具体实施方式
以下,根据需要,一边参照附图,一边对本发明的优选实施方式进行详细说明。
<电路连接用粘接膜>
首先,参照图1,对本实施方式的电路连接用粘接膜1进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式的电路连接用粘接膜的模式剖视图。电路连接用粘接膜1具有含有粘接剂成分(绝缘性物质)3a和导电粒子5的各向异性导电层11,和在各向异性导电层11上所形成的、含有粘接剂成分3b的绝缘层12。
(粘接剂成分)
粘接剂成分3a、3b含有(a)通过加热或光而产生游离自由基的固化剂(以下,有时称为“(a)游离自由基产生剂”。)、(b)自由基聚合性物质、和(c)成膜性高分子。
(a)游离自由基产生剂,根据目的连接温度、连接时间、适用期等适当选择,并且可以使用过氧化合物(有机过氧化物)、偶氮化合物或光引发剂这样的、通过加热和光照射的至少一种处理而产生活性自由基的化合物。
有机过氧化物从兼具高反应性和优异适用期的观点考虑,优选半衰期10小时的温度为40℃以上,并且半衰期1分钟的温度为180℃以下,更优选半衰期10小时的温度为60℃以上,并且半衰期1分钟的温度为170℃以下。此外,为了防止对电路部件的电路电极的腐蚀,优选有机过氧化物中氯离子或有机酸的含量为5000ppm以下,并更优选加热分解后所产生的有机酸少的物质。
作为有机过氧化物,例如,可以从二酰基过氧化物、过氧化二碳酸酯、过氧化酯、过氧化缩酮、二烷基过氧化物、氢过氧化物等中进行选择。这些之中,从抑制电路部件的连接端子腐蚀的观点考虑,优选从过氧化酯、二烷基过氧化物、氢过氧化物中进行选择,而从可以得到高反应性的观点考虑,更优选从过氧化酯中进行选择。
作为二酰基过氧化物,可以列举例如异丁基过氧化物、2,4-二氯代苯甲酰基过氧化物、3,5,5-三甲基己酰基过氧化物、辛酰基过氧化物、月桂酰基过氧化物、硬脂酰基过氧化物、琥珀酰过氧化物(スクシニツクパ一オキサイド)、苯甲酰基过氧化甲苯、过氧化苯甲酰。
作为过氧化二碳酸酯,可以列举例如二正丙基过氧化二碳酸酯、二异丙基过氧化二碳酸酯、二(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、二-2-乙氧基甲氧基过氧化二碳酸酯、二(2-乙基己基过氧化)二碳酸酯、二甲氧基丁基过氧化二碳酸酯、二(3-甲基-3-甲氧基丁基过氧化)二碳酸酯。
作为过氧化酯,可以列举例如枯基过氧化新癸酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化新癸酸酯、1-环己基-1-甲基乙基过氧化新癸酸酯、叔己基过氧化新癸酸酯、叔丁基过氧化新戊酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧化)己烷、1-环己基-1-甲基乙基过氧化-2-乙基己酸酯、叔己基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化异丁酸酯、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧化月桂酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(间苯甲酰基过氧化)己烷、叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯、叔己基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化乙酸酯。
作为过氧化缩酮,可以列举例如1,1-二(叔己基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-(叔丁基过氧化)环十二烷、2,2-二(叔丁基过氧化)癸烷。
作为二烷基过氧化物,可以列举例如α,α’-二(叔丁基过氧化)二异丙基苯、二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、叔丁基枯基过氧化物。
作为氢过氧化物,可以列举例如二异丙基苯氢过氧化物、氢过氧化枯烯。
作为偶氮化合物,例如,2,2’-偶氮二-2,4-二甲基戊腈、1,1’-偶氮二(1-乙酰氧基-1-苯基乙烷)、2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、二甲基-2,2’-偶氮二异丁腈、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)和1,1’-偶氮二(1-环己腈)。
作为光引发剂,例如,可以适当使用苯偶姻***、异丙基苯偶姻醚等苯偶姻醚、苯偶酰、羟基环己基苯基酮等苯偶酰缩酮、二苯甲酮、苯乙酮等酮类及其衍生物、噻吨酮类和二咪唑类。
在使用光引发剂时,根据所用光源的波长和希望的固化特性等,选择最适合的光引发剂。此外,可以根据需要,将胺类、硫化合物、磷化合物等增感剂以任意比率与光引发剂并用。
作为增感剂,优选脂肪族胺、芳香族胺、具有含氮环状结构的哌啶等环状胺、邻甲苯基硫脲、二乙基二硫代磷酸钠、芳香族亚磺酸的可溶性盐、N,N’-二甲基-对氨基苄腈、N,N’-二乙基-对氨基苄腈、N,N’-二(β-氰乙基)-对氨基苄腈、N,N’-二(β-氯乙基)-对氨基苄腈、三正丁基膦等。此外,作为增感剂,可以列举苯丙酮、苯乙酮、呫吨酮、4-甲基苯乙酮、二苯甲酮、芴、苯并菲、联苯、噻吨酮、蒽醌、4,4’-二(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-二(二乙基氨基)二苯甲酮、菲、萘、4-苯基苯乙酮、4-苯基二苯甲酮、1-碘萘、2-碘萘、苊、2-萘腈、1-萘腈、
、苯偶酰、荧蒽、芘、1,2-苯并蒽、吖啶、蒽、苝、并四苯(テトラセン)、2-甲氧基萘等非色素系增感剂,劳氏紫、亚甲蓝、光黄素、核黄素、光色素、香豆素、补骨脂素、8-甲氧基补骨脂素、6-甲基香豆素、5-甲氧基补骨脂素、5-羟基补骨脂素、香豆吡喃酮(Coumarylpyrone,クマリルピロン)、吖啶橙、吖啶黄、普鲁黄素、荧光素、曙红Y、曙红B、赤藓红、玫瑰红等色素系增感剂。
这些(a)游离自由基产生剂,可以单独使用1种,或将2种以上混合使用,也可以混合分解促进剂、抑制剂等而使用。
(a)游离自由基产生剂的含量,相对于粘接剂成分的总量,优选为0.05~10质量%,更优选为0.1~5质量%。
(b)自由基聚合性物质是具有通过自由基而聚合的官能团的物质,例如,可以列举丙烯酸酯(包括对应的甲基丙烯酸酯。下同。)、马来酰亚胺化合物。
作为丙烯酸酯,可以列举例如氨基甲酸酯丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷、2,2-二[4-(丙烯酰氧基甲氧基)苯基]丙烷、2,2-二[4-(丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷、二环戊烯基丙烯酸酯、三环癸基丙烯酸酯、二(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、ε-己内酯改性三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯。
作为马来酰亚胺化合物,优选分子中含有至少2个以上马来酰亚胺基的物质,可以列举例如,1-甲基-2,4-双马来酰亚胺苯、N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺、N,N’-对亚苯基双马来酰亚胺、N,N’-间亚甲苯双马来酰亚胺、N,N’-4,4-亚联苯基双马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二甲基-亚联苯基)双马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二甲基二苯基甲烷)双马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二乙基二苯基甲烷)双马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基甲烷双马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基丙烷双马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基醚双马来酰亚胺、N,N’-3,3’-二苯砜双马来酰亚胺、2,2-二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二[3-s-丁基-4,8-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、1,1-二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]癸烷、4,4’-环亚己基-二[1-(4-马来酰亚胺苯氧基)-2-环己基]苯、2,2-二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]六氟丙烷。它们可以单独使用1种,也可以将2种以上并用,并且还可以和烯丙基苯酚、烯丙基苯基醚、苯甲酸烯丙酯等烯丙基化合物并用。
作为(b)自由基聚合性物质,从提高粘接性的观点考虑,优选为丙烯酸酯,更优选为氨基甲酸酯丙烯酸酯或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。(b)自由基聚合性物质可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。
粘接剂成分3a、3b优选至少含有在25℃下的粘度为100000~1000000mPa·s的自由基聚合性物质,更优选含有为100000~500000mPa·s的自由基聚合性物质。自由基聚合性物质的粘度可以使用市售的E型粘度计进行测定。
(b)自由基聚合性物质的含量,相对于粘接剂成分100质量份,优选为20~70质量份,更优选为30~65质量份。
(b)自由基聚合性物质除上述自由基聚合性物质以外,为了提高耐热性,特别优选进一步含有与上述有机过氧化物交联,并单独显示出100℃以上的Tg的自由基聚合性物质。作为这种自由基聚合性物质,可以使用具有二环戊烯基、三环癸基和/或三嗪环的物质。这些之中,可以适当使用具有三环癸基或三嗪环的自由基聚合性物质。
此外,根据需要,还可以适当使用氢醌、氢醌甲基醚类等阻聚剂。
进一步,(b)自由基聚合性物质除上述自由基聚合性物质以外,优选进一步含有具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质。具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质,可以作为磷酸酐与2-羟基(甲基)丙烯酸酯的反应物而得到。具体来说,可以列举2-甲基丙烯酰氧基乙基酸性磷酸酯、2-丙烯酰氧基乙基酸性磷酸酯等。它们可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质的含量,从提高与金属等无机物表面的粘接强度的观点考虑,相对于粘接剂成分100质量份,优选为0.1~10质量份,更优选为0.5~5质量份。
作为(c)成膜性高分子,可以使用聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、聚苯醚、尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、二甲苯树脂、环氧树脂、聚异氰酸酯树脂、苯氧基树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯聚氨酯树脂等。
其中,从提高粘接性的观点考虑,更优选具有羟基等官能团的树脂。此外,还可以使用由自由基聚合性官能团对上述成膜性高分子进行改性所得的物质。成膜性高分子的重均分子量优选为10000以上。此外,如果重均分子量为1000000以上,则有混合性下降的倾向,因此优选不到1000000。
(c)成膜性高分子的含量,相对于粘接剂成分100质量份,优选为30~80质量份,更优选为35~70质量份。
粘接剂成分3a、3b还可以含有例如(d)热固性树脂和(e)其固化剂。
作为(d)热固性树脂,优选环氧树脂。环氧树脂可以单独使用在1分子内具有2个以上缩水甘油基的各种环氧化合物等,或者可以将它们的2种以上混合使用。作为环氧树脂,可以列举由表氯醇和双酚A、双酚F和/或双酚AD等所衍生的双酚型环氧树脂、由表氯醇和苯酚酚醛清漆或甲酚酚醛清漆所衍生的环氧基酚醛清漆树脂、具有含萘环骨架的萘系环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂、联苯型环氧树脂、或脂环式环氧树脂等。环氧树脂可以单独使用1种也可以将2种以上混合使用。为了防止电迁移,环氧树脂优选使用杂质离子(Na+、Cl-等)、水解性氯等降低至300ppm以下的高纯度物品。
(e)固化剂从可以得到更长适用期的观点考虑,优选潜在性固化剂。当热固性树脂为环氧树脂时,作为潜在性固化剂,可以列举咪唑系、酰肼系、三氟化硼-胺络合物、锍盐、胺酰亚胺、聚胺的盐、二氰基二酰胺等。它们可以单独使用1种,或者将2种以上组合使用。还可以在潜在性固化剂中混合分解促进剂、抑制剂等。为了延长有效期,上述潜在性固化剂优选用聚氨酯系、聚酯系的高分子物质等进行被覆而微胶囊化。
另外,本说明书中的重均分子量,是在下述条件下通过凝胶渗透色谱(GPC)分析进行测定,并使用标准聚苯乙烯校正曲线进行换算而求出的值。
(GPC条件)
使用机器:日立L-6000型((株)日立制作所制造,商品名)
检测器:L-3300RI((株)日立制作所制造,商品名)
柱:Gelpack GL-R420+Gelpack GL-R430+Gelpack GL-R440(共3根)(日立化成工业(株)制造,商品名)
洗提液:四氢呋喃
测定温度:40℃
流量:1.75ml/min
此外,粘接剂成分3a和3b中的上述成分的种类和配合量等,各自可以相同,也可以不同。此外,上述成分的种类和配合量,优选调整为粘接剂成分3b的流动性大于粘接剂成分3a的流动性。
(导电粒子)
对于本实施方式的电路连接用粘接膜1而言,作为导电粒子5,使用由维式硬度为300Hv以上的金属,优选为包含选自Ni、Ni合金和Ni氧化物中的至少一种的金属包覆最外层的导电粒子。
作为这种导电粒子5,可以使用例如图2(a)~(c)所示的导电粒子5a~5c。
首先,使用图2(a)对导电粒子5a的结构进行详细说明。图2是表示本发明的一个实施方式的电路连接用粘接膜中所含的导电粒子的模式剖视图。
如图2(a)所示,导电粒子5a具有核体21、和在核体21的表面上所形成的金属层(最外层)22。核体21具有中核部21a、和在中核部21a的表面上所形成的突起部21b。金属层22在表面上具有多个突起部14。金属层22包覆了核体21,并在对应于突起部21b的位置突出,其突出的部分形成突起部14。
核体21优选由有机高分子化合物形成。这时,对于核体21而言,由于其成本比由金属所形成的核体要低,并且热膨胀率以及相对于压接接合时尺寸变化的弹性变形范围宽,因此可以合适地用于电路连接用途。
作为构成核体21的中核部21a的有机高分子化合物,可以列举例如丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、苯并胍胺(ベンヅグアナミン)树脂、硅树脂、聚丁二烯树脂或它们的共聚物,并且还可以使用它们交联所得的物质。作为构成核体21的突起部21b的有机高分子化合物,可以和构成中核部21a的有机高分子化合物相同或不同。
核体21的中核部21a的平均粒径优选为1.5~5.0μm,更优选为2.0~4.5μm,进一步优选为2.5~4.0μm。如果平均粒径不到1μm,则有产生粒子的二次凝集,与邻接电路的绝缘性不足的倾向。另一方面,如果平均粒径大于5μm,则有因其大小而导致与邻接电路的绝缘性不足的倾向。
核体21可以通过在中核部21a的表面上吸附多个直径小于中核部21a的突起部21b而形成。作为在中核部21a的表面上吸附突起部21b的方法,例如,可以列举用硅烷、铝、钛等各种偶联剂和粘接剂的稀释溶液对中核部21a和突起部21b这两方或一方的粒子进行表面处理,然后将两者混合并进行附着的方法。另外,突起部21b的平均粒径优选为50~500nm。
金属层22包括Ni、Pd、Rh等维式硬度为300Hv以上的金属,优选包括包含选自Ni、Ni合金和Ni氧化物中的至少一种的金属。作为Ni,可以列举选自纯Ni、Ni合金和Ni氧化物中的至少一种,这些之中,优选纯Ni、纯Pd。作为Ni合金,可以列举例如Ni-B、Ni-W、Ni-B、Ni-W-Co、Ni-Fe和Ni-Cr。作为Ni氧化物,可以列举例如NiO等。金属层22可以由单一的金属层构成,也可以由多个金属层构成。另外,维式硬度例如可以使用JapanHighTech社制造的“Maicroharadness Tester MHT-4(商品名)”,在负荷荷重为20kgf、负荷速度为20kgf/秒钟、保持时间为5秒钟的条件下进行测定。
金属层22可以通过使用无电解镀覆法对核体21镀覆这些金属而形成。无电解镀覆法大概分为间歇方式和连续滴下方式,使用任一种方式都可以形成金属层22。
金属层22的厚度(镀覆厚度)优选为50~170nm,更优选为50~150nm。通过使金属层22的厚度为该范围,可以进一步减小电路电极32、42间的连接电阻。当金属层22的厚度不到50nm时,存在有产生镀覆缺陷等的倾向,如果超过170nm,则有在导电粒子间产生凝结,在邻接的电路电极间产生短路的倾向。
另外,对于导电粒子5a而言,有时核体21会部分地露出。这时,从连接可靠性的观点考虑,金属层22相对于核体21表面积的被覆率优选为70%以上,更优选为80%以上,进一步优选为90%以上。
导电粒子5a的突起部14的高度(H)优选为50~500nm,更优选为75~300nm。如果突起部14的高度(H)不到50nm,则有在高温高湿处理后,连接电阻变高的倾向,如果超过500nm,则由于导电粒子和电路电极的接触面积小,而存在有连接电阻变高的倾向。
邻接的突起部14间的距离(S)优选为1000nm以下,更优选为500nm以下。此外,为了使粘接剂成分3a、3b的固化物4a、4b不会进入后述的导电粒子5a和电路电极32、42之间,使导电粒子5a和电路电极32、42充分接触,邻接的突起部14间的距离(S)优选为至少50nm以上。另外,突起部14的高度(H)和邻接的突起部14间的距离(S)可以通过电子显微镜测定。
另外,导电粒子5如图2(b)所示,可以是核体21仅由中核部21a构成的导电粒子5b。换句话说,在图2(a)所示的核体21中,可以不设置突起部21b。图2(b)所示的导电粒子5b,可以通过对中核部21a的表面进行金属镀覆,从而在中核部21a的表面上形成具有突起部14的金属层22而得到。
对用于形成突起部14的镀覆方法进行说明。突起部14可以通过在进行金属镀覆时,在中途改变镀覆条件,使金属层22的厚度部分产生变化而形成。例如,突起部14可以通过在镀覆反应的过程中,追加浓度比最初使用的镀覆液高的镀覆液,使镀覆液的浓度不均匀而形成。
此外,导电粒子5如图2(c)所示,也可以是具有核体21、和在中核部21a的表面上所形成的金属层(最外层)22的导电粒子5c。导电粒子5c在不具有突起部14这一点上与导电粒子5a不同。
此外,导电粒子5还可以是由包含Ni等的金属层22被覆非导电性的玻璃、陶瓷、塑料等绝缘粒子而形成的材料。当金属层22包含Ni,并且核体21为塑料时,或者当导电粒子5为热熔融金属粒子时,由于其具有加热加压导致的变形性,在连接时增加了导电粒子5和电极的接触面积,提高了连接可靠性,因此优选。
导电粒子5的含量,相对于各向异性导电层中的粘接剂成分100体积份,优选为0.1~30体积份,并且可以根据用途而适当调整。此外,导电粒子5的含量,从更充分抑制因导电粒子5而导致邻接电路彼此的短路等观点考虑,其相对于各向异性导电层中的粘接剂成分100体积份,更优选为0.1~10体积份。
从更确实地使电路电极32、42间进行导通的观点考虑,导电粒子5的10%压缩弹性模量(K值)优选为100~1000kgf/mm2。此处,10%压缩弹性模量(K值)是指将导电粒子5压缩变形10%时的弹性模量,其可以通过例如株式会社Fischer Instruments制造的H-100微小硬度计进行测定。
对于导电粒子5的平均粒径而言,从通过降低至比连接的电路电极的高度低而更容易抑制邻接电极间短路的观点考虑,优选为1.5~5.0μm,更优选为2.0~4.5μm,进一步优选为2.5~4.0μm。另外,导电粒子5a、5b的“平均粒径”,是指不考虑突起部14的高度(H),而仅考虑核体21和金属层22未形成突起部14的部分所计算出的粒径。
导电粒子5的平均粒径可以如下地测定。从使用差示扫描量型电子显微镜(SEM:例如,HITACHI制,S800)放大至3000倍的导电粒子粒子图像中任意选择50个粒子。使用放大的粒子图像,分别对选择的多个粒子测定最大粒径和最小粒径。然后,将各个粒子的最大粒径和最小粒径的乘积的平方根作为该粒子的粒径。对于任意选择的50个导电粒子,如上所述测定各个粒径,并将粒径之和除以测定的粒子个数所得的值作为平均粒径。
此外,本实施方式的电路连接用粘接膜1(各向异性导电层11和绝缘层12)还可以含有橡胶微粒、填充材料、软化剂、促进剂、防老剂、着色剂、阻燃剂、触变剂、偶联剂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、异氰酸酯类等。
作为橡胶微粒,优选其粒子的平均粒径为配合的导电粒子5的平均粒径的2倍以下,并且在室温(25℃)下的储能模量(貯蔵弾性率)为导电粒子5和粘接剂成分3a、3b在室温下的储能模量的1/2以下的橡胶微粒。特别是当橡胶微粒的材质为硅橡胶、丙烯酸乳液、SBR、NBR、聚丁二烯橡胶时,可以适当地单独使用1种,或者将2种以上混合使用。三维交联的这些橡胶微粒,耐溶剂性优异,容易分散在粘接剂成分3a、3b中。
在含有填充材料时,由于连接可靠性等提高,因此优选。填充材料的最大粒径,优选为不到导电粒子5a的平均粒径。填充材料的含量,相对于电路连接用粘接膜总体,优选为5~60体积%的范围。如果含量超过60体积%,则有可靠性提高效果饱和的倾向。
作为偶联剂,出于提高粘接性的考虑,含有选自乙烯基、丙烯酰基(アクリル基)、氨基、环氧基和异氰酸酯基的1种以上基团的化合物是优选的。
对于本实施方式的电路连接用粘接膜1而言,在连接时粘接剂熔融流动,并连接相对向的电路电极后,产生固化,保持连接,其中粘接剂的流动性是重要因素。在将厚度为35μm、5mm×5mm的电路连接用粘接膜1夹在厚度为0.7mm、15mm×15mm的玻璃板之间,并在170℃、2MPa、10秒钟的条件下进行加热加压时,使用初期面积(A)和加热加压后的面积(B)所表示的流动性(B)/(A)的值,优选为1.3~3.0,更优选为1.5~2.5。当(B)/(A)不到1.3时,流动性差,存在有无法得到良好连接的倾向,当其超过3.0时,存在有容易产生气泡,可靠性差的倾向。
本实施方式的电路连接用粘接膜1固化后在40℃下的弹性模量优选为100~3000MPa,更优选为500~2000MPa。
在本实施方式的电路连接用粘接膜1中,各向异性导电层11的厚度,是导电粒子5平均粒径的0.3~1.5倍,优选为0.7~1.3倍。
此外,电路连接用粘接膜1的厚度(各向异性导电层11和绝缘层12的总厚度),优选为6~20μm,更优选为8~18μm,进一步优选为8~14μm。也就是说,对于绝缘层12的厚度而言,以各向异性导电层11的厚度为TA(μm),优选为(6-TA)~(20-TA)μm,更优选为(8-TA)~(18-TA)μm,进一步优选为(8-TA)~(14-TA)μm。如果绝缘层12的厚度为上述范围,则可以可靠性更良好地进行高精细电路间的连接,并且可以进一步抑制燃烧现象。
电路连接用粘接膜1,例如,可以通过使用层压机将各向异性导电层11和绝缘层12层叠在一起而制作。
此外,各向异性导电层11和绝缘层12,例如,可以通过准备溶解或分散了构成各层的各成分的混合液,使用涂布装置涂布该混合液,并使其干燥而制作。
各向异性导电层11和绝缘层12的厚度,可以通过控制涂布装置的涂布器间隙而适当改变。此外,即使在涂布器间隙宽时,也可以通过降低涂布的混合液的固体成分浓度,而减小层的厚度。
各向异性导电层11可以通过涂布含有粘接剂成分3a和导电粒子5的混合液而制作,也可以通过涂布含有粘接剂成分3a的混合液,形成由粘接剂成分3a构成的层后,在该层的表面上散布并埋入导电粒子等而制作。作为后一种方法,例如,可以使用日本特开平10-302926号公报中所述的方法。
<电路连接结构体>
图3是表示本发明的一个实施方式的电路连接结构体的模式剖视图。本实施方式的电路连接结构体100具有彼此相对向的电路部件(第1电路部件)30和电路部件(第2电路部件)40,以及介于电路部件30和电路部件40之间,并连接它们的电路连接部件10。
电路部件30具有电路基板(第1电路基板)31、和在电路基板31的主面31a上所形成的电路电极(第1电路电极)32。电路部件40具有电路基板(第2电路基板)41、和在电路基板41的主面41a上所形成的电路电极(第2电路电极)42。
电路基板31、41的材质,没有特别限制,通常为有机绝缘性物质、玻璃或硅。
作为电路电极32、42的材质,可以列举Au、Ag、Sn、Pt族的金属、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、Al、Cr。从电连接显著良好的观点考虑,电路电极32、42的至少一方,优选含有氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)中的至少一方。此外,电路电极32、42可以是其整体由上述材质构成,也可以是仅仅最外层由上述材质构成。
上述电路部件30、40中的至少一方,优选柔性基板的电路间距为40μm以下。此外,电路间距的下限没有特别限定,例如可以大约为20μm。
电路电极32、42的表面优选是平坦的。另外,在本说明书中,“电路电极的表面是平坦的”,是指电路电极的表面凹凸为20nm以下。
当导电粒子5具有突起部时,如果电路电极32、42的厚度不到50nm,则在电路部件30和电路部件40之间对电路连接用粘接膜1进行加压时,存在有位于导电粒子表面侧的突起部贯通电路电极32、42,并与电路基板31、41接触的情况。因此,通过使电路电极32、42的厚度为50nm以上,可以增加电路电极32、42和导电粒子5的接触面积,进一步降低连接电阻。此外,对于电路电极32、42的厚度而言,从制造成本等观点考虑,优选为1000nm以下,更优选为500nm以下。
此外,在电路部件30中,可以在电路电极32和电路基板31之间进一步设置绝缘层,在电路部件40中,也可以在电路电极42和电路基板41之间进一步设置绝缘层。绝缘层的材质,只要是由绝缘材料构成,就没有特别限定,通常为有机绝缘性物质、二氧化硅或氮化硅。
作为第1电路部件30和第2电路部件40的具体例,可以列举半导体芯片、电阻芯片、电容器芯片等芯片部件、印刷基板等基板。这些电路部件30、40,通常设置多个电路电极(连接端子)32、42(有时,也可以为一个)。
电路连接部件10可以通过对上述电路连接用粘接膜1进行固化处理而得到,其含有上述粘接剂成分3a、3b固化所形成的固化物4a、4b,和上述导电粒子5。
在电路连接结构体100中,相对向的电路电极32和电路电极42通过导电粒子5而电连接。即,导电粒子5通过与电路电极32、42双方直接接触而进行电连接。
在导电粒子5具有多个突起部时,优选其一部分陷入到电路电极32或电路电极42中。这时,可以进一步增加导电粒子的突起部和电路电极32、42的接触面积,并进一步减小连接电阻。
(电路连接结构体的制造方法)
本实施方式的电路连接用粘接膜1作为IC芯片与基板粘接的粘接剂,或电气电路彼此粘接用的粘接剂也是有用的。将具有第1电路电极(连接端子)的第1电路部件和具有第2电路电极(连接端子)的第2电路部件,以第1电路电极和第2电路电极相对向的状态进行配置,并使本实施方式的电路连接用粘接膜1介于第1电路电极和第2电路电极之间,进行加热加压,从而可以使第1电路电极和第2电路电极电连接,构成电路连接结构体100。
本实施方式中所用的电路电极的连接方法,可以通过在表面包含选自金、银、锡和铂的金属的一个电极电路上形成具有热或光固化性的电路连接用粘接膜1,然后使另一电路电极进行位置重合,并进行加热、加压,从而将电路电极彼此连接。
作为本实施方式的电路连接结构体100,可以列举例如半导体芯片、电阻芯片、电容器芯片等芯片部件、印刷基板等基板等。在这些电路连接结构体100中,通常设置多个(有时,也可以为一个)电路电极(连接端子),并且将电路连接结构体100的至少1组、将设置在这些电路连接结构体100上的连接端子的至少一部分对向配置,使粘接剂介于对向配置的电路电极之间,并加热加压,使对向配置的电路电极彼此电连接,形成电路板。通过对电路连接结构体100的至少1组进行加热加压,对向配置的电路电极可以通过电路连接用粘接膜的导电粒子而彼此电连接。
接着,使用图4,对本实施方式的电路连接结构体70的制造方法进行具体说明。图4是模式地表示本发明的一个实施方式的电路连接结构体的制造方法的工序剖视图。图4(a)表示电路部件彼此连接前的状态,图4(b)表示电路部件彼此连接时的状态,图4(c)表示电路部件彼此连接后的电路连接结构体。
首先,如图4(a)所示,准备在主面上具有电路电极72和液晶显示部74的LCD面板73。接着,在电路电极72上粘接放置电路连接用粘接膜61。然后,将COF等设置了电路电极76的电路基板75进行位置重合,使电路电极72和电路电极76隔着电路连接用粘接膜61而彼此相对向。另外,电路电极72和电路电极76具有例如多个电极排列起来的结构。
接着,如图4(b)所示,一边使LCD面板73与电路基板75位置重合,一边将电路基板75放置在电路连接用粘接膜61上,以使电路电极72和电路电极76隔着电路连接用粘接膜61而彼此相对向。由此,使电路电极72和电路电极76通过电路连接用粘接膜61中的导电粒子5而连接。
接着,从与配置了电路电极76的面相反侧的一面(图4(b)中的箭头A方向)对电路基板75进行加压,并同时加热电路连接用粘接膜61。由此,电路连接用粘接膜61固化,可以得到电路连接部件60。由此,如图4(c)所示,可以得到LCD面板73和电路基板75通过电路连接部件60牢固连接的电路连接结构体70。另外,固化处理的方法,可以根据使用的粘接剂成分,采用加热和光照射中的一种或两种。
以上,对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式。
[实施例]
以下,通过实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1)
[氨基甲酸酯丙烯酸酯的合成]
将400质量份重均分子量为800的聚己内酯二元醇、131质量份丙烯酸-2-羟丙酯、0.5质量份作为催化剂的二丁基锡二月桂酸酯和1.0质量份作为阻聚剂的氢醌单甲醚,一边搅拌一边加热至50℃,进行混合。接着,滴加222质量份异佛尔酮二异氰酸酯,并进一步搅拌,同时升温至80℃,进行氨基甲酸酯化反应。确认异氰酸酯基的反应率为99%以上后,降低反应温度,得到氨基甲酸酯丙烯酸酯。
[聚酯聚氨酯树脂的调制]
使用对苯二甲酸作为二羧酸,丙二醇作为二元醇,4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯作为异氰酸酯,合成对苯二甲酸/丙二醇/4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为1.0/1.3/0.25和1.0/2.0/0.25的2种聚酯聚氨酯树脂A、B。
将上述聚酯聚氨酯树脂溶解在甲乙酮中,使其为20质量%。使用上述聚酯聚氨酯树脂的甲乙酮溶液,并使用涂布装置,将其涂布在一面上进行了表面处理(聚硅氧烷处理)的厚度为80μm的PET膜上。此外,通过70℃、10分钟的热风干燥,制作厚度为35μm的膜。使用广域动态粘弹性测定装置(Rheometric Scientific社制造,商品名:RSAII)在拉伸荷重为5g,频率为10Hz下,测定弹性模量的温度依存性。由测定结果所得的聚酯聚氨酯树脂的玻璃化温度为105℃。
将作为自由基聚合性物质的25质量份上述氨基甲酸酯丙烯酸酯、20质量份异氰脲酸酯型丙烯酸酯(制品名:M-325,东亚合成社制造)和1质量份2-甲基丙烯酰氧基乙基酸性磷酸酯(制品名:P-2M,共荣社化学社制造),和作为游离自由基产生剂的4质量份过氧化苯甲酰(制品名:Nyper BMT-K40,日本油脂制造),与作为成膜性高分子的上述聚酯聚氨酯树脂A的20质量%甲乙酮溶液55质量份混合并搅拌,形成粘结树脂。
进一步,相对于粘结树脂,配合分散3体积%以聚苯乙烯为核体,用含Ni最外层包覆,并且最外层的表面上具有突起的导电粒子(平均粒径:4μm,以下有时记作“Ni被覆粒子”。)。然后,使用涂布装置,将混合液涂布在一面上进行了表面处理(聚硅氧烷处理)的厚度为50μm的PET膜未实施表面处理的一侧上,并通过70℃、10分钟的热风干燥,得到厚度为4μm的各向异性导电粘接剂层A(宽度为15cm,长度为70m)。
将作为自由基聚合性物质的25质量份上述氨基甲酸酯丙烯酸酯、20质量份异氰脲酸酯型丙烯酸酯(制品名:M-325,东亚合成社制造)和1质量份2-甲基丙烯酰氧基乙基酸性磷酸酯(制品名:P-2M,共荣社化学社制造),和作为游离自由基产生剂的4质量份过氧化苯甲酰(制品名:Nyper BMT-K40,日本油脂制造),与作为成膜性高分子的上述聚酯聚氨酯树脂B的20质量%甲乙酮溶液55质量份混合并搅拌,形成粘结树脂。接着,使用涂布装置,将前述粘结树脂涂布在一面上进行了表面处理(聚硅氧烷处理)的厚度为50μm的PET膜未实施表面处理的一侧上,并通过70℃、10分钟的热风干燥,得到厚度为10μm的粘接剂层B(宽度为15cm,长度为70m)。
将所得的粘接剂层A、B在粘接剂相对的方向上进行重合,并使用层压机(杜邦公司制造的RISTON,型号:HRL,辊压仅为弹簧加重,辊温度为40℃,速度为50cm/分钟)进行层压,然后剥离各向异性导电粘接剂层A侧的PET膜,得到厚度为14μm的各向异性导电粘接剂(宽度为15cm,长度为60m)。将所得的各向异性导电粘接剂裁剪为1.5mm宽,并将粘接膜面作为内侧在内径为40mm,外径为48mm的塑料制的卷盘的侧面(厚度1.7mm)卷绕50m,得到带状的电路连接用粘接膜。
(实施例2~4)
除了如表1~2所示改变导电粒子的K值和粒径以外,和实施例1同样地操作,制作电路连接用粘接膜。
(实施例5~6)
除了如表2所示改变各粘接剂层A、B的厚度以外,和实施例4同样地操作,制作电路连接用粘接膜。
(比较例1~3)
除了如表3所示改变导电粒子的K值、最外层的金属,以及粒径以外,和实施例1同样地操作,制作电路连接用粘接膜。
(比较例4)
除了如表4所示改变各粘接剂层A的厚度,并使粘接剂的结构为单层以外,和实施例1同样地操作,制作电路连接用粘接膜。
(比较例5)
除了如表4所示改变各粘接剂层A、B的厚度以外,和实施例1同样地操作,制作电路连接用粘接膜。
表1
表2
表3
表4
(电路的连接)
将实施例、比较例中所得的电路连接用粘接膜(宽度为1.5mm,长度为3cm)的粘接剂面,在70℃、1MPa下加热加压2秒钟,将其转印到厚度为0.7mm的涂布了Cr/氧化铟锌(IZO)的玻璃基板上,剥离PET膜。接着,将具有500根间距为40μm、厚度为8μm的镀锡铜电路的柔性线路板(FPC),放置到转印的粘接剂上,在24℃、0.5MPa下加压1秒钟,临时固定。将该FPC通过电路连接膜临时固定的玻璃基板设置在正式压接装置上,以150μm厚度的Teflon(注册商标)片作为衬垫材料,并通过加热工具在180℃、3MPa的条件下从FPC一侧进行6秒钟的加热加压,在宽度1.5mm上进行连接,得到连接体。
(连接电阻的测定)
对上述连接体,通过4端子法,使用数字万用表(装置名:TR6845,Advantest社制造,)测定各电极的电阻值,并求出10个电极的平均值。所得的结果示于表5、6。
(I-V特性的评价)
对上述连接体,通过4端子法,一边以50mA/10秒钟的间隔增加电流值,一边记录电压的变化,测定脱离欧姆性时的电流值。其结果示于表5、6。
(导电粒子捕捉率的评价)
对上述连接体,使用奥林巴斯(株)制造的BH3-MJL液晶面板检查用显微镜,从玻璃基板一侧,通过Nomarski微分干涉观察,以20个电极测定每1个电极的压痕数,并算出平均值。另一方面,使用奥林巴斯(株)制造的BH3-MJL液晶面板检查用显微镜,测定粘接剂中每单位面积的导电粒子个数。由所得的结果,使用下式算出导电粒子捕捉率。所得的值示于表5、6。
导电粒子捕捉率=(电极上导电粒子数[个])×100/{(粘接剂中每单位面积的导电粒子数[个/mm2])×(每1个电极的连接面积[mm2])}
表5
|
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
实施例4 |
实施例5 |
实施例6 |
连接电阻[Ω] |
1.8 |
0.5 |
0.9 |
0.5 |
1.6 |
1.9 |
最大电流值[mA] |
300 |
500 |
500 |
400 |
300 |
300 |
导电粒子捕捉率[%] |
50 |
44 |
49 |
47 |
55 |
42 |
短路现象 |
无 |
无 |
无 |
无 |
无 |
无 |
燃烧现象 |
无 |
无 |
无 |
无 |
无 |
无 |
表6
|
比较例1 |
比较例2 |
比较例3 |
比较例4 |
比较例5 |
连接电阻[Ω] |
3.3 |
3.2 |
3.4 |
2.1 |
2.5 |
最大电流值[mA] |
190 |
220 |
170 |
230 |
250 |
导电粒子捕捉率[%] |
49 |
48 |
46 |
18 |
25 |
短路现象 |
没有发生 |
没有发生 |
没有发生 |
发生 |
没有发生 |
燃烧现象 |
发生 |
发生 |
发生 |
没有发生 |
没有发生 |
符号说明
1、61...电路连接用粘接膜,10、60...电路连接部件,3a、3b...粘接剂成分,4a、4b...固化物,5、5a、5b、5c...导电粒子,11...各向异性导电层,12...绝缘层,14...突起部,21...核体,21a...中核部,21b...突起部,22...金属层(最外层),30、40...电路部件,31、41、75...电路基板,32、42、72、76...电路电极,70、100...电路连接结构体,72...电路电极,73...面板,74...液晶显示部。