多层结构的导电树脂粒料和用其制得的各向异性导电粘合剂制造技术

公开了一种含有导电的多层结构树脂粒子的各向异性的导电粘合剂，在导电的多层结构树脂粒子中，至少一个内层比最外层更柔韧且它与相邻两层的至少一层化学键合，而且最外层的表面涂布金属，使得在较低的压力下的连接足以抑制ＩＴＯ电极断裂的发展，还能提供增强的稳定性，特别是在长时期里连接的稳定性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有多层结构的导电树脂粒子，而且涉及基于这种树脂粒子的各向异性的导电粘合剂，该粘合剂用于(1)连接LCD(液晶显示器)和它的驱动电路，例如TCP(带式载波组件)和FPC(挠性印刷电路)；(2)连接半导体芯片到LCD玻璃基片上，名为COG(玻璃上的芯片)；(3)连接半导体芯片到电路基片，例如在COF(挠性印刷电路上的芯片)和COB(电路板芯片)中；(4)连接叫作FCA(倒装片附件)的半导体芯片到半导体基片上；等等。
技术介绍
各向异性导电粘合剂从根本来说由粘合剂用树脂和分散在其中的导电粒子组成。这样的各向异性导电粘合剂在连接时提供的特征在于各向异性，其允许电流只在通过导电粒子连接的点之间或只在Z-轴的方向而不在X和Y轴的方向传导；然而，另一方面，在用途方面的特征是在各向异性导电粘合剂中，大量的点能够被同时连接。各向异性导电粘合剂，自从19世纪70年代它们第一次以ACF(各向异性导电膜)的形式用于连接电子计算器的液晶面板，到现在人们已经发现它们在液晶涉及的工业中作为有高可靠性的连接材料广泛应用，而且它们最近开始被应用在半导体制造的其它应用领域。各向异性导电粘合剂随着液晶的发展不断地发展，且获得更高的性能，而且同时在用于液晶的玻璃基片上的ITO(铟锡氧化物)接头和液晶的驱动电路基片上的印刷触点之间的多重连接方面广泛应用。在这个过程中，在(1)电子零件尺寸的减小和(2)连接点的小型化或小规模化方面已经取得大的进展，这些连同连接点之间孔隙的变窄，都因为全色的增大的液晶显示器带来的连接点的倍增，因而(1)相应于连接点之间孔隙的变窄和(2)连接的可靠性的提高都需要各向异性粘合剂。在半导体组件领域，另一方面，通过倒装片连接的方法已经发展了组件的封装方法，在倒装片连接的方法中为了达到半导体更快地起作用的目的硅芯片以倒装的方式安装。借助倒装片连接，特别是，ACF为基础的技术使完全消除未充满步骤容易实现，来抑制由硅芯片和半导体基片之间的线性膨胀系数的变化导致的在连接点的应力集中，因此令人瞩目。而且ACF是无铅的环保型的材料，不象C4连接(可控坍陷芯片连接)，它也是同样的倒装片连接生产过程的一种。因为上述的特征，曾经只被用作连接液晶的基础材料的各向异性导电粘合剂，也随着小尺寸高性能的当前流行趋势，包括在半导体工业圈中的CSP(芯片尺寸的组件，芯片规模的组件)和BGA(球形格栅矩阵)，已经在半导体组件领域广为人知。随着应用的液晶数量的增加，现在大量地使用各向异性导电粘合剂，最近几年已经发展了它们新的应用领域。例如液晶面板的树脂膜的生产制造和上述在半导体组件领域中的应用。也就是说，在数量和质量方面各向异性导电粘合剂经历变化，但是大量需求各向异性导电粘合剂的要求保持不变，原因在于(1)相应于连接点之间孔隙的变窄和(2)连接的可靠性的提高。怎样应付这样的需求要求大部分取决于根据各向异性导电粘合剂的连接机理设计导电微粒子，特别是能发展连接可靠性的机理。换言之，各向异性导电粘合剂的主要材料、或导电粒子在很大程度上影响各向异性导电粘合剂的前景。连接的可靠性需要对各向异性导电粘合剂怎样导电的机理的理解。如图1和2所示，加热，然后加压，使导电粒子位于连接点之间，因此得到电连接。为了保证电连接，在这种情况下，要求保持连接点对导电粒子的加压。持续的压力在从粘合剂固化过程中的收缩得到的第一位置处产生，因此这个力直接成比例于(1)粘合剂的弹性模量、(2)ΔT(固化温度和使用温度的差)和(3)Δα(结合在一起的粘合剂和基片的线性膨胀系数的差)。当压力变得很大时，如下所述发生弯曲，导致连接材料的长期可靠性变坏。相反，太小的力不能产生足够使导电粒子变形到较大程度的作用力，结果提高了连接阻力，因此是不理想的。其次，连续的压力是导电粒子反抗变形的排斥力。因而，对于金属粒子例如镍粒子优选树脂粒子。而且，这样的变形拓宽了连接点和导电粒子的接触面积，这样同样降低了电阻和提高了连接的可靠性。已经研究了迄今为止的这样的导电粒子，这样的粒子过去包括，例如，碳粒子例如碳黑和石墨粒子，金属粒子例如铝、镍、铜、银、金粒子和表面覆盖金属的树脂粒子。对于表面覆盖金属的树脂粒子，研究了绝缘树脂的粒子，例如聚二乙烯基苯、交联聚苯乙烯、交联丙烯酸树脂、苯并胍胺树脂和三聚氰按树脂，它们已投入实际应用。然而，已知在树脂粒子应用例子中遇到下列问题即当所用的粘合剂被加热和加压时，导电粒子和连接点保持界面接触，这种情况下，优选保持较大界面接触，因为较大界面接触产生较小的接触阻力。而且，当导电粒子显示出加快的回复率时，它们在加强的接触压力下同连接点接触，这些同样容易使接触阻力在延长的时期里保持在一个不变的水平。然而，事实上导致了较柔韧的导电粒子增加接触界面面积，和较刚性的导电粒子产生更高的回复率之间的矛盾。换言之，当导电粒子制成较柔韧来降低接触阻力时，它们更易于塑性变形并显示出较差的弹性和较低的回复率，结果接触阻力变得不稳定。相反的，当导电粒子制成较刚性的，它们显示出较大的回复率，起到增加接触压力的作用，但降低接触界面面积到同接近点接触一样小，结果增加了接触阻力；在任一种情况下，遇到的问题是所得的电连接缺少可靠性。在这些情况下，会想得到提供居中程度的挠性和居中程度的回复率的导电粒子，但是这样的话，不可能保留因粒子的挠性它们易于变形和因粒子的刚性它们提高了回复率的优点，同时又弥补了粒子的刚性和挠性带来的缺点。于是，由于粒子居中的性能只是两种状态的中和，粒子最初的阻力远不够低且不令人满意和老化后电连接的长期可靠性不够的问题没有解决。各向异性导电粘合剂的导电粒子能同时满足相矛盾的性能，包括例如多层结构粒子，每一个粒子都有刚性的高回复性层和柔韧的易变形层。特别是JP平11-209714A公开了一项包括导电粒子的技术，该粒子的特征在于这样的导电粒子由包括挠性核和比核刚性的壳的丙烯酸树脂组成。在说明书中，只提到壳/核的重量比率为影响回复率的一个因素，但应指出只有采取某种重量比例时，在一些例子中能生产出有较差的可恢复性的导电粒子，因而破坏了依赖粒子组成的各向异性导电粘合剂的长期可靠性。而且，JP平8-193186A公开了一种与JP平11-209714中公开的粒子结构相反的粒子，或公开了一项包括导电粒子的技术，该粒子的特征在于导电粒子包括柔韧的外层和比外层刚硬的内核。在这篇文献中，应当注明所说的导电粒子，因为它们柔韧的外层经常显示增强的塑性和因此降低的弹性，同在JP平11-209714A中公开的粒子具有同样的弹性或挠性模量的相应粒子相比，导致了较差的回复率。在生产多层粒子的实施例中，说明了多层复合粒子是通过两种粒子在高速下碰撞而混合得到的。很明显两层是独立存在的，两层之间没有任何化学键存在，经常使多层粒子的回复率变差。作为FPC和液晶面板连接的度量方法，特开平8-188760A公开了导电粒子，其特征在于10％压缩变形时压缩强度小于10kgf/mm2。然而，如上面在前的描述，只降低压缩强度不会使任何一种各向异性导电粘合剂实现长期可靠性。
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术的目的是提供具有结合了相矛盾的性能(挠性和回复性能或可恢复性能)的导电多层结构粒子。而且，另一个本专利技术的目的在于提供导电的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电的多层结构的树脂粒子，其中至少一个内层比最外层柔韧且该内层和相邻的两层中的至少一层化学键合，而且最外层的表面覆盖金属。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木一郎，藤井达夫，立花真二，
申请(专利权)人：三井武田化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]