印刷电路板连接结构、其制备方法以及各向异性导电粘合剂的制作方法

专利名称：印刷电路板连接结构、其制备方法以及各向异性导电粘合剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷电路板的连接结构、用于制备该连接结构的方法以及各向异性导电粘合剤。更具体而言，本发明涉及以下所述的印刷电路板的连接结构、用于制备该连接结构的方法以及各向异性导电粘合剤，该连接结构能够在低压カ下在电子器件等中的高密度电路板之间建立连接。
背景技术：
电子器件通常具有这样的结构，在该结构中，位于两块印刷电路板上的导电引线彼此电连接。在某些类型的电子器件中，柔性印刷电路板可以沿电子器件的机械部分的表面、侧面和背面设置。在这种情况下，柔性印刷电路板在行进的过程中弯曲。因而，正面和 背面在其末端处通常发生颠倒。出于这个原因，为了在制造中改善组件的柔性，在以正面和背面如上文所述在其末端处通常颠倒的方式使用柔性印刷电路板的应用领域中，使用称作“悬空引线”的裸导电引线作为柔性印刷电路板的连接部分的导电引线，其中所述的裸导电引线没有配备绝缘基材并且能够在背面建立电连接。悬空引线面向另ー个组件的导电引线并且在正面侧或背面侧上与之连接。这消除了制备双面柔性印刷电路板的必要，所述双面柔性印刷电路板在绝缘基材的正面和背面上包括导电引线。悬空引线与另ー块印刷电路板的导体(特别是)通过超声波接合来连接(參见专利文献I)。从而，可以容易地制备具有高连接强度的连接结构。另外，在使用不同于前述印刷电路板的情况下，通常在ー块印刷电路板的悬空引线与另ー块印刷电路板的导体之间建立导电连接。

发明内容
技术问题然而，随着电子器件中处理的信息量的快速増加，当印刷电路板导体的密脚距趋向于变小吋，由于超声波接合能够造成短路，因此需要开发与密脚距变小相对应的连接方法。因而，已经研究了ー种方法，其包括使用各向异性导电粘合剂将悬空引线与印刷电路板的基底垫片连接，从而容易地建立电连接。使用各向异性导电粘合剂建立悬空引线的电连接的方法可以容易地对应于导体的密脚距变小。不幸的是，所得到的连接是不稳定的，并且连接强度不够高。作为具体的劣化现象，例举两个现象作为主要直接现象(Dl)悬空引线因压カ而变形并破损，导致电连接不稳定，和(D2)剥离膜因压カ而变形，导致悬空引线之间的ACF流出，由此削弱连接强度。现象(Dl)和(D2)被称作劣化现象。这两个劣化现象当中的常见因素是热压接合期间产生的高压。因而，如果能够在悬空引线的变形和剥离膜的变形得到抑制的低压カ下建立导电连接，则可以解决前述问题。如果开发一种通过在悬空引线不发生变形的低压カ下进行热压接合而建立导电连接的方法，则用于在低压カ下建立导电连接的方法能够有效地在不包括悬空引线的两块印刷电路板的导电引线之间建立连接。本发明g在提供印刷电路板的连接结构，用于制备该连接结构的方法，以及为其所用的各向异性导电粘合剂，由此两块印刷电路板的导电引线在导电引线和剥离膜均不变形的低压カ下进行热压接合，从而在防止连接强度下降的同时，可以容易地建立稳定的导电连接。问题的解决方案本发明的印刷电路板的连接结构包括第一印刷电路板；第二印刷电路板，其位于所述第一印刷电路板的上方；和被设置成在所述第一印刷电路板的导体和所述第二印刷电路板的导体之间建立导电连接的各向异性导电粘合剂，其中所述各向异性导电粘合剂含有导电填料，并且其中所述导电填料由结晶的金属粒子线形成，所述结晶的金属粒子线是通过使金属粒子结晶并线状生长而制备的。
(NI)各向异性导电粘合剂以薄膜的形式设置在导体之间以建立导体之间的导电连接，因此其通常被称作“各向异性导电膜”。另外，(N2)各向异性导电粘合剂产品在使用之前处于膜的形式，因此也被称作“各向异性导电膜”。在本说明书中，各向异性导电膜(ACF)包括(NI)和(N2)。即，各向异性导电粘合剂被表述为各向异性导电膜(ACF)。尤其在以区别方式表述使用之前的(N2)的情况下，更是这样描述N2。或者，使用ー个可区别的名称，如“各向异性导电粘合剂膜”。如上文所述，各结晶的金属粒子线是通过使金属粒子结晶并线状生长而制备的伸长的金属粒子复合材料，该复合材料具有类似于伸长金属线的形状，其中多个金属粒子附着至该伸长金属线的表面。第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的导体通过ACF中的导电填料彼此电连接。通过ACF中的粘合剂树脂，印刷电路板彼此连接并固定。当两块印刷电路板的导体之间的距离减小至与导电填料的长度相差不大的距离以使导体进行热压接合时，在第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的导体之间经导电填料建立导电 (electrical continuity)。在这种情况下,构成导电填料的结晶的金属粒子线伸长并且具有预定水平的弾性。因此，即便是在低压カ下进行热压接合，也能够可靠地建立电连接。术语“低压力”表示该压カ低于在使用含有例如球状粒子充当导电填料的ACF时的压力。低压カ热压接合能够可靠地建立导电并且能够将粘合剂填入介于两块印刷电路板的基材之间、侧面之间等的空间(无流出)内，从而接合并且固定两个部件。这里，结晶的金属粒子线可以如下制备在含有铁磁金属离子和还原性离子的溶液中，铁磁金属离子被还原并且结晶出来。该金属在结晶的早期阶段结晶成细颗粒。在磁场中，所述细颗粒进行线状聚集，并且使得金属粒子结晶并生长成线状或类似线状的物体。已经认识到，在各结晶的金属粒子线中，金属粒子聚结成一体。这与诸如低电阻等性质相符合。在结晶的早期阶段之后，溶液中的铁磁金属离子使得在线状体的整个金属粒子复合材料上形成生长层。因而，新金属粒子附着到线状体的表面上以形成凸出部分，从而线状体的直径总体上増加。金属粒子线看起来在生长的后期阶段具有更大的直径和更光滑的表面。然而，通过增加扫描电子显微镜的放大率，可以清晰地识别线状体表面上的凸出部分。各结晶的金属粒子线在其表面上具有不规则体。根据条件如电压、电流和离子浓度，各结晶的金属粒子线宏观上看起来可具有类似节状结构的形状，所述的节状结构包括以预定间距存在的节点。例如，通过将铁磁金属离子掺入含有三价钛离子等的还原性溶液并且使所述金属离子结晶成金属体来形成结晶的金属粒子线。由此，用于结晶的金属粒子线的金属例如是可以作为铁磁性材料的金属或合金。在本发明的印刷电路板的连接结构中，由所述第一印刷电路板的导体和所述第二印刷电路板的导体之间的距离限定的间隙可以在O. I μ m至3. O μ m的范围内。结晶的金属粒子线具有低弹性并且因此即便是在低压カ下进行热压接合，也有可能将导体之间的间隙设定为O. ιμπι至3.0μπι。这消除了上述的劣化现象(Dl)和(D2)。前述构造具有以下效果(El)和(Ε2) =(El)防止悬空引线发生变形和断裂，从而使电连接变得稳定，以及(Ε2)防止剥离膜发生变形，因而不会致使在悬空引线之间的ACF流出。相反，在使用镍粒子、镀金树脂球等作为导电填料的情况中，当在低压カ下进行热压接合时，导体之间的间隙不会因它们具有高弾性而减小。在本发明的印刷电路板的连接结构中，第二印刷电路板可以包括悬空引线作为导体，并且ACF可以在第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的悬空引线之间建立导电连接。在这种情况下，随着信息量的増加，对应于导体和悬空引线的密脚距变小，可以通过在低压カ下进行热压接合，从而在电极之间建立导电连接，而不会造成短路。另外，可以增加第一印刷电路板和第二印刷电路板之间的连接強度。连接强度能被増加的原因如下。在导体和悬空引线之间的导电连接中，通常将ACF插入第一印刷电路板和第二印刷电路板之间，并且用热压接合工具从剥离膜进行热压接合。作为剥离膜，使用聚四氟こ烯(PTFE)或硅橡胶片材。使用PTFE或硅橡胶片材作为剥离膜的目的是为了在热压接合过程中(I)防止ACF粘附于热压接合工具，和(2)削減压缩组件(导体/ACF/悬空引线)的厚度发生改变、装置的设置发生偏离等，以及适当施加压カ以使所述偏离不会有所増加。然而，在热压接合期间，施加相关技术中所使用的压カ会由于温度升高而导致高度软化。因而，PTFE等通常从由于热压接合工具的压カ而发生显著变形的悬空引线之间挤压ACF，使得熔融或半熔融的ACF从第一印刷电路板的导体之间流出至外部。为了增加导体和悬空引线之间的连接強度，需要在(导体/悬空引线)组对之间的空间中蓄积大量的ACF而不流至外部，并且需要用ACF填充所述空间直到填充至所述(导体/悬空引线)组对的两个侧面的上部，以用厚的覆盖物覆盖所述侧面。即，当使用由PTFE等构成的剥离膜进行热压接合并在相关技术中所用的压カ下时，大量的ACF经常从导体之间流至外部，从而不能稳定地提供高粘着強度。迄今为止，例如已经使用球状或颗粒状金属粒子或镀金属的树脂球作为ACF中的导电填料。因而，已经要求在热压接合期间使用预定水平的压カ以在导体和悬空引线之间建立导电连接，从而导致粘着強度降低。在本发明中，使用通过使金属粒子结晶并线状生长而形成的结晶的金属粒子线作 为ACF中的导电填料。各结晶的金属粒子线具有高长径比和伸长的形状。伸长的结晶的金属粒子线看上去像十分细的针。因此，由于导电填料具有低弾性，因此，可以在不施加高压力的情况下减小在第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的悬空引线之间的间隙，从而使导体和悬空引线之间导电。因此，不需要施加在相关技术中在热压接合期间所用的压力，从而可以进行低压力安装。导体和悬空引线之间的间隙优选在约O. I μ m至约3. O μ m并且更优选在O. 3 μ m至2. Oym的范围内。低压カ安装防止这样的情况剥离膜在变形的悬空引线之间被挤压，造成ACF流出。因此，在热压接合期间ACF被保持在第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的悬空引线之间，这有助于提高连接强度。各所述结晶的金属粒子线均具有截面，在所述截面中，多个金属粒子聚结或堆积在一起，并且金属粒子可以在各所述结晶的金属粒子线的表面上形成多个凸出部分。表面上的凸出部分能够在ACF中的导电填料和粘着树脂之间提供满意的润湿性，从而作为总体粘合剂提供高连接强度。这使得第一印刷电路板和第二印刷电路板之间的连接强度增加。在本发明的印刷电路板的连接结构中，各所述结晶的金属粒子线可以具有O. 3μπι或更小的直径。这使得插入第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的悬空引线之间的导电填料的弾性降低，从而在低压カ下减小间隙。另外，在结晶的金属粒子线的纵向与ACF的厚度方向对齐的情况下，很有可能提供各向异性，换而言之，很有可能在ACF的厚度方向上提供导电性，并且很有可能在ACF膜的面内方向上提供非导电性。在直径超过O. 3 μ m吋，取决于结晶的金属粒子线的体积分数，导电填料的弹性增加。因 而，为了減少该间隙，需要闻压カ。结晶的金属粒子线的直径定义为结晶的金属粒子线的目视厚实部分的直径的平均值，其中在用扫描电子显微镜以X30，000放大率拍摄的照片中测量所述直径。视野数目设为约三个或更多个。使用总计约20个结晶的金属粒子线的平均值。在本发明的印刷电路板的连接结构中，包含在ACF中的结晶的金属粒子线的体积分数可以是O. I体积％或更小。这降低了插入第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的悬空引线之间的导电填料的弾性并且在低压カ下减小了间隙。另外，这使得容易在厚度方向赋予ACF导电性和在该膜的面内方向赋予ACF非导电性。结晶的金属粒子线的体积分数超过O. I体积％导致导电填料具有高弾性，从而可能需要高压力。在本发明的印刷电路板的连接结构中，各所述结晶的金属粒子线的长径比，即长度/直径，可以是5或更大。这使我们能够进行低压カ安装，从而提高第一印刷电路板和第ニ印刷电路板之间的连接强度。结晶的金属粒子线的长度定义为在放大率为X I, 000的光学显微照片中，结晶的金属粒子线的第一末端和第二末端之间的线性距离的平均值。视野数目设为约20个或更多个。使用总共约100个结晶的金属粒子线的平均值。在本发明的印刷电路板的连接结构中，结晶的金属粒子线可以沿所述第一印刷电路板的导体与第二印刷电路板的导体之间的连接方向排列。即，结晶的金属粒子线沿ACF中的厚度方向取向。因而，通过低压力安装使电极之间导电。低压カ安装提高了第一印刷电路板和第二印刷电路板之间的连接强度。本发明的ACF在第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的导体之间建立导电连接，其中所述第二印刷电路板位于所述第一印刷电路板的上方。该ACF包括导电填料，该导电填料由结晶的金属粒子线形成，所述结晶的金属粒子线是通过使金属粒子结晶并线状生长而形成的。根据前述构造，可以通过在低压カ下进行热压接合来实现两块印刷电路板的导体之间的导电连接。因此，例如，在ー块印刷电路板包括悬空引线充当导体并且使用剥离膜通过热压接合在所述悬空引线和另ー块印刷电路板的导体之间建立导电连接的情况下，劣化现象(Dl)和(D2)得到抑制。例如，使用结晶的金属粒子线作为导电填料产生以下效果(El)和(E2) (E1)防止悬空引线发生变形和断裂，从而使电连接变得稳定，以及(E2)防止剥离膜发生变形，因而不会导致ACF在悬空引线之间流出。由此，两块印刷电路板以高机械连接强度连接。在本发明的印刷电路板的连接结构中，ACF可以是膜的形式。这有利于热压接合处理以在两块印刷电路板的导体之间建立导电连接。在ACF中，结晶的金属粒子线可以沿该膜的厚度方向取向。这有利于低压力安装并且有利于各向异性导电性的实现。一种用于制备本发明的印刷电路板的连接结构的方法包括以下步骤制备第一印刷电路板；在所述第一印刷电路板上设置各向异性导电粘合剂膜；在所述各向异性导电粘合剂膜上设置第二印刷电路板，从而与所述第一印刷电路板相对应；以及通过使用热压接合工具隔着剥离膜从所述第二印刷电路板施加压カ从而进行热压接合。在设置所述各向异性导电粘合剂膜的步骤中，包含在所述各向异性导电粘合剂膜中的导电填料由结晶的金属 粒子线形成，所述结晶的金属粒子线是通过使金属粒子结晶并线状生长而形成的。当两块印刷电路板的导体之间的距离减小至与导电填料的长度相差不大的距离以对导体进行热压接合时，在第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的导体之间经导电填料建立导电。在这种情况下，构成导电填料的结晶的金属粒子线伸长并且具有预定水平的弾性。因而即便是在低压カ下进行热压接合，也可以可靠地建立电连接。在低压カ下进行热压接合能够可靠地建立导电并且使粘合剂保持在两块印刷电路板的基材之间、侧面之间等的空间内，从而接合并且固定两个部件。在热压接合步骤中，作为所述第一印刷电路板的导体和所述第二印刷电路板的导体之间的距离限定的间隙可以设在O. I μ m至3. O μ m的范围内。另外，在热压接合步骤中，压カ可设为2MPa或更小。因而可以在第一印刷电路板和第二印刷电路板之间实现高连接強度。本发明的有益效果根据本发明的印刷电路板的连接结构等，在使得导电引线和剥离膜不会发生变形的低压カ下对两块印刷电路板的导电引线进行热压接合，从而可以在防止连接强度降低的同时，容易地建立稳定的导电连接。附图
简要说明图IA是示出本发明实施方案的印刷电路板的连接结构的平面图。图IB是沿图IA的线IB-IB所取得的截面视图，其中图IA是示出本发明实施方案的印刷电路板的连接结构的平面图。图IC是示出本发明实施方案的示例性印刷电路板的连接结构的间隙的放大视图。图2示出图IA至IC中所示的印刷电路板的导体与第二印刷电路板的悬空引线进行连接的状态。图3示出热压接合过程。图4示出结晶的Ni-粒子线(对应于光学显微镜的视野)。图5A是结晶的Ni-粒子线的SEM照片(X30，000)。图5B是图5A的示意图。
图6示出在相关技术的印刷电路板的连接结构中因热压接合而变形的悬空引线。图7示出在相关技术的印刷电路板的连接结构中ACF因热压接合而流出后的状态。
具体实施例方式下文将參考附图描述本发明的实施方案。在所述附图中，使用相同的參考标记对相同或等同的元件命名，并且不再对相同或等同的元件进行赘述。在图中的尺寸比率不总是与相应图中描述的实际物体相同。图I示出根据本发明实施方案的印刷电路板的连接结构。图IA是平面图。图IB是沿线IB-IB取得的截面视图。图IC说明了在作为导体和悬空引线之间的距离限定的间隙中的导电填料或结晶的金属粒子线。
印刷电路板的连接结构50是通常包括(具有位于基材11上的导电引线15的第一印刷电路板10/各向异性导电膜(ACF)33/具有悬空引线25的第二印刷电路板20)的层压体。在第一印刷电路板10中，通过将(例如)铜箔粘合到绝缘基材11上并且通过蚀刻将该铜箔图案化而形成的导电引线(下文称作“导体”)15以规则的间距并置。在第一印刷电路板10中，设置在绝缘基材11上的暴露的导体15充当连接部分并且还称作“基底垫片”。ACF 33包含充当导电填料的结晶的金属粒子线(下文称作“CMPW”)33p和充当粘合剂的热固性树脂33a。由ACF 33在导体15和悬空引线25之间建立导电连接。通过将ニ者之间的距离减小至与热固性或热塑性粘合剂树脂中CMPW 33p的长度相差不大的距离，从而在导体15和悬空引线25之间实现电连接。在其间建立有导电连接的导体15和悬空引线25之间的间隙g例如是I μπι并且可以在O. Ιμπι至3. Ομπι的范围内。如图IB中所示，ACF 33介于导体15和悬空引线25之间。具体而言，CMPW 33ρ起到建立导电连接的作用。CMPW 33ρ是通过使金属粒子结晶并线状生长所形成的线状或类似线状的金属粒子复合材料，并且其制备方法将在下文进行详细描述。图2和图3示出了用于制备连接结构的方法，所述连接结构被设置成连接第一印刷电路板10上的导体15和第二印刷电路板的悬空引线25。如图2中所示，布置悬空引线25，从而使之在平面上与第一印刷电路板10上的导体15 —致。悬空引线25之间的各间隔S2的宽度(即悬空引线之间的间距)与导体15之间的各间隔S1的宽度(即导体15之间的间距)匹配。在第一印刷电路板10上的导体15之间的各间隔S1横向并向上开ロ。在第二印刷电路板20中，充当导电引线的各悬空引线25的一端从绝缘基材21延イ申，并且其另一端抵达绝缘基材21。各悬空引线在一端和另一端之间是裸露的。在各悬空引线25中，如图2中所示，两端均可以抵达绝缘基材21以形成引线。或者，另一端可以在裸露状态下终止。在设置有包括悬空引线的多个区域的情况中，这些区域可以并置或以错位布局(对于三个或更多个区域而言)设置。如图3中所示，ACF 33被设置于导体15和悬空引线25之间，从而与全部并置的导体15交叉。由此，使ACF 33在施加了压カ的悬空引线25和导体15之间导电。就热压接合的条件而言，热压接合可以在100° C至300° C的温度下、5秒至45秒的保持时间和O. 2MPa至2MPa的压カ下进行。例如，热压接合可以在200° C的温度下、15秒的保持时间和IMPa的压カ下进行。在相关技术中，压カ是约3MPa。温度是指ACF 33的温度。因而，前述热压接合条件中的温度200° C表示将包括加热器的热压接合工具41以使ACF 33的温度是200° C的方式设至较高的温度。保持时间是用加压工具41进行加压的时间长度。热压接合期间使用的剥离膜35可以由较不易粘附于粘合剂树脂的氟碳基树脂，如聚四氟こ烯(PTFE)构成。为了起到剥离膜的作用，厚度可以在10 μ m至300 μ m的范围内并且例如是50 μ m。在使用硅橡胶片材的情况下，厚度可以在ΙΟΟμπι至250μπι的范围内，优选例如是200 μ m。如上文所述，ACF 33主要含有热固性树脂或热塑性树脂。热固性树脂在低于固化温度的瞬态温度范围经历熔融或半熔融状态。热塑性树脂在高温下处于熔融或半熔融状态。如图IC中所示，对熔融或半熔融状态下的ACF施加压カ能够减小导体15和悬空引线25之间的距离，从而ACF 33中的CMPW 33p能够使导体15和悬空引线25之间导电。如IC图中所示，各CMPW 33p被延长并且具有弾性，由此在导体15和悬空引线25之间的间隙g中在进行弹性变形的同时建立导电。CMPW 33p具有低弹性。这导致为缩小间隙g所需要的压カ降低。因而可以在热压接合中在低于相关技术中压力的压カ下建立导电连接。低压カ安装防止ACF的熔融或半熔融树脂33a流出。即，防止劣化现象(Dl)和(D2)，由此获得效果(El)和(E2)。在热压接合中可以使用宽度尺寸落在露出的悬空引线25的长度范围内的加压エ具(热压接合工具)41。剥离膜31介于加压工具41和悬空引线25之间。设置剥离膜31以防止ACF 33附着于加压工具41。从低粘着性树脂膜的角度考虑，剥离膜31可以由例如PTFE膜或硅橡胶片材形成。在热压接合期间，将图3中所示的热压接合装置的加压工具41、第一印刷电路板10和第二印刷电路板20等置于环境气氛中。使用各向异性导电膜在悬空引线之间建立电连接的方法能够用于密脚距变小的导体，但是不利的是提供不稳定的连接和不足的连接强度。迄今为止，已经在热压接合时使用例如约3MPa的高压力。如图6中所示，这种高压カ导致悬空引线125发生变形。从变形的剥离膜(未显示)施加压カ导致含有颗粒状导电填料133p的ACF 133流出(參见图7)。即，发生前述两种劣化现象(Dl)和(D2)。将參考附图描述相关技术的连接结构150。在图6中，附图标记115表不下方的引线(导体)。在图7中，附图标记111表不基材。在本发明的实施方案中，使用CMPW 33p作为ACF33中的导电填料。由此，在低压力下将热压接合工具41压向剥离膜31和悬空引线25，使得悬空引线25仅产生小的变形。另外，低压カ防止ACF 33流出。因此，如图IB中所示，ACF蓄积在(导体15/悬空引线25)组对之间的间隔中。所述间隔用ACF填充至(导体15/悬空引线25)组对侧面的上部分，由此有助于提高连接强度。ACF 33以熔融或半熔融状态附着至(导体15/悬空引线25)组对的侧面。由此，如图IB中所示，在(导体15/悬空引线25)组对之间的各间隔S中，ACF不具有平坦表面，而具有中间部分带有斜侧面的凹陷表面，这种表面形状是粘稠流体的特征。所蓄积的大量ACF 33不产生陡峭的斜侧面。如图7中所示，陡峭的斜侧面和少量ACF在(导体15/悬空引线25)组对的侧面上产生薄的覆物层或基本上不产生覆盖物，从而降低了连接强度。
第一印刷电路板10和第二印刷电路板20均可以是柔性印刷电路板(FPC)或可以是其他类型的印刷电路板。在柔性印刷电路板的情况下，可以使用通常用于印刷电路板的树脂(如聚酰亚胺、聚酯和玻璃纤维环氧树脂板)作为绝缘基材11和21。具体而言，当优选除柔性之外还具有高耐热性吋，优选使用例如聚酰胺树脂和聚酰亚胺树脂，如聚酰亚胺和聚酰胺-酰亚胺。第一印刷电路板10不需要強化。如果第一印刷电路板10被強化，则可以从其背面提供強化。当从其背面提供强化时，例如，可以接合具有适当厚度的玻璃纤维环氧树脂板、聚酰亚胺板、聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)板或不锈钢板。可以通过以常规方式进行蚀刻来对金属箔(如铜箔通行加工，从而形成导体15或悬空引线25。可供选择的是，可以通过使用镀覆的半添加法形成导体15。另外，可以通过印刷施加例如Ag膏来形成导体15。各导体15可以具有ΙΟμπι至40μπι (例如18 μ m)的厚度。各悬空引线25可以具有ΙΟμπι至25μπι (例如20 μ m)的厚度。接下来，将描述ACF 33中的CMPW 33p。CMPff 33p可以由还原沉淀法制备。用于CMPff 33p的还原沉淀法在日本未审查专利申请公开No. 2004-3 32047等中进行了详细描述。这里介绍的还原沉淀法是使用三价钛(Ti)离子充当还原剂的方法。沉淀的金属粒子(例如，Ni粒子)含有痕量的Ti。由此，可以通过定量分析Ti含量来确定金属粒子是否是由使用三价钛离子的还原沉淀法制备的。可以通过变换与三价钛离子一起存在的金属离子来制备想要的金属粒子。在Ni的情况下，可以使Ni离子共存。添加痕量的Fe离子来形成含有痕量Fe的结晶的Ni-粒子线33p。为形成CMPW 33p，要求金属是铁磁金属，并且要求金属粒子具有预定或更大的尺寸。Ni和Fe均是铁磁金属。因此，可以容易地形成结晶的金属粒子线。在下述过程中需要尺寸条件，在所述过程中，形成铁磁金属的磁畴并且铁磁金属通过磁力彼此结合，在保持结合状态的同时金属沉淀，并且金属层生长成一体化的金属体。即使在具有预定或更大尺寸的金属粒子通过磁力彼此结合后，所述金属也继续沉淀。例如，结合的两个金属粒子的边界的颈部(neck)随金属粒子的其他部分一起生长变厚。CMPW 33p的平均直径D可以在例如5nm至300nm (O. 3 μ m)范围内，包括端点值。平均长度L可以在例如O. 5 μ m至1000 μ m的范围内，包括端点值。由(长度L/直径D)表示的长径比可以是5或更大。然而，这些范围之外的尺度是可接受的。在这个实施方案中，CMPW 33p在ACF 33中的比例可以在O. 0001体积％至O. I体积％的范围内，包括端点值。图4示出了结晶的Ni-粒子线33p。用光学显微镜以X 100至X 500的放大率观察结晶的Ni-粒子线33p。通过测量目视最厚的部分来确定直径D。长度L定义为第一末端和第二末端之间的线性距离。不用光学显微镜測量厚度。为了解释长径比，图4中概念性地示例了直径D。图5A是结晶的Ni-粒子线33p的SEM照片(X30，000)。图5B是其示意图。当在SEM照片中测量直径D时，在不包括特别凸出的部分在内的最厚部分处进行测量。如下所述测量CMPW 33p的直径D、长度L和长径比。CMPW33p的长度定义为在放大率为X 1,000的光学显微照片中CMPW 33p的第一末端和第二末端之间的线性距离的平均值。视野数目设为约20个或更多个。使用总共约100个CMPW 33p的平均值。CMPW 33p的直径定义为在用扫描电子显微镜以X 30，000放大率拍摄的照片中所测量的CMPW 33p的目视厚实部分的直径的平均值。视野数目设为约三个或更多个。使用总共约20个CMPW 33p的平均值。
在使用热固性粘合剂树脂作为粘合剂树脂33a的情况下，热固性粘合剂树脂主要含有环氧树脂、酚氧树脂(ー种高分子量环氧树脂)、固化剂和导电粒子。作为ACF 33，例如可以使用含有环氧树脂和酚氧树脂的树脂，CMPff 33p分散于其中，其中所述环氧树脂和酚氧树脂是绝缘热固性树脂并且充当主要组分。使用环氧树脂可以提高ACF 33的成膜性能、耐热性和粘着強度。如果ACF 33是膜的形式，则ACF 33厚度可以在15 μ m至45 μ m的范围内，例如是35 μ m。可以用作ACF 33中所含的环氧树脂33a的环氧树脂的例子包括来自双酚A、F、S和AD的环氧树脂；来自双酚A和双酚F的共聚物型环氧树脂；萘型环氧树脂；酚醛型环氧树脂；联苯型环氧树脂；和ニ环戊ニ烯型环氧树脂。ACF 33可以含有这些环氧树脂的至少ー种。考虑ACF 33所要求的性能，可以适当地选择环氧树脂和酚氧树脂的分子量。例如，使用高分子量环氧树脂可以使树脂在连接温度下具有高成膜性能和高熔融粘度，从而在不会打乱下文描述的导电粒子取向的情况下获得建立连接的效果。使用低分子量环氧树 脂可以获得高交联密度，从而获得提高耐热性的效果。另外，在加热期间环氧树脂与前述固化剂快速反应，从而获得提高粘着性能的效果。因此，从获得良好平衡的性能的角度考虑，优选使用具有15，000或更大分子量的闻分子量环氧树脂与具有2，000或更小分子量的低分子量环氧树脂的组合。可以适当地选择高分子量环氧树脂和低分子量环氧树脂的掺和量。本文使用的术语“平均分子量”是指通过凝胶滲透色谱法(GPC)，使用由THF组成的展开溶剂而测定的经聚苯こ烯换算的重均分子量。ACF 33含有充当固化剂的潜在性固化剂。掺入固化剂以加速环氧树脂固化，从而获得高粘着強度。虽然潜在性固化剂具有优异的低温储存稳定性并且在室温下非常不太容易引起固化反应，但是潜在性固化剂因热、光等快速地引起固化反应。潜在性固化剂的例子包括咪唑型、酰肼型、胺型(如三氟化硼-胺络合物、胺酰亚胺、聚胺型、季胺类和烷基脲型)、双氰胺型、酸酐型、苯酚型固化剂、以及它们的改性材料。这些潜在性固化剂可以単独使用，或作为两种或更多种的混合物组合使用。在这些潜在性固化剂当中，从优异的低温储存稳定性和快速起效性能的观点看，优选使用咪唑型潜在性固化剂。可以使用已知的咪唑型潜在性固化剂作为所述咪唑型潜在性固化剂。更具体而言，例举了咪唑化合物和环氧树脂的加合物。咪唑化合物的例子包括咪唑、2-甲基咪唑、2-こ基咪唑、2-丙基咪唑、2-十二烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和4-甲基咪唑。特别是，微胶囊化的潜在性固化剂是优选的，原因是它们能够成功地实现长寿命性质和快速固化(两者之间是ー种权衡关系)之间的平衡，所述微胶囊化的潜在性固化剂是通过用例如聚氨酯型或聚酯型高分子材料或用由镍或铜构成的金属薄膜以及无机物质如硅酸钙被覆相应的前述潜在性固化剂之一而形成的。因而，微胶囊化的咪唑型潜在性固化剂是特别优选的。尽管已经详述将热固性粘合剂用于ACF 33，但是如上所述可以使用热塑性树脂。实施例制备了三个试样实施例Al至A3，每个试样包括图I中所示的印刷电路板的连接结构50。为了进行比较，制备印刷电路板的连接结构，所述连接结构含有在ACF中充当导电填料的Ni粒子等。下表示出试样的制备条件。就测试而言，将各ACF 33插入评价板1(与图2中所示的第一印刷电路板102相对应)和包括悬空引线的评价板II (与图2中所示的第ニ印刷电路板20相对应)之间并且通过图3中所示的方法进行热压接合。在各实施例Al至A3中，各ACF 33含有充当导电填料的CMPW。相反，在各比较例BI和B3中，使用Ni粒子作为ACF中的导电填料。在比较例B2和B4中，使用镀金树脂球作为导电填料。在热压接合后，測量粘着強度和在高温和高湿度罐中电阻随时间的变化。下表示出結果。当将实施例Al中的粘着強度定义为I时，用粘着-強度比表示粘着強度。表
权利要求
1.一种印刷电路板的连接结构，包括 第一印刷电路板； 第二印刷电路板，其位于所述第一印刷电路板的上方；和 各向异性导电粘合剂，其被设置成在所述第一印刷电路板的导体和所述第二印刷电路板的导体之间建立导电连接， 其中所述各向异性导电粘合剂含有导电填料，并且其中所述导电填料由结晶的金属粒子线形成，所述结晶的金属粒子线是通过使金属粒子结晶并线状生长而制备的。
2.根据权利要求I所述的印刷电路板的连接结构，其中由所述第一印刷电路板的导体和所述第二印刷电路板的导体之间的距离所限定的间隙在0. I y m至3. O y m的范围内。
3.根据权利要求I或2所述的印刷电路板的连接结构，其中所述第二印刷电路板包括悬空引线作为所述导体，并且所述各向异性导电粘合剂在所述第一印刷电路板的导体和所述第二印刷电路板的所述悬空引线之间建立导电连接。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的印刷电路板的连接结构，其中所述结晶的金属粒子线均具有截面，在所述截面中，多个金属粒子聚结或堆积在一起，并且其中所述金属粒子在各个所述结晶的金属粒子线的表面上形成凸出部分。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的印刷电路板的连接结构，其中所述结晶的金属粒子线的直径均为0. 3 y m或更小。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的印刷电路板的连接结构，其中包含在所述各向异性导电粘合剂中的所述结晶的金属粒子线的体积分数是0. I体积％或更小。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的印刷电路板的连接结构，其中所述结晶的金属粒子线的长径比，即长度/直径，均为5或更大。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的印刷电路板的连接结构，其中所述结晶的金属粒子线沿所述第一印刷电路板的导体与所述第二印刷电路板的导线之间的连接方向排列。
9.一种各向异性导电粘合剂，其被设置成在第一印刷电路板的导体和第二印刷电路板的导体之间建立导电连接，其中所述第二印刷电路板位于所述第一印刷电路板的上方，所述各向异性导电粘合剂包含 导电填料，其中所述导电填料由结晶的金属粒子线形成，所述结晶的金属粒子线是通过使金属粒子结晶并线状生长而形成的。
10.根据权利要求9所述的各向异性导电粘合剂，其中所述各向异性导电粘合剂是膜的形式。
11.根据权利要求10所述的各向异性导电粘合剂，其中所述结晶的金属粒子线沿所述膜的厚度方向取向。
12.一种用于制备印刷电路板的连接结构的方法，包括以下步骤 制备第一印刷电路板； 在所述第一印刷电路板上设置各向异性导电粘合剂膜； 在所述各向异性导电粘合剂膜上设置第二印刷电路板，从而与所述第一印刷电路板相对应；以及 通过使用热压结合工具隔着剥离膜从所述第二印刷电路板施加压力从而进行热压结I=I，其中，在设置所述各向异性导电粘合剂膜的步骤中，包含在所述各向异性导电粘合剂膜中的导电填料由结晶的金属粒子线形成，所述结晶的金属粒子线是通过使金属粒子结晶并线状生长而形成的。
13.根据权利要求12所述的用于制备印刷电路板的连接结构的方法，其中，在所述热压结合步骤中，由所述第一印刷电路板的导体和所述第二印刷电路板的导体之间的距离所限定的间隙在0. I ii m至3. O ii m的范围内。
14.根据权利要求12或13所述的用于制备印刷电路板的连接结构的方法，其中，在所述热压结合步骤中，所述压力设为2MPa或更小。
全文摘要
本发明提供了一种印刷电路板、印刷电路板的连接结构等，所述连接结构包括第一印刷电路板；第二印刷电路板，其位于所述第一印刷电路板的上方；和被设置为在所述第一印刷电路板的导体和所述第二印刷电路板的导体之间建立导电连接的各向异性导电粘合剂，其中所述各向异性导电粘合剂含有导电填料，并且其中所述导电填料由结晶的金属粒子线形成，所述结晶的金属粒子线是通过使金属粒子结晶并线状生长而制备的。因而可以在一块印刷电路板的悬空引线与另一块印刷电路板的导电引线(基底垫片)电连接的同时，容易地获得足够高的连接强度。
文档编号H05K3/36GK102714916SQ201080054929
公开日2012年10月3日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年12月2日
发明者下村哲也, 中次恭一郎, 山本正道, 野口航 申请人:住友电工印刷电路株式会社, 住友电气工业株式会社