各向异性导电膜和使用其的半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及各向异性导电膜和使用所述各向异性导电膜的半导体装置。
【背景技术】
[0002] 一般来说，各向异性导电膜（anisotropicconductivefilm，ACF)指通过将导电 颗粒分散在例如环氧树脂等树脂中而制备的膜状粘着剂。各向异性导电膜由具有电各向异 性和粘着力的聚合物层构成，且在膜的厚度方向上展现导电性质，且在膜的表面方向上展 现绝缘性质。
[0003] 当各向异性导电膜被置于电路板之间且在某些条件下进行热压缩时，电路板的电 路端子经由导电颗粒而相互电连接，且绝缘层填充邻近电路端子之间的空间以将导电颗粒 相互隔离，进而在电路端子之间提供高绝缘以及导电性。
[0004] 在使用各向异性导电膜的调制过程中，各向异性导电膜在玻璃板上对准，且接着 进行各向异性导电膜经由热压缩而紧固到玻璃衬底的预压缩，接着是离型膜的移除。此处， 因为紧固到玻璃衬底的导电层的熔融粘度高于接近离型膜的绝缘层的熔融粘度，所以导电 层展现对玻璃衬底的低粘着力，进而频繁导致预压缩故障，以致于在离型膜的移除后，各向 异性导电膜完全与玻璃衬底分离，而不是保留在玻璃衬底上。
[0005] 为了解决这个问题，已在此项技术中建议三层结构的各向异性导电膜。然而，三层 结构的常规各向异性导电膜采用厚绝缘层以便确保绝缘层的预压缩性质。在这种状况下， 由于固化后的导电膜的分离，而存在连接可靠性不足的问题（第H07-9821A号日本专利公 开案）。
[0006] 此外，在主要压缩中产生故障后，因为各向异性导电膜在经由返工过程移除分接 头（tap)后进行手动预压缩，而不是玻璃衬底的设置，所以各向异性导电膜需要高预压缩 性质。
[0007] 另一方面，各向异性导电膜在预压缩时由于压力而经受应力。此时，如果施加到各 向异性导电膜的外部应力超过允许最大应力，那么各向异性导电膜无法减轻内部应力而产 生裂纹，进而导致例如粘着力等性质的降低以及各向异性导电膜的断裂。此外，当在降低的 压力下执行预压缩时，存在膜伸长且膜的预压缩性质降低的问题。
[0008] 因此，需要能够在固化前控制膜的预压缩性质的新颖方法、通过提高预压缩加工 性能同时经由预压缩性质的调整而促进主要压缩而具有改进的形状稳定性和卷稳定性，以 及包含这种各向异性导电膜的半导体装置。
【发明内容】
[0009] 本发明的目标为提供通过调整应力-应变曲线的斜率和最大应力以实现预压缩 性质的控制而具有改进的预压缩性质的各向异性导电膜和使用所述各向异性导电膜的半 导体装置。
[0010] 本发明的另一目标为提供通过经由预压缩性质的改进来促进主要压缩而具有进 一步改进的形状稳定性的各向异性导电膜和使用所述各向异性导电膜的半导体装置。
[0011] 根据本发明的一个实施例，提供一种各向异性导电膜，其中所述各向异性导电膜 的应力-应变曲线具有如以下方程式1表示的大于0和小于或等于〇.2kgf7 (mm2* %)的 斜率（A)(所述斜率（A)的单位：千克力八平方毫米? ％ ))，以及0. 4千克力/平方毫米 (kgf/mm2)或0? 4千克力/平方毫米以上的最大应力（Smax)。
[0012] 斜率（A，单位：千克力八平方毫米? ％ )) = (lAS^-SoVx-⑴
[0013] (Smax:最大应力，x:最大应力的一半（1/2)下的应变（％)，SQ:0应变下的应力）
[0014] 根据本发明的另一实施例，提供一种使用各向异性导电膜的半导体装置。
[0015] 根据本发明的实施例，各向异性导电膜可通过调整应力-应变曲线的斜率和最大 应力而提高预压缩性质和主要压缩加工性能来确保形状稳定性，通过减少固化后的分离而 具有改进的连接可靠性，且确保足够导电性和对衬底的结合力。
[0016] 此外，本发明的实施例提供由具有改进的预压缩性质和可靠性测试后连接电阻 (post-reliabilitytestingconnectionresistance)的各向异性导电膜连接的半导体 装置，进而确保高温高湿条件下的长使用寿命。
【附图说明】
[0017] 结合附图，根据示范性实施例的以下描述，本发明的以上和其它方面、特征和优点 将变得显而易见。
[0018] 图1为根据本发明的一个实施例的各向异性导电膜的截面图。
[0019] 图2为说明应力-应变曲线的图式。
[0020] 图3为实例2中所制备的各向异性导电膜的应力-应变曲线。
[0021]图4为描绘根据本发明的一个实施例的各向异性导电膜的斜率A和最大应力 (S^)的曲线图。
[0022] 图 5 为根据本发明描绘使用ARES(AdvancedRheometricExpansionSystem)流 变仪在某温度下测量第二绝缘层的熔融粘度的方法的曲线图。
[0023] 图6为展示对比实例3的样本的图片，其中在预压缩故障的评估中，三个样本不展 示线条且被不充分地预压缩。
[0024] 图7为展示实例1的样本的图片，其中在预压缩故障的评估中，所有样本展示线条 且具有良好结果。
[0025] 图8为根据本发明的一个实施例的半导体装置的截面图，所述半导体装置包含第 一连接构件50和第二连接构件60,其经由各向异性导电粘着膜10而相互连接，且分别包含 第一电极70和第二电极80。此处，当各向异性导电粘着膜10置于具有第一电极70的第一 连接构件50和具有第二电极80的第二连接构件60之间且被压缩时，第一电极70和第二 电极80经由导电颗粒40而相互电连接。
[0026] 【主要元件标号说明】
[0027] 1 :第一绝缘层
[0028] 2:导电层
[0029] 3 :第二绝缘层
[0030] 4:各向异性导电膜
[0031] 5:导电颗粒
[0032] 10:各向异性导电膜
[0033] 40:导电颗粒
[0034] 50 :第一连接构件
[0035] 60 :第二连接构件
[0036] 70:第一电极
[0037] 80:第二电极
【具体实施方式】
[0038] 下文中，将更详细地描述本发明的实施例。为了清楚起见，将省略对所属领域的技 术人员显而易见的细节的描述。
[0039] 图1为根据本发明的一个实施例的三层结构的各向异性导电膜4的截面图。
[0040] 根据本发明的实施例，各向异性导电膜4可具有三层或更多层的多层结构。具体 来说，各向异性导电膜4可具有包含第一绝缘层1、导电层2和第二绝缘层3的三层结构。 更具体来说，第一绝缘层1可堆叠在含有导电颗粒5的导电层2的一个表面上，且第二绝缘 层3可堆叠在导电层2的另一表面上。
[0041] 在根据实施例的各向异性导电膜4中，不含有导电颗粒5的绝缘层1、3分别形成 在含有导电颗粒5以进行电连接的导电层2的两个表面上，进而在膜的压缩后，将绝缘性质 赋予各向异性导电膜而不妨碍导电颗粒5的压缩。此外，每一绝缘层由单一层构成，而不是 在相关技术中由双层结构构成，且因此，可用绝缘层实现端子之间的空间的充足填充。
[0042] 如本文中所使用，术语"堆叠"意味某层形成在另一层的一个表面上，且可与涂层 或层压片互换地使用。
[0043] 第一绝缘层1可具有2微米（ym)或2微米以下的厚度，导电层2可具有2微米 到10微米的厚度，且第二绝缘层3可具有6微米到18微米的厚度。具体来说，第一绝缘层 1可具有1微米或1微米以下的厚度，导电层2可具有2微米到8微米的厚度，且第二绝缘 层3可具有6微米到16微米的厚度。
[0044] 更具体来说，导电层2可具有2. 5微米到6微米的厚度，且第二绝缘层3可具有7 微米到15微米的厚度。
[0045] 当根据此实施例的各向异性导电膜的第一绝缘层1具有2微米或2微米以下、具 体来说1微米或1微米以下的厚度时，各向异性导电膜可促进预压缩同时确保充足的导电 性，减少固化后的分离，且确保对衬底的结合力以便改进连接可靠性，进而改进半导体装置 的可靠性。
[0046] 预压缩之前的应力-应变曲线可使用根据此实施例的各向异性导电膜来获得，且 可用于基于预压缩之前的各向异性导电膜的性质来促进预压缩加工性能和主要压缩加工 性能。
[0047] 如本文中所使用，术语"应力-应变曲线"可与例如应力-应变图或应力-畸变曲 线等其它术语互换地使用，且可通过测量施加到材料的试样的负荷和变形的程度来获得。
[0048] 接着，将参看图2来描述应力-应变曲线。在应力-应变曲线中，弹性区域表示展 示线性应力-应变关系直到屈服点（yieldpoint)的部分，其中，在弹性区域中由线性方程 式表示的曲线的斜率被称为弹性模数（E)或杨氏模数。随着材料的试样继续变形，由于变 形强化，应力升高直到最大应力。
[0049] 在图2中，屈服点意味弹性区域转换到塑性区域的极限点，应力-应变曲线下的 面积指示材料的韧性，且曲线中的弹性区域的三角形面积指示材料的回弹性。在实际应 力-应变曲线中，断裂点可在屈服点之前或附近出现，且屈服点的高度或曲线的形状取决 于材料的种类而变化。
[0050] 图3展示根据本发明的一个实施例的各向异性导电膜的应力-应变曲线。
[0051] 各向异性导电膜的应力-应变曲线可通过以下方法而获得，但不限于此。举例来 说，在膜样本通过手工剖幅而切割为（例如）2毫米X10毫米的大小且安装在通用测试仪 (UTM，H