具有多层部分包埋颗粒形态的改进的固定阵列各向异性导电膜及其制造方法
【专利说明】具有多层部分包埋颗粒形态的改进的固定阵列各向异性导 电膜及其制造方法
[0001] 发明背景
[0002] 本发明的公开内容一般地涉及具有多层（MULTI-TIER)部分包埋颗粒的各向异性 导电膜（ACF)的结构和制造方法。更特别地，本发明的公开内容涉及具有改进的颗粒捕获， 接触电阻和剥离强度的ACF的结构与制造方法，其中一个或多个导电颗粒的非-随机阵列 以两个或更多个明显的深度而部分包埋在ACF内，从而使得它们可容易接近以供粘结到电 子器件上。术语"深度"是指在ACF粘合剂的顶表面以下的那部分颗粒直径。本发明的公 开内容还涉及ACF，其中在与不具有两层结构的ACF相比，在较低平均颗粒密度下可获得前 述优点。
[0003] 常常在平板显示驱动集成电路（1C)粘结中使用各向异性导电膜（ACF)。典型的 ACF粘结工艺包括第一步，其中ACF被附着在平板玻璃的电极上；第二步，其中驱动器1C粘 结片对准该面板电极；和第三步，其中施加压力和热到粘结片上，使ACF在数秒内熔融并固 化。ACF的导电颗粒在面板电极和驱动器1C之间提供各向异性的导电。ACF还广泛用于诸 如倒装片压焊和光伏模件组件之类的应用中。
[0004] 对超细间距ACF的需求急剧增加，因为在电子器件，例如智能手机和电子平板中 使用高清晰度的显示器成为市场的趋势。然而，随着间距尺寸降低，电极的尺寸也必须变得 更小且需要较高浓度的导电颗粒，在连接电极上提供所要求的颗粒密度，以确保满意的导 电率或阻抗。
[0005] 常规ACF中的导电颗粒典型地随机分散在ACF中。由于X-Y导电率导致对这种分 散体系中的颗粒密度是有限度的。在使用常规ACF的许多粘结工艺中，仅仅小部分导电颗 粒被捕获在电极上。大多数颗粒实际上被冲出到电极之间的间隔区域中，和在一些情况下， 在ACF的X-Y平面内导致非所需的短路。在微细间距粘结应用中，导电颗粒密度必须足够 高，具有粘结到每一粘结片上的充足数量的导电颗粒。然而，在两个粘结片之间的绝缘区域 内短路或非所需的高导电率的可能性也增加，这是因为导电颗粒的高密度和随机分散的特 性导致的。
[0006] Liang等人的美国公布申请2010/0101700 ("Liang' 700")公开了克服具有随机分 散的导电颗粒的ACF的一些缺点的技术。Liang公开了导电颗粒在固定阵列的ACF(FACF) 中排列在预定的阵列图案内。导电颗粒的这一非-随机阵列能够在不具有短路的相同概率 情况下实现超细间距的粘结。相反，固定阵列的ACF中的导电颗粒预排列在粘合剂表面上， 且与常规ACF相比，在较低的颗粒浓度下，显示出显著较高的颗粒捕获速率。由于导电颗粒 典型地高成本，因此与常规ACF相比，具有聚合物核的固定阵列的ACF的窄分散的Au颗粒 提供显著较低的成本解决方案和优异的性能。
[0007] 发明概述
[0008] 通过提供其中导电颗粒排列在ACF内部的两层中的ACF，本发明的公开内容扩大 了Liang'700的固定阵列的ACF。尽管美国申请13/111，300 ("Liang'300")公开了导电颗 粒可部分包埋在粘合剂树脂内，使得至少一部分颗粒（例如，直径的约1/3到3/4)没有被 粘合剂覆盖，但已发现，与不具有成层颗粒形态的标准的固定阵列ACF相比，本文中公开的 多层固定阵列提供颗粒捕获速率的进一步的改进，且显示出较低的接触电阻和较高的剥离 力。尽管这一公开内容频繁地提到两层阵列，但该公开内容也对其中提供一个或多个额外 阶的实施方案开放。术语"多层"包括具有两个或更多层颗粒阵列的ACF以及其中导电颗 粒的固定的非-随机阵列部分包埋在含随机分散的充分包埋颗粒的ACF表面内的ACF。
[0009] 下表1中示出了对于两层非-随机固定阵列的颗粒形态来说，通过实践这一公开 内容可获得的效果的一个示意性说明。
[0010] 表 1
[0011]
【主权项】
1.一种各向异性导电膜（ACF)，它包括：(a)具有基本上均匀厚度的粘合剂层；和（b) 单独地粘附到粘合剂层上的多个导电颗粒，其中该导电颗粒包括在粘合剂层内在第一深度 处部分包埋的颗粒的第一非-随机的固定阵列，和在第二深度处部分包埋的导电颗粒的第 二固定的非-随机阵列，或者充分包埋在粘合剂层内的导电颗粒的分散体，其中第一和第 >株度完全不同。
2. 权利要求1的ACF，其中ACF包括在粘合剂层内在第一深度处部分包埋的颗粒的第 一非-随机阵列，和在第二深度处部分包埋的导电颗粒的第二非-随机阵列，且在第一阵列 与第二阵列中约0-80%的颗粒直径在粘合剂层的表面之上，条件是第一和第二阵列的深度 完全不同。
3. 权利要求1的ACF，其中基于颗粒的直径，在第一或第二阵列内至少约10%的部分包 埋的导电颗粒暴露在粘合剂层表面之上。
4. 权利要求3的ACF，其中至少约30%的部分包埋的颗粒暴露在粘合剂层的表面之上。
5. 权利要求2的ACF，其中导电颗粒的第一阵列被包埋约40-90%，导电颗粒的第二阵 列被包埋约10-60%，条件是第一和第二阵列的深度完全不同。
6. 权利要求1的ACF，其中ACF包括在粘合剂层内部分包埋的导电颗粒的第一非-随 机阵列，和在粘合剂层内作为分散体形式充分包埋的导电颗粒的分散体，且在第一阵列内 约0-80 %导电颗粒的直径在粘合剂层的表面之上。
7. 权利要求6的ACF，其中通过将颗粒的第一固定阵列转移到ACF内的粘合剂层的表 面上，在所述ACF内，导电颗粒随机分散且充分包埋在导电粘合剂层内，从而获得ACF。
8. 权利要求6的ACF，其中ACF进一步包括在含导电颗粒的分散体的粘合剂层下方的 独立的非导电粘合剂层。
9. 权利要求1的ACF，其中粘合剂层具有正交的X和Y方向，在固定的非-随机阵列内 的颗粒在X和/或Y方向上的间距为约3-30 y m。
10. 权利要求9的ACF，其中在X和/或Y方向上的间距为约4-12 y m的阵列内排列颗 粒的位置。
11. 权利要求1的ACF，其中粘合剂层的厚度为约5-35 ym。
12. 权利要求11的ACF，其中粘合剂层的厚度为约10-20 ym。
13.-种各向异性导电膜（ACF)，它包括：(a)具有基本上均匀厚度的粘合剂层；和（b) 单独地粘附到粘合剂层上的多个导电颗粒，其中该导电颗粒包括在粘合剂层内在第一深度 处部分包埋的颗粒的第一非-随机阵列，和在粘合剂层内在第二深度处部分包埋的导电颗 粒的第二非-随机阵列，其中第一深度和第二深度完全不同。
14. 权利要求13的ACF，其中第一阵列和第二阵列的深度差值为颗粒直径的至少约 20%〇
15. 权利要求14的ACF，其中第一阵列和第二阵列的深度差值为颗粒直径的至少约 30%〇
16. 权利要求14的ACF，其中基于第一和第二阵列中颗粒的直径，至少约10%部分包埋 的导电颗粒暴露于粘合剂层的表面之上。
17. 权利要求16的ACF，其中至少约30%形成第一阵列的部分包埋的颗粒暴露于粘合 剂层的表面之上。
18. -种电子或显示器件或组件，它包括权利要求1的已固化或未固化的ACF。
19. 权利要求18的ACF，其中电子器件是集成电路或印刷电路。
20. 制造多层ACF的方法，该方法包括下述步骤： (a) 将颗粒的第一固定阵列转移到粘合剂层上； (b) 加工第一阵列到所需的部分包埋程度； (c) 转移颗粒的第二固定阵列到粘合剂上；和 (d) 任选地挤压颗粒的这两个阵列到所需的部分包埋程度，使得第一阵列在粘合剂内 的包埋程度大于第二阵列。
21. 制造多层ACF的方法，该方法包括下述步骤： (a) 将颗粒的第一固定的非-随机阵列转移到含有导电颗粒的ACF的粘合剂层中；和 (b) 加工第一阵列到所需的部分包埋程度。
22. 权利要求1的ACF，它为连续的膜或卷的形式。
23. 权利要求22的ACF，其中第一阵列和第二阵列位于连续的膜或卷的限定区域内。
【专利摘要】一种各向异性导电膜(ACF)，它包括：(a)具有基本上均匀厚度的粘合剂层；和(b)单独地粘附到粘合剂层上的多个导电颗粒，其中该导电颗粒包括在粘合剂层内在第一深度处部分包埋的颗粒位置的第一非-随机阵列，和在第二深度处部分包埋的导电颗粒的第二固定的非-随机阵列或分散体，或者充分包埋在粘合剂层内的导电颗粒的分散体，其中第一和第二深度完全不同。ACF可作为片材，连续膜或作为卷材形式供应，和该多层形态可存在于整个产品的长度当中或者存在于选择区域内。
【IPC分类】B32B5-16
【公开号】CN104582946
【申请号】CN201380045329
【发明人】梁荣昌, M·K·旺, 孙玉昊, 马安妤
【申请人】兆科学公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年11月13日
【公告号】US20140141195, WO2014078338A1