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各向異性導電膜及其制造方法

文檔序號:7041963閱讀:459來源:國知局
各向異性導電膜及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種各向異性導電膜及其制造方法,該各向異性導電膜包括:多個條狀絕緣隔離層,所述隔離層垂直于各向異性導電膜表面沿膜寬方向延伸并相互平行;多個微腔,由各相鄰絕緣隔離層之間的間隔空間構成;以及填充于多個微腔之中的導電粒子和樹脂粘結劑,導電粒子均勻分散于樹脂粘結劑之中。本發(fā)明的各向異性導電膜同時具有良好的垂直導通性和橫向絕緣性并有利于進一步實現窄距化。此外,本發(fā)明的各項異性導電膜制造方法利用絲網印刷方法形成多個隔離層結構,隔離層的間距、高度、厚度易于控制,工藝簡單、成本低廉。
【專利說明】各向異性導電膜及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種各向異性導電膜及其制造方法,特別是涉及一種保證橫向絕緣的同時能夠實現進一步窄距化的各向異性導電膜及其制造方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子設備的日益小型化、輕薄化,廣泛涉及到微細電路之間的連接以及微細電路與微細電子部件的連接問題。目前,常采用各向異性導電膜粘接電子部件和電路基板并使兩者之間電導通,各向異性導電膜是同時具有導電、絕緣、粘結三種功能的高分子膜,主要包含導電粒子及絕緣樹脂粘著劑兩部分,導電粒子提供導電性,樹脂粘著劑經加熱壓合處理而固化,從而固定電路基板與電子部件,并具有防濕氣、耐熱及絕緣功能。當各向異性導電膜粘著于電路基板與電子部件之間時,利用導電粒子連接電路基板與電子部件之間的電極實現垂直導通,即在膜厚方向具有導電性,同時利用絕緣樹脂避免相鄰兩電極間導通短路而實現橫向絕緣,即膜面方向具有絕緣性,從而體現其導電性的異向性特征。
[0003]各向異性導電膜的導電特性主要取決于導電粒子的填充率,樹脂粘結劑中導電粒子數目越多或粒徑越大,垂直方向的接觸電阻越小,垂直導通效果越好。然而,過多或過大的導電粒子在經受壓合過程中,可能在橫向電極凸塊間相互接觸連接,而造成橫向導通短路。隨著電路基板,特別是集成電路(IC)的腳距持續(xù)縮小,大大增加了各向異性導電膜橫向絕緣的難度,各向異性導電膜的橫向絕緣性已逐漸成為制約窄腳距化(fine pitch)的關鍵因素。
[0004]為此,中國專利申請CN1938904公開了一種各向異性導電膜,該導電膜包括蜂窩狀高分子多孔膜和填充于孔內的導電粒子與粘合劑,從而由多孔膜限定導電粒子,確保橫向絕緣性。然而,形成多孔膜的工藝較為復雜,且孔的均勻度以及導電粒子于孔內的填充率均不佳。因而,仍需提供一種同時保證良好的垂直導通和橫向絕緣特性并能夠實現進一步窄距化的各向異性導電膜以及工藝簡單、成本低廉的各向異性導電膜制造方法。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述問題,本發(fā)明提出了一種新的各向異性導電膜結構,首先以絕緣材料形成一定高度的隔離層,利用相鄰隔離層之間的距離限定腳距,然后將導電粒子和樹脂粘結劑填充于相鄰隔離層形成的微腔中,從而利用絕緣材料形成的隔離層確保橫向絕緣性并可根據需要限定腳距,有利于實現進一步窄距化。
[0006]因此,一方面,本發(fā)明提供一種各向異性導電膜,包括:
[0007]多個條狀絕緣隔離層,所述隔離層垂直于各向異性導電膜表面沿膜寬方向延伸并相互平行;
[0008]多個微腔,由各相鄰絕緣隔離層之間的間隔空間構成;以及
[0009]填充于所述多個微腔之中的導電粒子和樹脂粘結劑,其中導電粒子均勻分散于樹脂粘結劑之中。[0010]在本發(fā)明的一種實施方式中,所述絕緣隔離層由有機絕緣材料制成。
[0011]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述有機絕緣材料為選自聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺及聚醚醚酮中的一種或多種。
[0012]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述各相鄰絕緣隔離層之間的間距為2?5um。
[0013]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述導電粒子為金屬粒子或樹脂微球表面鍍覆金屬構成的復合導電粒子。
[0014]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述金屬選自鎳、金、銀、銅、錫中的一種或多種。
[0015]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述復合導電粒子由樹脂微球表面鍍覆銅、鎳、金、銀、錫、鋅、鈕、鐵、鶴或鑰構成。
[0016]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述導電粒子的粒徑為3-9um。
[0017]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述導電粒子在所述各微腔中的填充率為
20-60%ο
[0018]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述樹脂粘結劑為熱固性樹脂。
[0019]在本發(fā)明的另一種實施方式中,所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺。
[0020]另一方面,本發(fā)明還提供上述各向異性導電膜的制造方法,包括:
[0021](I)將有機絕緣材料溶解于有機溶劑,制得有機溶液;
[0022](2)采用絲網印刷將所述有機溶液涂布于基板之上,在所述基板的一
[0023]側表面之上形成多個條狀有機絕緣隔離層,所述隔離層垂直于基板表面
[0024]沿基板寬度方向延伸并相互平行;
[0025](3)加熱使所述多個有機絕緣隔離層固化,各相鄰有機絕緣隔離層之
[0026]間的間隔空間構成多個微腔;
[0027](4)配制導電粒子與樹脂粘結劑的混合溶液;首先將絕緣樹脂中的熱
[0028]塑性彈性體和環(huán)氧樹脂加入到甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑中,加熱攪
[0029]拌;溶解后,將導電粒子加入并攪拌均勻;降溫后,加入潛伏性固化劑
[0030](2-十七烷基咪唑改性固化劑)等,攪拌均勻制成穩(wěn)定膠液。
[0031](5)將所述表面形成有多個有機絕緣隔離層的基板浸潰于所述混合溶
[0032]液,使導電粒子和樹脂粘結劑填充于所述多個微腔之中;以及
[0033](6)將所述基板剝離,制得所述各向異性導電膜。
[0034]在本發(fā)明方法的一種實施方式中,所述有機絕緣材料為選自聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺及聚醚醚酮中的一種或多種。
[0035]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,溶解所述有機絕緣材料的有機溶劑為二甲基乙酰胺溶劑。
[0036]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述有機絕緣材料與有機溶劑的配比為1:1.5 ?1:3。
[0037]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述各相鄰有機絕緣隔離層之間的間距為2 ?5um。
[0038]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述混合溶液中,導電粒子的含量為20-60%,樹脂粘結劑的含量為1_13%,有機溶劑的含量為15-60%。
[0039]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述導電粒子為金屬粒子或樹脂微球表面鍍覆金屬構成的復合導電粒子。
[0040]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述金屬選自鎳、金、銀、銅、錫中的一種或多種。
[0041]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述復合導電粒子由樹脂微球表面鍍覆銅、鎳、金、銀、錫、鋅、鈕、鐵、鶴或鑰構成。
[0042]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述導電粒子的粒徑為3-9um。
[0043]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述樹脂粘結劑為熱固性樹脂。
[0044]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺。
[0045]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述混合溶液中的有機溶劑為1:1(體積比)的甲苯/乙酸乙酯溶劑。
[0046]在本發(fā)明方法的另一種實施方式中,所述混合溶液中的添加劑為2-十七烷基咪唑改性固化劑。
[0047]本發(fā)明的各向異性導電膜具有絕緣隔離層結構,導電粒子和熱固性樹脂填充于相鄰隔離層之間形成的微腔中,從而避免了置于電路基板和電子部件之間進行熱壓接過程中,導電粒子橫向接觸而降低橫向絕緣性。由于利于隔離層避免了導電粒子的橫向接觸,因而可進一步減小驅動電路的電極腳距,實現窄距化,并可利用隔離層預先設定腳距。并且,與多孔膜隔離結構相比,本發(fā)明的絕緣隔離層結構,垂直于膜面縱向延伸,相鄰兩平行隔離層之間形成的微腔空間大,有利于提高導電粒子的填充密度,可在微腔中填充大量導電粒子而不會有橫向導通短路的問題,從而能夠進一步提高垂直導通性能。綜上所述,本發(fā)明的各向異性導電膜同時具有良好的垂直導通性和橫向絕緣性并有利于進一步實現窄距化。此夕卜,本發(fā)明的各項異性導電膜制造方法利用絲網印刷方法形成多個隔離層結構,隔離層的間距、高度、厚度易于控制,工藝簡單、成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]結合附圖參照下述詳細說明本領域技術人員將更好地理解本發(fā)明的上述及諸多其他特征和優(yōu)點,其中:
[0049]圖1為根據本發(fā)明的各項異性導電膜的結構示意圖。
[0050]其中,附圖標記說明如下:
[0051]I 絕緣隔離層
[0052]2 微腔
[0053]3 導電粒子
[0054]4 樹脂粘結劑
【具體實施方式】
[0055]下面根據具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明。本發(fā)明的保護范圍不限于以下實施例,列舉這些實例僅出于示例性目的而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0056]參照圖1,本發(fā)明的各向異性導電膜包括多個絕緣隔離層1、微腔2以及填充于微腔2中的導電粒子3和樹脂粘結劑4。如圖所示,所述多個絕緣隔離層I為條狀,垂直于各向異性導電膜的表面延伸貫穿整個膜寬,層高相應于膜厚,膜厚取決于膜的機械強度、耐電壓性等要求。各絕緣隔離層相互平行且具有一定的間隔,間隔空間限定構成狹長的矩形微腔,間隔距離可根據諸如IC等驅動電路的電極腳距預先設定,使間隔距離與電極腳距相對應,在本發(fā)明的一種實施方式中,各絕緣隔離層之間的間距可為2?5微米。
[0057]由于各向異性導電膜應用時將進行熱壓接處理,因此,絕緣隔離層應選用具有良好耐熱性的有機絕緣材料,優(yōu)選聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺及聚醚醚酮,所述有機絕緣材料可單獨或組合使用。
[0058]目前,用于各向異性導電膜的導電粒子主要分為兩類,一類為金屬粉末,優(yōu)選導電性良好的鎳、金、銀、銅或錫,另一類為樹脂微球表面鍍覆金屬構成的復合導電粒子,鍍覆的金屬優(yōu)選銅、鎳、金、銀、錫、鋅、鈀、鐵、鎢或鑰。理論上,導電粒子的數量越多即填充率越高以及粒徑越大,垂直方向的接觸電阻越小,垂直導通效果越好。然而,對于現有的各向異性導電膜結構,過多或過大的導電粒子在經受壓合過程中,可能在橫向電極凸塊間相互接觸連接,而造成橫向導通短路,因而考慮到橫向絕緣因素導電粒子的填充率和粒徑均需限定為較小值,不利于垂直導通性能的進一步提高。本發(fā)明的各向異性導電膜具有絕緣隔離層結構,相鄰隔離層限定出的微腔,導電粒子填充于各微腔之中,而相鄰微腔之中的導電粒子由隔離層隔開,隔離層間距對應于電極腳距,確保了橫向絕緣性,相鄰電極不會發(fā)生連通短路,從而可使粒徑較大的導電粒子以較高的填充率聚集于微腔之中沿膜厚方向發(fā)揮導通作用,獲得更好的垂直導通效果。因而,在本發(fā)明的一種實施方式中,導電粒子的粒徑優(yōu)選為3-9um,導電粒子的填充率優(yōu)選為20-60%。
[0059]樹脂粘結劑用于固定電路基板和電子部件的相對位置,并提供一壓力以維持電極與導電粒子間的接觸面積,另外還起到防濕氣、接著、耐熱及絕緣功能。用于各向異性導電膜的樹脂粘結劑通常為熱固性樹脂,優(yōu)選具有高溫穩(wěn)定性且熱膨脹性和吸濕性低的環(huán)氧樹脂和聚酰亞胺。
[0060]另外,本發(fā)明還提供了上述各向異性導電膜的制造方法,采用絲網印刷的方法,定制絲網圖案,使之對應于所需形成的多個條狀隔離層結構,將有機絕緣材料溶于有機溶劑制成的有機溶液印刷于基板表面,經加熱固化后形成相互間隔的多個絕緣隔離層,然后再將該基板浸潰于導電粒子與樹脂粘合劑混合溶液中,使導電粒子與樹脂粘合劑填充于隔離層限定構成的微腔中,最后將基板剝離制成具有隔離層結構的各向異性導電膜。
[0061]絲網印刷方法工藝簡單,可通過定制絲網圖案,印制出所需的多個隔離層結構,并可根據電極腳距的需要通過絲網的設計容易地控制隔離層之間的間距,還可根據對導電膜機械強度及耐電壓性的要求,通過調整有機溶液的粘度或通過多次印刷涂布獲得所需的隔離層高度(相應于膜厚)。
[0062]配制有機溶液時,對于有機絕緣材料,優(yōu)選前述耐熱性良好的材料,對于有機溶齊U,選用可溶解有機絕緣材料并具有良好疏水性和揮發(fā)性有機溶劑,優(yōu)選甲苯/乙酸乙酯溶劑(I:1)或二甲基乙酰胺。本發(fā)明對有機絕緣材料與有機溶劑的配比沒有特殊限定,只要保證所得有機溶液具有適于絲網印刷成膜的粘度和流動性即可。加熱固化的溫度和時間取決于所選用的具體有機絕緣材料,保證有機絕緣材料充分固化,有機溶劑完全排出即可。[0063]配制導電粒子與樹脂粘結劑的混合溶液時,首先將樹脂粘結劑溶于有機溶劑,樹脂粘結劑優(yōu)選前述熱固性樹脂,有機溶劑優(yōu)選甲苯/乙酸乙酯(1:1),為使導電粒子均勻分散懸浮于樹脂粘結劑中,還需加入觸變劑氣相二氧化硅。為達到良好的垂直導通效果,期望導電粒子具有較高的填充密度,但為使導電粒子能夠在樹脂粘結劑之中均勻分散懸浮,導電粒子與樹脂粘結劑的配比需限定在合適的范圍。在本發(fā)明方法的一種實施方式中,所述混合溶液中,導電粒子的含量優(yōu)選為20-60%,樹脂粘結劑的含量優(yōu)選為1-18%,有機溶劑的含量優(yōu)選為15-50%,添加劑的含量優(yōu)選為1-10%。將表面形成有多個隔離層的基板浸潰于所述混合溶液中一定的時間,以使導電粒子和樹脂粘結劑充分填充于微腔之中。最后,剝離基板,形成最終的各向異性導電膜。
[0064]本發(fā)明的各向異性導電膜可廣泛應用于在印刷電路板上安裝半導體封裝件或電連接兩個印刷電路板上的導體電路,特別是應用于顯示領域,例如用于液晶面板或有源矩陣有機發(fā)光器件的玻璃襯底上直接連接(Chip On Glass:COG)驅動用1C,但并不限于此。
[0065]除非另作限定,本發(fā)明所用術語均為本領域技術人員通常理解的含義。
[0066]以下通過實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
[0067]實施例1
[0068]將50克聚酰亞胺溶于150ml 二甲基乙酰胺形成粘度為0.5Pa*s的溶液。使用具有間距為2μπι的條狀圖案的絲網,采用絲網印刷工藝,將上述溶液印刷涂布于基板,并重復該印刷涂布操作多次,在基板之上形成間距為2μπι的多個隔離膜層。在120°C下加熱固化30min后,在基板之上形成高度為15 μ m的完全固化的多個隔離層。
[0069]將60克環(huán)氧樹脂(JE6110-3)溶于170ml甲苯/乙酸乙酯的有機溶劑,然后加入3ml潛伏性固化劑(2-十七烷基咪唑改性固化劑),再將120克粒徑為5 μ m的導電金球分散于其中,形成包含導電粒子和樹脂粘結劑的混合溶液。
[0070]將形成有多個隔離層的基板浸潰于上述混合溶液0.5h,最后將基板剝離,制得具有隔離層結構的各向異性導電膜。
[0071]在80°C的溫度和0.1MPa的壓力下,對各向異性導電膜進行熱壓處理,使樹脂粘結劑固化后,測得所得各項異性導電膜的垂直電阻為5Ω和橫向電阻為5*10^^。
[0072]由此可見,本發(fā)明的各向異性導電膜由于采取隔離層結構,確保具有優(yōu)異的橫向絕緣性,橫向電阻極高,同時由于能夠具有更高的導電粒子填充率,而獲得了優(yōu)異的垂直導通性,垂直電阻極低。特別是通過采取隔離層結構,還可預先設定相應于腳距的隔離層間距并有利于進一步實現窄腳距化。
[0073]本領域技術人員應當注意的是,本發(fā)明所描述的實施方式僅僅是示范性的,可在本發(fā)明的范圍內作出各種其他替換、改變和改進。因而,本發(fā)明不限于上述實施方式,而僅由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種各向異性導電膜,包括: 多個條狀絕緣隔離層,所述隔離層垂直于各向異性導電膜表面沿膜寬方向延伸并相互平行; 多個微腔,由各相鄰絕緣隔離層之間的間隔空間構成;以及 填充于所述多個微腔之中的導電粒子和樹脂粘結劑,其中導電粒子均勻分散于樹脂粘結劑之中。
2.根據權利要求1的各向異性導電膜,其中所述絕緣隔離層由有機絕緣材料制成。
3.根據權利要求2的各向異性導電膜,其中所述有機絕緣材料為選自聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺及聚醚醚酮中的一種或多種。
4.根據權利要求1的各向異性導電膜,其中所述各相鄰絕緣隔離層之間的間距為2~5微米。
5.根據權利要求1的各向異性導電膜,其中所述導電粒子為金屬粒子或樹脂微球表面鍍覆金屬構成的復合導電粒子。
6.根據權利要求5的各向異性導電膜,其中所述金屬選自鎳、金、銀、銅、錫中的一種或多種。
7.根據權利要求5的各向異性導電膜,其中所述復合導電粒子由樹脂微球表面鍍覆銅、鎳、金、銀、錫、鋅、鈕、鐵、鶴或鑰構成。
8.根據權利要求5的各向異性導電膜,其中所述導電粒子的粒徑為3-9um。
9.根據權利要求5的各向異性導電膜,其中所述導電粒子在所述各微腔中的填充率為20-60%ο
10.根據權利要求1的各向異性導電膜,其中所述樹脂粘結劑為熱固性樹脂。
11.根據權利要求10的各向異性導電膜,其中所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺。
12.—種各向異性導電膜的制造方法,包括: (1)將有機絕緣材料溶解于有機溶劑,制得有機溶液; (2)采用絲網印刷將所述有機溶液涂布于基板之上,在所述基板的一側表面之上形成多個條狀有機絕緣隔離層,所述隔離層垂直于基板表面沿基板寬度方向延伸并相互平行; (3)加熱使所述多個有機絕緣隔離層固化,各相鄰有機絕緣隔離層之間的間隔空間構成多個微腔; (4)配制導電粒子與樹脂粘結劑的混合溶液,所述混合溶液中還包含有機溶劑和添加劑; (5)將所述表面形成有多個有機絕緣隔離層的基板浸潰于所述混合溶液,使導電粒子和樹脂粘結劑填充于所述多個微腔之中;以及 (6)將所述基板剝離,制得所述各向異性導電膜。
13.根據權利要求12的方法,其中所述有機絕緣材料為選自聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰亞胺、硅氧烷改性的聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺及聚醚醚酮中的一種或多種。
14.根據權利要求12的方法,其中溶解所述有機絕緣材料的有機溶劑為二甲基乙酰胺坐寸O
15.根據權利要求12的方法,其中所述有機絕緣材料與有機溶劑的配比為1:1-1:5。
16.根據權利要求12的方法,其中所述各相鄰有機絕緣隔離層之間的間距為2~5微米。
17.根據權利要求12的方法,其中所述導電粒子為金屬粒子或樹脂微球表面鍍覆金屬構成的復合導電粒子。
18.根據權利要求17的方法,其中所述金屬選自鎳、金、銀、銅、錫中的一種或多種。
19.根據權利要求17的方法,其中所述復合導電粒子由樹脂微球表面鍍覆銅、鎳、金、銀、錫、鋅、鈕、鐵、鶴或鑰構成。
20.根據權利要求17的方法,其中所述導電粒子的粒徑為3-9um。
21.根據權利要求12的方法,其中所述樹脂粘結劑為熱固性樹脂。
22.根據權利要求21的方法,其中所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺。
23.根據權利要求12的方法,其中所述混合溶劑中的有機溶劑為1:1的甲苯/乙酸乙酯溶劑。
24.根據權利要求12的方法,其中所述混合溶劑中的添加劑為2-十七烷基咪唑改性固化劑。
25.根據權利要求12的方法,其中在所述混合溶液中,導電粒子的含量為20-60%,樹脂粘結劑的含量為1_18%,有機 溶劑的含量為15-60%,添加劑的含量為1-5%。
【文檔編號】H01R4/04GK103811102SQ201410056833
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權日:2014年2月19日
【發(fā)明者】張其國 申請人:上海和輝光電有限公司
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