專利名稱：使用可光活化膠粘膜粘合基材的方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種使用可光活化膠粘膜粘合兩層基材的方法，具體涉及一種將可光活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜連接電路的方法。
發(fā)明的背景在液晶顯示裝置中，玻璃顯示板的電極和柔軟電路通常稱為TCP(帶狀載體包)，其上面安裝有使顯示板工作的驅(qū)動集成電路(IC)，是用一層各向異性導(dǎo)電膠粘膜來連接的。通常，導(dǎo)電膠粘膜是將導(dǎo)電顆粒分散在絕緣性粘合劑(例如環(huán)氧樹脂)中，再將此分散體成形為膜來制備的。膠粘膜置于兩層相對的電路之間，然后加熱同時施加壓力來完成粘合。此粘附作用達到了以下效果在兩層相對的電路的連接端之間，導(dǎo)電顆粒在施加壓力的方向(即膠粘膜的厚度方向)上相互之間能夠?qū)щ?，從而在兩個相對的連接端之間具有導(dǎo)電性。
近年來，為了降低液晶顯示板的重量和成本，已經(jīng)開發(fā)了包含塑料基材或具有PET薄膜基材的柔軟電路的液晶顯示板。在使用常規(guī)的己知導(dǎo)電膠粘膜的情形下，加壓粘合的溫度可高至150到200℃。如果上述的液晶顯示板和柔軟電路在如此高的溫度下進行粘合，產(chǎn)生的熱損害可導(dǎo)致電極部分的變形和顯示板電極處的開裂。因而這樣的熱損害會導(dǎo)致連接失效。在顯示板和柔軟電路的電極部分之間的連接間距通常是100到200μm，但是，現(xiàn)在的顯示板要求更短的連接間距，例如50μm或更短。然而更短的連接間距會因膠粘膜的熱壓粘合過程中的加熱導(dǎo)致柔軟電路的變形，從而導(dǎo)致顯示板電極圖案的滑動。
為了解決這些問題，已經(jīng)研制了一種可光活化膠粘膜，可在較低的溫度下進行熱壓粘合，同時也研究了使用這種膠粘膜的連接方法。
例如，在日本未經(jīng)審查的專利公開No.11-60899中，說明了一種使用可紫外光活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜進行電路連接的方法。這種方法包括以下步驟將具有可紫外光活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜置于第一有電路的基材上；使用高壓汞燈的紫外光照射膠粘膜；將第二有有電的路的基材的電極與第一有電路的基材的電極對齊；在加熱和加壓的情形下進行粘附。
在日本未經(jīng)審查的專利公開No.8-146436中，說明了一種生產(chǎn)液晶顯示板的疊壓方法，是使用可光固化的膠粘劑粘合兩層透明基材。可光固化膠粘劑置于兩個透明基材之間后，便使用紫外光進行固化。在這個方法中，波長為300nm或更短的紫外光必須除掉，以限制透明基材的變質(zhì)。
此外，在日本未經(jīng)審查的專利公開No.9-320131中說明了一種使用可紫外光固化膠粘劑粘附兩片圓盤的方法，各片圓盤都由可透過紫外光的基材構(gòu)成。這種方法是將可紫外光固化膠粘劑置于兩層基材之間，再用紫外光透過基材照射紫外可光固化膠粘劑使粘合劑固化。在這個方法里，使用石英玻璃將2到3μm或更長波長的光濾除。這種方法也包括使用冷卻空氣來防止濾波器或紫外光源對基材的二次加熱。
通常，已知的粘附方法包括使用可光固化膠粘劑，低的溫度和短的熱壓粘合時間。但是，這些方法都包括使用光來使可光固化膠粘劑固化。當(dāng)使用光來使可光固化膠粘劑固化時，使用高強度光源(例如高壓汞燈和金屬鹵化物燈)可使固化時間縮短。在常規(guī)的粘附方法中，可光固化膠粘劑的輻照射是在置于一個基材上之后進行的。
使用高強度光源，例如上述的高壓汞燈或金屬鹵化物燈，會對透明基材產(chǎn)生有害作用，因為透明基材同時受到輻照，根據(jù)制成透明基材的材料情況，會產(chǎn)生著色或變暗之類的質(zhì)量變差現(xiàn)象。如果是樹脂的基材，則這種材料會分解，并會產(chǎn)生裂紋。
此外，在輻照基材時，基材的溫度會上升，根據(jù)基材材料和熱膨脹系數(shù)的情況而產(chǎn)生膨脹?；牡臒崤蛎洉?dǎo)致粘附和固化時兩層基材之間的滑動，并最終導(dǎo)致連接失效。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供了一種使用可光活化膠粘膜來粘附基材的方法，此時不會照射到基材，尤其是有電路的基材，從而防止了基材的質(zhì)量變差。
本發(fā)明提供一種粘附兩層基材的方法，通過輻照可光活化膠粘膜來活化該膠粘膜。然后活化的膠粘膜的第一表面與第一基材進行接觸，第二基材與其第二表面進行接觸。兩層基材之間再進行熱壓粘合。最好是使用可紫外光活化膠粘膜作為可光活化膠粘膜，使用紫外燈作為光源。
本發(fā)明也提供一種將兩層基材上電路連接的方法。這種方法包括以下步驟輻照(最好是使用紫外光輻照)可光活化膠粘膜(最好是可紫外光活化膠粘膜)使其活化；活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜的第一表面與第一基材上的電路進行接觸，而放置第二基材使其上面的電路與各向異性導(dǎo)電膠粘膜的第二表面進行接觸。將這兩層基材熱壓粘合，在第一和第二個基材的電路之間獲得了各向異性的導(dǎo)電性粘合。
附圖簡述閱讀下述的本發(fā)明實施方案的詳細描述以及附圖，將有助于更完全地理解本發(fā)明。附圖包括

圖1是按照本發(fā)明使用可光活化膠粘膜粘合基材過程的示意圖。
發(fā)明的詳細描述根據(jù)本發(fā)明的方法，在使用光照活化了可光活化膠粘膜后，將此膠粘膜轉(zhuǎn)移至兩層基材之間，隨后進行熱壓粘合。因此，在活化可光活化膠粘膜時基材不會受到光照，從而避免由于光照可能引起的質(zhì)量變差。
下面說明如圖1所示的本發(fā)明的一個實施方案。可光活化膠粘膜連同可剝離帶4一起從卷筒1解開，然后向加壓粘合頭3傳送。在到達加壓粘合頭3之前，可光活化膠粘膜5受到了光源6的照射(最好是紫外光)從而被活化。活化后的膠粘膜5再被轉(zhuǎn)移到第一個基材7上。隨后，可剝離帶被卷筒2卷回，已有活化的粘合膜在上面的基材7被傳送到加壓粘合頭8上，此時第二基材在加壓粘合頭8的作用下粘合到基材7上。
如果在第一和第二基材上都有電路的話，可以使用可光活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜作為膠粘膜來進行電路連接。
這里的術(shù)語“可光活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜”是指具有以下性能的粘合劑形成的膠粘膜在一層有電路的基材疊壓到另一層有電路的基材上后，這兩層有電路的基層能粘合起來，并且這兩層基材上的電路在膠粘膜的厚度方向上能導(dǎo)電，但在基材的平面方向上不導(dǎo)電，從而不會引起有的基材上的相鄰電路之間發(fā)生短路。例如本文所用的可光學(xué)活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜是指在粘合過程后能夠進行導(dǎo)電粘合的膜。各向異性導(dǎo)電性是發(fā)生在使用膠粘膜熱壓粘合兩層基材時產(chǎn)生的現(xiàn)象，這是因為導(dǎo)電顆粒之外的非導(dǎo)電膠粘劑組分由于在熱壓粘合過程中產(chǎn)生的熱和壓力的作用下發(fā)生了液化。由于非導(dǎo)電顆粒液化的原因，兩層面對的基材之間的電路可通過導(dǎo)電顆粒進行電路連通，而由于非導(dǎo)電粘合劑組分的存在，在基材的平面方向上則不具有電路連通性。
在日本未經(jīng)審查的專利公開No.11-60899中所描述的導(dǎo)電粘合劑，是使用紫外光可活化的陽離子聚合催化劑作為使脂環(huán)族環(huán)氧樹脂固化的催化劑，因而其可操作時間十分短。在此專利所闡述的方法中，使用紫外光照射粘合劑后立即就進行熱壓粘合，因此，粘合劑的可操作時間短不會帶來什么問題。而在本文所闡述的方法中，是在經(jīng)過輻照后將基材傳送到加壓粘合頭。因此，粘合劑過分短的可操作時間會有不利影響。此外，可操作時間短的粘合劑不能應(yīng)用于本發(fā)明中，因為該時間可包括用來安裝半導(dǎo)體設(shè)備的維護時間，或者臨時的停機時間，而這些時間要求膠粘劑的可操作時間為10分鐘或更長。再有，本發(fā)明所使用的可光活化膠粘膜最好是由具有以下特性的粘合劑形成(1)室溫下高的儲存穩(wěn)定性，例如可使用狀態(tài)能維持至少30天；(2)粘合劑在輻照和活化前可能承受較高的溫度，從而有利于在短時間內(nèi)干燥和膜的形成；(3)粘合劑要能在活化后的熱壓粘合時，能在大約100到130℃的低溫下快速地固化，較好是在一分鐘內(nèi)，更好是在30秒內(nèi)，最好是在10秒內(nèi)；(4)當(dāng)基材相互連接好時，要有良好的連接穩(wěn)定性。
較好的光學(xué)活性粘合劑可以包含環(huán)氧樹脂作為其有效組分，該環(huán)氧樹脂包含(1)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂；(2)含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂；(3)光活化陽離子聚合催化劑；(4)陽離子阻聚劑。包含這些組分的粘合劑能均衡地具有上述的特性。用此類可光活化的各向異性導(dǎo)電粘合劑形成膠粘膜時可以添加熱塑性彈性體或樹脂?？晒鈱W(xué)活化的各向異性導(dǎo)電粘合劑可通過向可光活化膠粘膜里加入導(dǎo)電顆粒來獲得。
盡管不打算拘泥于作什么理論解釋，可以認(rèn)為，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂與可光活化的陽離子聚合催化劑結(jié)合在一起時，在低溫下能迅速固化。含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂則可延長粘合劑被活化后的可操作時間。含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂的反應(yīng)活性比脂環(huán)族環(huán)氧樹脂低。可光活化的陽離子聚合催化劑在光照下能催化環(huán)氧環(huán)的開環(huán)反應(yīng)，產(chǎn)生諸如路易斯酸之類的陽離子活性物質(zhì)。陽離子阻聚劑則通過置換一部分陽離子聚合催化劑并螯合路易斯酸或其它陽離子活性物質(zhì)來延遲或抑制陽離子聚合反應(yīng)，從而延長膠粘膜的可操作時間。
在使用可光活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜時，為了獲得基材與基材之間良好的電連接性，粘合劑組分在熱壓粘合過程中必須充分液化，并且在導(dǎo)電顆粒之間以及導(dǎo)電顆粒與基材上的電路之間粘合劑組分可充分排除。粘合劑組分的流動性取決于粘合劑中樹脂的本征粘度和伴隨熱固化反應(yīng)中的粘度增加的情況。當(dāng)粘合劑組分中含有脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和可光活化的陽離子聚合催化劑時，只有在催化劑被光照活化后聚合反應(yīng)才能進行。因此，這樣的粘合劑在室溫下可維持可用狀態(tài)和高的穩(wěn)定性達30天。但是，在光照下被活化后，這種組合物在低溫較短的時間內(nèi)熱固化。因為熱固化反應(yīng)在催化劑被活化后快速進行，并且由于熱固化反應(yīng)，粘合劑組分的粘度在較短的時間內(nèi)增加，熱壓粘合過程必須快速完成。為了延遲固化反應(yīng)，可以加入陽離子阻聚劑。然而，即使在加入了阻聚劑的情形下，如果光照和熱壓粘合之間間隔的時間比較長，例如要花時間使有電路的基材相互對齊，則會由于伴隨著熱固化反應(yīng)進行時粘合劑組分的粘度增加，導(dǎo)電顆粒之間以及導(dǎo)電顆粒和有電路的基材的電路之間的粘合劑組分難以被充分排除。不能排除導(dǎo)電顆粒之間以及導(dǎo)電顆粒和有電路基材的電路之間的粘合劑組分便會導(dǎo)致不穩(wěn)定的電路連接性。如果膠粘劑組合物中包含含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂，則在光照后的熱固化反應(yīng)會相對進行得慢些。因此，可以延長光照后的可操作時間。但是為了獲得滿意的固化從而確保良好的電路連接性，需要或者提高熱壓粘合的溫度或者延長熱壓粘合的時間。
由各向異性的導(dǎo)電粘合劑制成的各向異性的導(dǎo)電膠粘膜包含以下組分環(huán)氧樹脂(包含脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂)，可光活化的陽離子聚合催化劑和陽離子阻聚劑。由于含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂和陽離子阻聚劑的存在，這種膠粘膜經(jīng)光照后的粘度增加有限。因此，這種各向異性的導(dǎo)電膠粘膜在光照后具有較長的可操作時間。此外，由于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和可光活化的陽離子聚合催化劑的存在，這種各向異性的導(dǎo)電膠粘膜即使在較低的溫度下也能滿意地固化，確保穩(wěn)定的電路連接性。
根據(jù)如上所述，本文所闡述的可光活化膠粘膜和可光活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜與常規(guī)的膠粘膜片比具有許多優(yōu)點。例如，在光照活化前固化反應(yīng)不會進行，從而可增加室溫下膠粘膜的存儲穩(wěn)定性。此外，在光照活化前，此膠粘膜可以承受高達大約80℃的溫度而不會產(chǎn)生有害作用。這就允許該膠粘膜在較高的溫度下快速干燥，而不會啟動固化反應(yīng)，從而使得膠粘膜的生產(chǎn)更有效率。在光照活化后，膠粘膜在室溫下的可操作時間可以延長到10分鐘或更長，較好的是30分鐘或更長，以便熱壓粘合過程可滿意地進行。再有，當(dāng)進行電路連接時，使用了容易受熱變形的材料構(gòu)成的部件時，例如由以下材料制成的有電路的基材基于諸如聚酯或聚酰亞胺之類的聚合材料的FPC或TAB，或多氯聯(lián)苯(PCB)，或基于玻璃增強的環(huán)氧材料的聚碳酸酯或聚醚砜時，這些材料的變形可因熱壓粘合步驟能快速進行而降至最小。例如，包括本發(fā)明各向異性的導(dǎo)電膠粘膜的熱壓粘合步驟在大約100℃到130℃的溫度下，可在1分鐘內(nèi)完成，較好是30秒，更好是10秒。除了上述的例子之外，本發(fā)明的可光活化膠粘膜還展示了較好的相互連接性。
構(gòu)成本發(fā)明可光活化膠粘膜和可光活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜的組分分別描述如下脂環(huán)族環(huán)氧樹脂如上所述，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂可以改善粘合劑成分固化的速率和溫度。將此組分和可光活化的陽離子聚合催化劑結(jié)合使用，可以在較低的溫度下快速固化。由于其具有低的粘度，也可使得膠粘劑組合物與基材之間接觸緊密。這里的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂是每個分子至少平均含有兩個脂環(huán)族環(huán)氧基團的環(huán)氧樹脂。例如，可采用的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂包括以下含有兩個環(huán)氧基團的樹脂乙烯基環(huán)己烯二酮、3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯、己二酸雙(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)酯、2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基-5，5-螺環(huán)-3，4-環(huán)氧)環(huán)己烷-間-二噁烷。也可采用分子中含有3個，4個或更多環(huán)氧基團的多官能脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(例如Daicel Chemical Industries，Ltd.公司的產(chǎn)品Epolide GT)。
可采用的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量范圍約為90到500，較好是大約100到400，更好是大約120到300，最好是大約210到235。環(huán)氧當(dāng)量小于90的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂會降低組合物的耐用性和粘合強度，從而降低了連接的可靠性。環(huán)氧當(dāng)量大于500的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂會增加組合物的粘度，以致于在熱壓粘合過程中流動性差，并且其反應(yīng)能力降低，從而也會降低連接的可靠性。
含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂如上所述，將含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂與陽離子阻聚劑結(jié)合使用可以延長組合物光照活化后的可操作時間。此外，盡管含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂具有的反應(yīng)能力比脂環(huán)族環(huán)氧樹脂低，但在較高的溫度下仍能維持一定的反應(yīng)能力。當(dāng)膠粘膜中只含有脂環(huán)族環(huán)氧樹脂而沒有含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂時，在較低的溫度下(例如室溫)也會發(fā)生固化反應(yīng)，從而導(dǎo)致光照活化后只有較短的可操作時間。因此，如果活化和熱壓粘合之間的時間較長的話，例如要花時間對齊有電路的基材，由于過早的固化使得組合物粘度增加，阻礙了導(dǎo)電顆粒之間以及導(dǎo)電顆粒和每片基材上的導(dǎo)體之間的粘合劑組分的充分排除。這樣便會形成不穩(wěn)定的電路連接。含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂正好彌補了脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的缺點?？刹捎玫暮s水甘油基團的環(huán)氧樹脂每個分子中平均至少含有兩個縮水甘油基團，并且不含有陽離子阻聚基團(例如胺基、硫基或含磷基團)?？刹捎玫暮s水甘油基團的環(huán)氧樹脂，例如有由雙酚A和表氯醇合成的雙酚A類環(huán)氧樹脂、低粘度的雙酚F類環(huán)氧樹脂、具有多個官能團的苯酚基酚醛環(huán)氧樹脂、對-甲酚環(huán)氧樹脂等等。也可采用縮水甘油酯類型的環(huán)氧樹脂，例如六氫鄰苯二甲酸縮水甘油酯。
可采用的含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量，約為170到5500，較好約為170到1000，更好約為170到500，最好約為175到210。環(huán)氧當(dāng)量小于170的含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂會降低耐用性，并且粘合強度有限，環(huán)氧當(dāng)量大于5500的含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂則會使粘度增大。這樣的含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂在熱壓粘合過程中具有較低的反應(yīng)能力和較差的流動性，從而會降低連接的可靠性。
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂的混合比例脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂的結(jié)合使用，給本發(fā)明的組合物提供了滿意的各種期望特性的均衡。具體地講，由此形成的粘合劑具有以下兩個方面的令人滿意的特性脂環(huán)族環(huán)氧樹脂低溫下的快速固化能力和含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂在室溫下長的保存時間。脂環(huán)族環(huán)氧樹脂與含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂的重量比，通常約為20∶80到98∶2，較好約為40∶60到94∶6，更好約為50∶50到90∶10，最好為50∶50到80∶20。如果脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的量占這兩種樹脂總量的比例小于20％，就會降低低溫下的固化能力，從而使得粘合強度和連接可靠性都不充分。如果脂環(huán)族環(huán)氧樹脂量占這兩種樹脂總量的比例大于98％，則即使在室溫下也可能發(fā)生固化反應(yīng)，從而縮短了光照后膠粘膜的可操作時間。
可光活化的陽離子聚合催化劑可光活化的陽離子聚合催化劑的作用是在光照下通過產(chǎn)生諸如路易斯酸之類的陽離子活性物質(zhì)來催化環(huán)氧化物的開環(huán)反應(yīng)?？刹捎玫木酆洗呋瘎┌ǚ蓟氐}、二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鎓鹽、三芳基硒鹽、鐵的芳烴絡(luò)合物等等。特別可采用的陽離子聚合催化劑包括鐵的芳烴絡(luò)合物(因其具有較好的熱穩(wěn)定性)、六氟銻酸二甲苯-環(huán)戊二烯基鐵(II)鹽、六氟磷酸異丙基苯-環(huán)戊二烯基鐵(II)鹽、二甲苯-環(huán)戊二烯基鐵(II)三(三氟甲基磺酰基)甲基化物。
以環(huán)氧樹脂100重量份計，可光活化性的的陽離子聚合催化劑的量約為0.05到10.0重量份，較好約為0.075到7.0重量份，更好約為0.1到4.0重量份，最好約為1.0到2.5重量份。如果可光活化的陽離子聚合催化劑的量少于0.05重量份，就會降低低溫下的固化能力，從而使得粘合強度和連接可靠性不夠充分；如多于10.0重量份，在室溫下就可能發(fā)生固化反應(yīng)，從而縮短了在室溫下的保存時間。
陽離子阻聚劑陽離子阻聚劑通過在陽離子聚合反應(yīng)過程中取代陽離子聚合催化劑的一部分并螯合路易斯酸或其它陽離子活性物質(zhì)來延遲或抑制陽離子聚合反應(yīng)?？刹捎玫年栯x子阻聚劑包括冠醚如15-冠醚-5，1，10-菲咯啉及其衍生物、甲苯胺如N，N-二乙基-間甲苯胺、膦如三苯基膦、以及三嗪。
相對于可光活化的陽離子聚合催化劑而言，陽離子阻聚劑的量約為0.01到10.0當(dāng)量，較好約為0.05到5.0當(dāng)量，更好約為0.10到3.0當(dāng)量，最好約為0.4到2.0當(dāng)量。若含有的陽離子阻聚劑的量大于10.0當(dāng)量，就會降低低溫下的固化能力，從而使得粘合強度和連接可靠性不夠充分。若含有的陽離子阻聚劑的量少于0.05當(dāng)量，在室溫下就可能發(fā)生固化反應(yīng)，從而縮短了室溫下的保存時間。
導(dǎo)電顆粒適用的導(dǎo)電顆粒包括碳顆粒或銀、銅、鎳、金、錫、鋅、鉑、鈀、鐵、鎢、鉬、焊劑等金屬顆粒，或者表面上覆有金屬導(dǎo)電涂層的這些顆粒。也可以使用不導(dǎo)電的聚合物顆粒、如聚乙烯、聚苯乙烯、酚樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酰樹脂(acrylresin)、苯胍胺樹脂、玻璃、二氧化硅、石墨或陶瓷的顆粒、只要在它們表面上覆蓋一層導(dǎo)電的金屬涂層。
導(dǎo)電顆粒的平均顆粒大小根據(jù)連接用的電極的寬度以及相鄰電極之間的間距而變化。例如，如果電極寬度是50μm，相鄰電極之間的間距是50μm(電極中心距是100μm)，那么平均顆粒大小約為3-20μm較合適。使用平均顆粒大小約為3-20μm的導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膠粘膜，能在提供令人滿意的導(dǎo)電性能的同時，可防止相鄰電極之間的短路。在大多數(shù)情況下，由于用來連接兩層有電路的基材之間的電極間距約為50-1000μm，因此導(dǎo)電顆粒的平均顆粒大小在2-40μm較好。如果導(dǎo)電顆粒的平均顆粒大小小于2μm，那它們可能埋沒在電極表面的凹處從而失去導(dǎo)電顆粒的功能。如果導(dǎo)電顆粒的平均顆粒大小大于40μm，那它們可能在相鄰兩個電極之間產(chǎn)生短路。
導(dǎo)電顆粒的加入數(shù)量可以根據(jù)所用電極的面積和導(dǎo)電顆粒的平均顆粒大小而變化。一個令人滿意的連接常?？梢酝ㄟ^每個電極少量導(dǎo)電顆粒而達到，如2-10個顆粒。如果要求更低的電阻，導(dǎo)電顆粒在組合物中的量，可以是每個電極約為10-300個顆粒。如果在熱壓粘結(jié)過程中應(yīng)用更高的壓力，每個電極的導(dǎo)電顆粒數(shù)量可能增加到300-1000，因此要均勻地施加壓力，以便達到令人滿意的連接。導(dǎo)電顆粒的數(shù)量，以組合物總體積扣除導(dǎo)電顆粒的體積計，通常為0.1-30體積％，較好是0.5-10體積％，最好是1-5體積％。如果導(dǎo)電顆粒數(shù)量少于0.1體積％，那么連接時，增電極上缺乏導(dǎo)電顆粒的可能性增大，從而增大連接可靠性差的危險。如果導(dǎo)電顆粒數(shù)量多于30體積％，相鄰電極之間可能發(fā)生短路。
熱塑性彈性體或樹脂當(dāng)可光活化膠粘劑作為一種膠粘膜使用時，熱塑性彈性體或樹脂作為一種組分包含在內(nèi)。熱塑性彈性體或樹脂會增加膠粘膜的成形性能，提高其沖擊性，并減少由于固化反應(yīng)產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，提高粘合的可靠性。有用的熱塑性彈性體包括聚合物，由在低于某個溫度時是堅硬的硬鏈段和具有類橡膠彈性的軟鏈段所組成。有用的彈性體包括苯乙烯基熱塑性彈性體以及是嵌段共聚物的苯乙烯基彈性體，其中硬鏈段中是苯乙烯單元，軟鏈段中是聚丁二烯單元或聚異戊二烯單元。這些有用的彈性體實例包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)(其中軟鏈段中的雙烯組分發(fā)生了氫化)、還包括苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。其他有用的彈性體包括帶有反應(yīng)基團的苯乙烯基熱塑性彈性體，例如用甲基丙烯酸縮水甘油酯進行環(huán)氧化改性的彈性體、用共軛二烯的不飽和健進行環(huán)氧化的彈性體。在這些彈性體中存在的高極性反應(yīng)基團增加了彈性體和環(huán)氧樹脂的兼容性，使得其與環(huán)氧樹脂的配伍范圍變寬。另外這些彈性體中存在的高極性反應(yīng)基團可以使得與環(huán)氧樹脂進行交鏈反應(yīng)，導(dǎo)致固化后粘合可靠性的增加，能夠抗熱抗潮。環(huán)氧化苯乙烯基彈性體的一個例子是EpofriendA1020(Daicel Chemical Industries，Ltd.)。在本發(fā)明中，熱塑性樹脂也可以用來代替熱塑性彈性體。因為在粘合膜的熱壓粘合期間為了保證粘合的基材上導(dǎo)體之間有另人滿意的電路連通，熱塑性樹脂必須通過液化除去，所以適用的熱塑性樹脂，其Tg不得高于熱壓粘合的溫度。這些熱塑性樹脂例如包括聚苯乙烯樹脂。
熱塑性彈性體或樹脂以100重量份環(huán)氧樹脂計，其用量約為10-900重量份，較好約為20-500重量份，更好約為30-200重量份，最好約為0-100重量份。如果熱塑性彈性體或樹脂少于10重量份，那么膠粘劑的成膜性能就要降低。如果熱塑性彈性體或樹脂多于900重量份，那么膠粘劑的低溫流動性會降低。當(dāng)導(dǎo)電顆粒和有電路的基材粘合時接觸不良，將導(dǎo)致增加電阻，降低電路連通的可靠性，并降低粘合強度。
其他添加劑本發(fā)明的可光活化膠粘膜除了含有上面提到的組分外，也可以包含一種添加的陽離子聚合反應(yīng)促進劑。添加的反應(yīng)促進劑能進一步提高低溫固化性能和薄膜的快速固化性能。適用的反應(yīng)促進劑包括草酸二叔丁酯。反應(yīng)促進劑的量，以脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和含縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂100重量份計為0.01-5重量份，較好為0.05-3重量份，最好為0.1到2重量份。為了增加有電路的基材與膠粘劑組合物之間的粘合強度，也可以使用偶合劑，例如硅烷偶合劑，如γ-縮水甘油丙氧基三甲氧基硅烷以及β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷。
其他添加劑如抗氧劑，包括位阻酚基抗氧劑，例如二醇，包括雙(苯氧基乙醇)芴，鏈轉(zhuǎn)移劑，光敏劑，增粘劑，熱塑性樹脂，填充劑，流動改善劑，增塑劑，消泡劑等也可以添加，只要不危害本發(fā)明所要求的性質(zhì)。
制備可光活化膠粘膜的方法可光活化膠粘膜可以通過以下方法制備在合適的溶劑如四氫呋喃(THF)中制備一種含有上述膠粘劑的涂布溶液，將溶液涂布到載體例如一種聚合物薄膜上，然后將此經(jīng)涂布的薄膜干燥?？捎玫耐坎挤椒òㄈ魏魏线m的涂布方法，例如刮刀式涂布機。干燥過程在溫度低于80℃時進行，使得溶劑的蒸發(fā)不會引起固化反應(yīng)。形成的膠粘膜的厚度為5-100μm，當(dāng)為的是有電路的基材通過熱壓粘合連接在一起時，避免連接部位之間的空隙，達到必要的和足夠的緊密。
所得的可光活化膠粘膜提供在一層可剝離帶上，用光照射，最好用紫外光源發(fā)出的紫外光活化此膠粘膜。例如使用高亮度，波長范圍在300-400nm的水銀燈，金屬鹵化物燈或水銀-氙燈作為光源。水銀燈和水銀-氙燈一般是在365nm具有最高亮度。金屬鹵化物燈一般由金屬鹵化物，例如鹵化鎵、碘化鐵或溴化鐵在燈泡中構(gòu)成，它在一定的波長范圍內(nèi)比水銀燈的輻照效率更高。輻照劑量常常在100-10,000mJ/cm2的范圍內(nèi)調(diào)整，使得足夠活化陽離子聚合催化劑。
在上述照射過程中，波長短于300nm的紫外光，具有更多能量，被薄膜吸收的效率較高，轉(zhuǎn)化為熱。這些熱量能使膠粘膜以不同程度過早固化，縮短照射和隨后加壓粘合之間可操作的時間。濾去或衰減低于300nm的波長可以提高可操作時間。本發(fā)明中使用的光源也可以帶有一個濾光片，濾去波長范圍一般在450-600nm的可見光，或帶有一個濾光片，能吸收波長范圍一般為800-4000nm的紅外光。
另外，膠粘膜在輻照期間可以使用一股空氣在膠粘膜的表面吹來進行冷卻，以進一步保護其免受產(chǎn)生的熱量的不良影響。
經(jīng)活化的膠粘膜隨后通過熱壓頭被轉(zhuǎn)移到第一有電路的基材上，然后第二有電路的基材被傳移到膠粘膜空的另一表面上，用熱壓頭熱壓粘合之。熱壓溫度在100-130℃，粘合壓力根據(jù)粘合后要達到足夠的電路連接而合適地選擇。采用的壓力通常為1-5Mpa。粘合時間約為10秒到一分鐘或更長。
通過下列一些實例進一步說明本發(fā)明。這些實例并不意味著限制上面已充分闡述的本發(fā)明范圍。
實施例各向異性導(dǎo)電膠粘膜的制備將5.6g脂環(huán)烴樹脂(EpolideTMGT401購自Daicel Chemcal Industries Ltd.，Osaka Japan，環(huán)氧當(dāng)量＝219)、1.4g含有縮水甘油基團的環(huán)氧樹脂(EpikoteTM154購自Yuka Shell Epoxy Ltd.，環(huán)氧當(dāng)量＝178)和3g苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(EpofriendTMA1020購自Daicel Chemcal Industries Ltd.，環(huán)氧當(dāng)量＝510)混合，攪拌均勻。在苯并胍胺顆粒的表面上包覆一層鎳，然后再包覆一層金制備導(dǎo)電顆粒，其平均顆粒大小約5μm。將此導(dǎo)電顆粒加入到環(huán)氧組合物中，其量占最后固體顆粒的3體積％，攪拌直到導(dǎo)電顆粒充分分散。另外將0.101g可紫外光活化陽離子結(jié)合聚合催化劑(IrgacureTM261購自Nippon Ciba Geigy Ltd.，六氟磷酸異丙基苯-環(huán)戊二烯基鐵)、0.0308g陽離子阻聚劑(N，N-二甲基-m-甲苯胺)、0.084g反應(yīng)促進劑(草酸二叔丁酯、0.2g硅烷偶合劑(A187購自Nippon UnicarCo.Ltd.，γ-環(huán)氧丙氧基三甲氧基硅烷)和0.6g甲基乙基酮混合，攪拌均勻。將此混合物加入到前述導(dǎo)電顆粒分散液中，攪拌得到可紫外活化各向異性導(dǎo)電膠粘劑。將此膠粘劑用一個刮刀式涂布器涂布在硅樹脂處理過的聚合物薄膜上，此薄膜這里用作可剝離膜。在60℃下干燥10分鐘，得到厚度為20μm的可紫外光活化各向異性導(dǎo)電膠粘膜。
有電路的基材連接測試條的制造如上所述制成一片2mm×4cm的可紫外光活化各向異性導(dǎo)電膠粘膜樣品以356nm強度為150mW/cm2或180mW/cm2的紫外光照射20秒。樣品照射所用的紫外光源如表1所示，照射時用一股空氣冷卻。表1所示的紫外光源2和3都帶有一個濾光片，用來濾去波長為450-600nm的可見光以及波長不大于300nm的紫外光。
經(jīng)紫外光照射的膠粘膜在30℃，1.0Mpa壓力下，經(jīng)4秒的時間，被預(yù)先粘貼在表面上有一層ITO(銦錫氧化物)膜的0.1mm厚的聚酯薄膜上。此聚酯薄膜是可剝離膜，除此聚酯薄膜從粘合膜上被除去。然后，將一柔軟印刷電路(聚酰亞胺薄膜具有12μm厚35μm寬的鍍金銅線，其間距為70μm)放在預(yù)先粘貼在ITO-聚酯膜上的粘合膜上。然后在120℃，1.0Mpa壓力下熱壓10秒。當(dāng)粘合頭接觸基材時，兩層電路之間膠粘膜的溫度在10秒內(nèi)上升到120℃。
表1UV光源
測試用數(shù)字式萬用表測量柔軟電路與ITO-聚酯薄膜之間的電阻，結(jié)果列于表2。用顯微鏡(x100)對粘合線目測觀察，看連接部位是否有空隙。所有連接部位都沒有空隙。紫外光照射后在27℃，60％相對濕度下，分別暴露2分鐘和15分鐘再經(jīng)熱壓粘合的電路，測出其連接電阻良好。但這些樣品表現(xiàn)出基材質(zhì)量有變差情況。
表2測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種粘合兩層基材的方法，包括輻照一層可光活化膠粘膜使其活化；將此活化的膠粘膜的第一表面與第一基材接觸，將第二基材與所述活化的膠粘膜的第二表面接觸；將此兩層基材加壓粘合之。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜包含脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂、可光活化陽離子聚合催化劑、陽離子阻聚劑和熱塑性彈性體或樹脂。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂每個分子平均至少包含兩個脂環(huán)族環(huán)氧基團。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量約為90-500。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量約為100-400。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量約為120-300。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量約為210-235。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂是乙烯基環(huán)己烯二酮，3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯、己二酸雙(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)酯、或2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基-5，5-螺-3，4-環(huán)氧)環(huán)己烷-間-二噁烷。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂每個分子平均至少包含兩個縮水甘油基團。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量約為170-5500。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量約為170-1000。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量約為170-500。
13.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量約為175-210。
14.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂包含雙酚A縮水甘油酯、雙酚F縮水甘油酯、多官能線型酚醛環(huán)氧樹脂、鄰甲酚環(huán)氧樹脂、或六氫化鄰苯二甲酸縮水甘油酯。
15.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂與含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂的重量比在20∶80到98∶2。
16.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂與含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂的重量比在40∶60到94∶6。
17.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂與含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂的重量比在50∶50到90∶10。
18.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂與含縮水甘油基團環(huán)氧樹脂的重量比在50∶50到80∶20。
19.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化陽離子聚合催化劑是芳基重氮鹽、二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鎓鹽、三芳基硒鹽、或鐵-芳烴配合物。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于鐵-芳烴配合物是二甲苯-環(huán)戊二烯鐵(II)六氟銻酸鹽、異丙基苯-環(huán)戊二烯鐵(II)六氟磷酸鹽或二甲苯-環(huán)戊二烯鐵(II)三(三氟甲基硫酰)甲基化物。
21.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中，每100重量份環(huán)氧樹脂使用約0.05-10.0重量份可光活化陽離子聚合催化劑。
22.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中，每100重量份環(huán)氧樹脂使用約0.075-7.0重量份可光活化陽離子聚合催化劑。
23.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中，每100重量份環(huán)氧樹脂使用約0.1-4.0重量份可光活化陽離子聚合催化劑。
24.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中，每100重量份環(huán)氧樹脂使用約1.0-2.5重量份可光活化陽離子聚合催化劑。
25.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于陽離子阻聚劑是冠醚、甲苯胺、膦或三嗪。
26.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中相對于可光活化陽離子聚合催化劑，約有0.01-10.0當(dāng)量的陽離子阻聚劑。
27.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中相對于可光活化陽離子聚合催化劑，約有0.05-5.0當(dāng)量的陽離子阻聚劑。
28.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中相對于可光活化陽離子聚合催化劑，約有0.1-3.0當(dāng)量的陽離子阻聚劑。
29.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中相對于可光活化陽離子聚合催化劑，約有0.4-2.0當(dāng)量的陽離子阻聚劑。
30.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜進一步包含導(dǎo)電顆粒。
31.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中相對于組合物總體積減去導(dǎo)電顆粒體積，進一步包含0.1-30％體積的導(dǎo)電顆粒。
32.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中相對于組合物總體積減去導(dǎo)電顆粒體積，進一步包含0.5-10％體積的導(dǎo)電顆粒。
33.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜中相對于組合物總體積減去導(dǎo)電顆粒體積，進一步包含1-5％體積的導(dǎo)電顆粒。
34.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜是用紫外光輻照的。
35.一種電連接分別提供于兩種基材各自表面上的電路的方法，包括用光輻照可光活化膠粘膜使其活化；將第一基材上的電路與活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜的第一表面接觸；將第二種基材上的電路與所述活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜的第二表面接觸；加壓粘合這兩層基材得到在所述第一第二基材上的所述電路之間各向異性的導(dǎo)電粘合。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于可光活化膠粘膜是用紫外光輻照的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在加工中使用可光活化膠粘膜連接基材而同時能防止基材質(zhì)量變差的方法。本發(fā)明也提供一種連接電路的方法，包括對可光活化膠粘膜進行幅照；將活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜的第一表面接觸在第一基材上的電路；將活化的各向異性導(dǎo)電膠粘膜的第二表面接觸在第二基材上的電路；最后加壓粘合這兩層基材。
文檔編號C09J5/06GK1505672SQ02804234
公開日2004年6月16日 申請日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者山口裕顯, 北村哲 申請人:3M創(chuàng)新有限公司