專利名稱：各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片等電子部件和電路板等電氣機(jī)械連接使用的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，特別涉及適合在聚酯基的柔性印刷電路板上倒裝安裝半導(dǎo)體芯片情況的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜。
以往，為了電氣機(jī)械地將半導(dǎo)體芯片等電子部件和電路板之間、或電路板之間進(jìn)行連接而使用各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜(ACF)，但近年來特別在攜帶電話或IC卡等領(lǐng)域中，為了在柔性印刷電路板(FPC)上倒裝安裝(COF)IC芯片而廣泛使用各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜。
作為各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，一般使用將導(dǎo)電顆粒分散到環(huán)氧樹脂系的單層的絕緣性粘結(jié)劑層中的單層結(jié)構(gòu)的膜。此外，已知用同一組成的絕緣性粘結(jié)劑來分散導(dǎo)電顆粒的層和不分散的層的雙層結(jié)構(gòu)，或有分散導(dǎo)電顆粒的絕緣性粘結(jié)劑層和改變該絕緣性粘結(jié)劑組成的一部分的絕緣性粘結(jié)劑組成的層的雙層結(jié)構(gòu)的膜。
另一方面，在攜帶電話和IC卡等領(lǐng)域中，由于價(jià)格競爭，所以強(qiáng)烈要求降低成本。因此，作為在這些領(lǐng)域使用的柔性印刷電路板，相對于以前的聚酰亞胺基的柔性印刷電路板，大多使用聚酯基的柔性印刷電路板。
但是，聚酯基的柔性印刷電路板在其表面性的影響下與聚酰亞胺基的情況相比粘結(jié)性低，另一方面，使用現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂系的絕緣性粘結(jié)劑的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜彈性率提高，所以如果將安裝電子部件的柔性印刷電路板從聚酰亞胺基的柔性印刷電路板變更為聚酯基的柔性印刷電路板，則存在電子部件和電路板之間的粘結(jié)性下降的問題。
與此相對，作為各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的絕緣性粘結(jié)劑，嘗試使用粘結(jié)性高彈性率低的丙烯酸酯系的粘結(jié)劑，但在該情況下，即使粘結(jié)性提高，但仍存在導(dǎo)通可靠性差的問題。
因此，在聚酯基的柔性印刷電路板上安裝IC芯片等電子部件的情況下，如果使用現(xiàn)有的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，與粘結(jié)性或?qū)煽啃韵嚓P(guān)，產(chǎn)生不能滿足規(guī)定的技術(shù)規(guī)范這樣的問題。
本發(fā)明的目的在于，解決這樣的現(xiàn)有技術(shù)問題的發(fā)明，使用各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，即使在聚酯基的柔性印刷電路板上安裝IC芯片等電子部件的情況下，也可以獲得良好的粘結(jié)性和導(dǎo)通可靠性。
本發(fā)明人使用各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，在聚酯基的柔性印刷電路板上安裝IC芯片等電子部件的情況下，將構(gòu)成各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的絕緣性粘結(jié)劑層形成具有電子部件側(cè)的層和柔性印刷電路板側(cè)的層的多層結(jié)構(gòu)，通過使柔性印刷電路板側(cè)的絕緣性粘結(jié)劑層的固化后的彈性率比電子部件側(cè)的絕緣性粘結(jié)劑層的固化后的彈性率低，發(fā)現(xiàn)粘結(jié)性和導(dǎo)通可靠性被同時提高，從而完成本發(fā)明。
就是說，本發(fā)明提供各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，由第1絕緣性粘結(jié)劑層、第2絕緣性粘結(jié)劑層、以及導(dǎo)電顆粒構(gòu)成，其中，第2絕緣性粘結(jié)劑層的固化后的彈性率比第1絕緣性粘結(jié)劑層固化后的彈性率低，而導(dǎo)電顆粒分散到第1絕緣性粘結(jié)劑層或第2絕緣性粘結(jié)劑層的至少其中一個中。
此外，本發(fā)明提供連接方法，使用上述的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜將半導(dǎo)體芯片和電路板進(jìn)行電氣機(jī)械連接，其中，將各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的第1絕緣性粘結(jié)劑層配置在半導(dǎo)體芯片側(cè)，將第2絕緣性粘結(jié)劑層配置在電路板側(cè)。
而且，本發(fā)明提供連接結(jié)構(gòu)體，使用上述的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜將半導(dǎo)體芯片和電路板進(jìn)行電氣機(jī)械連接，其中，將各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的第1絕緣性粘結(jié)劑層的固化物與半導(dǎo)體芯片粘結(jié)，將第2絕緣性粘結(jié)劑層的固化物與電路板粘結(jié)。


圖1是本發(fā)明的連接方法的說明圖。
圖2是本發(fā)明的連接方法的說明圖。
圖3是本發(fā)明的連接方法的說明圖。
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。再有，在各圖中，同一符號表示同一或同等的結(jié)構(gòu)要素。
圖1是使用本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜1A來連接IC芯片10和電路板20的方法說明圖。
各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜1A有第1絕緣性粘結(jié)劑層2、第2絕緣性粘結(jié)劑層3的雙層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電顆粒4分別分散到雙方的絕緣性粘結(jié)劑層2、3中。
在本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜1A中，具有第1絕緣性粘結(jié)劑層2的固化后的彈性率c1比第2絕緣性粘結(jié)劑層3的固化后的彈性率c2大的特征。絕緣性粘結(jié)劑層2、3的固化后的彈性率之比c1/c2最好在10以上。由此，在使用各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜1A來連接IC芯片10和電路板20的情況下，即使電路板20在聚酯基的基本材料膜21上設(shè)有布線電路22，通過將第1絕緣性粘結(jié)劑層2側(cè)配置在IC芯片10側(cè)，將絕緣性粘結(jié)劑層3配置連接在電路板20側(cè)，與電路板為聚酰亞胺基的情況同樣，也可以同時提高粘結(jié)性和導(dǎo)通可靠性。
作為這種使絕緣性粘結(jié)劑層2、3的固化后的彈性率不同的方法沒有特別限制，但如果使用同種的絕緣性樹脂，則即使調(diào)整固化劑的種類或添加量，也難以使固化后的彈性率完全不同，所以最好使用不同的絕緣性樹脂。例如，由熱固化性環(huán)氧系粘結(jié)劑等來形成第1絕緣性粘結(jié)劑層2，由熱固化性丙烯酸酯系粘結(jié)劑等來形成第2絕緣性粘結(jié)劑層3。特別是從保存性和速固化性等特性方面來看，最好由使用咪唑系潛在性熱固化劑的熱固化性環(huán)氧系粘結(jié)劑來形成第1絕緣性粘結(jié)劑層2，由使用過氧化物系固化劑的熱固化性丙烯酸酯系粘結(jié)劑來形成第2絕緣性粘結(jié)劑層3。這種情況下，熱固化性環(huán)氧系粘結(jié)劑可以由雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、四溴雙酚A型環(huán)氧樹脂等一般的環(huán)氧樹脂來構(gòu)成。此外，熱固化性丙烯酸酯系粘結(jié)劑可以由具有反應(yīng)性二重結(jié)合的氨基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯等構(gòu)成。
第1絕緣性粘結(jié)劑層2的厚度t1和第2絕緣性粘結(jié)劑層3的厚度t2之比t1/t2最好在0.15以上、7以下。如果該比t1/t2低于0.15，則第1絕緣性粘結(jié)劑層2的形成效果不能充分體現(xiàn)，導(dǎo)通可靠性下降。相反，如果t1/t2超過7，則第2絕緣性粘結(jié)劑層3的形成效果不能充分體現(xiàn)，粘結(jié)性下降。
第1絕緣性粘結(jié)劑層2的厚度t1和第2絕緣性粘結(jié)劑層3的厚度t2的相加厚度可以與現(xiàn)有的單層的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜相同，一般最好為10～100μm。
另一方面，作為導(dǎo)電顆粒4，例如可以使用由Ni、Ag、Cu或它們的合金等組成的金屬粉、在球狀樹脂顆粒的表面上實(shí)施金屬電鍍的顆粒、在這些良好導(dǎo)體組成的顆粒表面上設(shè)有絕緣性樹脂覆蓋膜的顆粒等，可以使用在以往各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)劑中使用的各種導(dǎo)電顆粒。導(dǎo)電顆粒的粒徑最好為0.2～20μm。此外，分散到第1絕緣性粘結(jié)劑層2中的導(dǎo)電顆粒4、和分散到第2絕緣性粘結(jié)劑層3中的導(dǎo)電顆粒4可以使用相同的導(dǎo)電顆粒，也可以使用不同的導(dǎo)電顆粒。
作為各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜1A的制造方法，按照一般方法將各自導(dǎo)電顆粒4分散到第1絕緣性粘結(jié)劑層形成用組成物和第2絕緣性粘結(jié)劑層形成用組成物中，進(jìn)行成膜，通過將所得的2片薄膜重合壓接來制造。此外，也可以在形成分散了導(dǎo)電顆粒4的第1絕緣性粘結(jié)劑層2或第2絕緣性粘結(jié)劑層3的一個之后，在其上還涂敷分散另一個導(dǎo)電顆粒4的絕緣性粘結(jié)劑形成用組成物，通過成膜來形成。從生產(chǎn)率來看，將各個膜重合的方法較好。
本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜只要設(shè)有固化后的彈性率不同的2層絕緣性粘結(jié)劑層，就可以獲得各種狀態(tài)。例如，在上述的圖1的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜1A中，將導(dǎo)電顆粒4分散到第1絕緣性粘結(jié)劑層2和第2絕緣性粘結(jié)劑層3雙方，但如圖2的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜1B所示，也可以不將導(dǎo)電顆粒4分散到第1絕緣性粘結(jié)劑層2中，而僅分散到第2絕緣性粘結(jié)劑層3中。由此，在凸緣面積小的微細(xì)圖形的情況下，圖形可以捕捉更多的導(dǎo)電顆粒。
此外，如圖3所示，也可以不將導(dǎo)電顆粒4分散到第2絕緣性粘結(jié)劑層3中，而僅分散到第1絕緣性粘結(jié)劑層2中。
此外，在本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜中，除了固化后的彈性率不同的2層的絕緣性粘結(jié)劑層以外，根據(jù)需要，也可以將其它的絕緣性粘結(jié)劑層設(shè)置在第1絕緣性粘結(jié)劑層2和第2絕緣性粘結(jié)劑層3之間而形成三層以上的多層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜可以用于各種電子部件和電路板之間的連接、或電路板之間的連接等。這種情況下，作為連接對象的電路板，可以列舉出聚酯基的電路板、聚酰亞胺基的電路板等。
特別在將IC芯片等半導(dǎo)體芯片倒裝安裝在聚酯基的電路板上的情況下，通過將本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的第1絕緣性粘結(jié)劑層配置在半導(dǎo)體芯片側(cè)，將第2絕緣性粘結(jié)劑層配置在電路板側(cè)，與使用現(xiàn)有的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的情況相比，可以顯著地提高粘結(jié)性和導(dǎo)通可靠性。因此，本發(fā)明還包括這樣的連接方法和通過這樣的連接方法連接的連接結(jié)構(gòu)體。
實(shí)施例以下，根據(jù)實(shí)施例來具體說明本發(fā)明。
實(shí)施例1～10、比較例1～3按表2或表3所示的厚度制作表1的配合組成的膜1～膜5，通過將所得的膜按表2或表3所示的組合重合、壓接來制作雙層結(jié)構(gòu)的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜。此外，通過熱壓固化成為50μm厚的膜狀的各膜1～5，通過動態(tài)粘彈性測定裝置(オリエンテック社)求固化后的彈性率(0℃)。結(jié)果示于表1。
評價(jià)夾入各實(shí)施例和比較例的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜并經(jīng)加熱加壓(200℃、1N/沖擊、10秒)來連接在PET基的基板膜上夾入粘結(jié)劑層形成的鋁的布線圖形的柔性印刷電路板、IC芯片(4×4mm、IC芯片的厚度t=0.15mm)。
如下評價(jià)所得的連接結(jié)構(gòu)體的(1)連接強(qiáng)度、(2)導(dǎo)通可靠性、(3)耐沖擊性。結(jié)果示于表2和表3。
(1)粘結(jié)強(qiáng)度將IC芯片固定在玻璃上，將柔性印刷電路板在90°方向上以50mm/min的拉伸速度來剝離，測定此時的剝離速度。再有，如果剝離強(qiáng)度在4N/cm以上，則可得到充分的連接可靠性，如果在2N/cm以上，則可靠性有一些下降，但實(shí)用性充分，而如果低于2N/cm，則為NG。
(2)導(dǎo)通可靠性60℃、95％RH、500小時的老化后的電阻值不足老化前的初期電阻值2倍的情況評價(jià)為○,2倍以上、5倍以下的情況評價(jià)為△，而5倍以上的情況評價(jià)為×。
(3)耐沖擊性用塑料制的棒對連接結(jié)構(gòu)體的IC芯片周邊施加1N左右的輕沖擊后電阻值不足施加輕沖擊前的初期電阻值2倍的情況評價(jià)為○,2倍以上、5倍以下的情況評價(jià)為△，而5倍以上的情況評價(jià)為×。
表1(單位重量份)
注(*1)油化シェルエポキシ社，EP1009(*2)旭チバ社，HX3941HP(*3)帝國化學(xué)社，WS-023(*4)荒川化學(xué)工業(yè)社，ビ一ムセット 504H(*5)東亜合成社，アロニックス M315(*6)日本油脂社，パ一キュア WO(*7)Ni粒子，粒徑5μm以下
表2
表3
從表2、表3的結(jié)果可知，在使用單層環(huán)氧系的膜1(彈性率2GPa)的比較例2中，粘結(jié)性低，在使用單層丙烯酸酯系的膜2(彈性率2×10-2GPa)的比較例3中，導(dǎo)通可靠性和耐沖擊性差。此外，即使在膜1和膜2的雙層結(jié)構(gòu)的情況下，在將膜1配置在基板側(cè)，將膜2配置在芯片側(cè)并進(jìn)行連接的比較例1中，可知粘結(jié)強(qiáng)度比較低、導(dǎo)通可靠性和耐沖擊性也差。
與此相對，可知在將環(huán)氧系的膜1(彈性率2GPa)配置在芯片側(cè)，將丙烯酸酯系的膜2～5(彈性率2×10-2～3×10-1GPa)配置在基板側(cè)進(jìn)行連接的實(shí)施例1～10中，粘結(jié)強(qiáng)度、導(dǎo)通可靠性、耐沖擊性都良好，特別是膜1和膜2～5的彈性率之比在10以上、厚度比在0.15以上、7以下的實(shí)施例1～7中，粘結(jié)強(qiáng)度、導(dǎo)通可靠性、耐沖擊性更好。
根據(jù)本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，即使在聚酯基的柔性印刷電路板上安裝IC芯片等電子部件的情況下，也可以獲得良好的粘結(jié)性和導(dǎo)通可靠性。
權(quán)利要求
1．一種各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，由第1絕緣性粘結(jié)劑層、第2絕緣性粘結(jié)劑層、以及導(dǎo)電顆粒構(gòu)成，其中，第2絕緣性粘結(jié)劑層的固化后的彈性率比第1絕緣性粘結(jié)劑層固化后的彈性率低，而導(dǎo)電顆粒分散到第1絕緣性粘結(jié)劑層或第2絕緣性粘結(jié)劑層的至少一個中。
2．如權(quán)利要求1所述的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，其中，第1絕緣性粘結(jié)劑層固化后的彈性率c1與第2絕緣性粘結(jié)劑層固化后的彈性率c2之比c1/c2在10以上。
3．如權(quán)利要求2所述的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，其中，第1絕緣性粘結(jié)劑層的厚度t1與第2絕緣性粘結(jié)劑層的厚度t2之比t1/t2在0.15以上、7以下。
4．如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，其中，第1絕緣性粘結(jié)劑層由使用咪唑系潛在性固化劑的熱固化性環(huán)氧系粘結(jié)劑組成，第2絕緣性粘結(jié)劑層由使用過氧化物系固化劑的熱固化性丙烯酸酯系粘結(jié)劑組成。
5．如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜，其中，導(dǎo)電顆粒分散到第2絕緣性粘結(jié)劑層中。
6．一種連接方法，使用權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜將半導(dǎo)體芯片和電路板進(jìn)行電氣機(jī)械連接，其中，將各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的第1絕緣性粘結(jié)劑層配置在半導(dǎo)體芯片側(cè)，將第2絕緣性粘結(jié)劑層配置在電路板側(cè)。
7．如權(quán)利要求6的連接方法，其中，電路板是聚酯基的電路板。
8．一種連接結(jié)構(gòu)體，使用權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜將半導(dǎo)體芯片和電路板進(jìn)行電氣機(jī)械連接，其中，各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜的第1絕緣性粘結(jié)劑層的固化物與半導(dǎo)體芯片粘結(jié)，第2絕緣性粘結(jié)劑層的固化物與電路板粘結(jié)。
9．如權(quán)利要求8所述的連接結(jié)構(gòu)體，其中，電路板是聚酯基的電路板。
全文摘要
在使用各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜,將IC芯片等的電子部件安裝在聚酯基的柔性印刷電路板上的情況下,提高粘結(jié)性和導(dǎo)通可靠性。各向異性導(dǎo)電性粘結(jié)膜1A由第1絕緣性粘結(jié)劑層2、第2絕緣性粘結(jié)劑層3、以及導(dǎo)電顆粒4組成,其中,第2絕緣性粘結(jié)劑層3固化后的彈性率比第1絕緣性粘結(jié)劑層2固化后的彈性率低,而導(dǎo)電顆粒4分散到第1絕緣性粘結(jié)劑層2或第2絕緣性粘結(jié)劑層3的至少其中一個中。
文檔編號C09J9/02GK1311511SQ0111237
公開日2001年9月5日 申請日期2001年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月25日
發(fā)明者熊倉博之, 山本憲 申請人:索尼化學(xué)株式會社