专利名称：各向异性的导电树脂膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种各向异性的导电树脂膜或膜类物质，借分散在该膜中的导电颗粒，该膜仅在厚度方向有导电性，一种使用所述的膜将电路和连接构件电连接的方法和使用该连接构件的电子部件的测试方法。
电子部件的微型化需要用于其中的电路更密集和精细。因为常规的焊锡或橡胶连接器很难满足这些精细电路的连接要求，因而由一种膜制成的各向异性的导电粘合剂或连接设备近来被推广使用。在这些方法中，一层由含特定量导电材料的绝缘树脂制成的电连接设备被放置在相对电路之间并压合，如果需要同时加热以在上部和下部电路间建立电连接以及在相邻电路间建立电绝缘。通常实践中也使用绝缘树脂作为将相对电路间进行电连接并固定在其上的粘合剂。
涉及仅在厚度方向有导电性的各向异性导电树脂膜的先有技术文献包括日本未审查专利公报(JP—A)51—21192，它公开了一种制备所述类型的树脂膜的方法，按照该方法，将导电颗粒和使所述颗粒彼此不接触的不导电基材树脂的混合物模制成厚度基本上等于颗粒粒径的板以提供仅在厚度方向导电的板状产品。日本审查后的专利公告(JP—A)59—31190公开了板状整片电连接，该连接器包括一个导电颗粒(0.05—20％(体积))和挠性绝缘粘合剂的均相混合物。在这些先有技术中，所需厚度的树脂膜材料的模制是通过用棒涂敷器或其它适宜的设备辊涂树脂和均匀分散在该树脂中的导电颗粒的混合物或将导电颗粒均匀分散在其中的液体树脂铸塑成所需厚度，然后干燥或固化该铸塑物。
为获得导电颗粒在一个方向与另一个方向即膜厚度方向浓度不同的膜，有各种方法，一种方法是将导电颗粒置于多孔膜中，然后将所述导电颗粒粘接和固定(日本实用新型公报(JUM—A)61—196413)，一种方法是将导电颗粒嵌入粘合剂膜中(JP—A—2—1179980和JP—A—5—67480)。
当通过将仅在厚度方向导电的各向异性导电膜放置在电路之间并压迫它们使其处于接触状态以获得电路连接时，有效的方法是将各个导电颗粒暴露在膜的两侧的以降低接触电阻。将导电颗粒暴露于膜两侧的方法，除了公开在上述专利中的方法，还有辊涂膜法(JP—A—61—23507和JP—A—61—188818)或辊涂和溅蚀混合法(JP—A—61—200616)。也可使用将导电颗粒置于多孔膜中并将所述膜和导电颗粒粘接和固定的方法(JP—A—5—74512)，或将导电颗粒放在一对平板之间，然后将液体树脂填充在所述板之间并模制成膜的方法(JP—A—2—239578)。在其它已知方法中，在膜两侧上的成膜树脂的表面层是通过用溶剂溶解或分解来除去，或用物理方法如溅蚀、等离子刻蚀或激元激光辐照来除去。
在这些仅在厚度方向导电的各向异性导电树脂膜中，为通过提高单位面积的导电点而获得更高的分辨率，必需增加膜中导电颗粒的含量。在装到电子部件中液晶显示器(LCD)，带式自动连接(TAB)集成电路，裸芯片集成电路等之前的功能测试中，细电极的连接是通过使用针头探测器(一种将针状电极按入以与欲测试的电子部件的相应电极接触的设备进行的)。
连接机理如示出在下列先有技术文献中的已被建议。在公开在JUM—A—53—156569，JP—A—54—67672等中的连接机理中，各向异性导电橡胶板被夹在欲测试的电子部件的电极部分和产生电连接的测试基底之间。所述各向异性的导电橡胶板包括层状的导电橡胶和绝缘橡胶，其中导电颗粒均匀分散或导电短纤维定向置于绝缘橡胶板的厚度方向。在JP—方向3—183974公开的连接系统中，导电颗粒固定在与电极相对应的位置以改进所述各向异向导电橡胶板的精细度。按照建议在JP—A59—155769和JUM—A—59—163967中的电连接方法，在挠性膜上形成的导电模式直接与欲测试的电子部件的电极部分接触。在公开在JP—A—61—2338，JP—A—1—128381，JP—B—2—44747，JP—B—3—22367等中的连接系统中，在导电模式上安装一个导电突出部且该突出部直接与电子部件的电极部分接触。此外，JUM—A—5—18031建议了一种连接机理，其中各向异性的导电膜被安置在欲测试的部件和测试印刷基底之间，该导电模有一个延伸过一个绝缘聚合物薄膜的突出电极。但上述先有技术的设备有它们自己的问题。例如按照包括浇铸液体树脂和导电颗粒均相混合物的膜模制方法，为适应电极高细度而试图提高导电颗粒的混合比时，其中分散有导电颗粒的液体树脂的粘度增加从而损害了液体树脂的流动性，因而很难用棒涂布器或类似设备模制厚度不变的薄膜。这就必须降低导电颗粒的混合比。此外，对于导电颗粒均匀分散在薄膜中的情况，为适应高细度电路而提高导电颗粒混合比时，也不可避免地增加了那些不能保持在连接电路之间因而对电连接无用的导电颗粒的量，从而增加了生产成本。在将导电颗粒放在多孔膜中，然后将所述膜和导电颗粒粘结并固定的方法中，在膜中形成大量微型孔在生产率和成本方面都是不实际的。在将导电颗粒嵌入粘合剂膜中的方法中，粘合剂在导电颗粒表面将不足够润湿，除非粘合剂粘度足够低以保持所希望的液态，因而膜状粘合剂对导电颗粒的粘合度下降，使导电颗粒很容易从膜上脱落。在使用液体膜状树脂的情况下，在将固定在载体上的导电颗粒转移到液体粘合剂表面上的步骤中不可避免地将粘合剂粘到载体上，因而很难模制膜。当导电颗粒含量增加时，很难致密地将粘合剂填充在导电颗粒间的间隙中，因而需要在导电颗粒填充前，严格调整导电颗粒填充量和膜状粘合剂厚度之间的关系。应进一步注意，当膜状粘合剂的厚度大时，粘合剂粘到载体上是不可避免的，而当厚度小时，可能不能获得所希望的膜强度或颗粒可能从膜上脱落。
在用辊涂设备将导电颗粒暴露于膜两侧的常规方法中，为符合高精细电极的要求很难通过降低导电颗粒的粒径将膜厚度均匀地降到几十微米的数量级，导电颗粒在粒径上的变化将引起膜厚度的不均匀。
在通过浇铸液体树脂和导电颗粒的均匀混合物而成膜的方法中，当通过沉积导电颗粒以增加树脂膜模制中底层颗粒的填充量从而增厚浇铸厚度时，不可避免地形成导电颗粒的多层结构，因此未参予使膜在厚度方向导电的颗粒增加。在该方法中，随后必须除去的树脂层也增厚，因而很难将颗粒均匀暴露于膜表面。
在成膜方法中，将液体树脂填充在一对平板之间，其间固定有导电颗粒，为将树脂填充在平板的窄缝间，液体树脂的粘度必须极底，导电颗粒的粒径的变化可能使导电颗粒流出。在通过用溶剂掉在颗粒表面上的树脂使导电颗粒暴露在膜表面上的情况下，溶解成膜树脂的溶液粘附于膜表面并且，当干燥后在颗粒表面形成一薄膜从而损害了电连接。另外，成膜树脂的厚度必须用处理时间或处理温度严格控制，膜的不同点厚度或局部厚度的不均匀可能产生。
在用溶剂分解成膜树脂的情况下，可用溶剂分解的成膜树脂和可用的溶剂都受到限制，且当使用酸性或碱性溶剂处理时必须小心。在这种情况下，成膜树脂的厚度也需通过处理时间或处理温度来严格控制，因而也可能引起膜的不同点或局部厚度的不均匀。
当使用溅蚀、等离子体刻蚀或激元激光辐射的物理方法除去树脂时，设备昂贵，因为间歇操作因而处理时间也长，从而增加了成本，这种方法也很难适用批量产品的生产过程。
按照上述的任一常规方法，在将导电颗粒暴露出来的步骤中必须小心除去所需厚度的成膜树脂，通过控制在膜两侧的树脂除去速率很难将导电颗粒暴露出来。除非导电颗粒均匀分布在同一个平面，否则很难完成这个任务。
在装到电子部件如液晶显示器(LCD)，TAB集成电路，裸芯片集成电路等之前的功能测试的细电极连接中，也存在一些问题如先有技术本身不适合电极的高精细度，高成本，和不能消除电极高度差而引起差的电连接。具体地说，在使用探针的连接机理中，因为探针必须与各个电极压式接触，这类探针应在结构上很细以适应所用电极的高细度，因而为生产这类探针需用高技术。另外，使多个探针对准电极也不容易布置，从而提高了生产成本。使用各向异性导电橡胶板的方法本身也不适合涉及高精细电极的机理且有不能保持相邻电极之间的绝缘和高连接电阻的问题。对于导电颗粒固定在相应于电极的位置的各向异性的导电橡胶板，电极表面可能被有机物污染，如果是氧化物层，则很难除去表面绝缘层且连接电阻很高。
对于在挠性薄膜上形成的导电模式与欲测试的电子部件的电极部分直接接触的连接系统，或对于带有延伸过一个绝缘聚合物薄膜的突出电性的各向异性导电膜固定在被测试部件但用作测试的印刷基底之间的连接机理，因为所述导电模式和突出电极是金属如何成金制成的且弹性变形量有限，被测试部件的电性高度的变化必须通过连接基底和膜基底的挠性产生的弯曲变形来补偿，当这种变化很大时，连接性能下降。在普通印刷线路板或集成电路中，因为在电极间有焊锡保护层或绝缘保护膜，在大多数情况下，电极和位置低于所述保护层或保护膜表面，因而突出电极的位置限制成确定的区域。
本发明克服了先有技术的上述问题，其目的是提供一种新的制备各向异性的导电树脂膜粘合剂的方法，该树脂膜粘合剂甚至能与微型电极形成电连接，一种使用所述膜粘合剂的连接方法，一种甚至能与微型电极形成可靠的低电阻电连接的新型连接构件。
本发明提供一种制备各向异性导电树脂膜的方法，它包括将导电颗粒粘着到粘合层上并填充一种与位于导电颗粒间的粘着材料不相容的成膜树脂的步骤，其特征在于所得导电树脂膜借在平面方向均匀分散的导电颗粒仅在膜厚度方向有导电性，并能用来对多个电子部件的相对放置的细电极形成电连接。
本发明也提供一种电连接电路的方法，包括将所述各向异性导电树脂膜放置在相对放置的电路之间，从导电颗粒低浓度一面加热各向异性导电树脂膜，随后加压下加热。
本发明进一步提供一个细电极连接构件，它通过将多个电子部件的细电极相对放置在基本同一个平面上，并将所述各向异性导电膜夹心在所述相对放置的电极之间而得到，该各向异性导电膜借助于在所述膜正面和反面暴露出来的具有弹性的导电颗粒仅在厚度方向有导电性以提供电连接。
本发明也提供一种使用所述细电极连接物件测试液晶显示器的显示性能，组成液晶显示器、裸芯片集成电路或TAB集成电路的元件的操作性能或印刷线路板的导电性的方法。
图1A—1R是本发明的各向异性导电树脂膜的制备方法和使用所述树脂膜的连接方式的横截面示意图。
图2A—2L是说明先有技术的各向异性导电树脂膜的制备方法和使用所述树脂膜的连接方式的横截面示意图。
图3A—3F，图4A—4G和图5A—5G是说明本发明的各向异性导电树脂膜的制备方法和使用所述膜的连接方式的横截面示意图，所述方法是分步示出的。
本发明包括下列实施方案(1)一种制备各向异性导电树脂膜的方法，借均匀分散在平面方向的导电颗粒该树脂膜仅在厚度方向有导电性，和该膜用来在有细电极的多个电部件的相对放置的细电极间获得电连接，该方法包括将导电颗粒粘着到在一种载体上的粘合层上并固定在该粘合层中和填充与位于导电颗粒间的粘合剂不相容的成膜树脂的步骤。
(2)按上述(1)所述的方法，其中成膜树脂是一种绝缘粘合剂。
(3)按上述(1)或(2)所述的方法，其中获得的各向异性的导电树脂膜借在所述膜正面和反面暴露出来的导电颗粒仅在厚度方向有导电性。
(4)按上述(1)至(3)任一项所述的方法，其中用事先放置在粘合层上的薄膜的孔或网状物将导电颗粒粘着并固定在粘合层上。
(5)按照上述(4)所述的方法，其中在获得的各向异性的导电树脂膜中，导电颗粒用在平面上带有格栅或Z字形模式的孔的薄膜或网状物布置成在平面上有格栅或Z字形模式。
(6)按照上述(3)至(5)任一项的方法，其中粘合层和其载体是透光性的且成膜树脂是可光固化树脂，它通过暴露到从粘合层一侧透过的光来固化。
(7)按上述(1)至(6)任一项的方法，包括在粘合层上形成厚度大于导电颗粒粒径的导电颗粒层，将导电颗粒层压到粘合层上从而将导电颗粒压到导电颗粒粒径一半或小于一半处。
(8)按照上述(1)至(7)任一项的方法，其中导电颗粒和粘着材料，或导电颗粒和多孔膜或网状物用不同的电荷充电；用静电力在粘合层上分散导电颗粒以形成导电颗粒层。
(9)按照上述(1)到(8)任一项的方法，其中导电颗粒用加热加压可除去的电绝缘层覆盖。
(10)按照上述(3)至(9)任一项的方法，其中导电颗粒事先用导电绝缘层覆盖且除去暴露在该树脂膜正面和反面的导电绝缘层。
(11)按照上述(6)到(10)任一项的方法，其中光是电子束且成膜树脂因此而固化。
(12)按照上述(2)，(4)，(5)，和(7)到(9)任一项的方法，其中导电颗粒在膜厚度方向以不同浓度分散。
(13)按照上述(12)所述的方法，其中成膜树脂有一个与为指引电路使相对电路接触时形成的空隙几乎一样厚的厚度。
(14)一种通过加压下加热电连接相对放置的电路的方法，使用(12)或(13)所述的方法获得的各向异性导电树脂膜，其特征在于从导电颗粒较低浓度一侧加热各向异性导电树脂膜。
(15)一种细电极连接构件，它通过将多个电子部件的细电极相对放置在基本上同一个平面上，和将由(3)到(11)任一项的方法获得的各向异性导电树脂膜夹心在所述的相对放置的电极之间，所述树脂膜借有在膜树脂层正面和反面暴露出来的弹性的导电颗粒仅在厚度方法有导电性。
(16)按上述(15)所述的构件，其中导电颗粒平均粒径的粒径分布标准偏差为10％或更小。
(17)按上述(15)或(16)所述的构件，其中导电颗粒是用金属薄膜覆盖的塑料颗粒。
(18)按上述(17)所述的构件，其中金属主要是Au或Pt。
(19)按上述(150至(18)任一项所述的构件，其中导电颗粒是在表面有细孔，或在表面和其内部有相互连通的细孔的颗粒，所述孔部分或全部被金属覆盖或被金属填充。
(20)按上述(15)至(19)任一项所述的构件，其中导电颗粒在表面上有细凸缘。
(21)按上述(20)所述的构件，其中所述的细凸缘是通过将粒径为导电颗粒1/10或更小的氧化硅、玻璃或Ni的细颗粒沉积在导电颗粒的表面上并用导电薄膜覆盖所述颗粒表面来形成的。
(22)按上述(15)至(21)任一项所述的构件，其中各向异性的导电颗粒树脂膜含有定位满足电极连接位置的导电颗粒。
(23)按上述(15)到(22)任一项所述的构件，其中一个或两个相对放置的基底是由选自玻璃和陶瓷的高弹性材料制成的。
(24)按上述(15)至(23)任一项所述的构件，其中在一个或两个基底上形成的电极位置低于该基底表面水平面。
(25)按上述(15)至(24)任一项所述的构件，其中在一个或两个基底上形成的电极是用电镀、真空蒸发或溅镀制备的薄膜电极。
(26)按(15)至(25)任一项所述的构件，其中在基底上相邻电极高度差是10μm或更小且导电颗粒的平均粒径为100μm或更小。
(27)按上述(15)至(26)任一项所述的构件，其中至少一个基底和各向异性导导电树脂膜用夹心或粘接法固定。
(28)按上述(15)至(27)任一项所述的构件，其中电子部件是液晶显示器，裸芯片集成电路，TAB集成电路或印刷线路板。
(29)使用上述(15)至(28)任一项所述的构件来测试液晶显示器的显示性能，构成液晶显示器、裸芯片集成电路的元件的操作性能，TAB集成电路的操作性能，或印刷线路板的导电性的方法。
按照本发明，仅在厚度方向有导电性的树脂膜是由包括下列步骤的方法制备的将导电颗粒涂布在粘着材料表面并通过将所述导电颗粒在平面方向定向而将它们固定在粘合剂表面上，然后在其上面涂一种与粘合剂不相容的成膜树脂溶液。由于使用成膜树脂作为绝缘粘合剂，有可能获得一个能用于细电极连接的各向异性导电树脂膜类粘合剂，且通过仅除去在该膜一侧的导电颗粒上的成膜树脂，能获得一种在膜正面和反面有暴露出来的导电颗粒的各向异性导电树脂膜。此外，通过使用光固化性树脂作为成膜树脂并用透过膜的粘合剂侧的光辐照固化，很容易除去导电颗粒上的成膜树脂并获得在膜的正面和反面有暴露出来的导电颗粒的各向异性导电树脂膜。
这样，按照本发明方法，将导电颗粒涂布并固定在粘合剂表面，将与粘合剂不相容的光固化性树脂铸塑并填充到颗粒间的空间，并将来自粘合剂侧的光辐照到成膜树脂上以固化之。然后将该膜浸在溶剂中以溶掉成膜树脂未固化部分。因被导电颗粒挡住光的树脂部分仍未固化，因而仅仅导电颗粒表面的树脂被溶解掉的导电颗粒暴露出来。将固化后的成膜树脂干燥并从粘合剂上剥离以提供在膜两侧有暴露出来的导电颗粒的各向异性导电树脂膜。当固化使用电子束辐照时，可通过改变电子加速电压来调整成膜树脂固化厚度，这样可获得一个在膜表面有暴露出导电颗粒的有所需厚度的各向异性导电树脂膜。在本发明中，通过在粘合剂表面上放置一个膜或网状物(它们以下被称为遮盖物)并将导电颗粒涂在其上，有可能将所述导电颗粒粘接到仅在孔中的粘合剂表面并放置导电颗粒在膜平面的任何位置。这有可能控制膜平面方向的绝缘性或将导电颗粒仅放在膜平面电路的电极区域。
例如，通过限制膜孔尺寸使其不能让多于两个导电颗粒粘接到粘合剂表面，能够获得一个各向异性导电树脂其中各个颗粒彼此绝缘。也可能用橡皮辊或其它工具将导电颗粒压到粘合剂表面以改进导电颗粒在平面方向的定向密度，并通过除去没固着到粘合剂表面的多余的颗粒以改进膜厚度方向的导电性。此外，通过调整压力将导电颗粒嵌入到粘合剂层，可获得导电颗粒从树脂膜模塑表面突出的结构，并改进当电极接触导电时的电连接性能。
通过用不同电荷给导电颗粒和粘合剂表面或导电颗粒和遮盖物充电以使导电颗粒吸附在粘合剂表面并固定它们以将确定量的导电颗粒次序排列。通过使用在其表面涂有用加热或加压能除去的热塑性树脂等制成的绝缘层的导电颗粒，即使导电颗粒在膜平面方向处于致密的叠压状态也能维持平面方向的绝缘性。对于使用涂有绝缘层的导电颗粒的各向异性导电树脂膜，通过除去在膜正面和反面有暴露出的导电颗粒的绝缘层并将电极与膜的两面接触而使电极间有导电性。
在将本发明各向异性导电颗粒粘合剂用于成膜时，通过涂布所述粘合剂以使其厚度几乎与相对电路为指引电极而接触形成的间隙一样厚，这样能获得在连接部分没有空隙和有很少粘合剂挤出的连接结构，这样可防止当连接形成后由于潮气的渗入而使连接可靠性下降或由于导电颗粒的流动使相邻电路短路。另外，通过增加粘合剂涂层厚度，可获得一个双层结构膜，其中粘合剂层布置在导电颗粒层之上。在该膜中，无导电颗粒的粘合剂层的熔体粘度低于与导电颗粒叠合层的熔体粘度，因而粘合剂层更容易流到电极间的凹处，阻止导电颗粒流入这类凹处。这就降低了相邻电极间短路的风险并增加了有助于电连接的颗粒的数量。在连接时当两层从粘合剂层一侧加热而相互叠压时，上述效果可进一步增加，因为粘合剂层一侧首先熔化并流到电极间的凹处。
按照本发明的各向异性导电树脂膜有下列结构其中在膜平面方向有弹性的导电颗粒作为单层分散且各个导电颗粒的表面暴露出来或从膜两侧突出，因而将该树脂膜用于电连接欲测试的有细电极的电子部件的电极部分和连接到有相对电极的测试仪上的测试基底时，可以进行各种测试如LCD显示测试，组成LCD的元件的操作测试，裸芯片集成电路和TAB集成电路的操作测试，和印刷线路板的导电性测试等，这些测试用常规方法很难进行。
用于本发明中的导电颗粒的类型没有特别限制。金属，在表面上沉淀积有金属的玻璃、陶瓷和塑料颗粒既可单独使用也可以混合物使用。也可使用小粒径导电颗粒的聚集体。根据欲连接电路的细度可适当选择粒径，但应尽可能均匀。颗粒形状优选是球形以使用于细电极连接的粒径均匀化。通常表面上沉积有金属的球形塑料颗粒用来连接很细的电极。由于热阻等原因需要使用金属颗粒时，推荐使用用气体雾化或旋转电极雾化法制得的颗粒，因为这些颗粒在形状上接近球形。也可使用无定形颗粒如用水雾化法制得的金属粉末，如果这些颗粒用筛分或其它方法在粒径上均匀化。有一个主轴类型的导电颗粒也可用于本发明中，可商购的短金属纤维和在表面进行了金属电镀的玻璃纤维，碳纤维等也可使用。所用纤维的直径和长度可根据欲连接的电极的细度来决定，但希望所用的纤维在长度上应均匀以有更好的导电性。另外小而均匀直径的纤维更适合细电极连接。
用于本发明的有弹性的导体颗粒没有特别限制；导电橡胶或塑料制成的颗粒，沉积金属的橡胶和塑料颗粒等可单独使用或混合使用。对于弹性，在导电性不变的条件下，弹性变形范围越宽，允许电极高度差或导电颗粒粒径差的范围越大，从而仍可获得很好的电连接。优选在表面上沉积有金属的塑料颗粒如有各种弹性模量的塑料颗粒是可商购的且各种金属可用于电镀。各种金属既可单独也可混合用于电镀中如Ni—Au或焊锡合金，但最好使用高延展性金属如Au或Pt或有高延展性合金，因为这样的金属与导电颗粒弹性变形相适应。用电镀使其有导电性的导电颗粒，通过使用表面有孔的塑料颗粒和电镀这些孔的内部而防止沉积在颗粒表面的金属由于变形而剥落。此外，将塑料颗粒的孔结构制成海绵体以使颗粒表面和内部相互连通并将孔的内部电镀，能获得在内部有导电通道的导电颗粒。这些导电颗粒能耐由于表面导电层的分离而使导电性下降并也比载有导电填料的导电橡胶颗粒的电阻低。如果欲连接的电极其表面有一个由有机材料或金属氧化物制成的薄绝缘膜，建议在导电颗粒表面设置细凸缘，以使当连接时，这类绝缘膜内所述的颗粒的凸缘破碎以提供具有低电阻的稳定连接。为固体且有低延展性的材料适合制备所述细凸缘，因而具有优异导电性的所需凸缘的导电颗粒能通过将与导电颗粒的电镀金属不同的材料沉积在颗粒表面上来获得的。各种方法可用于形成所述凸缘。例如在导电颗粒电镀过程中沉淀金属颗粒并将沉淀后的金属颗粒固定在导电颗粒表面，或在浴中进行导电颗粒的电镀，其中将无机材料的颗粒如二氧化硅或金属如Ni分散并将分散后的颗粒沉积在导电颗粒的表面。导电颗粒的粒径可按照欲连接的电极的细度来适当选择，但应尽可能均匀。如果使用本发明的细电极连接。粒径优选5至100μm。关于粒径分布，希望均匀粒径的颗粒有小于10％的平均偏差。为使用于细电极的连接粒径均匀，优选颗粒形状是球形。
当在不使用遮盖物来控制导电颗粒的固定位置而在平面方向提供电绝缘，必须调整导电颗粒在粘合层上的分散。当导电颗粒的接触部分增加，在平面方向的电缘绝被损害。因此为获得高密度导电点，电绝缘层被布置在各个导电颗粒表面。绝缘层含有一种与成膜树脂不相容的树脂并能形成单层或多层结构。用于本发明中的术语“不相容”意味着两种树脂彼此不亲和且不会形成均相混合物、通常SP值(溶解度参数，详细解释在由Japan Adhesion Association汇编的Adhesion Handbook第二版第46页)用来度量不相容性。两种树脂的SP差值越大，这些树脂的相容性越差。通常差值为1。0或更大时，两处树脂几乎不相容。在确定这些树脂是否会形成均相混合物时，两种树脂的热熔温差或热软化温差也是要考虑的因素。通常，当该差值为10℃或更大时，两种树脂不形成均相混合物。这些指导原则对于各个材料各不相同，因而所用的每个材料应单独考察。重要的是因为膜是通过用适当溶剂溶解和稀释后的成膜树脂溶液(以使该溶液有适当的粘度)模塑形成的，绝缘层是由在用于成膜的溶剂或在成膜树脂中的液体组分中不溶的树脂即在成膜树脂溶液中不溶的树脂制成的。各种彼此不相容的树脂能用来形成电绝缘层，通过选择适当的溶剂使绝缘层在成膜树脂溶液中不溶解。可用于本发明中的树脂包括热塑性聚氨酯，可溶性尼龙，环氧树脂，苯氧树脂，聚乙烯，聚酯等。实际上选择那些在成膜树脂溶液中不溶并能容易地形成绝缘层的树脂。但这些标记每个材料不同，因而必须逐个考察。依据树脂在成膜溶液中的不溶性和导电颗粒的覆盖率，绝缘层厚度的最佳值可以不同，但通常绝缘层厚度优选0.01至10μm。湿法和干法都可用来形成电绝缘层。在湿法中，例如，导电颗粒表面用树脂溶液涂布并干燥。在干法中，形成绝缘层的树脂颗粒和导电颗粒彼此高速紧密接触或混合和磨细或彼此熔融和粘接。在湿法中，树脂必须溶在适当溶剂中，但该方法的优点在于绝缘层很容易形成所需厚度，特别是亚微米级厚度。干法的优点在于能用在溶剂中几乎不溶的树脂形成绝缘层并适合形成厚度大于1μm的绝缘层。
可用各种方法形成分散在绝缘层中的导电颗粒聚结体。例如在湿法中用在用来形成绝缘层的树脂溶液中细导电颗粒分散体涂布导电颗粒表面。在干法中，形成绝缘层的树脂颗粒和细导电颗粒在高速下彼此紧密接触或混合和磨细或熔融并相互粘接以使细导电颗粒嵌入绝缘层。也可使用这样的方法其中按湿法绝缘覆盖导电颗粒形成绝缘层，用干法处理细导电颗粒并将细导电颗粒嵌入绝缘层中。
在本发明中，粘着材料仅需要在颗粒分散后在颗粒处置或成膜树脂涂布期间利用粘着材料的粘性使导颗粒保持不动，而不需要用手触摸时有粘连感。通常导电颗粒接触面积越大，则粘合剂提供的导电颗粒间固着力越大，因而在导电颗粒分散时能填充导电颗粒表面间凹处的软材料也可作为粘合剂用于本发明。换句话说，在处置颗粒或成膜剂涂布期间借助其对导电颗粒的粘合力，能使导电颗粒保持不动的物料都能作为粘着材料用于本发明。这类物料包括橡胶如SBR，聚异丁烯，聚丁烯，天然橡胶，氯丁橡胶，丁橡胶等和树脂如丙烯酸类树脂，聚硅氧烷树脂，氟树脂等。这些树脂或非粘性树脂与粘合剂如萜烯树脂或茚树脂的混合物也可使用。这些树脂能交联成一网状结构以降低与成膜粘合剂的相溶性。将如上所述的粘着材料涂在基底膜、板、滚筒等上以形成一个复合结构从而便于基底的放置。通常聚对苯二甲酸乙酯(PET)，聚乙烯，聚丙烯等的膜用作基底。当使用光固化性树脂时，所述粘着材料和基底膜都能透过紫外线以固化紫外线可固化的成膜树脂。当使用电子射线作为光时，除了所述的基底膜外，也可使用特氟隆，聚亚酰胺等有色膜以及填充膜。
用于本发明中的成膜树脂起着导电颗粒粘接剂的作用并能模制成膜。这种树脂应该与粘合剂不相溶以防止在成膜树脂涂敷期间已粘接到并固着导电颗粒的粘合剂被溶解从而引起导电颗粒的移动。可用于本发明中的成膜树脂包括各种类型合成树脂和在溶剂中可溶的弹性体，热塑性树脂如聚醚砜，聚醚—亚酰胺和聚亚酰胺，热固化性树脂如环氧树脂和酚树脂，光固化性的有丙烯酰基的树脂如聚酯丙烯酸酯，氨基甲酸乙酯丙烯酸酯和环氧基丙烯酸酯，和含带有肉桂酰基、重氮基或叠氮基的化合物的光固化性树脂。这些光固化性树脂可与热塑性树脂如聚乙烯、乙酸乙烯基酯和聚丙烯，高热阻树脂如聚醚砜，聚醚—亚酰胺和聚亚酰胺，热固性树脂如环氧树脂和酚树脂或弹性体混合使用。在使用紫外辐射固化的情况下，通过使用光引发剂如苯偶姻，二苯甲酮，米蚩酮等且如果需要敏化剂如胺化合物(例如三乙胺)，硫化合物或磷化合物可改变固化后的厚度或固化速率。
彼此不相容的成膜树脂和粘着材料的混合物也可使用，例如具有小SP值的粘着材料如聚异丁烯和具有大SP值的树脂如聚酰胺酸(为聚亚酰胺前体)的混合物。聚硅氧烷树脂和氟树脂与许多其它树脂不相容，因而当这些树脂用作粘着材料时，作为粘着材料可挑选各种树脂。
当将本发明的各向异性导电膜用于电极间电连接和电极的粘接这两个目的时，也可将成膜树脂流入电极间在电极互相压迫时使用热和光进行固化。在所述成膜树脂中，热固性树脂优选用作成膜树脂部分，因为这种树脂在电路连接时经在加压下加热形成网状结物而固化并因此提供一个具有优异热阻和高度连接可靠性的膜。
当使用本发明各向异性导电膜来电连接电极和粘接电极时，成膜树的厚度不是关键的，但最佳膜厚度是由欲连接的电路接触和固定时形成的间隙的量来决定的。例如在连接挠性线路板和玻璃基底时，其中挠性线路板上有多个35μm厚和50μm宽平行布置的间距100μm的铜电极，玻璃基底上有厚度1μm或更小的透明电极的相同布置，有10μm导电颗粒掺在膜中的膜的厚度为15至40μm。在这种情况下，因为导电颗粒保持在电路之间且粘合层在其间形成，需要考虑的不仅有导电颗粒的粒径，而且有颗粒的变形性和颗粒嵌入电路中的深度。在膜两侧有导电颗粒暴露出来的树脂膜的厚度在本发明中没有限制，但应注意厚度的增加必然要求所用导电颗粒粒径的相应的增加，导致分辨率下降，因而大的膜厚度不适合细电路连接。另一方面，薄的厚度在膜的处置中很不方便且由于皱折或其它麻烦很难制备所需的膜。这样优选的膜厚度是0.005至1mm。
常用的紫外光如由汞灯或无电极灯产生的光能用来对光固化性成膜树脂轻微固化。也可使用电子束。使用电子束的优点在于通过调节电子束加速电压很容易增加或减少膜厚度。在进行这种光辐照时，光应该从成膜树脂基底侧辐照，以使得被导电颗粒遮蔽的部分将保持未固化状态，因而所用的光优选是平行光线，它垂直进入成膜树脂涂布的表面，在这种情况下，如果没有光的散射或反射，被导电颗粒遮蔽的半球部分的成膜树脂仍维持未固化。在使用自由基反应固化时，氧气用作反应抑制剂，因而在辐照气氛中氧气的量对成膜树脂的固化有影响。在与辐照气氛接触的膜表面处这种影响最大而在可透光底膜侧影响最小。因此，导电颗粒的暴光能通过改变气氛中的氧密度控制。即导电颗粒表面甚至用来自导电颗粒一侧少量的光即可暴露出来，导电颗粒的机械牢固性用通过用厚度等于或大于导电颗粒半球的成膜树脂固定导电颗粒来改进。但因为氧气对成膜树脂的固化的影响与成膜树脂、光引发剂和敏化剂的类型和含量有很大关系，因而必需对每一个参加系统仔细考察这些事情。在每种情况下，必须做的是从基底一侧用光辐照完成成膜树脂的固化，由于导电颗粒对光的折射，导电颗粒上的成膜树脂仍未固化且很容易除去。
关于遮盖物，可以使用例如用丝、尼龙或不锈钢编成的网状织物，含不锈钢或镍薄板的用刻蚀或其它方法在所需位置钻所需尺寸孔的所述金属遮盖物和由电镀Ni或Cu制成的丝网。在使用中，遮盖物放在粘合层上。为用静电力分散导电颗粒，将遮盖物充电以使导电颗粒吸附在遮盖物表面，然后用刮刀或其它工具将其粘接到遮盖物孔中的粘合层上。为使导电颗粒在遮盖物孔中的粘合层上有足够的粘合力，最好通过选择适当的遮盖物材料或通过接地控制遮益物的充电以使导电颗粒仅沉积在遮盖物孔中或其附近。即使在这种情况下，由于遮盖物平面遮盖物的不均匀充电电势沉积在遮盖物上的导电颗粒也能用刮刀或其它工具带入到孔中，或除去多余的导电颗粒。用于筛分或这类目的的网状物，即使是用非导电材料如尼龙制成的通常也进行抗静电处理，以使它们能防止颗粒沉积在遮盖物上。遮盖物中的孔通常应具有允许导电颗粒通过的尺寸，且当导电颗粒粘到粘合层上后除去遮盖物，但孔也可以具有导电颗粒不能通过的尺寸。必要的是导电颗粒沉积在遮盖物中孔的位置，部分导电颗粒与粘合剂接触并借其粘合力固着。例如导电颗粒分散在遮盖物置于其上的粘合层上，当导电颗粒固定在遮盖物孔中后，不除去遮盖物涂布成膜树脂，借此获得各向异性导电树脂膜。将遮盖物从获得的各向异性导电树脂膜的成膜树脂表面除去并能再用。因为上述方法不包括导电颗粒通过遮盖物中孔的步骤，因而导电颗粒可有大于遮盖物孔的粒径。
电晕充电设备通常用于静电充电，本发明也可用这种设备。这种设备可对一个材料不接触而充电，充电速率可通过监测恒定控制在所需值。当然，充电也可用接触充电法(其中施加电压的导电辊或刷与该材料接触)来完成。这类充电应仅在粘合层和遮盖物的必需部分(颗粒分散处)进行，导电颗粒的电势差仅需足以引发导电颗粒的移动和吸附。也可对导电颗粒本身充电，但在这种情况下应小心，因为导电颗粒由于颗粒间的静电推斥力而散开，或在各个颗粒中的充电速率变化增大，为实现本发明目的通常需几百伏或更高的充电电压。
关于导电颗粒在膜表面上的布置，根据欲连接的每个电极的位置可排布一个或多个导电颗粒，或将它们排布成不变间距的格栅或Z字形模式以不需给导电颗粒和电极定位，但通常颗粒的布置的适当选择应考虑电极的细度和导电颗粒的粒径和分布密度。
在使用本发明的各向异性导电树脂膜时，可将其填充在待连接的电路中间，加热或用光辐照，使其中所含的成膜树脂固化，用此树脂作为电连接材料或粘合剂。对于本发明的各向异性导电树脂膜(其中导电颗粒暴露于膜的两面)，可将本发明的模制件填充在待连接的电路中间，然后压紧以造成电连接。通过用一压紧卡具使电极处于压合状态，或将液体粘合剂填充在处于压合状态的电极之间并使其固定，或加热或用光照射在处于压合状态的电极之间填充的膜材料以使成膜树脂固化，有可能永远保持电极之间的电连接。在这种情况下，由于导电颗粒被成膜脂所固定，这些颗粒因粘合剂的流阻而不会移动，因而可使用高粘度粘合剂。
在利用本发明的连接结构测试电子元件时，用测试基底造成电子元件的细电极(等待测试的对象)与发布所述对象的输入信号或接收输出信号的装置的电极之间的电连接。一般来说，可使用印刷电路板(PCB)、挠性印刷电路(FPC)或类似的电极基底，但最好使用其上具有所形成的薄膜电极的玻璃或陶瓷基底，因为这样的基底具有极好的平直度，电极的高度的散布最少，易于形成微电极并且对温度和湿度有着优异的尺寸稳定性，应按照使用的目的适当地选择基底；可选择PCB或FPC，因它们具有电路的双面印刷或多层层压和良好加工性能的优点。透明的玻璃基底具有易于使电极定位的优点。毗邻电极的高度之差适宜的是小于10μm，优选小于1μm。可使用各种不同的方法制造电极，如金属薄片的刻蚀、电镀、真空蒸发、溅镀等，或这些方法的组合。电镀、沉积或溅镀适合于制造细电极，而低电阻金属薄片的刻蚀可用于形成厚度大的粗电路或电极。本发明的连接件能应用于多种电子元件如液晶显示配电盘、裸芯片集成电路和TAB集成电路，它们具有许多细电极并且其中毗邻电极高度的散布小。毗邻电极的高度之差适宜的是小于10μm，优选小于1μm。各向异性导电树脂膜可仅仅粘附于测试基底面上的电极部分以改善处置性能。
本发明的树脂膜不但可用于上述的电路连接，而且能应用于转换开关元件，多层电路等。
按照本发明，可以获得具有以平面方向均匀分散的导电颗粒的高分辨各向异性导电树脂膜，使用所述树脂膜的本发明的细电极连接构件与常规的相比能够在较细的电极之间形成更可靠的电连接。
下面参照附图更详细地叙述本发明的原理，附图中的参考数字表示下列材料或元件。
1导电颗粒2粘着材料3支撑粘着层的基底膜4遮盖物5光固化树脂6光
7橡皮辊8用电绝缘层覆盖的导电颗粒9电路110电极111电路212电极213各向异性导电树脂膜的膜基底14电子束15热板16压板17电极间的间隙18弹性导电颗粒19焊接保护层20粘合剂21各向异性导电树脂膜的膜基底溶液22聚异丁烯粘着材料23PET膜24由于空隙导电性差的部分图3显示了使用成膜树脂的绝缘粘合剂制备本发明的各向异性导电树脂膜的方法和连接步骤。下面分步描述此方法以阐明本发明效果。
首先，如图3A所示，通过涂敷或其它方法在基底树脂膜上提供一粘着层，然后，如图3B所示，将导电颗粒铺展在所说的粘着层并借助于粘着材料的粘着力使之固定。接着，如图3C所示，施涂成膜粘合剂溶液，填充导电颗粒间的空隙。由于导电颗粒被固定于粘着层上，它们不能在成膜粘合剂溶液中运动，因而在涂敷过程中不会发生颗粒的附聚，颗粒均匀地排列在平面上，然后经干燥除去溶剂以形成成膜粘合剂层。为了连接电路，如图3D所示，将膜紧压在电路之一的表面并沿着成膜粘合剂层与粘着层之间的分界面剥离，使各向导性层电树脂膜粘合剂转移。由于成膜粘合剂和粘着材料互不相容，所以它们所形成的层能够沿着分界面容易地彼此分离。
然后，如图3E所示，将两个电路的电极相互对齐放置并将两个电路压合成在加压条件下加热，从而连接为导电性的。如果在加压条件下加热电路进行连接，则将热板紧压在导电颗粒较少的膜面。
图3F显示了本发明的各向异性导电树脂膜粘合剂排布在两个电路之间使两个电路压合在一起以提供电路间的电连接的情况。
图2A显示了按照常规的生产方法得到的各向异性导电树脂膜粘合剂；图2B示出了这种粘合剂排布于电路之间使电路压合在一起形成电连接的情况。按照常规的方法，当有助于导电的导电物品在膜的厚度方向的密度较低且待连接的电路细小时，几乎不可能获得牢固的连接。再者，由于导电颗粒大量流入电极之间的空隙，毗邻的电路之间会发生短路。流到电极之间的空隙中的导电颗粒对电路的电连接毫无贡献。按照本发明的方法，能够减少这些颗粒的数量使得成本显著降低。本发明的方法还能够消除以上现有技术的问题，从而实现细电路牢固地电连接。
图4显示了一种生产本发明的各向异性导电树脂膜的方法，其中导电颗粒暴露于成膜树脂层两面的空气中和使用所说的膜的连接方案，下面分步叙述此方法以阐明本发明的原理。
首先，如图4A所示，通过涂敷在基底树脂膜上提供一粘着层，然后如图4B所示，将导电颗粒铺展在所说的粘着层上并借助于粘着材料的粘着力使之固定。接着，如图4C所示，施加成膜树腊溶液，填充导电颗粒之间的空隙，由于导电颗粒被固定于粘着层上，它们无法在成膜膜树脂溶液中运动，因而在涂敷过程中不会发生颗粒的附聚，颗粒均匀地排列在平面上。然后，如图4D所示，将成膜树脂干燥或固化，接着通过溶解或其它物理方法除去覆盖导电颗粒的成膜树脂以使导电颗粒如图4E所示暴露在膜表面上。此后，沿着成膜树脂层与粘着层之间的分界面剥离膜，得到如图4F所示的各向异性导电树脂膜。由于成膜树脂和粘着材料互不相容，所以它们所形成的层能够沿着分界面容易地分离。而且，当导电颗粒与粘着层接触时，所说的颗粒便暴露于成膜树脂层的剥离表面上，因而只需在膜的一面(图4D中的成膜树脂涂敷面)上部分除去成膜树脂以便暴露导电颗粒，在这种情况下，由于导电颗粒只在粘着层上的同一平面散布，可调节膜基底的厚度以最大限度地减小必需值。再有，为了暴露导电颗粒而除去的成膜树脂的量可减到最小并且能够准确而容易地除去树脂，当在样品被基底膜和粘着层所支撑的状态下部分除去成膜树脂时，有可能防止成膜树脂层的损坏或拉伸和导电颗粒的脱落。另外，即使在粘着层与基底膜之间的粘合力较弱并且基底膜与成膜树脂层紧密相连的状态下沿着基底膜与粘着层的分界面剥离膜，由于成膜树脂和粘着材料互不相容，也有可能通过选择适当的溶剂只溶解掉粘着层，并且可得到所需的各向异性导电树脂膜。
图4G显示了本发明各向异性导电树脂膜排布在电路之间使电路压合在一起造成电连接的连接方案。
图2I显示了按照常规的方法得到的各向异性导电树脂膜排布在电路之间使电路压合在一起形成电连接的方案。按照常规的方法，当有助于电连接的导电颗粒在膜的厚度方向的密度较低并且待连接的电路细小时，几乎不可能获得所需的电路连接。再者，由于膜表面的大量凹凸不平，难于获得与电路上的电极的接触。按照本发明的方法，可消除以上问题以便于细电路牢固的电连接。
图5显示了使用光固化成膜树脂生产本发明的各向异性导电树脂膜的方法，其中导电颗粒暴露在成膜树脂层的两面上和使用所说的膜的连接方案。下面分步说明此方法。
首先，如图5A所示，将粘着材料溶液涂敷于透光性树脂膜基底上形成粘着层，然后如图5B所示，将异电颗粒铺展于所述的粘着层上并借助于粘着剂的粘着力使其固定。接着，如图5C所示，施加光固化成膜树脂溶液，填充导电颗粒之间的空隙。由于导电颗粒被固定在粘着层上，它们无法在成膜树脂溶液中运动，因而在涂敷过程中不会发生颗粒的附聚并且颗粒保持均匀地排列在平面上。然后，如图5D所示，从透光性基底面给光使成膜树脂固化。被导电颗粒遮住光线的部分保持不固化。用溶剂溶解掉覆盖导电颗粒的未固化的成膜树脂以使导电颗粒如图5E所示暴露在膜表面上，此后，沿着成膜树脂层与粘着层之间的分界面剥离膜，得到如图5F所示的各向异性导电树脂膜。由于成膜树脂和粘着材料互不相容，所以能够容易地完成沿着分界的剥离。再者，当导电颗粒与粘着层接触时，导电颗粒会暴露于成膜树脂层的剥离层面上。此外，即使在粘着层与基底膜之间的粘合力较弱并且基底膜与成膜树脂层紧密连接的状态下在基底膜与粘着材料之间剥离膜，由于成膜树脂和粘着材料互不相容，也有可能通过选择适当的溶剂只溶解掉粘着层，并且可得到所需的各向异性导电树脂膜。
图5G显示了本发明的各向异性导电树脂膜排布在电路之间使电路压合在一起形成电连接的连接方案。
图1A显示了在上述的生产各向异性导电树脂膜的方法中与前面所说的本发明的实施方案(1)相关的一个步骤，其中已将导电颗粒铺展在粘着层上。在此，借助于粘着材料的粘着力固定导电颗粒。
图1B显示了在生产本发明的各向异性导电树脂膜的方法中与实施方案(2)相关的一个步骤，其中导电颗粒被固定置于粘着层上的遮盖物的孔中的粘着层上。用刷子或其它工具使导电颗粒在遮盖物上滚动，可使导电颗粒落入遮盖物的孔中。这样可得到各向异性导电树脂膜，其中导电颗粒以所需的排列方式存在于膜平面上。
图1C显示了在生产本发明的各向异性导电树脂膜的方法中与实施方案(6)相关的一个步骤，其中导电颗粒被固定于粘着层上并从透光性基底面给光使成膜树脂固化。被导电颗粒遮住光线的树脂部分保持不固化。
图1D和1E显示了在生产本发明的各向异性导电树脂膜的方法中与实施方案(7)相关的步骤，其中导电颗粒层位于粘着层上，其厚度大于导电颗粒的粒径和导电颗粒层被压合在粘着层上。在图1D的步骤中，导电颗粒层位于粘着层上，其厚度大于导电颗粒的粒径；在图1E的步骤中，导电颗粒层被压合在粘着层上，使得各个颗粒都将被埋藏于粘着层中，其深度为导电颗粒粒径的一半或更少。通过这些步骤，使导电颗粒与粘着层之间的接触面积增大以确保导电颗粒的均匀而牢固的固定，而且使保持在其它颗粒之间而未与粘着层接触的导电颗粒压紧并强行使之与粘着层接触以增加导电颗粒在各向异性导电树脂膜中的密度。而且，由于能够减少未与粘着层接触的导电颗粒，所以易于除去对电连接不起作用的多余的导电颗粒。此外，通过导电颗粒嵌入粘着层中，能够生产这样的构件。其中导电颗粒在与所产生的各向异性导电树脂膜的粘着层接触的平面从膜表面凸出以确保电极与导电颗粒之间的电连接。再有，由于可通过施加压合力自由地决定导电颗粒的嵌入深度，所以可容易地将导电颗粒的凸出量调至最佳水平。
图1F显示了与本发明的实施方案(8)相关的一个步骤，其中用不同的电荷使导电颗粒和粘着材料带静电，通过由静电力使导电颗粒分散在粘着层上而形成导电颗粒层。相似地，如图1G所示，当用与导电颗粒的不同电荷使粘着层带静电并使其与导电颗粒接近时，导电颗粒被静电力固定在粘着层上。在这种情况下，遮盖物上的导电颗粒被静电力吸引到在暴露于表面的遮盖物孔位置的粘着层上，并且只在遮盖物孔的位置保持粘贴状态。可通过降低遮物的电荷量来减少遮盖物上所携带的颗粒量，并且由于导电颗粒未粘贴到遮盖物上，它们能够经鼓风或刷拂容易地除去。因此可得到含有均匀排列在膜平面上的导电颗粒的各向异性导电树脂膜。
图1H，1I和1J显示了与本发明的实施方案(9)相关的步骤，其中导电颗粒是覆盖有电绝缘层的颗粒或其聚集体，电绝缘层可经加热或压合而容易地除去。在图1H的步骤中，覆盖有绝缘层的导电颗粒被铺展在粘着层上。在图1I的步骤中，样品排布在待连接的电路之间；在图1J的步骤中，通过在加压条件下加热使绝缘层移动，在电路之间造成电连接。由于绝缘层不溶于成膜树脂溶液，绝缘层在成膜粘合剂溶液中保持原样。再者，由于颗粒被固定于粘着层上，它们在成膜粘合剂中彼此不会发生附聚并且均匀地分散在膜平面上。因此，即使导电颗粒被密集填充而相互接触，也可通过颗粒之间的电绝缘层维持它们在平面方向上的电绝缘。通过压合或在加压条件下加热除去颗粒表面上的绝缘层能够获得对向电极之间的电连接。
图1K和1L显示了与实施方案(10)有关的步骤，其中使用覆盖有绝缘层的导电颗粒并除去暴露于树脂膜前、后两面的导电颗粒的电绝缘层。图1K示出了使用覆盖有电绝缘层的导电颗粒得到的膜模制件；图1L显示了已除去了暴露于膜表面的电绝缘层的情形。由于绝缘层不溶于成膜树脂溶液，它在成膜树脂溶液中保持原样，因而即使当时电颗粒被密集填充而相互接触时，也可通过颗粒之间的电绝缘层维持它们在平面方向上的绝缘。由于选择与成膜树脂不相容的树脂作为绝缘层材料，所以有可能通过使用适当的溶剂只溶解掉暴露于膜表面上的绝缘层。按照这种方法，即使当造成电连接时难于除去绝缘层，也可采用因使用覆盖有绝缘层的导电颗粒而具有高导电点密度的各向异性导电树脂膜。
图1M显示了本发明的实施方案(11)，其中从透光性基底面供给电子射线使成膜树脂固化，通过控制电子射线辐射能有可能调节待固化的膜厚度以使导电颗粒暴露于成膜树脂表面上。如果导电颗粒是表面上具有薄的金属沉积物以便于电子射线容易透射的树脂颗粒，被导电颗粒遮住光线的部分也被固化，使得导电颗不易从膜上脱落。
图1N显示了与本发明的实施方案(12)和(14)相关的方案。当使用其中导电颗粒以不同的浓度在膜厚度方向被分散的各向异性导电树脂膜造成电连接时，由于填充有导电颗的层比粘着层的熔体粘度变高，所以流动性降低，只有粘合剂被填入电极之间的空隙，因而更加绝对地保持毗邻电路之间的绝缘并且使有助于电连接的导电颗粒数增加。再者，当调整加热和压合卡具以便从粘合层面进行加热时，由于粘合层先被熔化并处于流体状态，可促进只有粘合剂填入电极之间的空隙这一效果。
图10显示了与实施方案(13)相关的一个步骤，其中成膜粘合剂已排布在电路之间。在此，使用具有产生与电极之间所形成的空隙体积几乎相同的体积所需厚度的成膜粘剂。连接后，提供一种如图3F所示的电路之间设有空隙的连接结构。
图1P显示了使用当在加压条件下加热或用光照射时变成粘合剂的成膜树脂的各向异性导电树脂的剖面结构，它在本发明的实施方案(2)和(3)中有典型性。通过用通过在加压条件下加热或用光照射可熔化并固化的热塑性树脂、未固化的热固性树脂或光固性树脂作为成膜树脂，有可能同时完成电极的粘合和电连接。具体地说，在本发明的各向异性导电树脂膜已排布并经压合固定于电极之间以提供电连接的状态下导电颗粒被保持在电极之间。通过加压使电极和成膜树脂处于接触状态，从而使导电颗粒变形并嵌入电极。通过在加压条件下加热或用光照射使成膜树脂固化以使电极保持结合状态。经加压形成电连接的步骤和经加热或光照射使电极之间粘合的步骤可以同时进行。而且，可将待连接的电子元件的功能测试步骤插在以上步骤之间。
图1Q是按照本发明的实施方案(15)的细电极连接构件的剖面示意图。当各向异性导电树脂膜如图1Q所示排布于对向电极之间时，对向电极变为导电性的。由于导电颗粒是压合时易于变形的弹性颗粒，尽管有电极高度上的散布仍可使导电颗粒变形以使电极确实成为导电性的。
图1R显示了按照本发明的实施方案(24)的构件，其中绝绝层如焊接保护层位于电级之间并且即使电极不是凸面的，导电颗粒也会变形，因而不需要使导电颗粒只排布在电极部分中。当然，在使用遮盖物的实施方案(22)情况下可以使导电颗粒吸排布在电极部分中。
图2K是使用常规金属颗粒的连接机理的剖视图。在这种情况下，由于金属颗粒不能被弹性变形到允忍电极高度上的散布或金属颗粒尺寸上的散布，这样的散布必然是反向有效的，这里由于作为金属颗粒粘合剂的膜基底的挠性造成基底的挠性或变形。因而，电极之间的间距减少，并且如果电极高度的散布大，则金属颗粒不可能与电极接触。如果绝缘层如焊接保护层位于电极之间并且电极不是凸面的(如图2L所示)，则当导电颗粒存在于电极之间时不能建立电极与导电颗粒之间的接触，因此将导电颗粒只引入电极部分是必要的。
如在实施方案(16)中那样，导电颗粒应大小一致，因为这样只需通过变形来吸收电极高度的散布。至于导电颗粒的材料，可使用其中分散有导电填料的导电聚合物或树脂。特别可取的是使用如实施方案(17)中所用的覆盖有金属薄膜的塑料颗粒，因为它们是商业上可得到的。在这种情况下，可通过表面上的金属薄膜调节颗粒的导电性，同时可由塑料颗粒的质量调节可变形性和弹性，这样就能在宽范围内选择适当的组合。导电颗粒表面上的金属薄膜必须随颗粒的变形而变形，从而使得具高展性的金属或合金如Pt或Au(实施方案(18))的使用成为可取的，因为使用这样的金属能够在导电颗料变形时最大限度地减少膜的剥落或破裂的危险。防止颗粒表面上的金属膜的剥落或破裂的有效方法是通过由颗粒表面的凹凸不平产生的支撑点作用增加粘合力。通过电镀表面上有细孔的塑料颗粒(实施方案(19))，可在孔内形成金属薄膜并且能够获得粘合性，如果小孔不仅存在在于颗粒的表面而且存在于颗粒的内部，并且这些小孔相互连通，则在颗粒内形成导电通道并且能够获得几乎不含使颗粒表面上的金属膜剥落或破裂的可变性的导电颗粒，使用这样的可变形的导电颗粒能够排除当在加压下发生接触时导致电极变形的危险，因此所得到的连接构件适合于电子元件的测试。在电子元件的正常处理过程中常常发生电极表面被有机物所污染或被金属氧化物的薄绝缘层所覆盖，并且在某些情况下电阻增加，除非洁净的电极经绝缘层连接，不能获得良好的连接。这种通过绝缘层的连接可通过调节导电颗粒的刚性获得，但是必须在如上所讨论的不损伤电极的限度内选择适当的刚性。当如在实施方案(20)中的那样在导电颗料表面上的薄金属层中产生具有足够贯穿绝缘层的硬度的细凸缘时，一连接电极就对凸缘施加大的压力，无论导电颗粒的刚性如何都获得良好的电连接。如果这样的细凸缘在表面上是时导电性的，则能够达到预期目的，结果凸缘的内部可能是非导电性的。例如，通过使具有高硬度的二氧化硅或玻璃的粒沉积在导电颗粒的表面并如在实施方案(21)中的那样经电镀覆盖绝缘细粒的表面能够达到此目的。如果通过使细小的导电颗粒沉积产生所说的凸缘，则可取的是使用表面上具有脊突如硬Ni颗粒，因为这样的颗粒能容易地刺入电极表面上的绝缘层以提供良好的电连接。也可用其它方法提供这些凸缘，如通过选择适当的电镀条件，或通过先形成参差不齐的氧化物颗粒，再使之减少面在电镀表面上形成凹凸不平。
用本发明的具有暴露于膜两面上的导电颗粒的各向异性导电树脂膜，通过在所说的树脂膜的表面上提供粘合层以粘结并固定基底中得到所需的连接构件，但是利用仅经接触就能产生电连接的优点也可得到未压焊的可分离的连接构件。当使用这种可分离的连接系统测试电子元件时，由于导电颗粒是变形的，不仅可使用挠性测试基底如EPC基底而且可使用具有低可变形性的硬基底如PCB、玻璃或陶瓷基底(本发明的实施方案(23)。基底上的电极可以是通过普通金属薄片浸蚀生产的电极，但优选的是使用如实施方案(25)中那样在测试基底上电镀、真空蒸发或溅镀用于减少电极高度的散布的导电材料生产的薄膜电极。当基底上的邻近电极的高度之差为10μm或更小并且如实施方案(26)中那样导电颗粒的平均粒度为100μm或更小时，能够获得良好的连接并且能够符合保证导电颗粒之间的绝缘和提供精密连接这两个要求。再者，如实施方案(27)中那样使用本发明的各向异性导电树脂膜，将其固定于基底上，甚至在反复的连接操作中也能使细电极上的薄膜的受损伤并且能够改善加工特性。这种连接构件特别适合于测试电子元件如液晶显示器，裸芯片集成电路、TAB集成电路、印刷线路板等(实施方案(28)和(29)，因为在这些电子元件中电极高度的散布小。
下面参照实施例更详细地描述本发明，然而这些实施例仅旨在说明，而不构成对本发明范围的限制。在下列实施例和对比例中所用的材料和测试条件如下所述。
粘着材料将10μm粘稠的聚异丁烯粘着材料(VLSTANEX，商品名，Tonex有限公司生产)或10μm粘稠的聚硅氧烷型粘着材料(TPR6712，商品名，Toshiba硅氧烷有限公司生产)涂敷在50μm厚的PET基底膜上。
导电颗粒使用经气体雾化生产的平均粒度为40μm的Ni颗粒，通过在平均粒径为10μm和40μm的聚苯乙烯球形颗粒的表面上形成0.2μmAu层产生的塑料导电颗粒，和通过在孔径大约0.01μm和平均粒度为40μm的多孔聚苯乙烯球形颗粒的表面上形成一0.2μmAu层产生的塑料导电颗料。使用平均粒度为40μm的聚苯乙烯球粒和多孔聚苯乙烯球粒导电颗粒粒度分布的标准差为2μm或更小。
按照湿法借助于COATMIZER(商品名，FREUND工业公司制造)用甲醇作为溶剂以电绝缘覆盖材料CM4000(由Toray工业公司生产的可溶于甲醇的尼龙)覆盖导电颗粒的表面，形成大约主0.5μm厚的绝缘层。
为了在导电颗粒表面上形成细小的导电凸缘，在其中分散有初级粒子大小为0.04μm的二氧化硅细粒或初极粒子大小为大约3μm的Ni细粒的电镀溶液中用Au电镀塑料颗粒的表面。
成膜树脂使用通过涂敷和干燥Epikote1001/Epikoto 828/NIPOLE1032(日本Zeon有限公司生产的丁腈橡胶)/HITANOL2400(Hifachi化学有限公司生产的烷基苯酚)/CORZOL2PZ(Shikoku化学工业有限公司生产的2一苯基咪唑)的50/20/10/2混合物的甲苯溶液得到的热固性环氧树脂，通过涂敷、干燥和酰亚胺化聚酰胺酸的二甲基甲酰胺(DMF)溶液得到的聚酰亚胺树脂，或通过涂敷、干燥和光固化丙烯酸聚氨酯低聚物(Shin Nakamura化学有限公司生产)的甲乙酮溶液得到的聚氨酯树脂。为了经紫外线照射固化成膜树脂，使用二苯酮和米蚩酮作为光引发剂，其用量以丙烯酸聚氨酯低聚物为基准分别为4％和1％。
在每个实施例中具体描述生产方法，为了涂敷粘着材料和成膜树脂溶液，使用涂板器型涂布机。涂敷热固性环氧树脂后在80℃下干燥10分钟。聚酰胺酸涂层的干燥在130℃下进行20分钟，脱水/酰亚胺化在400℃下进行10分钟。使用紫外辐射装置(OakSeisakujo KK制造)在一面辐射累积剂量为700mJ条件下进行紫外线照射使成膜树脂固化，预计成膜树脂的固化厚度变得与接近颗粒部分的颗粒半径基本上相等，但是在颗粒表面上光的衍射或光的反射影响下树脂的厚度变得比颗粒的半径大5—10μm左右。然而，在被导电基本上遮住光线部分的成膜树脂因除去了所说的影响未被固化并且导电颗粒表面被辐射。使用电子束照射器(Iwasaki电气有限公司制造)从基底膜面供给电子射线进行电子射线照射。可通过电子射线的加速电压和电子射线所穿过的基底膜或粘着层的厚度来调节成膜树脂的固化厚度，但是当加速电压写为160KV且基底膜度定为100μm时，成膜树脂的固化厚度落入30—35μm范围，采用这些数值作为处理条件。
为了蒸发通过从与粘着层之间的分界面上剥离而得到的各向异性导电树脂膜，在实施例1—5和对比实施例1中，将具有铜电路(线宽50μm，间距100μm，厚度35μm，总电路宽50mm)的挠性线路板(FPC)和具有透明电极电路(氧化铟锡(ITO)，线宽50mm，间距100μm，厚度0.1μm，总电路宽50μm)的玻璃基底线路板放置在适当的位置使得两个线路板的电路彼此相对，并使所得到的各向异性导电树脂膜排布于对向电路之间，在压合(10kg/cm2)和加热(170℃)条件下保持20秒使电路被样品粘结。用于此电路粘结的装置具有这样的结构，其中样品被置于室温的压板上并用一加热至预定温度的热板从上方紧压。插入各向异性导电树脂膜(粘合剂)，其具有较少导电颗粒的面朝上以便从施加粘合剂的面加热膜。
在实施例6—13和对比例2中，将两个FPC线路板放置在适当的位置使得它们的电路彼此相对，然后使所得到的各向异性导电树脂膜排布于电路之间，以10kg/cm2进行压合，并在此条件下，测量连接电阻和绝缘电阻。在实施例11中，使用具有可通过在加压下加热而除去的绝缘涂层的导电颗粒，将样品置于电路之间并在压合(10cm2)和加热(150℃)条件下保持30秒以除去绝缘涂层，接着在加压下冷却至室温。在实施例13中，为了与电连接同时粘接电路以获得机械连接，进行了两次测量，第一次是通过将样品置于电路之间并使它们保持在压力(10kg/cm2)下进行的；第二次是通过在压合(10kg/cm2)和加热(170℃)条件下将电路与样品粘结30秒，然后在常压下冷去至室温进行的。
在实施例14—19和对比例3中，将具有铜电路(线宽100μm，间距200μm，厚度35μm，总电路宽50mm)的两个FPC线路板放置在适当的位置使各自的电路相对，然后使所得到的各向异性导电树脂膜排布于电路之间，在10kg/cm2的压力下使它们粘结，并在此条件下，测量连接电阻和绝缘电阻。在实施例18中，使用具有可在加压下加热而除去的绝缘涂层的导电颗粒，使样品排布于电路之间，在压合(10kg/cm2)和加热(150℃)条件保持30秒以除去绝缘涂层，然后在加压下冷去至室温。
在实施例20—22和对比例4中，使用具有Au电镀的2mm的长的电极的玻璃基底，电极的线宽为50μm，间距为100μm，高度大约0.8μm，邻近电极之间最大的高度差为大约0.3μm或更小，总电极宽为50mm。将这些基底放置在适当的位置使它们的电极彼此相对，然后使所得到的各向异性导电树脂膜排布于电极之间，在10kg/cm2的压力下使它们粘结，并在此条件下，测量连接电阻。
在实施例21和24及对比例5中，在实施例20中所用的一个玻璃基底被具有比电极表面水平面平均高大约2μm的焊接保护层的印刷基底所代替。电极是高度为18μm的Cu的电极。
在实施例23中，使用实施例20的玻璃基底，其具有高度约为0.7μm的Al电极。
在实施例25中，得自实施例20的各向异性导电树脂膜用环氧粘合剂粘结到一个玻璃基底上，使它们保持在压合(10kg/cm2)和加热(170℃)条件下20秒，然后将膜紧压在另一玻璃基底上并保持在这种状态下。
在实施例26中，将环氧粘合剂涂到各向异性导电树脂膜的两面上，将此膜置于对向玻璃基底(与实施例20中所用的相同)之间并在压合(10kg/cm2)和加热(170℃)条件下保持20秒以粘结并固定所说的两个玻璃基底。
在室温和常压下测量连接电阻和绝缘电阻。具体地说，通过使1mA的电流流过测量一对基底之间的连接电阻，同时通过施加100V的电压测量毗邻的连接电路之间的绝缘电阻，在实施例和对比实施例中得到的结是示于表1。
实施例1使用干颗粒涂铺器，将平均粒径为10μm的塑料导电颗粒通过20μm目的筛网铺展于PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面。然后将热固性环氧树脂溶液涂在颗粒涂布表面并使之干燥。在此涂布操作中，调节热固性环氧树脂的浓度和涂布器的涂层间隙以便获得大约25μm的膜厚度，观察所得膜的剖面形状，确认它是一个两层结构的膜，其中在固定于底膜粘着层上的导电颗粒层上形成了大约15μm热固性环氧树脂层。将两层结构的膜从与粘着层的分界面剥离下来以得到各向异性导电树脂膜。
实施例2将遮盖物(经历过抗静电处理的15μm目尼龙)紧贴在PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面上，并使用所说的干颗粒涂铺器，将平均颗度为10μm的塑料导电颗粒通过20μm目筛网铺展于遮盖物上。铺展后，用去静电刷使遮盖物上的颗粒滚动使得许多颗粒进入遮盖物中的孔内。然后将未固定于粘着层上的颗粒用压缩空气吹除掉并从膜的粘着层上剥离遮盖物。此后，将热固性环氧树脂溶液涂于膜的颗粒铺展面上并使之干燥。
实施例3使用干颗粒涂铺器，将平均粒径为10μm的塑料导电颗粒通过20μm目筛网铺展于PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面。观察到大约3—10块铺展的导电颗粒彼此发生附聚形成许多局部层状部分。用25μmPET膜覆盖膜的颗粒铺展面，在1kg/cm2的压力下在橡皮辊之间进行压合。然后将覆盖膜剥离下来并观察导电颗粒的铺展状况。发现导电颗粒紧压在粘着层上并在其上固定基本上为一单层。将热固性环氧树脂溶液涂于膜的颗粒铺展表面并使之干燥。
实施例4使用干燥颗粒涂铺器，将平均粒度为10μm的塑料导电颗粒通过20μm目的筛网铺展于铝箔上。使遮盖物(15μm目尼龙)紧贴在PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面并用电晕充电器使其遮盖物面充电至+3KV。将被遮盖的PET膜放在铝箔的导电颗粒铺展面上使得膜的遮盖面与PET膜的导电颗粒铺展面相对，其间隔大约1cm。铝箔上的导电颗粒被静电力吸引到遮盖物的孔中并固定于粘着层上。由于固定于粘着层上的导电颗粒被充电至相同的电势，在导电颗粒之间便产生静电推斥力，可抑制颗粒彼此间发生附聚以形成单层颗粒。然后从粘着层上除去遮盖物，将热固性环氧树脂溶液涂于膜的颗粒铺展表面上并使之干燥。
实施例5使用干颗粒涂铺器，将平均粒度为10μm的塑料导电颗粒通过20目的筛网铺展于PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面上。将热固性环氧树脂溶液涂于膜的颗粒铺展面上并使之干燥。
实施例6使用干颗粒涂铺器，将Ni颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的聚异丁烯涂敷面上。用聚酰胺酸溶液涂敷膜的颗粒铺展面，并在干燥后，从与聚异丁烯的分界面剥离膜涂敷面并进约热处理使之亚酰胺化。此膜聚亚酰胺部分的厚度为大约25μm。在膜的聚酰胺酸溶液涂敷面上，用聚亚酰胺薄膜覆盖颗粒表面，使得膜浸泡在氢氧化钠水溶液中以通过分解部分除去表面层中的聚酰亚胺使颗粒表面暴露。
实施例7将遮盖物(经历过抗静电处理的50μm目尼龙)紧贴在PET膜的聚异丁烯涂敷面上，并使用所说的干颗粒涂铺器，将Ni颗粒通过50μm目筛网铺展于遮盖面上。铺展后，用去静电刷使颗粒在遮盖物上滚动使得许多颗粒进入遮益物中的孔内。然后将未固定于粘着层上的颗粒用压缩空气吹除掉并从膜的粘着层上剥离遮盖物。用聚酰胺酸溶液涂敷膜的颗粒铺展面，并在干燥后，从与聚异丁烯的分界面剥离膜的涂敷面并进行热处理使之亚酰胺化。此膜聚亚酰胺部分的厚度为大约25μm。在膜的聚酰胺酸溶液涂敷面上，用聚亚酰胺薄膜覆盖颗粒表面，使得膜浸泡在氢氧化钠水溶液中以通过分解部分除去表面层中的聚酰亚胺使颗粒表面暴露。
实施例8使用于颗粒涂铺器，将Ni颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET的聚异丁烯涂敷面上，铺展的Ni颗粒大约3—10个一组发生附聚并使所形成的这些部分局部分层。将25μmPET覆盖膜置于膜的颗粒铺展面上并在1kg/cm2的压力下在橡皮辊之间进行压合，然后将覆盖膜剥离下来并观察Ni颗粒的铺层状况。发现Ni颗粒紧压在粘着层上形成基本上为单层的颗粒。将聚酰胺酸的DMF溶液涂于膜的Ni颗粒铺展面上，并在干燥后，从与聚异丁烯的分界面剥离膜的涂敷面并进行热处理使之亚酰胺化。此膜聚亚酰胺部分的厚度为大约24μm。在膜的聚酰胺酸溶液涂敷面上。发现Ni颗粒被聚亚酰胺薄膜所覆盖，使得膜浸泡在氢氧化钠水溶液中以通过分解部分除去表面层中的聚酰亚胺使颗粒表面暴露。
实施例9使用干颗粒涂铺器，将Ni颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的聚异丁烯涂敷面上。将25μm厚的PET覆盖置于颗粒铺展表面上并在5kg/cm2的压力下，在橡皮辊之间进行压合。然后将覆盖膜剥离下来并观察Ni颗粒的铺展状况。发现Ni颗粒埋藏于粘着层中，其深度平均为大约5μm，成为一单层。用聚酰胺酸的DMF溶液涂敷膜Ni颗粒铺展面，并在干燥后，从聚异丁烯的分界面剥离膜的涂敷面并进行热处理使之亚酰胺化。此膜聚亚酰胺部分的厚度为大约25μm。在膜的聚酰胺酸溶液涂敷面上，用聚亚酰胺薄膜覆盖颗粒表面，使得膜浸泡在氢氧化钠水溶液中以通过分解部分除去表面层中的聚酰亚胺使颗粒表面暴露。
实施例10使用干颗粒涂铺器，将Ni颗粒通过50μm目的筛网铺展于铝箔上。使遮盖物(50μm目尼龙)紧贴在PET膜的聚异丁烯涂敷面，用电晕充电器使膜的遮盖面充电至+3KV并放在铝箔的Ni颗粒铺展面上使得膜的遮盖面与Ni颗粒铺展表面相对，其间隔大约1cm。铝箔上的Ni颗粒被静电力吸收到遮盖物的孔中并固定于粘着层上。由于固定于粘着层上的Ni颗粒被充电至相同的电势，在Ni颗粒之间便产生静电推斥力，其有助于抑制颗粒彼此间发生附聚以形成单层颗粒。然后从粘着层上除去遮盖物。用聚酰胺酸溶液涂敷膜的颗粒铺展面，并在干燥后，从聚异丁烯的分界面剥离膜的涂敷面并进行热处理使之亚酰胺化。此膜聚亚酰胺部分的厚度为大约25μm。在膜的聚酰胺酸溶液涂敷面上，用聚亚酰胺薄膜覆盖颗粒表面，使得膜浸泡在氢氧化钠水溶液中以通过分解部分除去表面层中的聚酰亚胺使颗粒表面暴露。
实施例11使用干颗粒涂铺器，将具有绝缘涂层的导电Ni颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的聚异丁烯涂敷面上。用聚酰胺酸溶液涂敷膜的颗粒铺展面，并在干燥合，从聚异丁烯的分界面剥离膜的涂敷面并进行热处理使之亚酰胺化。此膜聚亚酰胺部分的厚度为大约25μm。在膜的聚酰胺酸溶液涂涂面上，用聚亚酰胺薄膜覆盖颗粒表面，使得膜浸泡在氢氧化钠水溶液中以通过分解部分除去表面层中的聚酰亚胺使颗粒表面暴露。为了评价所得样品的电特性，将样品置于评价电路之间，在压合(10kg/cm2)和加热(150℃)条件下保持30秒，然后在加压下冷却至室温。评价后观察电路表面，确认没有绝缘涂层粘附。
实施例12使用干颗粒涂铺器，将导电Ni颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的聚异丁烯涂敷面上。用聚酰胺酸溶涂敷膜的颗粒铺展面，并在干燥后，从聚异丁烯的分界面剥离膜的涂敷面并进行热处理使之亚酰胺化。此膜聚亚酰胺部分的厚度为大约25μm。在膜的聚酰胺酸溶液涂敷面上，用聚亚酰胺薄膜覆盖颗粒表面，使得膜浸泡在氢氧化水溶液中以通过分解部分除去表面层中的聚酰亚胺使颗粒表面暴露。然后将此样品浸泡于甲醇中以溶解掉暴露于表面的颗粒上的绝缘涂层通过将样品置于评价电路之间并对其加压(10kg/cm2)评价所得样品的电特性。
实施例13使用干颗粒涂铺器，将平均粒径为40μm的塑料导电颗粒通过50μm目筛网铺展可PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面。将热固性环氧树脂溶液涂于膜的颗粒铺展面上并使之干燥，此膜在没有塑料导电颗粒的成膜树脂部分大约25μm厚。在膜的成膜树脂涂敷面上，用成膜树脂的薄膜覆盖颗粒表面，使得膜浸泡于甲苯中并用无纺织物擦揩数次。由于塑料导电颗粒从膜表面隆起，所以能够容易地除去成膜树脂的薄膜。然后从粘着面上剥离膜的成膜树脂面以制备用于评价的样品。将样品置于评价电路之间，对其加压(10kg/cm2)并使样品在压合(10kgm/cm2)和加热(170℃)条件下保持30秒使电路与样品粘结，然后在常压下冷去至室温，对电特性做两次评价。粘结后，导电颗粒被压缩变形为大约15μm的厚度，成膜树脂填充于电路之间且经交联而固化，从而电路被强力粘结。
实施例14使用于颗粒涂铺器，将平均粒度为40μm的塑料导电颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面上。将氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物溶液涂于膜的颗粒铺面展面上并在干燥后，用紫外光照射的固化成膜树脂。将此膜浸泡于丙醇中以溶解掉未固化的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物，干燥后，沿着成膜树脂层与聚硅氧烷粘着层之间的分界面分离膜。
实施例15使用于颗粒涂铺器，将平均粒度为40μm的塑料导电颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的硅氧烷基粘着材料涂敷面上。存在许多区域，其中铺展颗粒大约3—10个一组发生附聚，使其分层。将PET覆盖膜于膜的颗粒铺展面上并在1kg/cm2的压力下在橡皮辊之间进行压合。然后除去覆盖膜并观察导电颗粒的铺展状况。发现导电颗粒压合到粘着层上基本上形成颗粒单层。将氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物溶液涂于膜的颗粒铺展面上并在干燥后，用紫外光照射以固化成膜树脂。将此膜浸泡于异丙醇中以溶解掉未固化的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物，干燥后，沿着成膜树脂层与硅氧烷粘着层之间的分界面分离膜。
实施例16使用干颗粒涂铺器，将平均粒度为40μm的塑料导电颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面上。将25μm的PET覆盖膜置于颗粒铺展表面上并在5kg/cm2的压力下，在橡皮辊之间进行压合。然后除去覆盖膜并观察导电颗粒的铺展状况，发现导电颗粒埋藏于粘着层上，其在粘着层中的深度平均为大约5μm，基本上形成单层颗粒。将氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物溶液涂于膜的颗粒铺展面上并在干燥后，用紫外光照射以固化成膜树脂。将此膜浸泡于异丙醇中以溶解掉未固化的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物，干燥后，沿着成膜树脂层与聚硅氧烷粘着层之间的分界面分离膜。
实施例17使用干颗粒涂铺器，将平均粒度为40μm的塑料导电颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面上。将氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物溶涂于的颗粒铺展面上并在干燥后，经过基底膜用电子束照射以固化成膜树脂。将此膜浸泡于异丙醇中以溶解掉未固化的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物，干燥后，与PET膜分离。
实施例18使用干颗粒涂铺器，将平均粒度为40μm的塑料导电颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的硅烷基粘着材料涂敷面上。将氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物溶液涂于颗粒铺展面上并在干燥后，用紫外光照射的固化成膜树脂。将此膜浸泡于异丙醇中以溶解掉未固化的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物，干燥后，沿着成膜树脂层与硅氧烷粘着层之间的分界面分离膜。为了抨价所得样品的电特性，将样品于评价电路之间，在压合和加热条件下保持30秒，然后在加压下冷去至室温。评价后观察电路表面，表明没有绝缘涂层粘附。
实施例19使用干颗粒涂铺器，将平均粒度为40μm的塑料导电颗粒通过50μm目的筛网铺展于PET膜的聚硅烷基粘着材料涂敷面上。将氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物溶液涂于膜的颗粒铺展面上并在干燥后，用紫外光照射以固化成膜树脂。将此膜浸泡于异丙醇中以溶解掉未固化的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物，干燥后，沿着成膜树脂层与聚硅氧烷粘着层之间的分界面分离膜。然后将此样品浸泡于甲醇中以溶解掉暴露于表面的颗粒的绝缘层。
实施例20使用干颗粒涂铺器，将平均粒度为40μm的塑料导电颗粒通过80μm目的筛网铺展于PET膜的聚硅氧烷基粘着材料涂敷面上。将50μm目和85μm间距的遮盖物紧贴于膜的粘着面上并使导电颗粒以格栅模式排列。将含有光固化剂的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物溶液涂于膜的颗粒铺展面上并在干燥后，用紫外光照射以固化成膜树脂。将此膜浸泡于异丙醇中以溶解掉未固化的氨基甲酸乙酯现烯酸酯低聚物，干燥后，沿着成膜树脂层与聚硅氧烷粘着层之间的分界面分离膜。作为待连接的基底，使用的是具有2mm长的Au电镀电极(线宽50μm，间距100μm，高度大约0.8μm，毗邻电极之间的高度差大约0.3μm，总电极宽50mm)的玻璃基底。将这些基底放置在适当的位置使得它们各自的电极彼此相对，然后将所得到的各向异性导电树脂膜置于电极之间，在10kg/cm2的压力下将电极彼此压合，并在此状态下，通过施加1mA的电流测量一对玻璃基底之间的连接电阻。
实施例21
在实施例20中，一个玻璃基底被具有焊接保护层的印刷基底所代替，焊接保护层平均比电极表面水平高大约2μm。电极是具有18μm高度的Cu电极。
实施例22在实施例20中，用具有大约0.01μm小孔的Au电镀的多孔聚苯乙烯颗粒作为导电颗粒。
实施例23在实施例20中，作为导电颗粒，使用的是平均粒度为40μm的塑料颗粒，这些颗粒已在其中分散有初极粒子大小为0.04μm的硅细粒的电镀溶液中进行了Au电镀，使得导电颗粒的表面和其上所沉积的二氧化硅细粒的表面被Au电镀层所覆盖。再有，玻璃基底被高度约为0.7μm的Al电极所代替。
实施例24在实施例20中，作为导电颗粒，使用的是平均粒度为40μm的塑料颗粒，这些颗粒其中分散有初极粒子大小为3μm的Ni细粒的电镀溶液进行了Au电镀，使得导电颗粒的表面和其上所沉积的Ni细粒的表面被Au电镀层所覆盖。再有，在实施例20中所用的玻璃基底之一被具有以比电极表面平均高大约2μm的方式放置的焊接保护层的印刷基底所代替。电极是高度18μm的Cu电极。
实施例25
将得自实施例20的各向异性导电树脂膜固化并在加压下用环氧粘合剂粘贴于一个玻璃基底上，然后紧压到另一个玻璃基底上并维持在这种状态下。
实施例26将环氧粘合剂涂于得自实施例20的各向异性导电树脂膜的两面上，将此粘合膜在加压下保持在玻璃基底之间并使之固化以粘结和固定两个玻璃基底。
对比例1如图2A所示，将平均粒度为10μm的塑料导电颗粒以30％(体积)量分散于热固性环氧树脂溶液中，用涂布器将此分散液铸涂于Teflon膜上并使之干燥。在所得到的膜中，存在许多导电颗粒附聚体且表面不平坦性大，膜的平均厚度为大约25μm。
对比例2如图2C示，将Ni颗粒以30％(体积)的量分散于聚酰胺酸的DMF溶液中并用涂布器将分散液铸涂于PET膜上。浇铸后立即发生导电颗粒的沉积(如图2D所示)。干燥后，将浇涛层与PET膜分离并进行加热处理使之亚酰胺化。在此膜中，如图2E所示，存在许多导电颗粒附聚体且表面的不平坦性大，膜的平均厚度为大约70μm。由于颗粒表面未暴露于膜的两面，将此膜浸泡在氢氧化钠水溶液中使聚酰亚胺部分的度降低至小于导电颗粒尺寸的程度，从而使颗粒表面暴露。由于膜中大部分导电颗粒因颗粒的沉积存在于PET膜面上，使聚异丁烯涂敷的PET膜在膜的一面上沉积并将其浸泡在氢氧化钢水溶液中，在每一面上聚酰亚胺的分解速率通过浸泡时间加以调节。在图2F和2G中示出了这些步骤。在这种情况下，聚酰亚胺的分解速率由浸泡时间来调整节，但以Ni颗粒之间的聚酰亚胺部分的膜厚度广泛分散且膜强度大大降低。还存在一些Ni颗粒表面未暴露的部分。试图降低涂层厚度以减少待除去的聚酰亚胺的量，但是在涂布过程中颗粒在涂布器与PET膜之间附聚，形成许多突起，使得不能得到所需的膜。通过将样品夹在评价电路中间并对其加压(10kg/cm2)(如图2I所示)进行了如图2H所示的所得样品电特性评价。
对比例3将平均粒度为40μm的塑料导电颗粒以10％(体积)的量分散于氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物的MEK溶液中，并用涂布器将此分散液铸涂于50μm厚的PET膜上。浇铸后立即发生导电颗粒的沉积。干燥后，以常用方式从膜的两面照射紫外光使成膜树脂固化。将膜浸泡于溶剂如异丙醇、MEK和甲苯中，但是不能使固化的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物溶解掉并使颗粒不被暴露(如图2J所示)。干燥后，除去PET膜。通过将样品置于评价电路之间并对其加压(10kg/m2)评价了所得样品的电特性。。
对比例4在实施例20中，用平均粒度为40μm的Ni颗粒作为导电颗粒。
对比例5在实施例20中，用平均粒度为40μm的Ni颗粒作为导电颗粒并且玻璃基底之一被具有以比电极表面平均高大约2μm的方式放置的焊接保护层的印刷基底所代替。电极是具有18μm高度的Cu电极。
表1<
<p>表1(续)
按照本发明，如上所详细描述的那样，提供了一种各向异性导电树脂膜，与常规导电树脂膜相比其具有极好的分辨性能并使具有高精细度的电路的连接成为可能。
权利要求
1.一种制备各向异性导电树脂膜的方法，包括下列步骤将导电颗粒粘接到在载体上形成的粘合层上并将这些颗粒固定到粘合层中，和填充一种成膜树脂，该树脂与位于导电颗粒间的粘合剂不相容，因而，借助均匀分散在平面方向的导电颗粒，所得的导电树脂膜仅在膜厚度方向有导电性，所得的导电树脂膜能用来将多个电子元件的相对放置的细电极进行电连接。
2.按照权利要求1的方法，其中成膜树脂是一种绝缘粘合剂。
3.按照权利要求1的方法，其中仅在厚度方向有导电性是通过将成成膜树脂层正面和反面暴露出导电颗粒来获得的。
4.按照权利要求1的方法，其中导电颗粒经事先放置在粘合层上的带孔的膜或网状物粘接并固定在粘合层上。
5.按照权利要求1的方法，其中膜或网状物有交叉条图案或交叉缝图案。
6.按照权利要求1的方法，其中粘合层和载体是透光性的，且成膜树脂是可光固化的树脂，所述树脂在填充成膜树脂后通过暴露到透过粘合层面的光固化。
7.按照权利要求1的方法，其中粘接导电颗粒的步骤是通过下列步骤进行的在粘合层上形成一个厚度大于导电颗粒粒径的导电颗粒层，将该导电颗粒层压到粘合层中以使导电颗粒埋到导电颗粒粒径一半或更小的深处。
8.按照权利要求1的方法，其中导电颗粒和粘合剂用不同电荷充电以用静电力分散在粘合层上的导电颗粒从而形成导电颗粒层。
9.按照权利要求4的方法，其中导电颗粒和带孔的膜或网状物用不同的电荷充电以用静电力分散在粘合层上的导电颗粒从而形成导电颗粒层。
10.按照权利要求1的方法，其中导电颗粒用一种加热或加压可除去的电绝缘层覆盖。
11.按照权利要求3的方法，其中导电颗粒事先用电绝缘层覆盖并通过从暴露的部分除去电绝缘层将导电颗粒在成膜树脂层的正面和反面暴露出来。
12.按照权利要求6的方法，其中光是电子束。
13.按照权利要求1的方法，其中导电颗粒在膜厚度方向以不同的浓度分散。
14.按照权利要求1的方法，其中成膜树脂有一几乎与相对电路为指引电极接触时形成的间隙一样厚的厚度。
15.一种电连接电路的方法，它包括将用权利要求13的方法制提的各向异性导电树脂膜材料放置在相对放置的电路之间，和从导电颗粒浓度较低一侧加热该各向异性导电树脂膜材料，随后在加压下加热。
16.一种细电极构件，它通过将多个电子部件的细电极相对放置在几乎同一平面上，将权利要求3获得的借将成膜树脂层正面和反面暴露出来的导电颗粒而仅在厚度方向有导电性的各向异性导电树脂膜材料夹心在细电极之间，并按压或在加压下加热以提供电连接。
17.按照权利要求16的构件，其中导电颗粒的平均粒径的粒径分布标准偏差为15％或更小。
18.按照权利要求16的构件，其中导电颗粒是用金属薄膜盖的塑料颗粒。
19.按照权利要求18的构件，其中金属以Au或Pt作为主要成份。
20.按照权利要求16的构件，其中导电颗粒是在其表面有细孔或在其表面和内部有连通的细孔的颗粒，所述孔的部分或全部覆盖有金属或填充有金属。
21.按照权利要求16的构件，其中导电颗粒在表面有细凸缘。
22.按照权利要求21的构件，其中细凸缘是通过将粒径为导电颗粒径1/10或更小的二氧化硅、玻璃或Ni细粒沉积在导电颗粒表面，随后用导电薄膜涂敷而获得的。
23.按照权利要求16的构件，其中各向异性导电树脂膜材料含有定位满足电极连接的位置的导电颗粒。
24.按照权利要求16的构件，其中细电极在相对放置的基底上形成，和一个或两个基底是由选自玻璃和陶瓷的高弹性材料制成的。
25.按照权利要求16的构件，其中细电极在相对放置基底上形成，和在一个或两个基底上形成的电极低于基底表面水平面。
26.按照权利要求16的构件，其中细电极在相对放置的基底上形成，和在一个或两个基底上形成的电极是电镀或真空沉积制得的薄膜电极。
27.按照权利要求16的构件，其中在基底上相邻电极的高度差是10μm或更小，导电颗粒的平均粒径为10μm或更小。
28.按照权利要求16的构件，其中细电极在相对放置的基底上形成，至少一个基底和各向异性导电树脂膜材料通过夹心或粘接法固定。
29.按照权利要求16的构件，其中电子部件是液晶显示器，裸芯片集成电路，带式自动连接集成电路或印刷线路板。
30.使用权利要求16的构件用于测试液晶显示器的显示性能，构成液晶显示器、裸芯片集成电路的元件的操作性能，带式自动连接集成电路的操作性能或印刷线路板的导电性的方法。
全文摘要
一种各向异性导电树脂膜材料，它通过将导电颗粒粘接到在载体上形成的粘合层上并固定在该粘合层中，和填充与位于导电颗粒间的粘合剂不相容的成膜树脂制得。该树脂膜材料借均匀分散在平面方向的导电颗粒仅在膜厚度方向有导电性，并适合用于相对放置的电路和多个电子部件的细电极的电连接和测试电子件。
文档编号H01B1/22GK1115485SQ95105708
公开日1996年1月24日 申请日期1995年5月10日 优先权日1994年5月10日
发明者后藤泰史, 塚越功, 太田共久 申请人:日立化成工业株式会社