导电粘接剂的改进的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导电粘接剂的改进，特别地涉及对能够确定在粘合工艺中何时采用了 最优粘合工艺参数的改进。更具体地，本发明涉及一种粘接剂，其具有指示在粘合过程中导 电颗粒的最优变形何时已完成或将要完成的颗粒。
【背景技术】
[0002] 在粘接剂基质中包含导电颗粒的导电粘接剂是众所周知。它们具有多种应用，但 其尤其有用的则是在电子设备的制造过程中（例如，在液晶显示器（LCD)、LCD屏和驱动电 子线路中）提供部件之间的粘接和电连接。
[0003] 仅能沿着一个轴线传递电力的各向异性导电粘接剂（ACA)和各向异性导电膜 (ACF)在许多重要的电子系统中提供了电连接。这种方法可以取代诸如焊接的传统方法，并 且可以提供传统技术所通常缺乏的连接性。ACA/ACF也有利于更有效地使用板房式"房产" 和更灵活、可靠的互连件。典型的ACA糊剂包含掺入到绝缘性粘结剂中的尺寸范围在2至 50微米的导电金属颗粒（通常为涂覆有金属的聚合物颗粒）。更大的颗粒使用在诸如"倒 装芯片"的应用中，在这种情况下将未经保护的器件"面朝下"地安装到互连板上。
[0004] ACA/ACF广泛应用于电子工业，并已成为针对将驱动电子线路与IXD制造业的显 示器进行互连的实际标准。将ACA/ACF施加到基板上，随后将部件准确地布置在基板上，以 使得部件与基板上的触点对准。施加力，并与此同时开启粘接剂固化工艺。这可以是包括 接触式加热、红外线加热、微波加热或UV光等多种方法中的任一种。在此过程中，导电颗粒 陷入到配合触点凸块之间。为了在最终的粘接剂连接中使空穴的量最小化，使用了过量的 粘接剂，其中在粘合工艺中必须将该过量的粘接剂挤出。由于由持续固化所导致的粘接剂 对时间及温度的严重依赖特性，使得极难以预测出能够正确地挤出适量的粘接剂并能在粘 合完成后留下颗粒的正确变形量的力、时间和温度的适当组合。这些参数必须经过实验调 整，甚至在某些情况下要在制造过程中被连续监测，但是要使之正确依然是非常困难的。因 此，确定出能提供接触颗粒的正确变形量的正确工艺参数成为一个难题。
[0005] 多年来，IXD产业发展出一种基于粘合颗粒的光学检查的技术。由于颗粒在一定 程度上的脆性，当其变形达到一定水平时颗粒会裂化。颗粒具有显著的尺寸和机械特性变 化（由于在制造过程中缺乏均匀性），并且由于这种变化，使得直径上存在很大的变化，在 这种情况下颗粒在变形时会失效（这里称为"裂化点"）。由于裂化点的这种广泛分布使得 颗粒集团将随着压力的施加而逐渐裂化，并且颗粒会变形（例如，被压缩）。该技术假定当 特定（小）百分比的颗粒已经裂化时，就已经实现了所需的变形量。然后，剩余的未裂化颗 粒提供导电性。由此，将这一点的工艺参数（例如，压力和温度）作为正确的参数来应用。
[0006] 在实际中，部件被施加到基板上并固化，并且确定出触点之间的裂化或破裂的颗 粒级分。标称级分（例如10%至20% )用作表明已实现了所需的变形（例如已施加足够 的压力）的指示。若小于该级分，则压力太少而得不到最优接触。若大于该级分，则压力过 高。因此，通过检查裂化或破裂颗粒的级分，可估计出粘合工艺窗口。在基板是透明的情况 下（例如，在IXD制造的情况中），检查裂化颗粒较为简单。在其他情况下，就比较困难。
[0007] 然而，本发明人已经认识到这种技术所存在的问题。随着电子设备变得越来越小， 触点之间的尺寸和间距也变小了，并且导电粘接剂中所使用的导电颗粒尺寸也变得更小。 随着LCD技术的发展，显示分辨率和像素数不断增加，使得触点之间的间距变得更小，因此 导电颗粒的聚合物核的尺寸日益减小。与此同时，驱动器IC的成本严重依赖于集成电路的 硅面积，当前所述硅面积是由焊盘尺寸和焊盘数量来定义的。使用更小的颗粒将允许更小 的焊盘（或者每个焊盘上有更多的触点），因此将显著地降低驱动器IC的成本。
[0008] 特别地，就最小的颗粒尺寸而言，具有极小的颗粒粒径分布将具有显著优点。在 以前，变化系数为10 % (CV)就足够了，然而现在希望的是CV〈5 %，优选为CV〈3 %或甚至 CV〈2%〇
[0009] CV定义为：CV = 100 X直径/平均直径的标准偏差
[0010] 与此同时，需要颗粒的机械特性有更好的控制性和均匀性，以满足新一代ACF材 料的可靠性要求。
[0011] 在IXD技术中，IXD玻璃呈现亚微米级的平坦。主要的平面性问题通常发生在芯 片自身的接触凸块上。然而，目前越发可行的是通过晶片级别的机械手段（研磨）来平坦 化凸块，所得到的情况是，全部的焊盘基板距离都变得非常均匀。因此，颗粒的均匀性成为 关键方面。
[0012] 最新一代颗粒的极小粒径分布和机械特性意味着也存在着非常小的裂化点分布。 换言之，当颗粒变形（压缩）至几乎相同的尺寸时，所有颗粒均趋于裂化。申请人Conpart 公司制造具有极度均勾性的颗粒，这记载于以下文献中：He JY，Zhang ZL，Kristiansen H. Int J Mater Res 2007;98:389 - 92。因此，即使这种颗粒变形得非常缓慢（例如，缓慢 地施加压力），颗粒还是都倾向于在同一点裂化。这实际上不可能允许以下情况：即，在允 许大部分颗粒保持完好的同时还能仅以较小的百分比来进行裂化，从而估计出何时能达到 所需的变形。换言之，缺乏那种结合了基板均匀性和焊盘平坦化的颗粒对颗粒式变化，几乎 不可能基于颗粒的破裂而建立可用的工艺窗口。
[0013] 因此，对具有更好且更均匀的性能、并因此在失效时具有非常小的压力和应力分 布的较小颗粒的行业需求与目前用于确定合理的工艺窗口的方法不兼容。这个问题会妨碍 ACF技术在未来的发展，这是因为这将变得越来越难以达到颗粒的正确变形量。
[0014] 而且，目前的方法仅能提供粘合工艺窗口的近似指示，而没有清楚地辨别出已达 到所需变形的点（这将在颗粒的批次与批次之间改变）。本发明人已经构想出了一种用于 确定出最优的粘合压力的新方法，以确保用导电粘接剂甚至是使用了变化系数较低的颗粒 的导电粘接剂将两个基板固定在一起。该技术依赖于将少部分的信号颗粒与导电粘接剂颗 粒结合使用，其中信号颗粒在导电颗粒自身损坏（例如，通过裂化）之前指示出何时已施加 了最优粘合压力。
【发明内容】
[0015] 根据第一方面，本发明提供了在粘结剂中包括导电颗粒集团和信号颗粒集团的导 电粘接剂；
[0016] 其中，所述导电颗粒集团和信号颗粒集团均具有小于200 μm，优选〈50 μm的平均 粒径，且变化系数（CV)〈10% ;
[0017] 其中，所述信号颗粒被配置为当其变形至预定高度时提供指示；并且
[0018] 其中，所述导电颗粒被配置为当其变形至大于或等于所述预定高度的高度时不会 失效，所述失效例如是裂化或破裂，其中所述信号颗粒被配置为在所述预定高度处提供指 不O
[0019] 换言之，当信号颗粒受到比能使导电颗粒失效的压缩变形要小的压缩变形（即， 当被施加了较小的压缩变形）时，所述信号颗粒会提供指示。
[0020] 从另一方面来看，本发明提供了一种包括如上所定义的导电粘接剂的各向异性导 电薄膜，例如一种包括夹在顶部覆盖层和底部载体层之间的导电粘接剂的各向异性导电薄 膜。
[0021] 定义
[0022] 如本文所用的"施加变形"是指对导电粘接剂施加一定的力，以在粘合工艺中将导 电粘接剂推向基板（在该粘结剂达到完全固化状态之前），并挤出过量的粘结剂并使颗粒 发生变形。对颗粒施加的变形量或者颗粒发生的变形量是由粘合工艺中所施加的力（或压 力）导致的。施加给颗粒的变形是多个参数的复杂函数，所述参数包括所施加的力（或压 力）的大小、芯片尺寸、焊盘布局、焊盘尺寸（包括高度）以及在粘合工艺中所使用的温度 和温度梯度（通过粘结剂基质的粘度和固化行为）。然而，较小的施加变形典型地对应于较 小的施加压力。
[0023] 这里所论及的高度是指在变形方向上的颗粒的高度（即，直径），例如是指在施加 压力的方向上的颗粒高度。作为示例，最初的球体信号颗粒变形所要达到的预定高度是指 在所施加的压力方向上的高度。该预定高度显然小于颗粒的初始球体直径。
[0024] 发明详述
[0025] 所述导电粘接剂优选为ACA，例如ACF。理想地，粘接剂材料是热固性或热塑性树 脂或橡胶。热固性树脂是优选。可能的热固性树脂例如是合成树脂，例如：环氧树脂、密 胺树脂、酚醛树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、聚酯、氰基丙烯酸 酯、聚氨酯、苯氧基树脂、聚酰胺和聚酰亚胺；以及含有诸如羟基、羧基、乙烯基、氨基或环氧 基的官能团的橡胶和弹性体。其中，环氧树脂是特别优选的。
[0026] 优选的环氧树脂是基于双酚型的树脂、环氧酚醛树脂，以及那些由分子中具有两 个或多个环氧乙烷基团的环氧化合物所制成的树脂。
[0027] 应该理解的是，导电颗粒和信号颗粒被设置在导电粘接剂内的平面层中。理想地， 该层含有单层的颗粒，即，颗粒不会堆叠在彼此的顶部而是形成单层。这构成了本发明的又 一方面。颗粒可以被封装，以便使用中的颗粒将与粘结层接合于适当位置处。
[0028] 尽管粘接剂中的颗粒浓度典型地低于渗滤阈值，但颗粒浓度还是有可能高于渗滤 阈值（即，非各向异性粘接剂）。将信号颗粒引入到含有导电颗粒的平面单层中是非常有利 的，尤其是在超过了渗滤阈值的情况下是非常有利的，并且改进了例如US6942824的发明。
[0029] ACF可以设有载体层和顶层以在使用前保护粘接剂，并且ACF通常提供在卷轴中。 载体层和顶部层例如是常规的纸。
[0030] 当颗粒变形时，形状会发生变化，并且可描述为具有平坦顶部和底部的膨胀柱体。 例如，初始呈球体并发生变形的颗粒可变成那种在变形所施加的方向上的高度小于原始直 径、任一侧的圆形膨胀扩展大于原始直径的柱体。
[0031 ] 优选地，信号颗粒和导电颗粒最初为球体。
[0032] 信号颗粒被设置在预定高度处以提供指示，该预定高度优选地对应于理想的导电 颗粒变形量，在可靠性测试中导电与接触稳定性的最优组合在该变形量处得以实现，其相 应地对应于接触中粘合焊盘之间的理想间隙。针对导电颗粒与粘接剂基质的每种组合而 言，优选地应当通过实验来确定理想的变形量。
[0033] 随后，应当对信号颗粒进行选择，以使得一旦达到最优变形时该颗粒能给出明确