CN103834319B - 各向异性导电膜及半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及各向异性导电膜和包括所述各向异性导电膜的半导体装置，其中，所述各向异性导电膜包括作为粘结剂树脂的含有羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的丙烯酸共聚物，从而在提供优异的粘附力的同时在被粘附物的端子之间的空间中呈现线状压痕。

Description

各向异性导电膜及半导体装置
技术领域
本发明涉及各向异性导电膜和使用它粘结的半导体装置。
背景技术
通常，各向异性导电膜(ACF)是指膜状粘结剂，其中导电颗粒，例如包括镍颗粒或金颗粒的金属颗粒、或金属涂覆的聚合物树脂颗粒分散在如环氧树脂的树脂中。由具有电各向异性和粘附力的聚合物层形成的各向异性导电膜在膜的厚度方向呈现导电性质且在其表面方向呈现绝缘性质。
当将各向异性导电膜置于电路板之间，并且在特定条件下经受加热和加压时，电路板的电路端子通过导电颗粒电连接，并且绝缘粘结剂树脂填充相邻电路端子间的空间以使导电颗粒彼此绝缘，从而提供电路端子间的高绝缘性能。
最近已经提出，当使用这样的各向异性导电膜粘结半导体装置时，观察压痕状态以作为用于评价所述膜充分结合到基板的方法。
通常，关于各向异性导电膜的研究集中于开发具有改善的粘附力或能够在低温被快速固化的各向异性导电膜。因此，已经使用高弹性的粘结剂树脂，例如氨基甲酸乙酯树脂，以改善所述各向异性导电膜粘附力。然而，使用这样高弹性的粘结剂树脂可引起不均匀的压痕或严重的圆度。
发明内容
本发明的一个方面提供了各向异性导电膜，其中，在主压制所述各向异性导电膜时，形成线状压痕。
具体地，本发明涉及提供一种各向异性导电膜，其中，所述各向异性导电膜允许在主压制所述各向异性导电膜时，使压力被均匀地施加到所述膜，从而呈现线状压痕。
本发明的另一个方面提供了一种各向异性导电膜，其中所述各向异性导电膜在呈现线状压痕的同时提供优异的粘附力。
本发明的实施方式提供了各向异性导电膜，包括作为粘结剂树脂的含有羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的丙烯酸共聚物，从而在被预压制和主压制到被粘附物上之后在所述被粘附物的端子之间空间中呈现线状压痕的同时提供优异的粘附力。
根据本发明的一个方面，各向异性导电膜包括：a)丙烯酸共聚物树脂、b)聚氨酯树脂、c)可自由基聚合的材料和d)导电颗粒。
具体地，基于所述a)丙烯酸共聚物树脂的总重量，所述各向异性导电膜可包括10重量百分比(wt%)至50wt%的羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯。
根据本发明的另一个方面，半导体装置包括：包括第一电极的第一连接元件；包括第二电极的第二连接元件；和布置在所述第一连接元件和所述第二连接元件之间并将所述第一电极粘结到所述第二电极的各向异性导电膜，其中，在将所述各向异性导电膜预压制和主压制到所述第一连接元件和所述第二连接元件之后，所述各向异性导电膜在所述第二连接元件的端子之间的空间中呈现线状压痕。
根据本发明的各向异性导电膜允许在主压制时压力在所述膜上均匀分布，从而呈现线状压痕。
此外，本发明提供了在呈现优异的粘附力的同时提供线状压痕的各向异性导电膜。
此外，本发明提供了可在低温下快速固化的各向异性导电膜。
附图说明
在结合附图的下面实施方式的详细说明中，本发明的上述和其它方面、特征和优点将显而易见，其中：
图1为作用为确定压痕的线性的参照的端子之间的空间的示意性平面图。
图2为半导体装置的截面图，所述半导体装置包括具有第一电极70的第一连接元件50和具有第二电极80的第二连接元件60，其中，第一连接元件50和第二连接元件60通过根据本发明的一个实施方式的各向异性导电膜10彼此粘结。当各向异性导电膜10在包括第一电极70的第一连接元件50和包括第二电极80的第二连接元件60之间压制时，第一电极70通过导电颗粒40电连接至第二电极80。
具体实施方式
下文更详细地说明本发明的实施方式。为了清楚，将省略对本领域普通技术人员明显的细节的说明。
根据本发明的一个实施方式，本发明提供了各向异性导电膜，包括作为粘结剂树脂的含有羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的丙烯酸共聚物，从而在呈现线状压痕的同时提供优异的粘附力。
具体地，根据一个实施方式的各向异性导电膜包括：a)丙烯酸共聚物树脂；b)聚氨酯树脂；c)可自由基聚合的材料；和d)导电颗粒。
接下来，将更详细地说明根据一个实施方式的各向异性导电膜的各组分。
a)丙烯酸共聚物树脂
在该实施方式中，所述丙烯酸共聚物树脂可包括羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体。
当羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体被包括在丙烯酸共聚物树脂中时，羟基增强了各向异性导电膜的粘附力。
具体地，丙烯酸树脂通常具有比氨基甲酸酯树脂更低的弹性，并呈现稍低的流动性。因此，当使用含有丙烯酸树脂的粘结剂树脂制备各向异性导电膜时，在主压制时形成在膜上的压痕呈线状，从而提供良好的压痕状态。然而，所制备的各向异性导电膜具有劣化的粘附力，而粘附力是膜的基本性能。因此，本发明的实施方式涉及提供由各向异性导电膜粘结的半导体装置，通过使用羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体制备丙烯酸共聚物树脂，从而在呈现高粘附力的同时提供优异的线状压痕。
在一个实施方式中，可通过羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体和另一种可与其共聚的官能单体的共聚而制备丙烯酸共聚物树脂。所述可共聚的官能单体的实例可包括脂肪族或脂环族(甲基)丙烯酸烷基酯单体及其改性的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、乙烯基醋酸酯或其改性的丙烯酸单体、具有能够与羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体反应的官能团的化合物等。
例如，丙烯酸共聚物树脂可为通过羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体和脂肪族或脂环族(甲基)丙烯酸烷基酯单体的共聚制备的二丙烯酸共聚物树脂，或通过羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体、脂环族(甲基)丙烯酸烷基酯单体和脂肪族(甲基)丙烯酸烷基酯单体的共聚制备的三丙烯酸共聚物树脂。
羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的实例可包括(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸-6-羟己酯、1,4-环己二醇单(甲基)丙烯酸酯、氯代-2-羟丙基丙烯酸酯和二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
脂环族(甲基)丙烯酸烷基酯单体的实例可包括(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸冰片酯和(甲基)丙烯酸环己酯，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
脂肪族(甲基)丙烯酸烷基酯单体的实例可包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯和(甲基)丙烯酸十二烷基酯，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
更具体地，所述丙烯酸共聚物可为通过(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸环己酯和(甲基)丙烯酸甲酯的共聚形成的三丙烯酸共聚物树脂。
在该实施方式中，基于所述丙烯酸共聚物的总重量，所述羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的含量可为10wt%至50wt%，具体地15wt%至45wt%，更具体地20至40wt%。在这个范围内，可合适地为丙烯酸共聚物树脂提供羟基，从而增强具有相对低流动性的丙烯酸共聚物树脂的粘附。
在该实施方式中，丙烯酸共聚物树脂可具有70℃或更高、具体地80℃至150℃的玻璃化转变温度(Tg)。当使用具有在这个范围内的玻璃化转变温度的丙烯酸共聚物树脂时，所述各向异性导电膜可呈现线状压痕，从而提供高的粘结可靠性。
所述丙烯酸共聚物树脂可具有5,000g/mol至500,000g/mol，具体地10,000g/mol至400,000g/mol，更具体地30,000g/mol至300,000g/mol的重均分子量，不限于此。
当使用具有在所述范围内的重均分子量的丙烯酸共聚物树脂时，可能防止可在使用具有非常低的重均分子量的丙烯酸共聚物树脂的情况下出现的膜可成形性的劣化，并防止在使用具有非常高的重均分子量的丙烯酸共聚物树脂的情况下出现的相容性的劣化。此外，可制造被呈现优异的粘附力和可靠性的各向异性导电膜粘结的半导体装置。
在一个实施方式中，以固含量计，基于所述各向异性导电膜的总重量，所述丙烯酸共聚物树脂的含量可为10wt%至70wt%，具体地10wt%至60wt%，更具体地20wt%至50wt%。
在所述丙烯酸共聚物树脂的这个范围内，可能防止在使用具有非常少量的丙烯酸共聚物树脂的情况下出现的由于预压制后膜的软化而产生的可再加工性的劣化，并防止在使用具有非常大量的丙烯酸共聚物树脂的情况下出现的由于膜强度的过度增加而产生的预压制时粘附力的劣化和膜的脱离。
b)聚氨酯树脂
如在该实施方式中使用，聚氨酯树脂包括氨基甲酸乙酯键，并可通过，例如异佛尔酮二异氰酸酯、聚丁二醇等的聚合制备，不限于此。所述聚氨酯树脂可具有10,000g/mol至50,000g/mol的重均分子量，不限于此。
在该实施方式中，所述聚氨酯树脂可为聚氨酯丙烯酸酯树脂。
所述聚氨酯丙烯酸酯树脂包括二异氰酸酯、多元醇、二醇和/或(甲基)丙烯酸酯。
二异氰酸酯
在本发明中，可无限制地使用本领域中已知的任何典型的二异氰酸酯。二异氰酸酯的实例可包括芳族、脂肪族或脂环族二异氰酸酯和它们的化合物。具体地，所述二异氰酸酯可包括四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、亚环己基-1,4-二异氰酸酯、亚甲基双(4-环己基二异氰酸酯)、异佛尔酮二异氰酸酯和亚甲基双(环己基二异氰酸酯)，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
多元醇
在本发明中，可无限制地使用本领域中已知的任何典型的多元醇。多元醇的实例可包括聚酯多元醇、聚醚多元醇或聚碳酸酯多元醇等。
可通过二羧酸化合物和二元醇化合物的缩合得到聚酯多元醇。
这里，可无限制地使用本领域中已知的任何典型的二羧酸化合物。二羧酸化合物的实例可包括琥珀酸、戊二酸、间苯二甲酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、六氢邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、四氯邻苯二甲酸、1,5-萘二羧酸、富马酸、马来酸、衣康酸、柠康酸、中康酸和四氢邻苯二甲酸等，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
此外，可无限制地使用本领域中已知的任何典型的二元醇化合物。二元醇化合物的实例包括乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丁二醇、2-甲基-1,3-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇和1,4-环己烷二甲醇等，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
聚醚多元醇的实例可包括聚乙二醇、聚丙二醇和聚四乙二醇，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
聚碳酸酯多元醇的实例可包括聚亚烷基碳酸酯和硅氧烷衍生的聚碳酸酯多元醇等，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
(甲基)丙烯酸酯
所述(甲基)丙烯酸酯可包括羟基丙烯酸酯或胺基丙烯酸酯。
在该实施方式中，以固含量计，基于各向异性导电膜的总重量，聚氨酯树脂的含量可为1wt%至50wt%，具体地1wt%至45wt%，更具体地10wt%至40wt%。
在聚氨酯树脂的该含量范围内，可能防止在使用非常少量的聚氨酯树脂的情况下可能出现的由膜组合物的低流动性而产生的粘结故障和长期粘结可靠性的劣化，并防止在使用非常大量的聚氨酯树脂的情况下可能出现的膜强度和耐热性的劣化。
c)可自由基聚合的材料
在本发明中，可无限制地使用本领域中已知的任何典型的可自由基聚合的材料。
可自由基聚合的材料的实例可包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸正月桂酯、(甲基)丙烯酸C12至C15烷基酯、(甲基)丙烯酸正硬脂基酯、(甲基)丙烯酸正丁氧基乙酯、丁氧基二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯,甲氧基三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸环己酯、四氢化糠基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、二甲基氨乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢化邻苯二甲酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基-2-羟丙基邻苯二甲酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基酸性磷酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯、2-羟基-3-丙烯酰氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、全氟辛基乙基(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸月桂酯、双酚A的环氧乙烷的加合物的二(甲基)丙烯酸酯、双酚A的环氧丙烷的加合物的二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷-苯甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯、双酚A二缩水甘油基二(甲基)丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯和2-羟基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯的加合物、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷的三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的加合物、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯和甲苯二异氰酸酯的加合物、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的加合物、和二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的加合物，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
以固含量计，基于所述各向异性导电膜总重量，所述可自由基聚合的材料的含量可为1wt%至40wt%，具体地1wt%至35wt%，更具体地10wt%至30wt%。在该含量范围内，所述可自由基聚合的材料可允许固化产物的整体形成充分的丙烯酸酯固化结构，并可防止固化产物的硬度的过度增加，和粘结强度以及界面之间剥离强度的劣化。
d)导电颗粒
在本发明中，可无限制地使用本领域中通常已知的任何导电颗粒。
导电颗粒的实例可包括金属颗粒，例如金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)、铜(Cu)和焊料颗粒；碳颗粒；树脂颗粒，例如用诸如金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)和焊料的金属镀并涂布的聚乙烯颗粒、聚丙烯颗粒、聚酯颗粒、聚苯乙烯颗粒、聚乙烯醇颗粒和它们的改性树脂颗粒；以及通过在金属涂覆的聚合物树脂颗粒上进一步涂布绝缘颗粒而获得的绝缘的导电颗粒，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
根据电路的间距，导电颗粒可具有各种平均粒径，并且根据需要，导电颗粒的平均粒径可选自1μm至30μm的范围。
以固含量计，基于所述各向异性导电膜总重量，所述导电颗粒的含量可为1wt%至30wt%，具体地1wt%至20wt%，更具体地1wt%至15wt%。在该范围内，各向异性导电膜可通过防止粘结和/或绝缘中的故障而呈现优异的粘结特性。
在该实施方式中，所述各向异性导电膜可进一步包括作为粘结剂的热塑性树脂和固化引发剂。
热塑性树脂
在本发明中，可无限制地使用本领域中已知的任何典型的热塑性树脂。
热塑性树脂的实例可包括烯烃树脂、丁二烯树脂、丙烯腈橡胶(NBR)、羧基封端的丁二烯橡胶、苯氧树脂和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
由于热塑性树脂提供高压制粘附力，所以各向异性导电膜在通过加热和压制的电路连接工艺中，可呈现优异的粘附力和凝聚力，从而使电路端子之间能够良好连接。
在该实施方式中，以固含量计，基于所述各向异性导电膜总重量，所述热塑性树脂的含量可为1wt%至40wt%，具体地1wt%至30wt%，更具体地1wt%至20wt%。
在热塑性树脂的该含量范围内，可能防止在使用非常少量的热塑性树脂的情况下可出现的，由于细微的相分离而形成各向异性导电膜的不平坦表面，并防止在使用非常大量的热塑性树脂的情况下可出现的，由于各向异性导电膜的半导体粘合结构内的过度的收缩和膨胀而产生的长期连接可靠性的劣化。
固化引发剂
在本发明中，可无限制地使用本领域中已知的任何典型的固化引发剂。所述固化引发剂的实例可包括过氧化物类(有机过氧化物)和偶氮类引发剂，不限于此。
过氧化物类引发剂的实例可包括过氧化乙酰丙酮、过氧化甲基环己酮、过氧化甲乙酮、1,1-双(过氧化叔丁基)环己烷、1,1-双(过氧化叔丁基)-2-甲基环己烷、1,1-双(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、正丁基-4,4-双(过氧化叔丁基)戊酸酯、2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷、叔丁基过氧化氢、对薄荷烷过氧化氢、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢、α',α'-双(过氧化叔丁基)二异丙基苯、2,5-甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷-3、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化硬脂酰、过氧化琥珀酸、过氧化3,5,5-三甲基己酰、过氧化二-2-乙氧基乙基二碳酸酯、过氧化二异丙基碳酸酯、过氧化二-3-甲氧基丁基二碳酸酯、过氧化二-2-乙基己基二碳酸酯、过氧化双(4-叔丁基环己基)二碳酸酯、过氧乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯、叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯、过氧化月桂酸叔丁酯、过氧化马来酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化新戊酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔丁基间甲苯酸酯/苯甲酸酯、过氧化叔丁基-3,3,5-三甲基己酸酯、α',α'-双(过氧化新癸酰基)二异丙基苯、过氧化新癸酸枯酯、1-环己基-1-甲基乙基过氧新癸酸酯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化间甲苯酰基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化2-乙基己酰基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化苯甲酰)己烷、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯、叔己基过氧化新癸酸酯、叔己基过氧化-2-乙基己酸酯、过氧化新戊酸叔己酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯和3,3',4,4'-四(过氧化叔丁基羧基)二苯甲酮、不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
偶氮引发剂的实例可包括2,2'-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、二甲基2,2'-偶氮双(2-甲基丙酸酯)和2,2'-偶氮双(N-环己基-2-甲基丙酰胺)，不限于此。它们可单独使用或以它们的组合使用。
以固含量计，基于所述各向异性导电膜总重量，所述固化引发剂的含量可为0.01wt%至20wt%，具体地0.01wt%至15wt%，更具体地0.1wt%至10wt%。在该含量范围内，膜组合物在短的时间内可充分地固化，并具有良好的相容性，从而允许有效地形成各向异性导电膜。因此，本发明可提供被可快速固化的各向异性导电膜粘结的半导体装置，所述各向异性导电膜在低温下可快速固化。
在该实施方式中，各向异性导电膜可进一步包括添加剂，例如阻聚剂、抗氧化剂、热稳定剂、固化促进剂、偶联剂等，以为膜提供额外的性质而不劣化膜的基本的性质。可根据膜的目的和期望效果以各种方式确定所加入的这些添加剂的量，并且为本领域普通技术人员所熟知。
不具体地限定根据本发明的制备各向异性导电膜的方法，并且可无限制地使用本领域中已知的任何典型的方法。
不需要特定的仪器或设备以形成各向异性导电膜。例如，通过溶解粘结剂树脂于有机溶剂中，加入用于所述各向异性导电膜的其它组分，在不引起导电颗粒粉碎的速度搅拌混合物一定时段，涂布混合物至合适的厚度，例如10μm至50μm，到离型膜上，并干燥混合物充足的时间，以蒸发有机溶剂，可制备各向异性导电膜。
根据另一个实施方式，半导体装置包括：包括第一电极的第一连接元件；包括第二电极的第二连接元件；和放置在第一连接元件和第二连接元件之间并将第一电极粘结到第二电极的根据上述实施方式的各向异性导电膜。
具体地，根据该实施方式的半导体装置包括所述各向异性导电膜，其中，所述各向异性导电膜可在将所述各向异性导电膜预压制和主压制到所述第一连接元件和第二连接元件后，在所述第二连接元件的端子之间的空间呈现线状压痕。
如文中使用，术语“压痕”意思是当所述各向异性导电膜压制到所述被粘附物上时，形成在放在被粘附物的空间(下文也称为“端子之间的空间”)中的各向异性导电膜的一部分上的压痕。这样的压痕可作用为直接或间接地表明压制各向异性导电膜时，施加到所述各向异性导电膜的压力均匀分布的标准。因此，基于压痕的状态，可能确定所述各向异性导电膜是否充分地粘结到基板等，因而半导体装置是否充分粘结到所述膜。
参照图1，现将描述线状压痕。图1为端子之间的空间的示意性平面图。参照图1，线状压痕或压痕的线性意思是，在下面的被粘附物为其上具有多个电极1的电路板(例如，印刷电路板)的情况下，当放在所述电路板和上部被粘附物之间的各向异性导电膜经主压制时，形成在压制到下面的电路板上的各向异性导电膜的端子之间的空间2中的压痕基本具有线的形状。
具体地，当形成在所述压制的各向异性导电膜上的压痕的面积占所述端子之间的空间的总面积的30%或更小，同时其中心线为端子之间的空间2的中心线3时，定义这些压痕为线状压痕，并且当压痕的面积占大于30%的所述端子之间的空间的总面积，同时其中心线为端子之间的空间2的中心线3时，定义这些压痕为圆形压痕。
当压制所述各向异性导电膜，形成在端子之间的空间中的压痕具有线状时，可评价压制时压力均匀地在所述各向异性导电膜上分布，并且膜充分粘结到相应的基板或装置。
这里，可在第一连接元件和第二连接元件之间预压制和主压制各向异性导电膜后测量压痕。
所述第一连接元件可具有膜的形状，并且所述第二连接元件可具有基板的形状。
例如，可通过预压制和主压制根据本发明的一个实施方式的各向异性导电膜到PCB(间距：200μm，端子的宽度：100μm，端子之间的距离：100μm，端子高度：35μm)上进行压制。
可在50℃至70℃的温度，1.0MPa至5.0MPa的负荷下进行预压制1至5秒，具体地在1.0MPa至3.0MPa的负荷下预压制1至3秒；并且在110℃至150℃的温度，1.0MPa至4.0MPa的负荷下进行主压制1至7秒，具体地在1.5MPa至3.5MPa的负荷下主压制1至5秒。
在这个范围内，当压制各向异性导电膜时，压力可在各向异性导电膜上均匀地分布，由此所述膜可充分地粘结到相应的基板或装置。
如所述各向异性导电膜在1.0MPa至4.0MPa的负荷下于110℃至150℃的温度下经受主压制1至7秒后，根据实施方式的各向异性导电膜可具有800gf/cm或更大、具体地900gf/cm或更大、更具体地1,000gf/cm或更大的粘结强度。
在这个范围内，所述各向异性导电膜可获得预定水平或更大的粘结强度，因而呈现良好的压痕特性。
可如下测量各向异性导电膜的粘结强度。例如，制备的各向异性导电膜放在PCB(间距：300μm，端子的宽度：150μm，端子之间的距离：150μm，端子高度：35μm)和COF(间距：300μm，端子的宽度：150μm，端子之间的距离：150μm，端子高度：8μm)之间，并在下面的条件下在其间粘结。
1)预压制：60℃，1秒，1.0MPa
2)主压制：130℃，3秒，3.0MPa
然后，可使用剥离强度测试仪H5KT(TiniusOlsen)以90°的剥离角度和50mm/分钟的剥离速度来测量粘结强度。
参照图2，将说明根据本发明的一个实施方式的半导体装置。
根据该实施方式的半导体装置包括含有第一电极70的第一连接元件50；含有第二电极80的第二连接元件60；和含有导电颗粒40的各向异性导电膜10。当压制放置在具有第一电极70的第一连接元件50和具有第二电极80的第二连接元件60之间的各向异性导电膜10时，第一电极70和第二电极80通过导电颗粒40彼此连接。在一个实施方式中，所述第一连接元件50和所述第二连接元件60在材料、厚度、大小和物理互连性方面具有相似的结构。所述第一连接元件50和所述第二连接元件60可具有约20μm至约100μm的厚度。
在另一个实施方式中，所述第一连接元件和所述第二连接元件在材料、厚度、大小和物理互连性方面可具有不同的结构和功能。所述第一连接元件或所述第二连接元件可由玻璃、PCB(印刷电路板)、fPCB、COF、TCP、ITO玻璃等形成，不限于此。所述第一电极或所述第二电极可为突出电极或平面电极。当所述第一电极和所述第二电极元件为突出电极时，间隙(G)可形成在它们之间，并且这些电极可具有约2.50μm至约10μm的高度(H)、约50μm至约120μm的宽度(W)，和约50μm至约110μm的间隙(G)。具体地，所述电极具有2.50μm至约9μm的高度(H)、约50μm至约100μm的宽度(W)，和约60μm至约100μm的间隙(G)。
当所述第一电极和第二电极为平面电极时，这些电极可具有约至约的厚度。所述第一电极或第二电极可由ITO、铜、硅、IZO等形成，不限于此。
所述平面电极具有至的厚度，并且所述突出电极可具有6μm至10μm的高度。这个情况下，当绝缘层具有4μm至12μm的厚度时，所述膜可呈现充分的粘附力。具体地，所述平面电极具有的厚度，并且所述突出电极可具有8μm的高度。这个情况下，所述绝缘层具有6μm至10μm的厚度。
可无限制地通过本领域中已知的任何方法制造根据本发明的半导体装置。
接下来，将参照一些实施例更详细地阐述本发明。应理解提供这些实施方式仅用于说明，而不以任何方式解释为限制本发明的范围。
实施例1
使用包括羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的丙烯酸共聚物树脂制备各向异 性导电膜
(1)制备各向异性导电膜组合物
通过混合40wt%的具有80,000g/mol的重均分子量和约80℃至85℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸共聚物树脂树脂、20wt%的具有30,000g/mol的重均分子量和约20℃至25℃的玻璃化转变温度(Tg)的聚氨酯丙烯酸酯树脂、10wt%的作为热塑性树脂的丙烯腈—丁二烯共聚物(1072CGX,ZeonChemical)、20wt%的作为可自由基聚合的材料的丙烯酸酯单体(4-HBA,Osaka)、2wt%的作为有机过氧化物的过氧化苯甲酰(Hansol)和8wt%的具有5μm的平均粒径的导电颗粒(Ni)而制备各向异性导电膜组合物。所述丙烯酸共聚物为通过35wt%的甲基丙烯酸环己酯(CHMA)、35wt%的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和30wt%的甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)共聚制备的三元共聚物。通过在90℃和1atm使用作为催化剂的二丁锡二月桂酯在提供为溶剂的50vol%的甲乙酮中聚合60wt%的多元醇、39wt%的脂肪族异氰酸酯和1wt%的羟基甲基丙烯酸酯而制备所述聚氨酯丙烯酸酯树脂。首先，使多元醇与脂肪族异氰酸酯反应以制备脂肪族异氰酸酯封端的预聚物。将所制备的预聚物另外与羟基甲基丙烯酸酯反应，从而制备所述聚氨酯丙烯酸酯树脂。这里，脂肪族异氰酸酯与羟基甲基丙烯酸酯的摩尔比例为1.0。通过在25vol%的甲苯和甲乙酮的溶剂混合物中溶解丙烯腈—丁二烯共聚物而制备丙烯腈—丁二烯共聚物。
(2)制备各向异性导电膜
在室温(25℃)在不引起导电颗粒粉碎的速度搅拌制备的组合物60分钟。然后，合成的物质涂布到经过硅酮离型处理的聚乙烯膜上，以形成35μm厚的膜。在膜的形成中，使用铸刀，并且所述膜在60℃干燥5分钟。
实施例2
使用包括羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的丙烯酸共聚物树脂制备各向异 性导电膜
除了使用30wt%的丙烯酸共聚物树脂和30wt%的聚氨酯丙烯酸酯以外，以与实施例1相同的方式制备各向异性导电膜。
实施例3
使用包括羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的丙烯酸共聚物树脂制备各向异 性导电膜
除了使用具有60,000g/mol的重均分子量和约70℃至75℃的玻璃化转变温度Tg的三丙烯酸共聚物以外，以与实施例1相同的方式制备各向异性导电膜。
该三丙烯酸共聚物通过共聚35wt%的甲基丙烯酸环己酯(CHMA)、25wt%的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和40wt%的甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)而制备。
对比例1
使用不包括羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的丙烯酸共聚物树脂制备各向 异性导电膜
除了使用40wt%的具有100,000g/mol的重均分子量和约80℃至85℃的玻璃化转变温度Tg的二丙烯酸共聚物代替所述三丙烯酸共聚物树脂以外，以与实施例1相同的方式制备各向异性导电膜。这里，通过50wt%的甲基丙烯酸环己酯(CHMA)和50wt%的甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚而制备二丙烯酸共聚物。
对比例2
使用聚氨酯树脂代替丙烯酸共聚物树脂制备各向异性导电膜
除了使用60wt%的聚氨酯丙烯酸酯代替丙烯酸共聚物树脂以外，以与实施例1相同的方式制备各向异性导电膜。
表1显示了实施例1至3和对比例1和2中制备的各向异性导电膜的组成。
表1
组成(wt%) 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
含羟基的丙烯酸共聚物树脂 40 30 40 - -
丙烯酸共聚物Tg(℃) 80～85 80～85 70～75 80～85 80～85
不含羟基的丙烯酸共聚物树脂 - - - 40 -
聚氨酯树脂 20 30 20 20 60
热塑性树脂 10 10 10 10 10
可自由基聚合的材料 20 20 20 20 20
有机过氧化物 2 2 2 2 2
导电颗粒 8 8 8 8 8
总计 100 100 100 100 100
实验例1
压痕状态的测量
为评价实施例1至3和对比例1和2中制备的每种各向异性导电膜的粘结强度，进行下面的实验。
五种制备的各向异性导电膜的每种放在PCB(间距：300μm，端子的宽度：150μm，端子之间的距离：150μm，端子高度：35μm)和COF(间距：300μm，端子的宽度：150μm，端子之间的距离：150μm，端子高度：8μm)之间，并在下面的条件下在其间粘结。然后，通过光学显微镜OlympusGX-41观测端子之间的空间中形成的压痕。
1)预压制：60℃，1秒，1.0MPa
2)主压制：130℃，3秒，3MPa
当形成在所述压制的各向异性导电膜上的压痕的面积占所述端子之间的空间的总面积的30%或更小，同时其中心线为端子之间的空间的中心线时，认为这些压痕为“线状压痕”，并且当压痕的面积占大于30%的所述端子之间的空间的总面积，同时其中心线为端子之间的空间的中心线时，认为这些压痕为“圆形压痕”。
实验例2
粘结强度的测量
为测量实施例1至3和对比例1和2中制备的每种各向异性导电膜的粘结强度，进行下面的实验。
五种制备的各向异性导电膜的每种放在PCB(间距：300μm，端子的宽度：150μm，端子之间的距离：150μm，端子高度：35μm)和COF(间距：300μm，端子的宽度：150μm，端子之间的距离：150μm，端子高度：8μm)之间，并在下面的条件下在其间粘结。
1)预压制：60℃，1秒，1.0MPa
2)主压制：130℃，3秒，3MPa
然后，可使用剥离强度测试仪H5KT(TiniusOlsen)以90°的剥离角度和50mm/min的剥离速度来测量粘结强度。
表2显示了实验例1和2的检测结果。
表2
性能 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
压痕状态 线状压痕 线状压痕 线状压痕 线状压痕 圆形压痕
粘结强度(gf/cm) 1130 1250 1280 700 1250
如表2中显示，当所述羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的丙烯酸共聚物用于粘结剂树脂(实施例1至3)时，所述各向异性导电膜呈现现状压痕并具有优异的800gf/cm或更大的粘结强度。在对比例1中，其中，丙烯酸共聚物不包括羟基，所述各向异性导电膜具有800gf/cm或更小的粘结强度。在对比例2中，其中，仅使用氨基甲酸乙酯树脂，所述各向异性导电膜未呈现线状压痕。
典型的丙烯酸共聚物树脂具有低的粘附力。然后，可确认当通过使用作为一个组分的羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的共聚制备的丙烯酸树脂用于如实施例1至3中的各向异性导电膜的制备中时，所述各向异性导电膜在获得预定水平或更大的粘附力的同时，提供优异的压痕状态。
虽然已经公开了一些实施方式，本领域技术人员明白这些实施方式仅以说明的方式给出，在不背离本发明的精神和范围的情况下可进行各种修改、改变、变化和等效的实施方式。本发明的范围应仅由所附权利要求书限定。

Claims (11)

1.一种各向异性导电粘结剂膜，包括：
a)丙烯酸共聚物树脂；
b)聚氨酯丙烯酸酯树脂；
c)可自由基聚合的材料；和
d)导电颗粒，
其中，基于所述丙烯酸共聚物树脂的总重量，所述a)丙烯酸共聚物树脂包括10wt％至50wt％的羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体。
2.如权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，所述a)丙烯酸共聚物树脂具有70℃或更高的玻璃化转变温度。
3.如权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，所述羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯。
4.如权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，通过脂肪族或脂环族(甲基)丙烯酸烷基酯单体中的至少一种单体与所述羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯单体的共聚，制备所述a)丙烯酸共聚物树脂。
5.如权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，所述a)丙烯酸共聚物树脂包括(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸羟乙酯单体。
6.如权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，以固含量计，基于所述各向异性导电膜的总重量，所述各向异性导电膜包括：a)10wt％至70wt％的所述丙烯酸共聚物树脂、b)1wt％至50wt％的所述聚氨酯丙烯酸酯树脂、c)1wt％至40wt％的所述可自由基聚合的材料和d)1wt％至30wt％的所述导电颗粒。
7.一种半导体装置，包括：
包括第一电极的第一连接元件；
包括第二电极的第二连接元件；和
根据权利要求1至6的任一项所述的各向异性导电膜，所述各向异性导电膜布置在所述第一连接元件和所述第二连接元件之间，并将所述第一电极粘结到所述第二电极，
其中，在将所述各向异性导电膜预压制和主压制到所述第一连接元件和所述第二连接元件上之后，所述各向异性导电膜在所述第二连接元件的端子之间的空间中呈现线状压痕。
8.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述线状压痕形成在所述端子之间的空间的总区域的30％或更小的区域中，同时所述线状压痕的中心线为所述端子之间的空间的中心线。
9.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述第一连接元件具有膜的形状，并且所述第二连接元件具有基板的形状。
10.如权利要求7所述的半导体装置，其中，在1.0MPa至5.0MPa的负荷下于50℃至70℃的温度进行预压制1至5秒，并在1.0MPa至4.0MPa的负荷下于110℃至150℃的温度进行主压制1至7秒。
11.如权利要求10所述的半导体装置，其中，在预压制和主压制后测量，所述各向异性导电膜具有800gf/cm或更大的粘结强度。
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