各向異性的導電性粘接劑以及應用該粘接劑的薄膜的製作方法
2023-04-24 21:32:41 1
專利名稱：各向異性的導電性粘接劑以及應用該粘接劑的薄膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及各向異性的導電性粘接劑以及應用該粘接劑的薄膜(ACF)。更詳細地說，涉及各向異性的導電性粘接劑以及應用該粘接劑的薄膜(ACF)，其特徵為，在絕緣性粘接成分中含有交聯性橡膠樹脂。
背景技術：
各向異性的導電性粘接劑是電路連接材料，其在絕緣性粘接成分中分散有導電性顆粒，將對置的電路進行機械連接的同時，由於導電性顆粒的存在，電路電極之間形成電連接。作為絕緣性粘接成分可以使用熱塑性樹脂和熱固性樹脂等，但從連接可靠性的方面考慮，主要還是用熱固性樹脂。
使用熱固性樹脂作為粘接成分時，使各向異性的導電性粘接劑存在於待粘接構件之間，通過進行熱壓接合形成連接，為達到充分的連接可靠性和連接強度，需要高溫下相當長的固化反應時間。以環氧樹脂為代表，在140℃～180℃需要20秒左右的連接時間，或在180℃～210℃需要10秒左右的連接時間。
但是，在這樣的連接條件下會發生配線的脫落、鄰接電極間的短路及位置的偏移等問題。而且，最近在精密電子儀器領域中電路向高密度化發展，隨著電極寬度、電極間隔變得非常狹窄，以上問題愈發嚴重。另外，連接時間過長則導致生產效率下降，於是為了提高效率需要將連接時間控制在10秒或10秒以下。
為了克服上述問題，過去考慮過使用自由基聚合性樹脂為粘接材料，自由基聚合性樹脂的特徵為，通過低溫加熱或光固化發生自由基聚合，並通過交聯得以固化。但是，即使這種情況下，由於聚合反應導致過度收縮，固化後，連接部分中蓄積內部應力，易發生剝離；當電極間隔很窄時，由於連接材料的收縮，導致電極間隔縮小，因此仍然存在發生短路的問題。
發明內容
本發明基於上述問題點考慮，所要解決的技術性課題為使用各向異性的導電性粘接劑進行電路連接時，使聚合或固化反應中發生的各向異性的導電性粘接劑的收縮最小，從而防止粘接劑的剝離或由於電極移動而產生短路現象，提供一種長期可靠性優異的各向異性的導電性粘接劑。
本發明還要解決的其他技術性課題在於，提供應用上述各向異性的導電性粘接劑的粘接薄膜。
為了解決上述技術性課題，本發明的各向異性的導電性粘接劑的特徵為其含有絕緣性粘接成分以及分散在所述絕緣性粘接成分中的大量導電性顆粒，所述絕緣性粘接成分中含有交聯性橡膠樹脂。
所述的各向異性的導電性粘接劑的使用形態可以是薄膜狀、糊狀、粉末狀。
如前所述，通過連接電路時使聚合或固化反應中發生的各向異性的導電性粘接劑的收縮最小，本發明的各向異性的導電性粘接劑防止了由於粘接劑剝離或者電極移動導致的短路現象，長期可靠性優異。
圖1是本發明實施例所制的各向異性的導電性粘接薄膜的示意簡圖。
圖2是將柔軟性電路基板和印刷電路基板分別附著於本發明所制的各向異性的導電性粘接薄膜兩面時的示意簡圖。
具體實施例方式
圖1是本發明一個實施例所制的各向異性的導電性粘接薄膜的示意簡圖。如圖1所示，由所述各向異性的導電性粘接劑得到的粘接薄膜(30)是由含有交聯性橡膠樹脂的絕緣性粘接成分(40)和導電性顆粒(50)構成的。
本發明的各向異性的導電性粘接劑中，作為所述交聯性橡膠樹脂，可以使用選自以下成分中的一種或一種以上的成分烯烴樹脂、丁二烯樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、異丁烯-異戊二烯共聚物(IIR)、腈基丁二烯橡膠樹脂、氯丁二烯橡膠樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、或矽橡膠樹脂。
上述中，作為烯烴樹脂，優選乙烯樹脂、丁基橡膠樹脂、乙烯-丙烯共聚物(EPDM)。
本發明的各向異性的導電性粘接劑中，相對於100重量份的絕緣性粘接成分，優選所述交聯性橡膠樹脂為1～20重量份。
如果所述交聯性橡膠樹脂成分的含量大於等於20重量份，此時存在恢復彈性力和固化密度太高而導致粘接力下降的問題；如果其含量小於等於1重量份，則存在連接電路時不能充分進行固化反應的問題。
本發明中的交聯性橡膠樹脂通過在連接電路時使聚合或固化反應中發生的各向異性的導電性粘接劑的收縮最小，從而防止粘接劑的剝離或電路粘接強度的降低，提供一種長期可靠性優異的各向異性的導電性粘接劑。
作為本發明的各向異性的導電性粘接劑的絕緣性粘接成分，可以使用一種或混合使用兩種或兩種以上的熱塑性樹脂、熱固性樹脂或自由基聚合性樹脂，。
作為所述的熱塑性樹脂，可以使用苯乙烯-丁二烯樹脂、乙烯-乙烯基樹脂、酯類樹脂、矽樹脂、苯氧基樹脂、丙烯酸樹脂、醯胺類樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂。
作為所述的熱固性樹脂，可以使用環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂。其中，作為環氧樹脂，可以使用雙酚型環氧樹脂、甲酚-線型酚醛環氧樹脂、脂肪族聚環氧樹脂、二聚酸改性環氧樹脂等。
本發明中，粘接成分中含有熱固性樹脂時，使用固化劑，所述固化劑在常溫無活性，加熱熔融後被活化，使熱固性樹脂固化。作為這種固化劑，可以使用咪唑衍生物(含氮雜環衍生物)、二元酸二醯肼、二氰基二醯胺等。相對於100重量份熱固性樹脂，使用1～200份所述固化劑。
所述自由基聚合性樹脂是具有在自由基作用下聚合的官能團的物質，可以使用單體或低聚物等，也可以合併使用單體和低聚物。作為自由基聚合性樹脂，可以使用丙烯酸酯類，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、雙酚A乙二醇改性的二丙烯酸酯、異氰脲酸乙二醇改性的二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷丙二醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷乙二醇三丙烯酸酯、異氰脲酸乙二醇改性的三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二環戊烯丙烯酸酯、三環癸基丙烯酸酯等；甲基丙烯酸酯類；順丁烯二醯亞胺化合物；不飽和聚酯；丙烯酸；乙酸乙烯酯；丙烯腈；甲基丙烯腈化合物等。
本發明中，粘接成分中含有自由基聚合性樹脂時，使用聚合引發劑，活化自由基聚合性樹脂，從而實現形成高分子網狀結構或高分子IPN(互穿聚合物網絡)結構的功能，並且通過形成這種交聯結構來使絕緣性粘接成分固化。作為聚合引發劑，可以使用過氧化物那樣的熱聚合引發劑和/或羰基化合物、硫化物以及偶氮化合物等光聚合引發劑。聚合引發劑的含量可根據聚合性樹脂的種類、目的電路連接工序的可靠性和可操作性等來調節，相對於100重量份自由基聚合性樹脂，優選聚合引發劑為0.1～10重量份。
另外，必要時可以在本發明的各向異性的導電性粘接劑的粘接成分中進一步添加填充劑、軟化劑、促進劑、著色劑、抗軟化劑、光穩定劑、偶聯劑、阻聚劑等。例如，添加填充劑時，可以提高連接的可靠性等；添加偶聯劑時，可以改善各向異性的導電性粘接劑的粘接界面的粘接性，增加粘接強度以及耐熱性、耐溼性，從而提高連接的可靠性。作為這種偶聯劑，優選矽烷偶聯劑，例如，β-(3，4環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-巰醇基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯氧基託品基三甲氧基矽烷等。
本發明中，分散在所述絕緣性粘接成分中的大量導電性顆粒可以使用具有導電性的顆粒自身，如鎳、鐵、銅、鋁、錫、鋅、鉻、鈷、銀、金等金屬或金屬氧化物、焊料、碳等，作為導電性顆粒也可以使用通過非電解鍍覆法等薄層形成方法在玻璃、陶瓷、高分子等的核材表面形成金屬薄層後的顆粒；或者在所述導電性顆粒自身或在核材表面形成有金屬薄層的顆粒表面上被覆絕緣性樹脂後的顆粒。
所述導電性顆粒的粒徑對應所要連接的電路的間距等而不同，優選使用粒徑為1～20μm的顆粒，更優選使用粒徑為2～10μm的顆粒。
所述導電性顆粒的含量優選為所述內含交聯性橡膠樹脂的粘接成分的0.1體積％～5體積％。如果所述含量小於等於0.1體積％，則連接電路間的導電性顆粒量少，因而導致連接可靠性下降；如果所述含量大於5體積％，則連接微細電路時在相鄰電極間易發生短路。
以下，對本發明的各向異性的導電性粘接劑連接電路時的作用進行說明。
參照圖1，本發明的各向異性的導電性粘接劑中的大量導電性顆粒分散在絕緣性粘接成分中。
首先，將所述的各向異性的導電性粘接劑置於上基板(10)和下基板(20)之間，上基板(10)和下基板(20)配有對置的電路電極(圖1)。
接著，按規定的溫度和壓力進行加熱加壓，於是在絕緣性粘接成分被固化之前，電路電極通過導電性顆粒電連接。
之後，絕緣性粘接成分被完全固化，上下基板被牢固地粘接、固定，由此，通過本發明的各向異性的導電性粘接劑使對置的電路電極間電連接，形成可靠性高的電路連接結構體(圖2)。
為了更具體地對本發明進行說明，以下舉實施例詳細說明。但本發明的實施例等可以變化成多種不同的形式，不能說本發明的範圍只限於下述的實施例。提供本發明的實施例等是為了向本專業中具備平均知識水平的人員更完全地說明本發明。
將50克苯氧基樹脂(Inchem Inc.、商品名PKHC、平均分子量45000)溶解於重量比為50/50的甲苯(沸點110.6℃、SP值8.90)/丙酮(沸點56.1℃、SP值10.0)混合溶劑中，得到固體成分佔40％的溶液。接著，添加自由基聚合性樹脂，25克乙二醇改性的雙酚A二丙烯酸酯(Donga SynthesisCo.、商品名M-210)；聚合引發劑，5克叔己基過氧-2-乙基己酸酯(Nipponushi Inc.、商品名パ一キュアHO)；交聯性橡膠樹脂，7克門尼粘度為ML1+4@100℃34的EPDM(Kumhopolychem Co.、商品名Vistalon 503K)。此時，按所述粘接性成分的3體積％的量，向其中添加由金屬被覆的樹脂顆粒(Jeoksoo Chemical Co.、商品名Micropearl AU205，5.0μm)組成的導電性顆粒，然後，分散均勻，製備各向異性的導電性粘接劑。之後，使用塗裝裝置，將各向異性的導電性粘接劑塗布在單面經過異形處理的厚度為50μm的PET薄膜上，在70℃的溫度，熱風乾燥10分鐘後得到粘接劑層厚為35μm的各向異性的導電性粘接薄膜。
除了添加的交聯性橡膠樹脂為7克EPDM(Kumhopolychem Co.、商品名KEP-330、門尼粘度為ML1+4@125℃28)之外，採用和實施例1相同的方法，製造出各向異性的導電性粘接薄膜。
除了添加的交聯性橡膠樹脂為7克丁基橡膠樹脂(InterService社、商品名為BK-1675N、門尼粘度為ML1+8@125℃47-54)之外，採用和實施例1相同的方法，製造出各向異性的導電性粘接薄膜。
除了沒有添加交聯性橡膠樹脂外，採用和實施例1相同的方法，製造出各向異性的導電性粘接薄膜。
除了添加作為非交聯性橡膠樹脂的SBR橡膠樹脂(SEETEC社，商品名為SB 1500H、門尼粘度為ML1+4@100℃52)，代替交聯性橡膠樹脂EPDM橡膠樹脂外，採用和實施例1相同的方法，製造出各向異性的導電性粘接薄膜。
除了添加作為非交聯性橡膠樹脂的NBR橡膠樹脂(Zeon社，商品名為N21L、門尼粘度為ML1+4@100℃62.5)，代替交聯性橡膠樹脂EPDM橡膠樹脂之外，採用和實施例1相同的方法，製造出各向異性的導電性粘接薄膜。
將所述實施例1至3及比較例1至3所製造的各向異性的導電性粘接薄膜分別置於具有500個其線寬為50μm、間距為100μm、厚度為18μm銅電路的柔軟的電路板(FPC)間，在一側的FPC上附著各向異性的導電性粘接薄膜的粘接面後，在70℃、5kg/cm2的條件下加熱加壓5秒鐘，在寬2mm的範圍臨時連接，剝離PET薄膜，通過與另一側的FPC連接而接通電路。之後，在160℃、30kg/cm2的條件下加熱加壓10秒鐘，完成了電路連接結構體。
將通過以上方法製造的電路連接結構體在65℃、相對溼度95％的條件下放置1000小時後，測定粘接強度及連接電阻，另外，各試樣中將每100片進行壓接，測定短路發生率。測定結果如下表1所示。
表1
參照表1可以看出，使用本發明實施例1至3的各向異性的導電性粘接劑的電路連接結構體在粘接強度、通電電阻以及短路發生率方面均良好。
相反，比較例1至3全部發生了短路，在粘接強度及通電電阻方面也比使用了本發明的各向異性的導電性粘接劑的情況差。
權利要求
1.各向異性的導電性粘接劑，其特徵為其含有絕緣性粘接成分以及分散在所述絕緣性粘接成分中的大量導電性顆粒，且在所述絕緣性粘接成分中含有交聯性橡膠樹脂。
2.如權利要求1所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述導電性顆粒的粒徑為2～10μm。
3.如權利要求1所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述導電性顆粒的含量為含有所述交聯性橡膠樹脂的粘接成分的0.1體積％～5體積％。
4.如權利要求1所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述交聯性橡膠樹脂含有選自由烯烴樹脂、丁二烯樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、異丁烯-異戊二烯共聚物IIR、腈基丁二烯橡膠樹脂、氯丁二烯橡膠樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂以及矽橡膠樹脂組成的組中的一種或一種以上的成分。
5.如權利要求4所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述烯烴樹脂是乙烯樹脂、丁基橡膠樹脂、乙烯-丙烯共聚物(EPDM)。
6.如權利要求1所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為相對於100重量份的所述絕緣性粘接成分，含有1～20重量份的所述交聯性橡膠樹脂。
7.如權利要求1所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述絕緣性粘接成分由混合1種或1種以上的熱塑性樹脂、熱固性樹脂或自由基聚合性樹脂而成。
8.如權利要求7所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述熱塑性樹脂是以下樹脂中的一種苯乙烯-丁二烯樹脂、乙烯-乙烯基樹脂、酯類樹脂、矽樹脂、苯氧基樹脂、丙烯酸樹脂、醯胺類樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂。
9.如權利要求7所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述熱固性樹脂是環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂中的一種。
10.如權利要求7所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為使用所述熱固性樹脂時，同時使用固化劑；所述固化劑在常溫無活性，加熱熔融後得到活化，可使所述熱固性樹脂固化。
11.如權利要求7所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述自由基聚合性樹脂是具有在自由基作用下聚合的官能團的物質，使用單體或低聚物，或者合併使用單體和低聚物。
12.如權利要求7所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述自由基聚合性樹脂是從丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、順丁烯二醯亞胺化合物、不飽和聚酯、丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯腈、甲基丙烯腈化合物組成的組中選擇的，所述丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、雙酚A乙二醇改性的二丙烯酸酯、異氰脲酸乙二醇改性的二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷丙二醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷乙二醇三丙烯酸酯、異氰脲酸乙二醇改性的三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二環戊烯丙烯酸酯、三環癸基丙烯酸酯。
13.如權利要求7所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述絕緣性粘接成分含有自由基聚合性樹脂和聚合引發劑。
14.如權利要求13所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述聚合引發劑使用的是過氧化物類熱聚合引發劑和/或羰基化合物、硫化物以及偶氮化合物等光聚合引發劑。
15.如權利要求14所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為相對於100重量份所述自由基聚合性樹脂，所述聚合引發劑的含量為0.1～10重量份。
16.如權利要求1所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述各向異性的導電性粘接劑的粘接成分中還含有填充劑、軟化劑、促進劑、著色劑、抗軟化劑、光穩定劑、偶聯劑、阻聚劑中的至少一種物質。
17.如權利要求16所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述偶聯劑使用的是β-(3，4環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-巰醇基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯氧基託品基三甲氧基矽烷那樣的矽烷偶聯劑。
18.如權利要求1所述的各向異性的導電性粘接劑，其特徵為所述各向異性的導電性粘接劑是薄膜的形式。
全文摘要
本發明提供一種各向異性的導電性粘接劑，其含有絕緣性粘接成分以及分散在上述絕緣性粘接成分中的大量導電性顆粒，其中，在上述絕緣性粘接成分中含有交聯性橡膠樹脂。連接電路時，通過使各向異性的導電性粘接劑在聚合反應或固化反應中的熱收縮最小化，防止粘接劑的剝離或電路粘接強度的降低，從而在連接微細電路時，可以預防相鄰電極間的短路，在長期可靠性方面優異。
文檔編號C08L23/16GK1712483SQ200410080829
公開日2005年12月28日 申請日期2004年10月9日 優先權日2004年6月23日
發明者田暎美, 鄭潤載, 張鍾允, 安佑永, 韓用錫 申請人:Lg電線有限公司