专利名称：各向异性的导电结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种各向异性的导电结构。
技术背景精密的电子构件，例如集成电路芯片或器件、印刷电路板的端接 盘、液晶显示器等，具有用于与外部电路连接的电连接部件。在将芯 片连接到外部电路的情况下，特别地，这些电连接部件以高密度存在，并且这些电连接部件中的每一个与邻接部件的间距一般是0.1mm或更 小。必须将这些高密度存在的电连接部件与邻接部件电绝缘，以避免 在它们之间发生短路。因此，只在一个方向导电并且在其它方向电绝 缘的各向异性的导电结构已经普遍的用于这些连接部件中。关于各向异性的导电结构有各种己知的文献。例如，专利文献l (日本未审查专利公开(公布)No. 9-330774)公开了一种多层迭加连 接的连接器，其置于两个需连接的迭加物体之间，当这两个需连接的 物体按照指定的方向按压使得它们互相接近时，该连接器将这些物体 互相连接，该连接器包括用于连接这两个待连接物体的触点，以及容 纳这些触点的绝缘体。连接器受到按压，并采用例如螺钉和螺母的机 械装置将其固定在需连接的两个物体上以完成连接。然而，这种机械 装置的体积大，因此可能成为电子部件规模縮小及小型化的障碍。另一方面，专利文献2 (日本未审查专利公开(公布)No. 62-117207)公开了一种各向同性的导电聚合物材料，在其中，大量导 电构件穿透聚合物层并且以均匀的间距排列，使得彼此之间电绝缘， 其中，每一个所述的构件具有导电材料，该导电材料贯穿聚合物层的 厚度，这样通过所述的构件引导电流通过聚合物层。 此外，专利文献3 (国家公开(公布)No.2000-511339)公开了一 种各向异性的导电结构，包括具有第一表面和第二表面的介电基质材 料，从所述材料的所述第一表面延伸到所述材料的所述第二表面的至 少一个通道，以及所述通道中的导电构件，其中所述导电构件包括至 少一个导电单元，具有的最大尺寸至少为所述通道长度的5%以及至少 为所述通道宽度的10%。在专利文献2和3中公开了，热塑性树脂、热塑性弹性体以及热固 化材料可被用作聚合物材料或者介电材料，并且，当需要粘附连接部 件时，还可采用热熔压敏胶(hot pressure sensitive adhesive hot-melt)。 然而，由于这些材料在连接时变软而且可能流态化，所以，不总是容 易维持导电通道间的绝缘。发明内容因此，本发明至少一方面的目标是提供一种各向异性的导电结构， 该导电结构无需利用机械装置即可容易地连接需连接的物体。根据本发明的一方面，提供一种各向异性的导电结构，该导电结 构包括具有第一表面和第二表面的介电基质；设置于所述第一表面和 所述第二表面的至少一个或二者上的热固化粘合剂层；至少从所述基 质的所述第一表面延伸到所述基质的所述第二表面的多个通道；以及 所述通道中的导电构件；其中，在热固化所述热固化粘合剂层所需的 温度下，所述介电基质不表现出热流态化。由于本发明的各向异性的导电结构具有在所述表面上设置的粘合 剂层，因此它可通过热压接合连接需连接的具有高密度连接部件的物 体，而不需要采用例如铆钉或者螺钉/螺母组合的机械装置。由于本发明的各向异性的导电结构具有与介电基质分开的热固化
粘合剂层，因此可避免在加热粘合剂层以进行热固化时，可能导致发 生短路的基质流态化，并且可容易地实现连接。
图l是表示根据一个实施例的结构的透视图，该结构在从介电基质 的第一表面延伸到第二表面的多个通道中具有导电构件； 图2显示了图1所示结构的截面图；图3是根据另一个实施例的结构的截面图，该结构在从介电基质的 第一表面延伸到第二表面的多个通道中具有导电构件；以及图4是表示根据本发明的实施例的各向异性导电结构的截面图。
具体实施方式
下面将参考实施例描述本发明。应了解，本发明决不限于这些实 施例。各向异性导电结构包括具有第一表面和第二表面的介电基质； 热固化粘合剂层，设置于所述第一平面和所述第二平面的至少一个或 二者上；至少从所述基质的所述第一表面延伸到所述第二表面的多个 通道；以及在所述通道中的导电构件；其中，在热固化所述热固化粘 合剂层所需的温度下，所述介电基质不表现热流态化。图1和图2分别是表示结构实施例的透视图和截面图，包括在从介 电基质的第一表面延伸到第二表面的多个通道中的导电构件。如图所 示，导电构件3被包含在从介电基质1的第一表面S1延伸到第二表面S2 的多个通道中。在通过介电基质1的绝缘特性确保邻接的通道2之间的 绝缘的同时，通道2中的导电构件3确保从第一表面S1延伸到第二表面 S2的多个导电路径。具有电气绝缘特性并且在经历热固化热固化粘合剂层的温度(例 如，120。C或更高)时不表现热流态化的材料可被采用作为介电基质。介电基质最好还具有良好的耐热性并且在这种温度下不引起热分解。 适用于介电基质的材料包括，例如，耐热性弹性体，例如硅橡胶、氟 硅、或者含氟弹性体，耐热性树脂，例如聚酰亚胺树脂，以及热固化 树脂的硬化产品，例如环氧树脂的硬化产品。介电基质具有从第一表面延伸到第二表面的通道，并且在这些通 道中包含导电构件。导电构件可采用铜、金、银、镍、钨、锡、铅、 钯、铋、铟以及这些金属的合金制造。导电构件可以是导电材料的细 丝或者颗粒。在导电构件是颗粒的情况下，通常使用接合剂将这些颗 粒接合起来以形成导电构件。有用的接合剂包括，例如，热固化树脂， 例如环氧树脂和氰酸酯，聚合物材料，例如硅橡胶、氟硅和含氟弹性体。可通过多种方法制造具有由导电构件填充的通道的介电基质。根 据一方面，可按照如下步骤制造这种介电基质。首先，提供多个金属细丝(例如，铜丝)及用于形成介电基质的 液态先驱体材料(例如，液态硅树脂、液态环氧树脂)。金属丝平行 排列，然后将液态先驱体材料倾注在金属丝之间，然后固化。将采用 上述方法得到的包括多个金属细丝的介电基质垂直于金属细丝切割成 薄片，从而得到具有从第一表面延伸到第二表面的金属细丝的介电基 质。根据另外一方面，可按照如下步骤制造具有由导电构件填充在其 中的通道的介电基质。首先，由介电基质材料的材料形成薄膜。在该薄膜上进行例如激 光加工的适当处理以形成多个细通孔。然后，使用例如金属涂覆方法 等的适当方式将导电构件填充到这些通孔中，以得到具有从第一表面 延伸到第二表面的金属构件的介电基质。
具有由导电构件填充在其中的通道的介电基质可能具有一般的尺 寸，例如，薄膜厚度为0.2到2mm。导电构件的终端部分可能与介电基质的第一平面和第二平面在相 同的水平面上，或者它们可能从这些表面凸出。图3是表示包括介电基 质的结构的截面图，依照另外一方面，所述介电基质具有多个从第一 表面延伸到第二表面的具有导电构件的通道。如图所示，导电构件3的 终端部分从介电基质1的第一表面S1和/或第二表面S2凸出，因此可获得 与其它电路板或电子元器件电路的连接部件的良好接触，并且不可能 发生接触故障的问题。例如，通过在导电构件以外的区域上进行激光 加工来去除介电基质l的表面，可获得这种结构。导电构件3的终端部 分与介电基质l的表面的高度相差，例如大约5到50um就己经足够。在本发明的各向异性导电结构中，热固化粘合剂层被设置于介电 基质的第一表面和第二表面的至少一个或二者上。用于热固化粘合剂 层的粘合剂是热流态化且热固化的粘合剂，在其被加热到某一温度时， 表现出热流态化性能，并且当其被进一步加热到更高温度时被硬化。 通常，优选的采用包含流态化温度在60到120。C之间及固化温度在120 到18 0 ° C之间的树脂成分的粘合剂组合物。"流态化温度"是指在该温度下，聚合物树脂的粘度是10,000 Pa-s 或者更小，并且可采用平板式粘度计(塑性计)或粘弹性计来测量。 "固化温度"是指在该温度下，在60分钟内，热固化树脂的固化反应 进行到50。/。或者更多，并且可采用粘弹性计或者差示扫描量热计(DSC)包含在热固化粘合剂组合物中表现出热流态化和热固化特性的树 脂，是包含热塑性成分和热固化成分的树脂。在第一方面中，热流态 化且热固化树脂可是诸如苯氧基树脂的热塑性树脂和诸如环氧树脂的 热固化树脂的混合物。在第二方面中，热流态化且热固化树脂可以是 采用热塑性成分改性的热固化树脂。第二方面的实例包括聚己内酯改 性环氧树脂。在第三方面中，热流态化且热固化树脂可以是共聚物树 脂，其具有带有例如环氧基团的热固化基团的热塑性树脂的基本结构。 这种共聚物树脂的实例包括，例如，乙烯和縮水甘油基-(甲基)丙烯 酸酯的共聚物。特别适用于热固化粘合剂层的粘合剂组合物是包含己内酯改性环 氧树脂的热固化粘合剂组合物。下面将描述包含己内酯改性环氧树脂 的热固化粘合剂组合物。这种热固化粘合剂组合物一般具有晶相。在至少一方面中，这种 晶相包含己内酯改性环氧树脂作为主要成分。改性环氧树脂可为热固 化粘合剂组合物提供适当的灵活度，并且可改善热固化粘合剂的粘弹 特性。因此，甚至在固化之前，热固化粘合剂还表现出粘力，并且随 着加热提高其粘合强度。与普通的环氧树脂相似，改性环氧树脂随着 加热也形成具有三维网络结构的硬化产品，并且可为热固化粘合剂提 供粘力。由于对初始粘合强度的改善，这种改性环氧树脂一般具有在ioo 左右到9，000左右、优选的在200左右到5,000左右、更优选的在500左右 到3,000左右的环氧当量。从Daicel Chemical Industries Co.以商品名 PLAXEL G-系列，可商业获得具有这种环氧当量的合适的改性环氧树 脂的实例。热固化粘合剂组合物在除己内酯改性环氧树脂之外可进一步包括 热塑性树脂。特别优选的热塑性树脂是苯氧基树脂。苯氧基树脂是具 有相对较高分子量的热塑性树脂，具有链状或线性结构，并且由表氯 醇和双酚A形成。这种苯氧基树脂容易处理，并且可方便地采用其作为 薄膜形成热固化粘合剂层。相对于按己内酯改性环氧树脂的重量的IOO 份，包含在热固化粘合剂组合物中的这种苯氧基树脂的数量一般按重量占有10到60份，优选的是20到50份，并且更优选地是按重量占有25 到40份。这样，苯氧基树脂可与上述改性环氧树脂有效的共溶在一起。 因此，可有效地防止从热固化粘合剂组合物中析出(bleeding)改性环 氧树脂。此外，苯氧基树脂与上述的改性环氧树脂的硬化产品混合在 一起，导致热固化粘合剂层的最终粘合强度和耐热性等的进一步改善。优选的，与上述的改性环氧树脂结合，热固化粘合剂包含三聚氰 胺/异氰尿酸加合物(以下被称为"三聚氰胺/异氰尿酸络合物")。从 Nissan Chemical Industries Co.以商品名MC-600可商业获得有用的三聚 氰胺/异氰尿酸络合物。这对于热固化粘合剂组合物的韧化处理、由于 触变性(thixotr叩y)的提高在热固化之前减少热固化粘合剂自粘度以 及对热固化粘合剂的吸湿性和流动性的抑制是有效的。为了防止硬化 产品的脆化而不削弱上述效果，相对于改性环氧树脂的重量的100份， 热固化粘合剂组合物可包括三聚氰胺/异氰尿酸络合物一般为重量的l 到200份，优选地为重量的2到100份，而且更优选地是重量的3到50份。根据需要，热固化粘合剂组合物可进一步包括第二种环氧树脂， 与上述的苯氧基树脂结合或独立于苯氧基树脂。只要不偏离本发明的 范围，不对这种环氧树脂做特别的限制。因此，可以采用双酚A环氧树 脂、双酚F环氧树脂、双酚A二縮水甘油醚型环氧树脂、苯酚醛型环氧 树脂、甲酚醛型环氧树脂、芴环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂、脂肪 族环氧树脂、溴化环氧树脂、氟化环氧树脂等。与改性环氧树脂相似， 这些环氧树脂容易与苯氧基树脂兼容并且很少引起从热固化粘合剂中 析出。特别的，当热固化粘合剂组合物包含第二种环氧树脂的量相对 于改性环氧树脂的重量的100份，优选地在重量的50到200份，及更优 选地在重量的60到140份时，对改善其耐热性是有利的。在本发明的实施中，可采用双酚A二縮水甘油醚型环氧树脂作为优 选的环氧树脂。二縮水甘油醚型环氧树脂是液态的，并且可改善例如 200680010543.5
热固化粘合剂组合物的高温特性。例如，通过采用二环氧甘油醚型环 氧树脂，通过在高温下固化，可改善其耐化学性和玻璃化温度。还可扩大固化剂的应用范围，并且可相对放松固化条件。从Dow Chemical (Japan) Co.以商品名D. E. R. 332，可商业获得这种二縮水甘油醚型环 氧树脂。可根据需要在热固化粘合剂组合物中添加固化剂，以促进作为热 固化树脂的上述环氧树脂与第二种环氧树脂的固化反应。只要能够获 得需要的效果，不对这种固化剂的数量和类型做特别限制。但是，考 虑到耐热性的改善，相对于上述环氧树脂及所需第二种环氧树脂的重 量的100份， 一般包含重量的1到50份，优选地重量的2到40份以及更优 选地重量的5到30份的固化剂。有用的固化剂的实例包括但不限于，胺 固化剂、酸酐、双氰胺、阳离子催化聚合作用催化剂、咪唑化合物、 联氨化合物等。特别地，考虑到在室温下的热稳定性，双氰胺可被认 为是最有希望的固化剂。至于二縮水甘油醚型环氧树脂、希望采用脂 肪族多胺、聚酰胺、酰胺胺(amideamine)等。相对于上述粘合剂组合物的重量的100份，可在热固化粘合剂组合 物中添加15到100重量份的有机粒子。随着有机粒子的加入，树脂表现 出塑性流动性。另一方面，有机粒子抑制热固化粘合剂组合物的过度 流动性，并且在连接过程中的热压接合时，能够防止粘合剂流出。通过干燥施加在例如聚酯的释放衬垫上，以使用硅树脂等对其进 行释放处理的热固化粘合剂溶液，可形成热固化粘合剂层。这种热固 化粘合剂层从衬垫上释放并且被设置在介电基质的第一表面和第二表 面上。在热固化粘合剂组合物的热流态化温度(例如，60到120。C)下 执行热压接合。当介电基质是低表面附着力的材料，例如硅橡胶、氟 硅氧烷弹性体、含氟弹性体等时，介电基质的表面可经历进行改善其 表面附着力的表面处理。例如，可将包含硅烷偶联剂的底漆或包含环 氧化合物的硅橡胶应用在介电基质的表面上。热固化粘合剂层的厚度通常为(但不限于)10到200um之间。如 果粘合剂层太薄，那么不能得到需连接的物体之间足够的连接，并且 可能导致连接的低可靠性。如果粘合剂层太厚，那么在热压接合时， 粘合剂层可能会流出。通过上述方法，可得到本发明的各向异性的导电结构。图4是根据 本发明一个实施例的各向异性的导电结构的截面图。在图中，各向异 性的导电结构10在介电基质1的第一表面S1和第二表面S2上均具有热 固化粘合剂层4。热固化粘合剂层4可以只在两个表面S1和S2之一上形 成。尽管图中导电构件3的终端部分从第一表面S1和第二表面S2凸出， 但它们不是必须要从这些表面凸出。但是，优选的，导电构件3的终端 部分从第一表面S1和第二表面S2上凸出，使得能够利用这些凸起确保 在连接部件处有良好的接触。另一方面，导电构件3的终端部分嵌入在 热固化粘合剂层4中。在这种构架下，热固化粘合剂层4作为导电构件3 的保护膜。当各向异性的导电结构10用作连接器时，由于加热带来的 热流态化，热固化粘合剂层在热压接合时被取代，因此，导电构件3的 终端部分与需连接的物体的连接部件可靠的接触。由于粘合剂的量充 足，所以可安全地固定连接部件，并且保证连接过程的可靠性。本发明的各向异性的导电结构可被用作适当的连接器，用来连接 彼此间具有多个连接部件的电子元器件。例如，诸如半导体器件或电路板的电子元器件可通过本发明的各向异性的导电结构互相接触，并 且然后可通过加热到热固化粘合剂层的热固化温度(例如，120。C或者 更高)进行热压接合，以实现两个电子元器件之间的连接。
权利要求
1.一种各向异性导电结构，包括介电基质，具有第一表面和第二表面；热固化粘合剂层，设置在所述第一表面和所述第二表面的至少一个或者二者上；多个通道，至少从所述基质的所述第一表面延伸到所述基质的所述第二表面；以及所述通道中的导电构件；其中，在热固化所述热固化粘合剂层所需的温度下，所述介电基质不表现出热流态化。
2. 根据权利要求l所述的各向异性导电结构，其中，所述导电构 件的终端部分从所述第一表面和/或第二表面凸出。
3. 根据权利要求2所述的各向异性导电结构，其中，所述导电构件的所述终端部分凸出，所述终端部分的高度与所述第一表面和/或第二表面的高度之间的差别为5到50^m;
4. 根据权利要求2所述的各向异性导电结构，其中，所述导电构 件的所述终端部分嵌入在所述热固化粘合剂层中。
5. 根据权利要求l所述的各向异性导电结构，其中，所述热固化 粘合剂层包括己内酯改性环氧树脂。
6. 根据权利要求l所述的各向异性导电结构，其中，所述介电基 质从由硅橡胶、氟硅氧烷、含氟弹性体、聚酰亚胺树脂以及热固化树 脂的硬化产物构成的组中选择。
7. 根据权利要求l所述的各向异性导电结构，其中，所述导电构件是从由铜、金、银、镍、钨、锡、铅、钯、铋、铟以及这些金属的 合金构成的组中选择的金属或者合金。
全文摘要
一种各向异性的导电结构，包括介电基质，其具有第一表面和第二表面；热固化粘合剂层，设置于所述第一表面和所述第二表面的至少一个或者二者上；多个通道，其至少从所述基质的所述第一表面延伸到所述基质的所述第二表面；以及所述通道中的导电构件；其中，所述介电基质在热固化所述热固化粘合剂层所需的温度下，不表现出热流态化。
文档编号H01L23/498GK101151728SQ200680010543
公开日2008年3月26日 申请日期2006年3月21日 优先权日2005年3月28日
发明者岛田正志 申请人:3M创新有限公司