专利名称：导电胶以及使用该导电胶制造印刷电路板的方法
技术领域：
本发明涉及一种导电胶以及使用该导电胶制造印刷电路板的方法，更具体地，涉 及包括两种具有不同熔点的低熔点金属的导电胶以及使用该导电胶来制造印刷电路板的
方法
背景技术：
当前，由于电子产品的厚度减小和功能化，在印刷电路板(PCB)上安装了大量的 无源元件和高密度多层封装，并且这种趋势在未来会继续。基本上，PCB起到根据布线的电路设计将各种电子元件连接至PCB基底或支撑各 元件的作用。并且，钻孔和电镀法最广泛地用作传输层间信号和基底功率的方法。然而，在 用于连接层间信号的孔的数目增加并且制造薄PCB的情况下，与钻孔和电镀法相比，通过 形成凸块(bump)来传输层间信号的方法具有很大的优点。诸如银的导电粉末和作为粘合剂的环氧树脂的混合物主要用作通常用于形成凸 块的导电胶材料。在传统的PCB制造方法中，使用的是通过用由上述材料制成的导电胶在铜箔上形 成凸块、通过凸块堆叠绝缘层、在绝缘层上堆叠铜箔、然后执行加热和加压来制造高密度 PCB的方法。这叫做B2it方法，通过使用该方法，可以通过简单地形成用于层间连接的通孔 来提高制造效率。使用这种导电胶的层间连接是通过铜箔与银粉颗粒之间的机械连接形成的。也就是说，在以高温高压向铜箔施加力的情况下，银粉沿着铜箔的表面轮廓介入。 根据压力程度在银粉的运动中产生差异，并且接触力受到粘合剂量的影响。然而，由于铜箔与凸块之间的接触力、凸块塌陷和层间绝缘距离，这种使用导电胶 的传统PCB制造方法在热冲击时的电阻变化率上存在问题。也就是说，由于导电胶与铜箔之间的接触力不稳定，存在当热冲击时电阻增加且 不形成电连接的可能性。在增加粉末的量以改善穿透绝缘层时的电阻率的情况下，将产生 凸块塌陷，而在通过共同堆叠实现多层基底的情况下，不能确保层间绝缘距离。为了减小电 阻率，应增加粉末量，在该情况下，相反地，由于在加压时凸块不容易被压缩，所以增加了层 间绝缘距离并且凸块可能由于压力过大而断裂。
发明内容
为了解决上述问题而提出了本发明，因此，本发明的目的是提供一种导电胶和使 用该导电胶来制造印刷电路板的方法，其能够通过用包括两种具有不同熔点的低熔点金属的导电胶形成凸块，来提高凸块的接触力和导电率，并保证绝缘距离。根据实现该目的的本发明的一个方面，提供了一种导电胶，其包括导电粉粒，包 括聚合物粉末和顺次设置在聚合物粉末的表面上并具有不同熔点的第一低熔点金属和第 二低熔点金属；以及粘合剂，混合在导电粉粒中。这里，聚合物粉末可以由热塑性聚合物制成。
此外，聚合物粉末可以具有180°C至200°C的熔点。此外，聚合物粉末可以具有球形、椭圆形、板形、⑴形和多面体中的一种形状。此外，第一低熔点金属可具有160°C至220°C的熔点。此外，第一低熔点金属可以由SnZn9、SnZn8Bi3和SnIn8.QAg3.5BiQ.5中的一种制成。此外，第二低熔点金属的熔点可以具有比第一低熔点金属低的熔点。此外，第二低熔点金属可以具有85°C至150°C的熔点。此外，第二低熔点金属可以由SnBi57Agl、SnBi5i^n SnIn52中的一种制成。此外，粘合剂可以包括环氧树脂或酚醛树脂。根据实现该目的的本发明的另一方面，提供了一种制造印刷电路板的方法，该方 法包括以下步骤在第一基底上印刷导电胶，其中，导电胶包括具有聚合物粉末和顺次设置 在聚合物粉末的表面上并具有不同熔点的第一低熔点金属与第二低熔点金属的导电粉粒 以及混合在导电粉粒中的粘合剂；干燥导电胶；通过导电胶在第一基底上形成绝缘层；以 及在绝缘层上堆叠第二基底并加压。这里，可以通过在聚合物粉末的表面上顺次涂覆第一低熔点金属和第二低熔点金 属来形成导电粉粒。此外，聚合物粉末可以由热塑性聚合物制成。此外，聚合物粉末可以具有180°C至200°C的熔点。此外，聚合物粉末可以具有球形、椭圆形、板形、⑴形和多面体中的一种形状。此外，第一低熔点金属可以具有160°C至220°C的熔点。此外，第一低熔点金属可以由SnZn9、SnZn8Bi3和SnIn8.QAg3.5BiQ.5中的一种制成。此外，第二低熔点金属可以具有比第一低熔点金属的熔点低的熔点。此外，第二低熔点金属可以具有85°C至150°C的熔点。此外，第二低熔点金属可以由SnBi57Agl、SnBi58和SnIn52中的一种制成。此外，第一低熔点金属可以具有比第二低熔点金属的厚度大的厚度。此外，在印刷导电胶的步骤中，可以将导电胶印刷成圆锥形。此外，在干燥导电胶的步骤中，可以在第二低熔点金属的熔化温度下执行干燥处 理，以熔化第二低熔点金属。此外，在堆叠第二基底并加压的步骤中，可以在第一低熔点金属的熔化温度下执 行加压处理，以熔化第一低熔点金属。此外，第一基底和第二基底可以由铜箔制成。此外，在形成绝缘层的步骤中，绝缘层可以具有比导电胶的厚度小的厚度。
结合附图，通过以下实施例的描述，本发明总的发明构思的这些和/或其它方面及优点将变得显而易见且更容易理解，其中 图1是示意性示出了根据本发明的实施例的导电胶的示图；图2是示出了当根据本发明的实施例的导电胶在基底上被干燥时的反应的示图；图3是示出了当根据本发明的实施例的导电胶在基底上被挤压时的反应的示图；图4至图6是示出了使用根据本发明的实施例的导电胶来制造印刷电路板的方法 的截面图。
具体实施例方式通过以下参考示出了本发明优选实施例的附图进行的详细描述，将清楚地理解根 据本发明的导电胶和使用该导电胶来制造印刷电路板的方法的功能、效果以及技术构造。在下文中，将参考图1至图6详细描述根据本发明的实施例的导电胶和使用该导 电胶来制造印刷电路板的方法。首先，图1是示意性地示出了根据本发明的实施例的导电胶的示图。如图1所示，根据本发明的实施例的导电胶60包括导电粉粒40，具有聚合物粉 末10和顺次地设置在聚合物粉末10的表面上并具有不同熔点的第一低熔点金属20与第 二低熔点金属30 ；以及混合在导电粉粒40中的粘合剂50。导电粉粒40是通过在聚合物粉末10的表面上顺次地涂覆第一低熔点金属20和 第二低熔点金属30形成的。高温喷射法等可以用作第一低熔点金属20和第二低熔点金属30的涂覆方法。通过在包括聚合物粉末10、第一低熔点金属20以及第二低熔点金属30的导电粉 粒40中以预定比例均勻地混合粘合剂50来制造根据本发明的实施例的导电胶60。这里，聚合物粉末10由具有180°C至200°C熔点的热塑性聚合物制成。此外，聚合物粉末10具有0. 1 μ m至5 μ m的大小和球形形状。聚合物粉末10的 形状不限于球形，聚合物粉末10可以具有诸如椭圆形、板形、⑴形和多面体的各种形状。涂覆于聚合物粉末10表面上的第一低熔点金属20是具有160°C至220°C熔点的 ^^ I^l ο此时，第一低熔点金属20可以是例如SnZn9、SnZn8Bi3或SnIn8.QAg3.5Bi0.5。在第一低熔点金属20的上述材料中，SnZn9具有199°C的熔点，SnZn8Bi3具有191 °C 至 198°C 的熔点，SnIn8.0Ag3.5Bi0.5 具有 197°C至 208°C 的熔点。第一低熔点金属20具有0. 1 μ m至10 μ m的厚度。涂覆于第一低熔点金属20表面上的第二低熔点金属30是具有比第一低熔点金属 20的熔点低的熔点的金属，即，是具有85°C至150°C熔点的金属。第二低熔点金属30可以是例如SnBi57Ag1, SnBi58或Snln52。在第二低熔点金属30的上述材料中，SnBi57Ag1具有137°C至139°C的熔点，SnBi58 具有138°C的熔点，SnIn52具有118°C的熔点。第二低熔点金属30具有0. 1 μ m至10 μ m的厚度。使用如上所示的具有不同熔点的第一低熔点金属20和第二低熔点金属30的原因 在于由导电胶60形成的凸块的干燥处理温度和挤压处理温度彼此不同，是为了最佳地响 应在干燥和挤压处理中施加于导电胶60的外部温度。
也就是说，在第二低熔点金属30的熔点85°C至150°C的温度下执行凸块的干燥处 理，在第一低熔点金属20的熔点160°C至220°C的温度下执行挤压处理。此外，可以 通过在导电粉粒40中使用聚合物粉末10来降低导电粉粒40的材料成 本，并且可以通过应用具有大约200°C熔点的聚合物粉末10来确保基底所需的层间绝缘距罔。与导电粉粒40混合的粘合剂50包括环氧树脂或酚醛树脂，在该导电粉粒40中， 具有不同熔点的第一低熔点金属20和第二低熔点金属30顺次地涂覆在聚合物粉末的表面 上。包括银粉的传统导电胶依赖于粘合剂，并通过机械连接来保证导电率和接触力， 但是根据本发明的上述实施例的导电胶60是能够形成金属间化合物和粘合剂50的胶。特别地，根据本发明的实施例的导电胶60包括两种具有不同熔点的第一低熔点 金属20和第二低熔点金属30，以便第二低熔点金属30、第一低熔点金属20以及聚合物粉 末10在凸块的干燥处理和挤压处理中顺次地反应，从而提高凸块的接触力和导电率并保 证绝缘距离。接下来，图2是示出了当根据本发明的实施例的导电胶在基底上被干燥时的反应 的示图，图3是示出了当根据本发明的实施例的导电胶在基底上被挤压时的反应的示图。首先，参考图2，当导电胶60印刷在由铜箔等制成的第一基底100上之后，导电胶 60在85°C至150°C的温度下被干燥。当在上述温度条件下执行干燥处理时，设置于导电粉粒40的最外层上的第二低 熔点金属30熔化成与相邻的第二低熔点金属30相结合，并且使粘合剂50部分地固化 (cure)ο第二低熔点金属30和由铜箔等制成的第一基底100彼此相结合，从而可以保证第 一基底100与导电粉粒40之间的接触力并提高导电率。当完成干燥处理时，通过相邻的第二低熔点金属30之间的相互结合和由部分固 化的粘合剂50产生的硬度形成了具有强结合力的金属间化合物，从而获得具有高硬度的 凸块。接下来，参考图3，在160°C至200°C的温度下对经过干燥处理的导电胶60加压。当执行加压处理时，第一低熔点金属20熔化成与相邻的第一低熔点金属20相结 合，并且第一低熔点金属20中的聚合物粉末10也熔化，以确保最佳的层间距离。此时，聚 合物粉末10是绝缘材料，从而即使凸块降低至所期望的高度，也可以保证绝缘距离。因此， 可以共同堆叠多个基底。在反应之前，第一低熔点金属20和第二低熔点金属30在接近熔点的温度下完全 熔化，但在反应之后，它们呈现出完全不同的晶相，并且即使在高温下也不容易熔化。图4至图6是示出了使用根据本发明的实施例的导电胶来制造印刷电路板的方法 的截面图。首先，如图4所示，使用根据本发明的实施例的导电胶来制造印刷电路板的方法 通过在第一基底100上印刷导电胶60来形成圆锥形凸块。第一基底100由铜箔等制成。导电胶60包括导电粉粒40，具有聚合物粉末10和顺次地设置在聚合物粉末10的表面上并具有不同熔点的第一低熔点金属20和第二低熔点金属30 ；以及混合在导电粉 粒40中粘合剂50。 导电粉粒40是通过在聚合物粉末10的表面上顺次地涂覆第一低熔点金属20和 第二低熔点金属30来形成的。高温喷射法等可以用作第一低熔点金属20和第二低熔点金属30的涂覆方法。通过在包括聚合物粉末10、第一低熔点金属20和第二低熔点金属30的导电粉粒 40中均勻地混合粘合剂50来制造根据本发明的实施例的导电胶60。粘合剂50包括环氧 树脂或酚醛树脂。聚合物粉末10由具有180°C至200°C熔点的热塑性聚合物制成。此外，聚合物粉末10具有0. 1 μ m至5 μ m的大小和球形形状。聚合物粉末10的 形状不限于球形，聚合物粉末10可以具有诸如椭圆形、板形、⑴形和多面体的各种形状。涂覆于聚合物粉末10表面上的第一低熔点金属20是具有160°C至220°C熔点的
^^ I^l ο此时，第一低熔点金属20例如可以是SnZn9、SnZn8Bi3或SnIn8.QAg3.5Bi0.5。在第一低熔点金属20的上述材料中，SnZn9具有199°C的熔点，SnZn8Bi3具有191 °C 至 198°C 的熔点，SnIn8.0Ag3.5Bi0.5 具有 197°C至 208°C 的熔点。第一低熔点金属20具有0. 1 μ m至10 μ m的厚度。涂覆于第一低熔点金属20表面上的第二低熔点金属30是具有比第一低熔点金属 20的熔点低的熔点的金属，即，是具有85°C至150°C熔点的金属。第二低熔点金属30例如可以是SnBi57Ag1, SnBi58或Snln52。在第二低熔点金属30的上述材料中，SnBi57Ag1具有137°C至139°C的熔点，SnBi58 具有138°C的熔点，并且SnIn52具有118°C的熔点。第二低熔点金属30具有0. 1 μ m至10 μ m的厚度。然后，干燥导电胶60以使凸块具有硬度。在第二低熔点金属30的熔点85°C至 150°C的温度下执行导电胶60的干燥处理。当在上述温度条件下执行干燥处理时，设置于导电粉粒40最外层上的第二低熔 点金属30熔化成与相邻的第二低熔点金属30相结合，并且使粘合剂50部分地固化。第二低熔点金属30和由铜箔等制成的第一基底100彼此相结合，从而可以保证第 一基底100与导电粉粒40之间的接触力并且提高导电率。当完成干燥处理时，通过相邻的第二低熔点金属30之间的相互结合和由部分固 化的粘合剂50产生的硬度形成了具有强结合力的金属间化合物，从而获得具有高硬度的 凸块。接下来，如图5所示，在第一基底100上穿过导电胶60形成绝缘层200。绝缘层 200是用于实现层间电绝缘的手段，例如预浸料坯(pr印reg)。绝缘层200具有比导电胶60 的厚度小的厚度。此时，由于通过第二低熔点金属30之间的相互结合以及固化的粘合剂50而形成 的金属间化合物提高了凸块的硬度，因此具有绝缘层200容易穿过导电胶60的优点。同时，如果第一低熔点金属20和第二低熔点金属30的熔点相同，那么因为凸块的 高度由于在干燥处理中金属熔化而导致急剧减小，所以绝缘层200可能不会容易地穿过导电胶60。因此，第一低熔点金属20和第二低熔点金属30的熔点应当不同，并且有利的是，第一低熔点金属20的涂覆厚度大于第二低熔点金属30的涂覆厚度。在此之后，如图6所示，在绝缘层200上堆叠第二基底300并加压。与第一基底 100 —样，第二基底300也由铜箔等制成。在第一低熔点金属20的熔点160°C至200°C的温度下执行加压处理。因此，第一 低熔点金属20被熔化而与第一低熔点金属20相结合。此时，第一低熔点金属20中的聚合 物粉末10也熔化，以确保最佳的层间距离。聚合物粉末10是绝缘材料，从而即使凸块降低至所期望的高度，也可以保证绝缘 距离。因此，可以共同堆叠多个基底。此外，由于在加压处理中进一步提高了第一基底100与导电粉粒40之间的接触 力，所以可以进一步改善电特性。然后，虽然未在图中示出，但在双侧基底的情况下，在通过使第一基底100和第二 基底300图案化来形成电路图案之后，可在电路图案上执行形成PSR和镀金层的处理。此外，在多层基底的情况下，在通过使第二基底300图案化来形成电路图案之后， 可以重复在电路图案上印刷导电胶60以及堆叠绝缘层200的处理。如上所述，根据本发明的导电胶和使用导电胶来制造印刷电路板的方法，通过使 用其中具有不同熔点的第一低熔点金属和第二低熔点金属顺次地涂覆于聚合物粉末表面 上的导电胶来形成凸块，第二低熔点金属和第一低熔点金属以及聚合物粉末在凸块的干燥 和加压处理中顺次地反应，从而可以提高凸块的接触力和导电率，并保证层间绝缘距离。此外，由于在本发明的导电胶中形成金属间化合物，所以可以获得具有高硬度的 凸块，并且由于这一点，具有绝缘层容易穿过凸块的优点。虽然已经示出并描述了本发明总的发明构思的几个实施例，但本领域的技术人员 应当理解，在不背离本发明总的发明构思的原理和精神的前提下可进行改变，本发明的范 围由所附权利要求及其等价物来限定。
权利要求
1.一种导电胶，包括导电粉粒，包括聚合物粉末和顺次设置在所述聚合物粉末的表面上并具有不同熔点的 第一低熔点金属和第二低熔点金属；以及 粘合剂，混合在所述导电粉粒中。
2.根据权利要求1所述的导电胶，其中，所述聚合物粉末由热塑性聚合物制成。
3.根据权利要求2所述的导电胶，其中，所述聚合物粉末具有180°C至200°C的熔点。
4.根据权利要求1所述的导电胶，其中，所述聚合物粉末具有球形、椭圆形、板形、⑴形 和多面体中的一种形状。
5.根据权利要求1所述的导电胶，其中，所述第一低熔点金属具有160°C至220°C的熔点ο
6.根据权利要求5所述的导电胶，其中，所述第一低熔点金属由SnZrvSnZn8Bi3和 SnIn8.0Ag3.5Bi0.5 中的一种制成。
7.根据权利要求1所述的导电胶，其中，所述第二低熔点金属具有比所述第一低熔点 金属的熔点低的熔点。
8.根据权利要求7所述的导电胶，其中，所述第二低熔点金属具有85°C至150°C的熔点ο
9.根据权利要求8所述的导电胶，其中，所述第二低熔点金属由SnBi57AgpSnBi58和 SnIn52中的一种制成。
10.根据权利要求1所述的导电胶，其中，所述粘合剂包括环氧树脂或酚醛树脂。
11.一种制造印刷电路板的方法，包括以下步骤在第一基底上印刷导电胶，其中，所述导电胶包括导电粉粒，具有聚合物粉末和顺次 设置在所述聚合物粉末的表面上并具有不同熔点的第一低熔点金属和第二低熔点金属；以 及粘合剂，混合在所述导电粉粒中； 干燥所述导电胶；穿过所述导电胶在所述第一基底上形成绝缘层；并且 在所述绝缘层上堆叠第二基底并加压。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，通过在所述聚合物粉末的表面上顺次涂覆所 述第一低熔点金属和所述第二低熔点金属来形成所述导电粉粒。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述聚合物粉末由热塑性聚合物制成。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述聚合物粉末具有180°C至200°C的熔点。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述聚合物粉末具有球形、椭圆形、板形、⑴形 和多面体中的一种形状。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一低熔点金属具有160°C至220°C的熔点ο
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一低熔点金属由SnZrvSnZn8Bi3和 SnIn8.0Ag3.5Bi0.5 中的一种制成。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二低熔点金属具有比所述第一低熔点 金属的熔点低的熔点。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二低熔点金属具有85°C至150°C的熔点O
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第二低熔点金属由SnBi57AgpSnBi58和 SnIn52中的一种制成。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一低熔点金属具有比所述第二低熔点 金属的厚度大的厚度。
22.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述印刷导电胶的步骤中，将所述导电胶印 刷成圆锥形。
23.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述干燥导电胶的步骤中，在所述第二低熔 点金属的熔化温度下执行干燥处理，以熔化所述第二低熔点金属。
24.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述堆叠第二基底并加压的步骤中，在所述 第一低熔点金属的熔化温度下执行加压处理，以熔化所述第一低熔点金属。
25.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一基底和所述第二基底由铜箔制成。
26.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述形成绝缘层的步骤中，所述绝缘层具有 比所述导电胶的厚度小的厚度。
全文摘要
本发明提供了一种导电胶，其包括导电粉粒，包括聚合物粉末和顺次设置在聚合物粉末的表面上并具有不同熔点的第一低熔点金属和第二低熔点金属；以及混合在导电粉粒中的粘合剂。并且，本发明还提供了一种使用该导电胶来制造印刷电路板的方法。
文档编号H05K3/46GK102031080SQ20101012471
公开日2011年4月27日 申请日期2010年2月8日 优先权日2009年9月30日
发明者李应硕, 睦智秀, 黄俊午 申请人:三星电机株式会社