专利名称：各向异性导电连接材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及在使用塑料基板的液晶面板的制造中适用的各向异性导电连接材料。
在一般普及的移动电话和移动终端机等电子机器中，使用液晶面板，该液晶面板具有在一对透明玻璃基板之间封入液晶的液晶元件。
这样的液晶面板，是通过在液晶元件的玻璃基板上的ITO电极和挠性基板的连接端子之间夹入了在热硬化型绝缘性粘结剂中分散了导电性粒子的各向异性导电连接材料，通过热压粘而确保导通，同时使两者连接进行制作。
最近，为实现液晶面板的轻量、轻薄化，尝试使用更轻的并且强度高的聚碳酸酯基板或聚醚砜基板等透明塑料基板代替液晶元件的透明玻璃基板。
但是，这些塑料基板与玻璃基板不同，它们具有100～220℃的软化点，该软化点与压粘时的温度范围内重叠。因此在压粘时，若力集中在与导电性粒子接触的ITO电极上，则该部分的塑料基板变形，ITO电极上发生裂纹，会产生显示不良的问题。此问题在使用那些采用玻璃基板制造液晶面板之际能够实现良好连接可靠性的导电性粒子(即高弹性模量并且压粘时不软化的导电性粒子)作为导电性粒子的情况下更为显著。
对此问题采用的对策，是使用在较低荷重下变形的树脂芯上形成金属被膜的导电性粒子，但由于这样的导电性粒子有塑性变形，因而在因热、外应力、湿度的影响而发生连接部尺寸变化的情况下不能追随这种变化，特别是有老化后连接可靠性大大降低的问题。
上述问题不仅在液晶面板制造时发生，而且当使用在各向异性导电连接材料的热压粘条件下易变形的基板时，或是在使用塑性变形性的导电性粒子时有时也会发生。
本发明的目的就是要解决上述先有技术的课题，并提供一种各向异性导电连接材料，使之在对相对基板相互间进行各向异性导电连接时，即使在使用设有ITO电极的塑料基板作为基板的场合，ITO电极上也不产生裂纹而且老化后的连接可靠性也不会降低。
本发明人发现，(1)通过将各向异性导电连接材料中使用的导电性粒子在压粘温度下的弹性模量相对于待连接基板在压粘温度下的弹性模量而言控制在一定值以下，则即使在使用设有ITO电极的塑料基板作为基板的场合，ITO电极上也能够不产生裂纹，(2)进而，导电性粒子在常温域(例如25℃)的弹性模量比其在压粘温度下的弹性模量更高时，能够使老化后的连接可靠性提高，进而完成了本发明。
即，为了即使在使用设有ITO电极的塑料基板作为基板的场合ITO电极上也不产生裂纹，本发明提供了一种各向异性导电连接材料，即配置在第1基板上的连接端子和第2基板的连接端子之间，通过热压粘处理在确保两者导通的同时使其连接的各向异性导电连接材料，而且是使导电性粒子分散在绝缘性粘合剂中构成的各向异性导电连接材料，其特征在于在压粘温度下导电性粒子的弹性模量为压粘温度下第1基板的弹性模量的200％以下。
另外，为了进一步赋予该各向异性导电连接材料以提高老化后的连接可靠性的性质，优选的是使压粘温度下导电性粒子的弹性模量为25℃下弹性模量的60～90％。
本发明的各向异性导电连接材料，是配置在第1基板上的连接端子和第2基板的连接端子之间的、经热压粘处理在确保两者导通的同时使其连接的材料，是使导电性粒子分散在绝缘性粘结剂中构成的薄膜状、糊状或液状的各向异性导电连接材料。
在本发明中，作为导电性粒子，使用的是其压粘温度下的弹性模量为压粘温度下第1基板的弹性模量的200％以下、优选为110～150％的导电性粒子。因此有可能进行这样的各向异性导电连接，以致即使是在使用设有ITO电极的塑料基板作为基板的场合，也不会在ITO电极上产生裂纹。在超过200％时，意味着导电性粒子与第1基板相比时太硬，因而如果使用设有ITO电极的塑料基板作为第1基板，则在热压粘时ITO电极上产生裂纹的可能性变高，因而不佳。
可以使用玻璃基板、聚酰亚胺基板等作为第1基板，但作为特别能发挥本发明的效果的，可以优选地举出聚碳酸酯基板和聚醚砜基板等塑料基板。另外，第2基板也可使用与第1基板相同的材料，还可以使用压粘温度下的弹性模量超过压粘温度下导电性粒子的弹性模量的200％的比较硬的基板(例如玻璃基板)，或者相反使用大大小于200％的比较柔软的基板(例如聚酰亚胺基板)等。
此外，在第1基板和第2基板上，必要时也可设置公知的面漆层，以提高气密性等。
作为第1基板或第2基板的连接端子，可举出由铜、铝、金、银等金属或ITO等氧化物所构成的。在使用由易产生裂纹的ITO等构成的连接端子时，本发明的效果特别有效。
在本发明中，基板的弹性模量(KN/mm2)定义为将切成规定尺寸(厚50μm×宽0.4mm×长20mm)的基板试样，用粘弹性测定装置(Orientech公司)，采用非共振强制振动法测定的拉伸弹性模量。另外，导电性粒子的弹性模量定义为在玻璃固定盘上对导电粒子用不锈钢制的探头施加荷重，使该粒子直径减少10％所需的每单位面积的荷重。这样定义的基板的弹性模量和导电粒子的弹性模量有同样的量纲，可以作为比较的对象。
在本发明中，为提高各向异性导电连接材料在老化后的连接可靠性，必须使导电性粒子能够追随各向异性导电连接部的尺寸变化，但若弹性模量过高，则会成为在ITO电极上发生裂纹的重要因素。因而作为导电性粒子，使用常温域(即25℃)下弹性模量为4.5KN/mm2以下，优选2.0KN/mm2以下的导电性粒子。
另外，在考虑导电性粒子在压粘温度下弹性模量和常温域(即25℃)下弹性模量的平衡时，前者优选为后者的60～90％，更佳为65～80％。若在此范围之外则往往得不到良好的连接可靠性，因而不佳。
此外，为提高本发明的各向异性导电连接材料老化后的连接可靠性，以下定义的回复率较好在6％以上，更好在30％以上。回复率小时，导电性粒子不能追随各向异性导电连接部的尺寸变化，因而不佳。
其中，回复率是在粒径A的导电性粒子上施加1g的荷重使之变形后取消该荷重时导电性粒子的粒径为B，而以下式定义回复率(R(％))=(B/A)×100具体说就是，在玻璃固定盘上对粒径A的导电性粒子用不锈钢制探头施加1g的荷重使之变形，将取消荷重时的粒径取作B，然后算出。
在本发明中，关于导电粒子，只要是显示出以上说明的弹性模量和回复率的，其材质和大小就不加限定，可使用金或焊锡等金属粒子、树脂芯-金属镀层被覆复合粒子等。另外，其尺寸可按照使用目的等适宜选择，通常为3～15μm。
作为本发明的各向异性导电连接材料中使用的绝缘性粘结剂，可使用已知的绝缘性粘结剂例如由固态或液状的环氧树脂等聚合成分和咪唑系硬化剂或改性胺系硬化剂等硬化剂成分组成的热硬化型绝缘性粘结剂、由具有聚合性双键的丙烯酸酯系树脂和硬化催化剂组成的绝缘性粘结剂、由丙烯酰基，SBR,SIS，聚氨酯等热塑性树脂及橡胶系树脂等构成的橡胶系粘结剂等。
本发明的各向异性导电连接材料中的绝缘性粘结剂和导电性粒子的重量比例是，相对于100份重量绝缘性粘结剂而言，导电性粒子为2～10份重量。
本发明的各向异性导电连接材料，可以按常法将绝缘性粘结剂和导电性粒子均匀混合来制造。
另外，本发明的各向异性导电连接材料的使用形态，例如既可以通过在作了剥离处理的薄膜上涂布、干燥、成膜而制成ACF，而且也可以制成能在预定连接部位涂布的糊状的ACP。
本发明的各向异性导电连接材料，可以如上所述在使用塑料基板制造液晶面板时优选使用，但不仅是液晶面板，而且在将裸露的集成电路芯片倒接(face-down)在塑料基板上时，也可优选使用。
实施例以下基于实施例具体说明本发明。
实施例1～4及比较例1～2将表1所示的组成按常法均匀混合，将所得的混合物涂布在作了剥离处理的50μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，干燥至残留溶剂在1％以下，得到1.5μm厚的各向异性导电连接薄膜(ACF)。另外，表2列出了各实施例及各比较例中使用的导电性粒子在25℃及压粘温度(130℃)的弹性模量(KN/mm2)及回复率(％)，以及130℃弹性模量相对于25℃弹性模量的比例(％)。
表1
将所得的ACF夹入形成了100μm间距的ITO电极的塑料基板(聚醚砜基板)，和在聚酰亚胺基板上形成12μm厚的铜配线的2层挠性基板之间，在130℃、0.1KN/cm2、20秒的条件下压粘，得到连接结构体。
另外，所使用的塑料基板在25℃的弹性模量为2.7KN/mm2,130℃的弹性模量为2.4KN/mm2。将130℃下塑料基板的弹性模量对导电性粒子的弹性模量的比例列于表2。
对于所得的连接结构体，如以下说明的那样，考查了ITO电极的“裂纹发生状态”，“导电性粒子的变形状态”，“初期电阻值”，“老化后电阻值”，“液晶面板显示状态”。将所得结果示于表2。
裂纹发生状态用光学显微镜目视观察连接结构体的连接部中的塑料基板的ITO电极，考查所连接的100针中发生裂纹的针的比例。
导电粒子的变形状态连接结构体连接部中导电性粒子的变形状态，是通过观察连接部断面、测定粒子的扁平率，按以下的基准进行评价的。
等级 基准◎直径10μm的粒子扁平到成为不足5μm直径的情况○直径10μm的粒子扁平到成为5以上～0.7μm以下直径的情况△直径10μm的粒子扁平到成为7以上～9μm以下直径的情况×直径10μm的粒子保持几乎不变形的9μm以上直径的情况或者不扁平的情况初期电阻值用电阻测定器测定刚制作后连接结构体的配线电阻值。数值越小，越显示确保了良好的导通。
老化后的电阻值(可靠性试验)将连接结构体在60℃、95％RH的环境内放置500小时后，用电阻测定器测定配线电阻值。数值越小，越显示确保了良好的导通。
液晶面板显示状态使用连接结构物体按常法组装液晶面板，使液晶面板实际显示，考查其显示状态。
表2
由表2可知，在使用压粘温度下导电性粒子的弹性模量为压粘温度下塑料基板的弹性模量的200％以下的实施例1～4的各向异性导电连接薄膜的情况下，塑料基板的ITO电极上不发生裂纹。另一方面，在使用超过200％的比较例1～2的各向异性导电连接薄膜的场合，可看出在塑料基板的ITO电极上发生裂纹。
另外，使用压粘温度下的导电性粒子的弹性模量为其25℃下的弹性模量的60～90％范围之外、回复率也低于6％的实施例4的各向异性导电连接薄膜的场合，可看出老化后电阻值上升。因而可知，为了提高各向异性导电连接材料的连接可靠性，作为导电性粒子，优选使用压粘温度下的弹性模量处于25℃下弹性模量的60～90％范围内、并且显示6％以上回复率的导电性粒子。
按照本发明的各向异性导电连接材料，在将相对的基板相互间进行各向异性导电连接时，即使是使用设有ITO电极的塑料基板作为基板的场合，在ITO电极上也不产生裂纹，此外，老化后的连接可靠性也能够不降低。
权利要求
1．各向异性导电连接材料，即配置在第1基板上的连接端子和第2基板的连接端子之间，通过热压粘处理在确保两者导通的同时使其连接的各向异性导电连接材料，而且是使导电性粒子分散在绝缘性粘结剂中构成的各向异性导电连接材料，其特征在于在压粘温度下导电性粒子的弹性模量为压粘温度下第1基板的弹性模量的200％以下。
2．权利要求1所述的各向异性导电连接材料，其特征在于，第1基板为塑料基板，第1基板的连接端子由ITO构成。
3．权利要求2所述的各向异性导电连接材料，其特征在于，塑料基板是聚碳酸酯基板或聚醚砜基板。
4．权利要求1所述的各向异性导电连接材料，其特征在于，导电性粒子在25℃的弹性模量为4.5KN/mm2以下。
5．权利要求1所述的各向异性导电连接材料，其特征在于，压粘温度下导电性粒子的弹性模量为25℃下其弹性模量的60～90％。
6．权利要求1～5任一项所述的各向异性导电连接材料，其特征在于，在粒径A的导电性粒子上施加1g的荷重使之变形后取消该荷重时导电性粒子的粒径为B，此时以下式定义的回复率为6％以上。回复率(R(％))=(B/A)×100
全文摘要
各向异性导电连接材料,在相对的基板进行各向异性导电连接时,即使使用设有ITO电极的塑料基板时电极上也不发生裂纹,且老化后也不降低连接可靠性。由导电性粒子分散到绝缘性粘结剂中而构成的各向异性导电连接材料配置在第1和第2基板的连接端子之间,通过热压粘处理在确保两者导通的同时使其连接。作为导电性粒子,使用压粘温度下的基弹性模量为压粘温度下第1基板的弹性模量的200%以下的导电性粒子。另外,更优选使用压粘温度下的其弹性模量为25℃下的其弹性模量的60～90%的作为导电性粒子。
文档编号H01B1/22GK1315760SQ0111685
公开日2001年10月3日 申请日期2001年3月15日 优先权日2000年3月15日
发明者齐藤雅男 申请人:索尼化学株式会社