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各向异性导电膜

阅读:800发布:2020-05-12

专利汇可以提供各向异性导电膜专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 各向异性 导电膜,其中含有聚合性 丙烯酸 系化合物、 薄膜 形成 树脂 、 导电性 颗粒和聚合引发剂,该各向异性导电膜在压合 温度 最高为130℃、压合时间最长为3秒钟的压合条件下进行各向异性导电连接时,可以实现高粘合强度和良好的导通可靠性。上述聚合引发剂含有通过分解不产生 氧 气且1分钟 半衰期 温度不同的两种有机过氧化物。这两种有机过氧化物中,1分钟半衰期温度高的有机过氧化物通过分解产生苯 甲酸 或其衍 生物 。,下面是各向异性导电膜专利的具体信息内容。

1.各向异性导电膜,该导电膜含有聚合性丙烯酸系化合物、薄 膜形成树脂导电性颗粒和聚合引发剂而形成,其特征在于:上述聚 合引发剂含有通过分解不产生气且1分钟半衰期温度不同的两种有 机过氧化物,这两种有机过氧化物中,1分钟半衰期温度高的有机过 氧化物为通过分解产生苯甲酸或其衍生物的有机过氧化物。
2.权利要求1所述的各向异性导电膜,其中,上述两种有机过氧 化物中,1分钟半衰期温度低的有机过氧化物的1分钟半衰期温度为 80℃以上且不足120℃;1分钟半衰期温度高的有机过氧化物的1分钟 半衰期温度为120℃以上且150℃以下。
3.权利要求1或2所述的各向异性导电膜,其中,分解温度不同 的两种有机过氧化物之间的1分钟半衰期温度差为10℃以上且30℃以 下。
4.权利要求1~3中任一项所述的各向异性导电膜,其中,上述两 种有机过氧化物中,1分钟半衰期温度低的有机过氧化物与1分钟半衰 期温度高的有机过氧化物的重量比为10∶1~1∶5。
5.权利要求1~4中任一项所述的各向异性导电膜,其中,上述两 种有机过氧化物中,1分钟半衰期温度低的有机过氧化物为二月桂酰 过氧化物,1分钟半衰期温度高的有机过氧化物为二苯甲酰过氧化物。
6.权利要求1~5中任一项所述的各向异性导电膜,其中,聚合性 丙烯酸系化合物为磷酸酯型丙烯酸酯或具有芴基的丙烯酸酯。
7.权利要求1~6中任一项所述的各向异性导电膜,其中,薄膜形 成树脂为聚酯树脂、聚酯树脂或苯氧树脂。
8.连接结构体,该连接结构体是利用权利要求1~7中任一项所述 的各向异性导电膜将第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部 之间进行各向异性连接。
9.连接结构体的制造方法,其特征在于:将权利要求1~7中任一 项所述的各向异性导电膜挟持在第1配线基板的连接部与第2配线基 板的连接部之间,在1分钟半衰期温度低的有机过氧化物不发生分解 的第1温度下临时贴附,之后在1分钟半衰期温度高的有机过氧化物发 生分解的第2温度下进行热压合。

说明书全文

技术领域

发明涉及各向异性导电膜、使用该导电膜的连接结构体及其制 造方法。

背景技术

连接形成于液晶面板的玻璃基板上的ITO电极和搭载有驱动用 IC的TAB时、或者连接液晶显示装置的挠性配线基板和印刷配线基 板时,通常广泛使用各向异性导电膜,上述各向异性导电膜是将含有 热固性环树脂、聚合引发剂和导电性颗粒的热固性树脂组合物模制 成膜状的各向异性导电膜。这种情况下,通常压合温度为180~250℃ 左右、压合时间为5~10秒左右。
然而,近年来为了减少对挠性基板的电极部或液晶面板的玻璃基 板上的ITO电极的热应,人们要求降低使用各向异性导电膜进行热 压合时的压合温度;并且,为了不仅降低热应力还提高生产效率,人 们要求缩短压合时间。因此,人们尝试着将聚合性丙烯酸系化合物与 薄膜形成树脂一同使用来代替构成各向异性导电膜的热固性环氧树 脂,上述聚合性丙烯酸系化合物与上述热固性环氧树脂相比可以在低 温、短时间内固化。这种情况下,有人提案使用伴随着自身分解不产 生气体的有机过氧化物、例如1分钟半衰期温度较低的100℃~130℃ 左右的有机过氧化物(例如二苯甲酰过氧化物(1分钟半衰期温度为 130℃)、二月桂酰过氧化物(1分钟半衰期温度为116.4℃)、二(3,5,5- 三甲基己酰基)过氧化物(1分钟半衰期温度为112.6℃)等)作为聚合引 发剂(专利文献1)。
专利文献1:日本特开2006-199825号公报

发明内容

发明所要解决的课题
但是,利用含有聚合性丙烯酸系化合物和上述有机过氧化物的各 向异性导电膜进行各向异性导电连接时,为了降低压合温度和缩短压 合时间,而在压合温度为130℃以下、压合时间为3秒的条件下进行压 合时,各向异性导电膜与电子零件或挠性基板的粘合强度不充分,因 此存在着连接可靠性不充分的问题。所以,尽管使用与环氧树脂相比 可以降低固化温度且可以缩短固化时间的聚合性丙烯酸系化合物,但 必须使压合温度为150℃以上、使压合时间为5秒以上。
本发明为了解决上述现有技术课题而设,其目的在于当使用各向 异性导电膜在压合温度最高为130℃、压合时间最长为3秒钟的压合条 件下进行各向异性导电连接时,可以实现高粘合强度和良好的导通可 靠性,上述各向异性导电膜中将与热固性环氧树脂相比可以在较低温 度、较短时间内固化的聚合性丙烯酸系化合物与薄膜形成树脂一同使 用。
解决课题的方法
发明人等发现:通过使用经分解不产生氧气且1分钟半衰期温 度不同的两种有机过氧化物作为有机过氧化物,这两种有机过氧化物 中,使用通过分解产生苯甲酸的有机过氧化物作为1分钟半衰期温度 高的有机过氧化物,可以达到上述目的,从而完成了本发明。
即,本发明提供各向异性导电膜,该各向异性导电膜含有聚合性 丙烯酸系化合物、薄膜形成树脂、导电性颗粒和聚合引发剂而形成, 其特征在于:上述聚合引发剂含有通过分解不产生氧气且1分钟半衰 期温度不同的两种有机过氧化物,这两种有机过氧化物中,1分钟半 衰期温度高的有机过氧化物为通过分解产生苯甲酸的有机过氧化物。
另外,本发明提供连接结构体,该连接结构体是利用上述各向异 性导电膜将第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间进行 各向异性导电连接。本发明还提供连接结构体的制造方法,该方法的 特征在于:将上述各向异性导电膜挟持在第1配线基板的连接部与第2 配线基板的连接部之间,在1分钟半衰期温度低的有机过氧化物不发 生分解的第1温度下临时贴附,之后在1分钟半衰期温度高的有机过氧 化物发生分解的第2温度下进行热压合。
发明效果
本发明的各向异性导电膜,使用通过分解不产生氧气的有机过氧 化物作为聚合性丙烯酸系化合物的聚合引发剂。因此,压合时不会产 生气体,所以可以提高连接可靠性。而且,使用1分钟半衰期温度不 同的两种有机过氧化物作为有机过氧化物,其中1分钟半衰期温度高 的有机过氧化物(以下,有时称作高温分解过氧化物)使用通过分解产 生苯甲酸或其衍生物的有机过氧化物。因此,由于1分钟半衰期温度 相对低的有机过氧化物(以下,有时称作低温分解过氧化物)的存在, 在促进高温分解过氧化物分解的相对高的温度下进行短时间的热压 合时,随着加热温度的上升,使低温分解过氧化物从不必考虑热应力 的相对低的温度开始分解,可以使聚合性丙烯酸系化合物充分固化。
于是,最终使高温分解过氧化物分解,结束聚合性丙烯酸系化合 物的固化,同时产生苯甲酸。由于生成的一部分苯甲酸存在于已固化 的各向异性导电膜与被连接物的界面及其近旁,所以能够提高粘合强 度。
附图说明
图1是实施例1的各向异性导电膜样品的GC-MS图谱。

具体实施方式

本发明的各向异性导电膜含有聚合性丙烯酸系化合物、薄膜形成 树脂、导电性颗粒和聚合引发剂。其中,聚合引发剂含有通过分解不 产生氧气且分解温度不同的两种有机过氧化物,这两种有机过氧化物 中,1分钟半衰期温度高的有机过氧化物通过分解产生苯甲酸或其衍 生物。其中,苯甲酸衍生物的例子有:苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯 甲酸叔丁酯等。
本发明中,在用作聚合引发剂的两种有机过氧化物中,若1分钟 半衰期温度低的有机过氧化物的1分钟半衰期温度太低,则固化前的 保存稳定性变短;若太高,则存在各向异性导电膜的固化不充分的趋 势,所以优选80℃以上且不足120℃,更优选为90℃以上且不足120℃。 另一方面,1分钟半衰期温度高的有机过氧化物的1分钟半衰期温度低 者还未上市,若太高,则在最初设想的热压合温度下存在不产生苯甲 酸或其衍生物的趋势,所以优选为120℃以上且150℃以下。
另外,若低温分解过氧化物与高温分解过氧化物间的1分钟半衰 期温度之差太小,则低温分解过氧化物和高温分解过氧化物与聚合性 丙烯酸系化合物反应,结果有助于提高粘合强度的苯甲酸量减少;若 上述温度之差太大,则各向异性导电膜在低温下的固化反应性趋于降 低,所以优选为10℃以上且30℃以下。
就上述低温分解过氧化物与高温分解过氧化物的重量比而言,若 前者相对于后者相对太少,则各向异性导电膜在低温下的固化反应性 降低;反之若太多,则粘合强度趋于降低,所以优选为10∶1~1∶5。
本发明中能够使用的低温分解过氧化物的具体例子有:二异丁酰 过氧化物(1分钟半衰期温度为85.1℃)、1,1,3,3-四甲基丁基过氧-2-乙基 己酸酯(1分钟半衰期温度为124.3℃)、二月桂酰过氧化物(1分钟半衰期 温度为116.4℃)、二(3,5,5-三甲基己酰基)过氧化物(1分钟半衰期温度为 112.6℃)、过氧化新叔戊酸叔丁酯(1分钟半衰期温度为110.3℃)、过氧 化新叔戊酸叔己酯(1分钟半衰期温度为109.1℃)、过氧化新庚酸叔丁酯 (1分钟半衰期温度为104.6℃)、过氧化新癸酸叔丁酯(1分钟半衰期温度 为103.5℃)、过氧化新癸酸叔己酯(1分钟半衰期温度为100.9℃)、过二 酸二(2-乙基己基)酯(1分钟半衰期温度为90.6℃)、过二碳酸二(4-叔 丁基环己基)酯(1分钟半衰期温度为92.1℃)、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化 新癸酸酯(1分钟半衰期温度为92.1℃)、过二碳酸二仲丁酯(1分钟半衰 期温度为85.1℃)、过二碳酸二正丙酯(1分钟半衰期温度为85.1℃)、过 氧化新癸酸枯烯酯(1分钟半衰期温度为85.1℃)等。上述低温分解过氧 化物可以将两种以上结合使用。
高温分解过氧化物的具体例子有:二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物(1 分钟半衰期温度为128.2℃)、二(3-甲基苯甲酰基)过氧化物(1分钟半衰 期温度为131.1℃)、二苯甲酰过氧化物(1分钟半衰期温度为130.0℃)、 过氧苯甲酸叔己酯(1分钟半衰期温度为160.3℃)、过氧苯甲酸叔丁酯(1 分钟半衰期温度为166.8℃)等。上述高温分解过氧化物可以将两种以 上结合使用。另外,通过使用具有苯环的上述高温分解过氧化物,可 以提高各向异性导电膜的凝聚力,所以可以进一步提高粘合强度。
作为低温分解过氧化物与高温分解过氧化物的组合,从保存稳定 性和粘合强度的度考虑,优选前者为二月桂酰过氧化物、后者为二 苯甲酰过氧化物的组合。
若各向异性导电膜中包含上述两种不同过氧化物的聚合引发剂 的使用量太少,则失去反应性;若太多,则各向异性导电膜的凝聚力 趋于降低,所以相对于100重量份聚合性丙烯酸系化合物,上述聚合 引发剂优选1~10重量份,更优选为3~7重量份。
本发明中使用的聚合性丙烯酸系化合物是具有1个以上、优选2个 丙烯酰基或甲基丙烯酰基(以下称为(甲基)丙烯酰基)的化合物。其中, 为了提高导通可靠性,一分子聚合性丙烯酸系化合物中(甲基)丙烯酰 基的数目为两个以上、优选为两个。
聚合性丙烯酸系化合物的具体例子有:聚二丙烯酸乙二醇酯、磷 酸酯型丙烯酸酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸4-羟丁 酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、双苯氧乙醇芴二 丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基乙基琥珀酸、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、 丙烯酸异片酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸环己酯、 三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯、丙烯酸四氢糠酯、邻苯二甲酸二 缩甘油醚丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、双酚A型环氧丙 烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等、以及相当于上述化合物 的(甲基)丙烯酸酯。
若各向异性导电膜中聚合性丙烯酸系化合物的使用量太少,则导 通可靠性变低;若太多,则粘合强度趋于变低;所以聚合性丙烯酸系 化合物的使用量优选为树脂固体成分中的20~70%(重量)、更优选为 30~60%(重量)。
本发明中使用的薄膜形成树脂可以使用:聚酯树脂、聚氨酯树脂、 苯氧树脂、聚酰胺、EVA等热塑性弹性体等。其中,从耐热性、粘合 性的角度考虑,可以优选使用苯氧树脂。
若各向异性导电膜中薄膜形成树脂的使用量太少,则无法形成薄 膜;若太多,则用于得到电连接的树脂的排除性趋于变低,所以薄膜 形成树脂的使用量优选为树脂固体成分中的10~70%(重量)、更优选为 30~50%(重量)。
作为本发明中使用的导电性颗粒,可以使用以往的各向异性导电 膜中使用的导电性颗粒,例如可以使用:金颗粒、颗粒、镍颗粒等 金属颗粒;用金、镍、锌等金属包覆苯并胍胺树脂或苯乙烯树脂等树 脂颗粒表面而得到的金属包覆树脂颗粒等。上述导电性颗粒的平均粒 径通常为1~10μm,更优选为2~6μm。
若各向异性导电膜中导电性颗粒的使用量太少,则导通不良;若 太多,则短路;所以相对于100重量份树脂固体成分,导电性颗粒的 使用量优选0.1~20重量份、更优选为0.2~10重量份。
本发明的各向异性导电膜,根据需要,可以含有各种丙烯酸单体 等稀释用单体、填充剂、软化剂、着色剂、阻燃剂、触变剂、偶联剂 等。
本发明的各向异性导电膜,可以利用与以往的各向异性导电膜相 同的方法进行制造。例如,可以通过将聚合性丙烯酸系化合物、薄膜 形成树脂、导电性颗粒、聚合引发剂和根据需要而添加的其他添加剂、 以及丁溶剂均匀混合,之后将该混合物涂布在实施了剥离处理的 剥离薄片表面并进行干燥来制造。
本发明的各向异性导电膜可优选适用于连接结构体,所述连接结 构体是将第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间进行各 向异性导电连接而形成。其中,对第1配线基板和第2配线基板没有特 别限定,可以列举液晶面板的玻璃基板或挠性配线基板等。另外,对 各基板的连接部也没有特别限定,可以是以往的各向异性导电膜所适 用的连接部。
上述连接结构体可如下制造:将本发明的各向异性导电膜挟持在 第1配线基板的连接部与第2配线基板的连接部之间,在1分钟半衰期 温度低的有机过氧化物不发生分解的第1温度下临时贴附,之后在1分 钟半衰期温度高的有机过氧化物发生分解的第2温度下进行热压合, 即可制造连接结构体。其中,1分钟半衰期温度低的有机过氧化物、1 分钟半衰期温度高的有机过氧化物、它们的优选的1分钟半衰期温度、 它们的优选温度差如上所述。另外,第1温度优选1分钟半衰期温度低 的有机过氧化物的该1分钟半衰期温度的-20℃以下的温度,第2温度优 选1分钟半衰期温度高的有机过氧化物的该1分钟半衰期温度的-20℃ 以上的温度。
实施例
以下,通过实施例来具体说明本发明。
实施例1和比较例1~5
将混合比例以重量比表示的表1的组成成分按照常规方法均匀混 合,涂布在剥离聚酯膜上,吹5分钟70℃的热进行干燥,制成30μm 厚的各向异性导电膜。
对于所得的各向异性导电膜,利用4端子法测定导通电阻(Ω),以 判断连接可靠性的程度。即,使用35μm的箔在玻璃环氧基板上形 成间距为200μm的配线,在80℃、1MPa、2秒的条件下,将各向异性 导电膜加热压合在上述配线上,剥下剥离PET,将各向异性导电膜临 时粘合在基板表面。在该各向异性导电膜上搭载在厚38μm的聚酰亚 胺膜上形成有间距为200μm的、厚8μm的铜配线的挠性配线基板的铜 配线部分,在130℃、3MPa、3秒或190℃、3MPa、5秒的条件下压合 4cm的长度,得到评价用的连接结构体。
将所得连接结构体在温度85℃、湿度85%RH的恒温槽中保持500 小时后,用万用表测定导通电阻值。所得结果见表1。另外,以50mm/ 分钟的剥离速度对上述配线结构体进行90度剥离试验,测定粘合强度 (N/cm)。所得结果见表1。实用上希望粘合强度为6N/cm以上。
测定各向异性导电膜的DSC(差示量热测定:升温速度为10℃/分 钟)。所得结果见表1。
另外,将所得的实施例1的各向异性导电膜在135℃下加热,捕集 在加热时产生的气体(-20℃、15分钟)、浓缩,用GC-MS装置(JHS100 (JAI社制)-HP6890/5973MS(agilent社制))测定浓缩物的GC-MS。所得 GC-MS图谱见图1。根据图1可以确认到苯甲酸的吸收峰,可以确认在 压合时产生苯甲酸。
[表1]
  实施例   1   比较例   1   比较例   2   比较例   3   比较例   4   比较例   5   二官能丙烯酸酯   (A-200、新中村化学社)   30   30   30   30   30   30   苯氧树脂   (YP50、东都化成社)   40   40   40   40   40   40   聚氨酯丙烯酸酯   (U-2PPA、新中村化学社)   20   20   20   20   20   20   磷酸酯型丙烯酸酯   (PM-2、日本化药社)   5   5   5   5   5   5   Ni颗粒(粒径μm)   2   2   2   2   2   2   二月桂酰过氧化物   3   6   -   3   -   -   二苯甲酰过氧化物   3   -   6   -   -   -   苯甲酸   -   -   -   3   -   -   过氧苯甲酸叔丁酯   -   -   -   -   6   -   1,1,3,3-四甲基丁基-过氧-2-乙基   己酸酯   -   -   -   -   -   6
  导通电阻[Ω]:130℃-3Mpa-3秒   0.089   0.101   4.5   (开)   0.099   6.1   (开)   0.092   粘合强度[N/cm]:130℃-3Mpa-3秒   7   4   2   3.5   2.2   4.2   粘合强度[N/cm]:190℃-3Mpa-5秒   7.8   4.1   7.2   4.3   5.3   4.5   DSC开始温度(℃)   70   60   82   63   105   67   DSC最高温度(℃)   90   80   105   85   120   83
由表1可知:使用二月桂酰过氧化物(低温分解过氧化物)和二苯甲 酰过氧化物(高温分解过氧化物)作为聚合引发剂的实施例1的各向异 性导电膜的导通电阻小,因此导通可靠性优异,而且显示出优异的粘 合强度。
另一方面,只使用二月桂酰过氧化物作为聚合引发剂的比较例1 的各向异性导电膜的粘合强度低;只使用二苯甲酰过氧化物作为聚合 引发剂的比较例2的各向异性导电膜的粘合强度理想,但导通电阻变 高,因此不优选。虽然只使用二月桂酰过氧化物作为聚合引发剂、但 添加了苯甲酸单体的比较例3的各向异性导电膜的粘合强度低。另外, 不使用聚合引发剂而单独使用苯甲酸时,粘合强度也低。
为了研究苯甲酸的效果,比较只使用1分子中产生2个苯甲酸的二 苯甲酰过氧化物的比较例2、只使用1分子中产生1个苯甲酸的过氧苯 甲酸叔丁酯作为聚合引发剂的比较例4、只使用不产生苯甲酸的二月 桂酰过氧化物作为聚合引发剂的比较例1时,在190℃-3Mpa-5秒的压 合条件下,粘合强度的顺序为:比较例2>比较例4>比较例1。因此可 知:苯甲酸的生成个数越多,粘合强度越高。另外,由不产生苯甲酸、 而产生2-乙基己酸的比较例5的结果可知:作为有助于提高粘合强度的 羧酸,苯甲酸比2-乙基己酸更优异。
产业实用性
本发明的各向异性导电膜可以在低温、快速固化的条件下进行各 向异性导电连接。因此,可以在不对连接对象物施加热应力的条件下 进行各向异性导电连接,可用于精密电子零件的高可靠性的各向异性 导电连接。
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