[发明专利]绝缘导电颗粒和使用该颗粒的各向异性导电粘膜

说明书

技术领域

本发明涉及绝缘导电颗粒和使用该颗粒的各向异性粘膜。更具体地说，本发明涉及可用于液晶显示器(LCD)基板的绝缘导电颗粒和各向异性粘膜。

背景技术

通常，各向异性导电连接对于集成电路(IC)板的连接电极与装配在电路板上的基板终端如液晶显示(LCD)面板的电连接是必需的。各向异性导电封装材料包括广泛使用的膜型粘合剂，在这种膜型粘合剂中，导电颗粒如金属或包覆树脂的树脂颗粒分散在如环氧树脂、氨基甲酸乙酯或丙烯酸树脂的绝缘树脂中。可以通过下列方式将导电颗粒插置在电极和端子之间，即将含有导电颗粒的各向异性导电封装材料分散在电极和端子之间，随后热压将封装材料粘接在电极和端子之间。在这种情况下，需要在z轴方向产生电连接，而由于绝缘粘合剂中存在绝缘成份因此在xy平面上保持绝缘状态。因此，可呈现出各向异性导电性。

在需要各向异性导电连接的电路板封装中，电路和LCD技术近年来的发展致使连接间距和IC凸块的尺寸减小，并增加了印刷在基板上的导线数目。此外，继续需要改善的连接可靠性。为了满足这些技术需要，存在于各向异性导电膜中的导电颗粒可能需要具有很小的颗粒直径。另外，为了改善连接可靠性，进行了广泛研究和开发以增加各向异性导电膜中导电颗粒的浓度。然而，当导电颗粒的直径减小及膜中颗粒密度增加时，可能出现颗粒的聚集以及颗粒间桥的形成，这可能产生非均匀连接并导致图案间频繁短路。

已提出了各种方法来解决相邻电极间短路的问题。例如，这些方法包括通过微囊包封、喷雾干燥、凝聚、静电聚结、易位聚合、物理和/或机械混杂和其它过程，用绝缘包覆材料(如绝缘聚合物树脂)将导电颗粒的表面部分或全部覆盖。参见日本专利公开昭62-40183、昭62-176139、昭63-237372、平3-46774、平4-174980、平7-105716、2001-195921和2003-313459。日本专利公开平2-204917中描述的另一种方法包括用电绝缘金属氧化物包覆导电颗粒表面。

日本专利公开昭62-40183描述了一种各向异性导电粘膜，该膜含有用绝缘树脂包覆表面然后热压而成的导电颗粒。当绝缘层开裂并暴露出导电颗粒的导电层时，可以实现电连接性。日本专利公开昭63-237372描述了一种在热压时变软并且流动的用于导电颗粒的绝缘层，其结果是，使部分导电颗粒暴露，从而可以实现电连接。然而，对于上述的两种方法，当绝缘层开裂或变软时，绝缘层可能不会完全除去。因此，导电表面不会充分暴露以降低连接电阻。结果，难以实现电极间的稳定连接，使得难以保证持续时间的可靠的电连接。而且，热固化层的开裂可以导致对膜中的微小凸块或图案的损害。此外，为了缩短加工时间并降低生产成本而引入的新型低温快速固化型各向异性导电膜使绝缘层更难以开裂或除去。因此，进一步恶化了连接可靠性。

日本专利公开昭58-223953、平6-333965、平6-349339和2001-164232描述了使颗粒的聚集最小化并改善各向异性导电粘合剂的连结可靠性的方法，该方法除了加入导电颗粒外，还加入绝缘的有机或无机颗粒、绝缘纤维填料等。然而，这些方法限制了可在膜中使用的导电颗粒的浓度，并且会产生包括难以保持长期连接可靠性的其它问题。

日本专利公开平3-112-11和平4-259766描述了通过将绝缘颗粒附着在导电颗粒表面来制备绝缘导电颗粒的方法。这些方法使用另一种粘合剂或绝缘树脂将绝缘颗粒附着到导电颗粒的表面。由于绝缘颗粒仅仅是通过物理的方法结合到树脂上，绝缘颗粒与树脂之间的结合力很弱。由于这个原因，当绝缘导电颗粒分散到各向异性导电粘合树脂中时，由于添加的溶剂和搅拌作用，绝缘颗粒会聚集，因此，导电颗粒的绝缘可能不足。此外，尽管绝缘颗粒在连接条件下(如加热和加压)分离，但用于附着绝缘颗粒的树脂可能不会完全除去，因此恶化了电连接性和电连接可靠性。

努力采用多种方法通过以多层结构的形式形成各向异性导电膜来防止导电颗粒与电极的分离。然而，这些方法需要延长制备时间和复杂的制备过程，这从生产的角度来看是不理想的。因此，通常这些方法比起使用绝缘导电颗粒的方法是更不希望的。

因此，需要提供具有在加压的方向的优异的电连接性和具有很高的连接可靠性的绝缘导电颗粒。还需要提供通过防止导电颗粒的聚集能消除或减少相邻凸块间或互连图案间短路的绝缘导电颗粒。还需要提供在粘合树脂组合物中具有优异的耐溶剂性的绝缘导电颗粒。还需要提供可用于密集的互连图案间距和低温快速固化的各向异性粘膜的绝缘导电颗粒。

发明内容