。

其中，關於升溫溫度，◎：表示高熱傳導性，可極良好地縮短壓接時間之情況。

關於帶電防止性，◎：表示高導電性，極良好地防止帶電；○：表示 中導電性，良好地防止帶電。

關於成形加工性，○：表示成形良好。

關於壓接耐久性，○：表示導通良好。

接著，說明關於圖7之複合片材43之製造方法。

(1)首先，使用作為基材之厚度25μm之聚醯亞胺膜。而且，於有機聚矽氧100重量部，藉由混合攪拌機均勻混合矽石粉末12重量部、碳黑42重量部、氧化鎂262重量部、氧化鐵2重量部及氧化鈰0.1重量部，以獲得矽膠系組成物。

(2)接著，將前述矽膠系組成物溶解於甲苯溶劑，進一步加入鉑加硫劑而製成膠糊。接下來，於經施行前述底漆處理、厚度25μm之聚醯亞胺膜之單面，將前述膠糊予以塗層後，藉由熱氣加硫爐，於170℃以下進行10分鐘之加硫。接下來，於聚醯亞胺膜之另一面亦重複進行此處理，製成以聚醯亞胺之芯材為中間之兩面構造。進一步於200℃之熱風乾燥爐進行4小時處理，藉此進行2次加硫，獲得總厚度350μm之矽膠組成物被覆之複合片材43。

若依據第9實施型態，從具有凹凸面41a,41b之聚醯亞胺膜41、形成於該聚醯亞胺膜41之一面之包含具有特定組成之矽膠系組成物之厚度分別為210μm之第1片材42a、及形成於聚醯亞胺膜41之另一面之包含具有特定組成之矽膠系組成物之厚度分別為115μm之第2片材42b，構成複合片材43。因此，本發明之複合片材43除了可獲得與第1實施型態同樣之效果以外，還具有以下所述之效果。

亦即，依用途不同，對複合片材所要求之緩衝性的程度會不 同。例如對於需要緩衝性之用途，必須加厚片材的厚度。於此，若加厚兩面之第1、第2片材之厚度，雖可賦予緩衝性，但有損熱傳導性。因此，僅加厚與工件(可撓性基板)接觸之第1片材42a的厚度，並使第2片材42b之厚度變薄，藉此可無損於熱傳導性且賦予緩衝性。上述實施型態9之情況時，由於第1片材42a之厚度製成210μm，第2片材42b之厚度製成115μm，因此可無損於複合片材43之熱傳導性且賦予緩衝性。此外，於圖5之複合片材43，為了第1片材42a顯現功能性，第2片材42b必須防止翹曲。

而且，若於聚醯亞胺膜之兩面形成同色的片材，無法以目視辨別複合片材43之表面。因此，上述第9實施型態之情況時，由於第1片材42a的顏色為黑色，第2片材42b的顏色為灰色，故可容易進行複合片材43之正反面的辨別。進一步而言，由於將聚醯亞胺膜之厚度設為25μm，因此與第1實施型態相比，可改善熱傳導性。

如此，第9實施型態之複合片材係改善升溫速度，均衡地設定帶電防止性、成形加工性及壓接耐久性，與第1實施型態相比，亦更適於要求緩衝性之用途。

(第10實施型態)

參考圖8。其中，與圖7相同之構件係附上相同編號，並省略說明。

如上述表2所示，第1片材52a之厚度為150μm，黑色，第2片材52b係與第1片材52a在厚度及顏色上相同。因此，第1片材52a與第2片材52b之調配比例相同。而且，關於第10實施型態之複合片材53之製作方法係與第9實施型態之情況相同。

若依據第10實施型態，改善升溫速度，均衡地設定帶電防止性、成形加工性及壓接耐久性，與實施例1相比，獲得些許改善厚度減少率、熱傳導性之複合片材。

1‧‧‧玻璃基板

2‧‧‧第1電極

5‧‧‧膜

6‧‧‧第2電極

7‧‧‧脫模片材

Claims (5)

1. 一種複合片材，其特徵為使用於電子機器之製造步驟之一之熱壓接步驟，其包含：耐熱性樹脂膜；及二片材，其係形成於該耐熱性樹脂膜之兩面，並由矽膠系組成物所組成，其中前述二片材的厚度彼此不同，前述二片材之矽膠系組成物各係就重量部而言，對於矽膠100包含有矽石(silica)粉末：2~100、碳黑：0~200、氧化鎂：10~1000、氧化鐵：0~20及氧化鈰：0.1~0.5。
2. 如申請專利範圍第1項之複合片材，其中前述二片材的組成彼此不同。
3. 如申請專利範圍第2項之複合片材，其中前述二片材之矽膠系組成物中之一者，係就重量部而言，對於矽膠100包含有矽石粉末：12、碳黑：42、氧化鎂：262、氧化鐵：2及氧化鈰：0.1；前述二片材之矽膠系組成物中之另一者，係就重量部而言，對於矽膠100包含有矽石粉末：31、碳黑：0、氧化鎂：698、氧化鐵：6及氧化鈰：0.1。
4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之複合片材，其中耐熱性樹脂膜包含聚醯亞胺、芳香族聚醯胺、聚醚醚酮樹脂、聚醚碸樹脂、聚苯硫樹脂之任一耐熱性樹脂。
5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之複合片材，其中總厚度為0.01~5mm。