專利名稱：導(dǎo)電顆粒和粘結(jié)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電顆粒和粘結(jié)劑，并尤其涉及一種包含導(dǎo)電顆粒的粘結(jié)劑。
背景技術(shù)：
在被粘物(adherend)之間的連接方面，例如在通過將襯底上的半導(dǎo)體芯片或通過將帶載封裝(以下簡稱為TCP)與液晶顯示器(以下簡稱為LCD)相連接來制造各種電子設(shè)備的時候，經(jīng)常要用包含導(dǎo)電顆粒的粘結(jié)劑來完成。
圖9示出通過將LCD 111和TCP 115用包含導(dǎo)電顆粒130的粘結(jié)劑125相粘接而構(gòu)成的電子設(shè)備的主要部分的示意圖。
TCP 115由基膜116和金屬布線117構(gòu)成，該金屬布線如此形成以至于它們粘接到這個基膜116的表面上。
LCD 111具有玻璃襯底形成的襯底112、和電極113，該電極113如此設(shè)置在這個襯底112的表面上以至于它們面對TCP 115的金屬布線117。
粘結(jié)劑125中的金屬顆粒130夾置在電極113和金屬布線117之間；相互對應(yīng)的電極113和金屬布線117通過這些導(dǎo)電顆粒130電連接，同時，LCD 111和TCP 115用粘結(jié)劑125機械結(jié)合。
以這種方式，LCD 111和TCP 115電連接且機械連接。
此時，如果LCD 111的電極113由易于氧化的金屬，如鋁或鉻，制成，則會由于金屬自然氧化而在電極113的表面上形成氧化物薄膜。在這種情況下，如果氧化物涂層形成在電極113的表面上，只有夾置在電極113和金屬布線117之間的導(dǎo)電顆粒130提供不可靠的電導(dǎo)通。然而，如果諸如金屬顆粒的硬顆粒用作導(dǎo)電顆粒130，則電子設(shè)備101的導(dǎo)電部分的可靠性將提高；由于在加熱和加壓過程中，這些導(dǎo)電顆粒130穿透電極113表面上的氧化物涂層，因此，導(dǎo)電顆粒130與電極113可以直接接觸。
但是，如果作為被粘物的LCD 111的電極113是軟的，或者電極113的圖案非常小，在使用上述類型的硬導(dǎo)電顆粒130時，在加熱和加壓過程中，襯底112和金屬布線117可能變形或破裂。
另外，與粘結(jié)劑的粘結(jié)體相比，金屬顆粒的線性膨脹系數(shù)和彈性模量低，因此，在完成加熱和加壓后粘結(jié)體回復(fù)原狀(從變形狀態(tài)回復(fù))時，導(dǎo)電顆粒130和金屬布線117之間的接觸破裂。
為了將這種被粘物彼此連接，使用這樣一種導(dǎo)電顆粒140，其中導(dǎo)電薄膜142粘接到樹脂顆粒41的表面上，這種導(dǎo)電顆粒在圖10中示意性示出。
與金屬顆粒相比，樹脂顆粒141較軟，并且與粘結(jié)劑中的粘結(jié)體具有大致相同的線性膨脹系數(shù)。
因此，如果使用這種導(dǎo)電顆粒140，軟的被粘物不會破裂，并且樹脂顆粒141與粘結(jié)劑中的粘結(jié)體一同從變形狀態(tài)回復(fù)，從而導(dǎo)電顆粒140與金屬布線之間的連接得以保持。
然而，由于這種導(dǎo)電顆粒140與金屬顆粒形成的導(dǎo)電顆粒相比較軟，如果被粘物較硬的話，樹脂顆粒141有可能由于壓力而過度變形，在導(dǎo)電薄膜142中出現(xiàn)裂紋，并因此增大了連接部分處的電阻。
而且，例如，如果由于自然氧化而在電極表面上形成氧化物涂層，會出現(xiàn)導(dǎo)電顆粒140不能穿透氧化物涂層的情況，由此降低了電子設(shè)備101的導(dǎo)電可靠性。
從而，根據(jù)被粘物的種類，需要改變導(dǎo)電顆粒的種類，從而難于使用相同種類的導(dǎo)電顆粒來在各種被粘物之間進行連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠解決電阻增大且導(dǎo)電可靠性降低的上述問題的導(dǎo)電顆粒和粘結(jié)劑。
具體地說，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒包括樹脂顆粒、圍繞這個樹脂顆粒設(shè)置的第一導(dǎo)電薄膜、圍繞第一導(dǎo)電薄膜設(shè)置的第一樹脂涂層、以及圍繞第一樹脂涂層設(shè)置的第二導(dǎo)電薄膜，其中，形成導(dǎo)電顆粒的樹脂比形成第一樹脂涂層的樹脂硬。
此外，根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑由上述根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒以及包含熱塑性樹脂的粘結(jié)體構(gòu)成。
具體地說，如上所述，在這種粘結(jié)劑中的導(dǎo)電顆粒包括樹脂顆粒、圍繞這個樹脂顆粒設(shè)置的第一導(dǎo)電薄膜、圍繞這個第一導(dǎo)電薄膜設(shè)置的第一樹脂涂層、以及圍繞這個第一導(dǎo)電涂層設(shè)置的第二導(dǎo)電薄膜，其中，形成樹脂顆粒的樹脂比形成第一導(dǎo)電涂層的樹脂硬。
根據(jù)本發(fā)明的上述導(dǎo)電顆粒，無論被粘物是軟還是硬，在導(dǎo)電顆粒存在于被粘物之間并受壓的狀態(tài)下，就可以確實并有利地形成連接。
具體地說，在被粘物較硬的情況下，當?shù)谝粯渲繉邮紫缺粔毫ψ冃螘r，這個第一樹脂涂層上的第二導(dǎo)電薄膜被破壞；隨著進一步的壓力，由于第一樹脂涂層的破壞而暴露出第一導(dǎo)電薄膜，并且通過該第一導(dǎo)電薄膜，形成被粘物之間的電聯(lián)接。在這種情況下，樹脂顆粒是硬的，第一導(dǎo)電薄膜可以以有利的形式與被粘物形成接觸。
此外，在被粘物較軟情況下，第一樹脂涂層幾乎不變形，由此第二導(dǎo)電薄膜不被破壞，因此，這使得在被粘物之間發(fā)生電連接。
此外，其中使用本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒的根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑能夠通過與粘結(jié)體一起作用而獲得可靠的電連接和機械結(jié)合，并能夠如上所述以有利的形式在被粘物之間形成電連接。


圖1A到1D是在生產(chǎn)過程中的根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒的一個示例的示意性橫截面圖；圖2A和2B是在生產(chǎn)過程中的利用根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑生產(chǎn)粘結(jié)劑薄膜的一個示例的示意性橫截面圖；
圖3A到3D是在生產(chǎn)過程的第一半中的一個示例的示意性橫截面圖，其中，LCD和TCP利用本發(fā)明的粘結(jié)劑連接；圖4是在生產(chǎn)過程的后一半中的一個示例的示意性橫截面圖，其中，LCD和TCP利用本發(fā)明的粘結(jié)劑連接；圖5是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒夾置在電極和金屬布線之間的狀態(tài)的示意性橫截面圖；圖6A到6C是示出在電極的表面部分較硬的情況下導(dǎo)電顆粒變形的示意性橫截面圖；圖7是示出在電極的表面部分較軟的情況下根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒變形的示意性橫截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒的另一示例的示意性橫截面圖；圖9是示出利用傳統(tǒng)粘結(jié)劑生產(chǎn)的電子設(shè)備的示意性橫截面圖；以及圖10是用于傳統(tǒng)粘結(jié)劑的導(dǎo)電顆粒的一個示例的示意性橫截面圖。
具體實施例方式
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆?；旧习渲w粒、圍繞樹脂顆粒設(shè)置的第一導(dǎo)電薄膜、圍繞第一導(dǎo)電薄膜設(shè)置的第一樹脂涂層、以及圍繞第一樹脂涂層設(shè)置的第二導(dǎo)電薄膜，其中，形成樹脂顆粒的樹脂比形成第一樹脂涂層的樹脂硬。
理想的是，第一樹脂涂層的厚度是樹脂顆粒的直徑的1/20到6倍，且樹脂顆?？梢允?.1μm或更大。
這是因為如果第一樹脂涂層的厚度小于樹脂顆粒的直徑的二十分之一，那么在電極的表面上沒有高電阻的硬氧化物薄膜的情況下，將被粘物與被粘物連接時，變形不充分，這可能降低連接可靠性；而且，如果第一樹脂涂層的厚度超過樹脂顆粒的直徑的6倍時，在存在上述氧化物薄膜或類似物時，第一樹脂涂層不能被穿透，這有可能導(dǎo)致第一導(dǎo)電薄膜和被粘物之間的接觸失效。
而且，第二導(dǎo)電薄膜的厚度可以是0.05μm或更大，且0.3μm或更小。
這是因為如果薄膜厚度小于0.05μm，則第二導(dǎo)電薄膜的電阻會增大，而如果薄膜的厚度大于0.3μm，則會輕易產(chǎn)生內(nèi)聚現(xiàn)象，這會阻礙在第一樹脂涂層處的穩(wěn)定操作。
另外，還可以圍繞第二導(dǎo)電薄膜形成第二樹脂涂層。
上述第一和第二導(dǎo)電薄膜可以由鎳和金中的任一種或二者形成。
此外，這些第一和第二導(dǎo)電薄膜可以包括鎳涂層、以及形成在其表面上的金涂層。
對于上述導(dǎo)電顆粒，下面的構(gòu)成是可行的至于第一和第二導(dǎo)電薄膜，第一導(dǎo)電薄膜的重量和第二導(dǎo)電薄膜的重量的總和等于或大于整個導(dǎo)電顆粒的重量的40％，且，另外，第一導(dǎo)電薄膜的厚度是樹脂顆粒的直徑的百分之一或更大且一般或更小，而第二導(dǎo)電薄膜的厚度是0.05μm或更多且0.3μm或更小。
這是因為如果第一和第二導(dǎo)電薄膜重量小于導(dǎo)電顆粒整個重量的40％，當形成上述氧化物薄膜時，不能充分獲得對電極電連接的可靠性；而且，如果第一導(dǎo)電薄膜的厚度小于導(dǎo)電顆粒的直徑的百分之一時，第一導(dǎo)電薄膜的電阻會變大，而如果第一導(dǎo)電薄膜的厚度大于樹脂顆粒的直徑的一半時，在例如通過電鍍等形成這個第一導(dǎo)電薄膜時會發(fā)生內(nèi)聚現(xiàn)象。
而且，在第一導(dǎo)電薄膜的表面上、形成第一樹脂涂層的那一側(cè)可以形成凸起部分。
假設(shè)每個導(dǎo)電顆粒存在至少一個凸起部分，在要進行電連接時，導(dǎo)電顆粒壓抵在例如被粘物的電極上，且凸起部分存在于二者之間，從而借助于凸起部分的作用可以可靠地實現(xiàn)電連接，該作用例如時在電極較硬的情況下穿透氧化物的效果。
對于這個凸起部分，更希望平均有5個或更多個。
導(dǎo)電顆粒中凸起部分的平均高度可以是0.05μm或更大。
此外，根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑一這種方式構(gòu)成，即散布包含熱塑性樹脂的粘結(jié)體以及根據(jù)本發(fā)明的上述導(dǎo)電顆粒。
在形成根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒的樹脂顆粒的樹脂被擠壓并變形10％或更大時的K值大于在形成第一樹脂涂層的樹脂被擠壓并變形10％時的K值，且形成樹脂顆粒的樹脂的裂斷強度大于形成第一樹脂涂層的樹脂的裂斷強度。因此，樹脂顆粒比第一樹脂涂層硬。
應(yīng)指出的是如日本公開的經(jīng)審查的專利申請7-95165中所描述的，K值是在要進行測量的物質(zhì)(樹脂顆粒的樹脂或第一樹脂涂層的樹脂)被擠壓并變形10％時的壓縮彈性模量，并且用以下方程(1)表示K=(3/2)·F·S-3/2·R-1/2]]>(單位kgf/mm2)其中，F(xiàn)表示在要測量的物質(zhì)被壓縮并變形10％時的負載值，S表示在要測量的物質(zhì)被壓縮并變形10％時的壓縮變形(mm2)，而R表示要被測量的物質(zhì)的半徑(mm)。
而且，在本發(fā)明中，裂斷強度意味著在使用Shimadzu公司制造的微型壓縮測試儀且被測量的樣本在給定一個由設(shè)定負載所限制的負載時爆裂(由壓力而爆裂)情況下的負載(單位gf)。
如果根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒置于被粘物之間，例如置于電極之間，且被粘物被擠壓的話，在導(dǎo)電顆粒中的軟的第一樹脂涂層由壓力而變形。如果電極的至少表面部分是硬的，那么第一樹脂涂層由壓力變形很大，從而第一樹脂涂層和形成在其表面上的第二導(dǎo)電薄膜被破壞，使得第一導(dǎo)電薄膜與每個電極相接觸。
在這種情況下，樹脂顆粒由于其硬度而不會因壓力變形很大，因此，在樹脂顆粒表面上的第二導(dǎo)電薄膜不會被破壞。
此外，如果在電極表面上形成硬的氧化物涂層，由于在壓力下氧化物涂層被第一導(dǎo)電薄膜穿透，使得電極和第一導(dǎo)電薄膜直接彼此接觸，因此所獲得的電子設(shè)備的電阻變低。
另一方面，在導(dǎo)電顆粒夾在電極之間，至少電極的表面軟的情況下，如果被小于硬電極情況下的負載更小的負載擠壓，則第一樹脂涂層變形；但是，這個變形程度較小，因此第一導(dǎo)電薄膜不會被破壞。在這種情況下，由于軟的第一樹脂涂層，在電極上的負載增大，從而被粘物和電極不會變形或被破壞。
如上面所解釋的，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆?？梢杂糜谠诟鞣N被粘物(電極)之間進行連接。
如果樹脂顆粒的K值為100kgf/mm2或更大，且2000kgf/mm2或更小，且它的裂斷強度為0.5gf或更大，且10gf或更小的話，則在導(dǎo)電樹脂顆粒壓在電極上時，樹脂顆?？梢源┩赣驳难趸锿繉?。
如果第一樹脂涂層的K值為50kgf/mm2或更大，且500kgf/mm2或更小，且它的裂斷強度是0.1gf或更大且3gf或更小的話，則在硬電極的情況下第一樹脂涂層被破壞，而在軟電極的情況下不被破壞。
應(yīng)指出的是，樹脂顆粒和第一樹脂涂層由加熱時不會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)如聚合反應(yīng)的樹脂形成，從而，樹脂顆粒和第一樹脂涂層的K值和裂斷強度在導(dǎo)電顆粒夾在電極之間的同時進行加熱和加壓的情況下不會變化。
而且，如果絕緣樹脂的第二樹脂涂層形成在第二導(dǎo)電薄膜的表面上，所獲得的電子設(shè)備的導(dǎo)電可靠性變高，這是因為即使導(dǎo)電顆粒與彼此相鄰的布線形成接觸，而不會在它們之間出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。
將參照附圖解釋本發(fā)明的實施例，但是應(yīng)指出的是本發(fā)明不局限于這些實施例。
首先，參照圖1中的各個工序的示意性橫截面圖，解釋根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒的示例以及它的制造方法。
如圖1A所示，制造樹脂顆粒31。
如圖1B所示，通過電鍍，將第一導(dǎo)電薄膜32附著到樹脂顆粒31的表面上。多個凸起部分37分散地形成在這個第一導(dǎo)電薄膜32的表面上。
如圖1C所示，第一樹脂涂層35形成在第一導(dǎo)電薄膜32的表面上。這個第一樹脂涂層35由比形成樹脂顆粒31的樹脂軟的樹脂形成，并且它的厚度為0.5μm或更大，且5μm或更小。第一樹脂涂層35的厚度大于凸起部分37的高度，且第一導(dǎo)電薄膜32和凸起部分37的表面都覆蓋有第一樹脂涂層35。
如圖1D所示，第二導(dǎo)電薄膜36通過電鍍形成在第一樹脂涂層35的表面上，以這種方式，構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒30。
例如，通過將具有上述結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電顆粒30散布和混合到主要成分是熱塑性樹脂的粘結(jié)體中，生產(chǎn)出糊狀粘結(jié)劑。
參照圖2，示出了由這種粘結(jié)劑形成粘結(jié)劑薄膜的情況的示例。
如圖2A所示，制備可剝離(removable)的薄膜21。
如圖2B所示，將預(yù)定量的糊狀粘結(jié)劑施加到可剝離薄膜21的表面上，并任何干燥，而形成粘結(jié)劑的施加層25。以這種方式，構(gòu)成粘結(jié)劑薄膜20，其中粘結(jié)劑的施加層25形成在可剝離薄膜21上。
接著，參照圖3和4，示出利用粘結(jié)劑薄膜20連接LCD 11和TCP 15的情況的示例。
如圖3A所示，LCD 11以如下方式構(gòu)成，即要與TCP的金屬布線相連接的電極13形成在襯底12的已經(jīng)形成LCD的表面上。這些電極13設(shè)置在與后面將描述的TCP的金屬布線相對應(yīng)的位置處。
如圖3B所示，上述粘結(jié)劑薄膜20的粘結(jié)劑施加層25與襯底12上的電極13對齊而壓在LCD 11上。
在這種狀態(tài)下，如圖3C所示，粘結(jié)劑20的可剝離薄膜21被剝落。對于這種剝落，由于可剝離薄膜21對粘結(jié)劑的施加層的粘結(jié)與粘結(jié)劑的施加層與襯底12及其上的電極13的粘結(jié)相比足夠下，因此可以剝落，使得施加層25留在襯底12上，且粘結(jié)劑的施加層25牢固粘接到電極13上。
接著，如圖3D所示，TCP 15安裝到LCD 11上，且上述粘結(jié)劑施加層25處于二者之間。
這種TCP 15通過將金屬布線17形成在基膜16上而構(gòu)成。然后，疊加TCP 15，使得TCP 15的金屬布線17面對LCD 11中的要與金屬布線17相連接的相應(yīng)電極13，且粘結(jié)劑的施加層25置于二者之間。
在這種狀態(tài)下，TCP 15和LCD 11彼此抵壓，隨著這種抵壓，施加熱量。
如圖4所示，通過這樣做，施加層25被加熱并軟化；金屬布線17將軟化的施加層25推到一邊；而在剩余的施加層25中的導(dǎo)電顆粒30與金屬布線17和電極13相接觸，并夾在它們之間。
從而，如后面將描述的，TCP 15的金屬布線17和LCD 11的電極13由導(dǎo)電顆粒30的第一導(dǎo)電薄膜32或第二導(dǎo)電薄膜36連接，從而形成電子設(shè)備1。然后，LCD 11和TCP 15也隨著施加層25中的熱塑性樹脂通過加熱而聚合并從而施加層25硬化而得以機械連接。
圖5是示出導(dǎo)電顆粒30夾在金屬布線17和電極13之間的那部分的放大橫截面圖，在圖4中這部分以虛線標識。
在這種狀態(tài)下，導(dǎo)電顆粒30的第二導(dǎo)電薄膜36與彼此面對的電極13和金屬布線17二者相接觸，以使得它們電連接。
然而，電極13和金屬布線17與導(dǎo)電顆粒30之間的連接狀態(tài)取決于電極13的表面部分是否是硬還是軟的而有所不同。
首先，參照圖6A到6C，即使電極13的表面部分是硬的情況。
詳細地說，在圖6中，示出了電極13是硬電極，即由鋁制成的、且表面的自然氧化已經(jīng)在電極主體18a的表面上形成氧化物涂層19a的情況。
在這種情況下，氧化物涂層19a是硬的，夾在氧化物涂層19a和金屬布線17之間的導(dǎo)電顆粒30的第一樹脂涂層35由于上述壓力而變形，并且如圖6A所示，在第一樹脂涂層35表面上的第二樹脂薄膜36被破壞。
如果擠壓進一步持續(xù)，第一樹脂涂層35由壓力進一步變形，其薄膜厚度在與氧化物涂層19a和金屬布線17相接觸的部分變薄。
第一樹脂涂層35的薄的部分被第一導(dǎo)電薄膜32穿透，并且如果如同這個示例中那樣形成有凸起部分37的話，則穿透效果更好，且第一導(dǎo)電薄膜32與金屬布線17和氧化物涂層19a形成接觸，如圖6B所示。
在這種情形下，樹脂顆粒31是硬的，樹脂顆粒31由于壓力而變形的程度很??；樹脂顆粒31和形成在它表面上的第一導(dǎo)電薄膜32不會破裂；電極13a的氧化物涂層19a例如被第一導(dǎo)電薄膜32的凸起部分37穿透，并因此第一導(dǎo)電薄膜與電極主體18a形成直接接觸，如圖6C所示。于是，金屬布線17和電極主體18a由二者之間的第一導(dǎo)電薄膜32電連接。
接著，參照圖7，解釋電極13為表面部分軟的這種電極13b的情況。電極13b例如由電極主體18b和形成在電極主體18b表面上的鍍金涂層19b構(gòu)成，該電極主體由銅制成。
在這種情況下，第一樹脂涂層35由于壓力而變形，但是，由于鍍金涂層19b與氧化物涂層19a相比較軟，因此這種變形程度較??；且在第一樹脂涂層35的表面上的第二導(dǎo)電薄膜36不會被破壞，電極13b與金屬部分17通過第二導(dǎo)電薄膜36電連接。
在這種情況下，由于壓力作用在電極13b上的負載借助于第一樹脂涂層35的變形而被減弱，因此電極13b不會變形或破裂。
應(yīng)指出的是雖然在上述示例中描述了第二導(dǎo)電薄膜36暴露在導(dǎo)電顆粒30的表面上的情況，但是本發(fā)明并不局限于此。
例如，如圖8所示，可以考慮這樣一種導(dǎo)電顆粒40，其中，在圖1A到1D所示的工序中制造的導(dǎo)電顆粒30的表面上額外覆蓋有絕緣樹脂制成的第二樹脂涂層39。
導(dǎo)電顆粒40覆蓋有絕緣第二樹脂涂層39，以便即使在導(dǎo)電顆粒40與彼此相鄰的電極接觸的情況下，也不會在這些電極之間發(fā)生短路。然而，如上所述擠壓TCP 15和LCD 11所造成的壓碎造成這個第二樹脂涂層39退回，而暴露出在金屬布線17和相對的電極13之間的第二導(dǎo)電薄膜13，使得第一導(dǎo)電薄膜32與金屬布線17和電極13形成接觸，而如圖5所示那樣電連接，或者通過類似于如圖6所示的操作電連接。
此外，在上述示例中，至少一個凸起部分37形成在第一導(dǎo)電薄膜32的表面上，在這種情況下，可以充分破壞氧化物涂層19a；本發(fā)明不局限于此，在第一導(dǎo)電薄膜32的表面上不形成凸起部分的情況下同樣可以獲得基于圖6中所解釋的操作。
此外，在上述示例中，電子設(shè)備1利用這樣的粘結(jié)劑薄膜20制造，在該粘結(jié)劑薄膜20中，包含導(dǎo)電顆粒的粘結(jié)劑的施加層25形成在可剝離薄膜21上；但本發(fā)明不局限于此，例如，可以通過相被粘物的表面上施加液態(tài)粘結(jié)劑來形成施加層，并然后將另一個被粘物粘結(jié)到這個施加層的表面上。
此外，在第一導(dǎo)電薄膜32的表面上的凸起部分37可以通過電鍍、粘接方法等構(gòu)成。
對于電鍍來說，例如，可以采用這樣一種方法，其中，第一導(dǎo)電薄膜32借助于化學(xué)鍍層形成，同時，通過控制各種條件，如溫度、濃度等，使得凸起部分37形成在它的表面上。
此外，粘接方法是這樣一種方法，其中，在樹脂(例如，丙烯酸苯乙烯樹脂)附著到第一導(dǎo)電薄膜32的表面上，它在混合設(shè)備中與金屬精細粉末，如Ni(鎳)可以一同攪拌，使得金屬精細顆粒通過樹脂附著到第一導(dǎo)電薄膜32的表面上，從而形成凸起部分37。
然而，凸起部分37的形成方法不限于這些方法。
接著，與對比例一同詳細解釋根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒的實施例。
在這個實施例中，生產(chǎn)上述導(dǎo)電顆粒30。
在這種情況下，首先，利用二乙烯基苯聚合物制成的樹脂制造直徑2μm的樹脂顆粒31，在擠壓且變形10％時，該聚合物的K值是6000kgf/mm2，而裂斷強度是3.2gf。接著，在厚度0.15μm的鎳涂層借助于電鍍形成在樹脂顆粒31的表面上之后，厚度0.02μm的金涂層借助于電鍍形成在鎳涂層的表面上，從而形成了鎳涂層和金涂層構(gòu)成的第一導(dǎo)電薄膜。在第一導(dǎo)電薄膜32上未形成凸起部分。
然后，使用由丙烯酸樹脂制成的粉末狀樹脂材料，在擠壓和變形10％時該材料的K值是300kgf/mm2，裂斷強度是1.3gf。這種樹脂材料以及上面形成有第一導(dǎo)電薄膜32的樹脂顆粒31在混合設(shè)備中混合；此后，樹脂材料靜電吸附到形成在樹脂顆粒31的第一導(dǎo)電薄膜32的表面上。此后，攪動其上靜電吸附了樹脂材料的樹脂顆粒31，溶解樹脂材料以成為一體；從而在第一導(dǎo)電薄膜32上形成了2μm厚的第一樹脂涂層35。
隨后，在與第一導(dǎo)電薄膜32相同的條件下，在第一樹脂涂層35的表面上形成第二導(dǎo)電薄膜36，從而獲得導(dǎo)電顆粒30。
在這個實施例中，生產(chǎn)如上所述的導(dǎo)電顆粒40。
在這種情況下，通過類似于實施例1的方法制造導(dǎo)電顆粒30。然后，丙烯酸苯乙烯樹脂制成的0.1μm厚的第二樹脂涂層39形成在導(dǎo)電顆粒30的第二導(dǎo)電薄膜36的表面上，從而獲得導(dǎo)電顆粒40。
至于實施例1和實施例2的上述每種導(dǎo)電顆粒30和40，當?shù)谝缓偷诙?dǎo)電薄膜32和36的總重量被每個導(dǎo)電顆粒30和40除，并然后各自乘以100，計算實施例1和2的每種導(dǎo)電顆粒30的金屬含量百分比(金屬化率(metallization rate))，每種的金屬化率為50％。
在這個實施例中，借助于與實施例1類似的方法制造導(dǎo)電顆粒30，但是，在這個實施例3中，第一導(dǎo)電薄膜32由0.01μm厚的鎳涂層和0.01μm厚的金涂層構(gòu)成。
在這個實施例中，利用實施例3中獲得的導(dǎo)電顆粒30，借助于類似于實施例2的方法制造導(dǎo)電顆粒40。
在這個實施例中，借助于類似于實施例1的方法制造導(dǎo)電顆粒30。但是，在這個實施例5中，樹脂顆粒31的直徑是0.5μm，而第一樹脂涂層35的厚度是3μm。
在這個實施例中，利用實施例5中獲得的導(dǎo)電顆粒30，借助于類似于實施例2的方法，制造導(dǎo)電顆粒40。
在這個實施例中，借助于類似于實施例1的方法制造導(dǎo)電顆粒30；然而，在這個實施例7中，第一導(dǎo)電薄膜36借助于電鍍形成，并且在每個導(dǎo)電顆粒30上分散地形成十二個凸起部分37。
在這個實施例中，利用實施例7中獲得的導(dǎo)電顆粒，借助于類似于實施例2的方法，制造導(dǎo)電顆粒40。
在這個實施例中，借助于類似實施例1的方法制造導(dǎo)電顆粒30；然而，在這個實施例9中，第一樹脂涂層35的厚度是0.1μm，且第一樹脂涂層35的厚度是樹脂顆粒31的直徑的二十分之一。
在這個實施例中，借助于類似實施例1的方法制造導(dǎo)電顆粒30，但是，在這個實施例10中，凸起部分37的數(shù)量是二。
在這個實施例中，借助于類似實施例1的方法制造導(dǎo)電顆粒30，然而，在這個實施例11中，凸起部分37的數(shù)量是五。
針對上述實施例1到11中的導(dǎo)電顆粒30和40，進行下面的電阻測試。
制備包含環(huán)氧樹脂的液態(tài)粘結(jié)體，該環(huán)氧樹脂是一種熱塑性樹脂(在此使用由索尼化學(xué)公司制造的產(chǎn)品名稱[CP8000]的各向異性導(dǎo)電粘結(jié)劑的粘結(jié)體)，通過將體積上5份的實施例1到8中的每種導(dǎo)電顆粒相對于體積上95份的這種粘結(jié)體散布，來獲得八種液態(tài)粘結(jié)劑。隨后，這些粘結(jié)劑施加到可剝離薄膜21的表面上，并干燥來形成八種粘結(jié)劑薄膜20，如圖2B所示。
另一方面，制備LCD 11和TCP 15，在LCD 11中，鋁薄膜制成的電極13形成在玻璃襯底12上，而在TCP 15中，各自為25μm寬的金屬布線17以25μm的間隔(50μm間距)設(shè)置在基膜16上。然后，在如圖3A到3D以及圖4所示的工序中，利用LCD 11和TCP 15與上述八種粘結(jié)劑薄膜一起制造八種電子設(shè)備1。另外，在電極13的表面上形成硬的氧化物涂層19a。
對于這八種電子設(shè)備1，借助于四終端方法(four-terminalmethod)，恒定電流(stationary current)(I)從兩個金屬布線17施加，并測量另兩個金屬布線17之間的電壓降(V)；然后，利用公式V＝RI來計算電阻R(單位mΩ)。所獲得的測量值小于20mΩ的情況評價為◎，數(shù)值為20mΩ或更大且小于50mΩ的情況評價為○，數(shù)值為50mΩ或更大且小于100mΩ的評價為△，而數(shù)值為100mΩ或更大的情況評價為×。上述電阻測試的評估結(jié)果與每種導(dǎo)電顆粒30和40的金屬化率一起寫在下面的表1中的[電阻測試]的[LCD]部分內(nèi)。
基于與上面[電阻測試]相同的條件計算電阻R的數(shù)值，然后獲得的測量值基于與[電阻測試]相同的條件進行評價，除了使用ITO(銦錫氧化物)玻璃襯底外，在該情況下，ITO薄膜制成的電極(ITO電極)形成在該襯底的表面上。應(yīng)指出的是，由于ITO薄膜比上述氧化物涂層19a軟，ITO電極在其表面部分比LCD 11的電極13軟。
結(jié)果寫在下面的表1中的[電阻測試]的[ITO襯底]部分內(nèi)。
表1每種導(dǎo)電顆粒的評估結(jié)果和結(jié)構(gòu)以及金屬化率

*在上表1中，部分“凸起部分”表示形成在第一導(dǎo)電顆粒的表面上的(每一個導(dǎo)電顆粒)凸起部分的數(shù)量。此外，對于“直徑”和“薄膜厚度”的單位是μm，對于“K值”的單位是kgf/mm2，而對于“裂斷強度”的單位是gf。
表1中的對比例1到12如下。
在這個對比例中，借助于類似實施例1的方法制備導(dǎo)電顆粒，然而，在這個對比例1中，第一導(dǎo)電薄膜32由0.01μm厚的鎳涂層和0.005μm厚的金涂層構(gòu)成。
在這個對比例中，利用對比例1所獲得的導(dǎo)電顆粒，借助于類似實施例2的方法制造導(dǎo)電顆粒。
在這個對比例中，借助于類似實施例1的方法制備導(dǎo)電顆粒，然而，在這個對比例3中，樹脂顆粒31由形成第二樹脂涂層39的丙烯酸樹脂形成。
在這個對比例中，利用對比例3中獲得的導(dǎo)電顆粒，借助于類似實施例2的方法制造導(dǎo)電顆粒。
在這個對比例中，借助于類似實施例1的方法制備導(dǎo)電顆粒，然而，在這個對比例5中，樹脂顆粒31的直徑是0.3μm。
在這個對比例中，利用對比例5中獲得的導(dǎo)電顆粒，借助于類似實施例2的方法制備導(dǎo)電顆粒。
在這個對比例中，借助于類似實施例1的方法制備導(dǎo)電顆粒，但是，在這個對比例7中，樹脂顆粒31的直徑是5μm。
在這個對比例中，利用對比例7中獲得的導(dǎo)電顆粒，借助于類似實施例2的方法制造導(dǎo)電顆粒。
在這個對比例中，借助于類似實施例1的方法制造導(dǎo)電顆粒，但是在這個對比例9中，樹脂顆粒31由形成第一樹脂涂層35的丙烯酸樹脂形成。
在這個對比例中，利用對比例9中獲得的導(dǎo)電顆粒，借助于類似實施例2的方法制造導(dǎo)電顆粒。
在這個對比例中，借助于類似實施例1的方法制造導(dǎo)電顆粒，但是，在這個對比例11中，樹脂顆粒的直徑是0.4μm，且第一樹脂涂層35的厚度是3μm，從而第一樹脂涂層的厚度大于樹脂顆粒的直徑的六倍。
在這個對比例中，利用對比例11中獲得的導(dǎo)電顆粒，借助于類似實施例2的方法制造導(dǎo)電顆粒。
利用對比例1到12中的上述導(dǎo)電顆粒，借助于類似于實施例1的方法分別制造粘結(jié)劑薄膜，其中，粘結(jié)劑薄膜利用導(dǎo)電顆粒制造；以相同的方式制造電子設(shè)備。換句話說，制造12種粘結(jié)劑薄膜和12種電子設(shè)備。
然后，利用這些電子設(shè)備，在與上述相同的條件下進行[電阻測試]。
測試結(jié)果與對比例1到12的金屬化率一同寫入上面的表1中。
從上面作出的表1可以清楚地看出，相對于實施例1到8的每種導(dǎo)電顆粒30和40，其中樹脂顆粒的K值大于第一樹脂涂層的K值，且樹脂顆粒的裂斷強度大于第一樹脂涂層的裂斷強度，電阻測試的結(jié)果與對比例1到10相比更優(yōu)越，而無論被粘物的電極種類如何。
于是，可以確認如果使用本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒，在被粘物的電極是硬的或軟的的兩種情況下都可以獲得高導(dǎo)電可靠性的電子設(shè)備。
在其中樹脂顆粒是軟的對比例3、4、9和10中，以及其中第一樹脂涂層的厚度大于樹脂顆粒的直徑的對比例5和6中電阻值非常高，尤其是在使用其中形成第二樹脂涂層的對比例4、6和10的情況下。從該結(jié)果可以推測到在加熱和加壓時第二樹脂涂層沒有被破壞，因此，在電極和金屬布線之間不能獲得足夠的導(dǎo)通。
如上所述，本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒包括樹脂顆粒、設(shè)置在樹脂顆粒表面上的第一導(dǎo)電薄膜、設(shè)置在第一導(dǎo)電薄膜的表面上的第一樹脂涂層、以及在形成第一樹脂涂層處的第二導(dǎo)電薄膜，且樹脂顆粒由比第一樹脂涂層的樹脂硬的樹脂制成。
通過上面的結(jié)構(gòu)，在連接與樹脂顆粒形成接觸的表面部分是硬的被粘物(電極)的情況下，第一樹脂涂層與第二導(dǎo)電薄膜一起由壓力破壞，但是，樹脂顆粒和在其表面上的第一導(dǎo)電薄膜沒有被破壞，因此，在要通過第一導(dǎo)電薄膜形成電連接的被粘物之間以有利的形式完成電連接。
此外，如果電極的硬的表面部分由氧化物涂層構(gòu)成，該氧化物涂層被第一導(dǎo)電薄膜穿透，從而可以降低電子設(shè)備的電阻。
尤其是，當提供五個或多個凸起部分37時，第一導(dǎo)電薄膜的刺穿的有效性得以進一步提高，由此能夠降低電子設(shè)備的電阻。
另一方面，如果在低壓力下連接表面部分為軟的電極時，第一樹脂涂層被壓力擠壓并變形，而未破壞，從而可以通過第一樹脂涂層表面上的第二導(dǎo)電薄膜來獲得被粘物之間的電連接。
以這種方式，本發(fā)明的導(dǎo)電顆粒在結(jié)構(gòu)保持不變的情況下能夠電連接和機械接合各種被粘物。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電顆粒，包括樹脂顆粒、圍繞所述樹脂顆粒設(shè)置的第一導(dǎo)電薄膜、圍繞所述第一導(dǎo)電薄膜設(shè)置的第一樹脂涂層、以及圍繞所述第一樹脂涂層設(shè)置的第二導(dǎo)電薄膜，其中所述樹脂顆粒由比形成所述第一樹脂涂層的樹脂硬的樹脂形成。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電顆粒，其中，所述第一樹脂涂層的厚度是所述樹脂顆粒的直徑的1/20倍或更大且6倍或更小，并且所述第一樹脂涂層的厚度是0.1μm或更大。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電顆粒，其中，所述第二導(dǎo)電薄膜的厚度是0.05μm或更大、且0.3μm或更小。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電顆粒，其中，圍繞所述第二導(dǎo)電薄膜形成第二樹脂涂層。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電顆粒，其中，所述第一和第二導(dǎo)電薄膜包含鎳和金中的任一種或包含二者。
6.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電顆粒，其中，所述第一和第二導(dǎo)電薄膜由鎳涂層、以及形成在所述鎳涂層表面上的金涂層構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電顆粒，其中，所述第一導(dǎo)電薄膜的重量和所述第二導(dǎo)電薄膜的重量的總和等于或大于所述導(dǎo)電顆粒整體重量的40％；所述第一導(dǎo)電薄膜的厚度是所述樹脂顆粒的直徑的1/100或更大且1/2或更??；且所述第二導(dǎo)電薄膜的厚度是0.05μm或更大且0.3μm或更小。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電顆粒，其中，在所述第一導(dǎo)電薄膜的表面上、已經(jīng)設(shè)置了所述第一樹脂薄膜的一側(cè)形成至少一個凸起部分。
9.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電顆粒，其中，形成在所述第一導(dǎo)電薄膜的表面上的凸起部分的平均數(shù)量為五個或更多。
10.如權(quán)利要求8或9所述的導(dǎo)電顆粒，其中，形成在所述第一導(dǎo)電薄膜的表面上的凸起部分的平均高度為0.05μm或更大。
11.一種粘結(jié)劑，包括包含熱塑性樹脂的粘結(jié)體、以及如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電顆粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用來連接各種配合體的導(dǎo)電顆粒(30)，該導(dǎo)電顆粒(30)包括樹脂顆粒(31)、圍繞樹脂顆粒(31)設(shè)置的第一導(dǎo)電顆粒、在第一導(dǎo)電顆粒周邊設(shè)置并比樹脂顆粒(31)軟的第一樹脂薄膜(25)、以及圍繞第一樹脂薄膜(25)設(shè)置的第二導(dǎo)電薄膜(36)。其中，例如在要連接的配合體的電極(13)的表面是硬的時，第一樹脂薄膜(35)和第二導(dǎo)電薄膜(36)被壓力破壞，從而使第二導(dǎo)電薄膜(36)與電極(13)和金屬布線(17)相接觸。在電極(13)的表面部分是軟的時，則表面?zhèn)壬系牡诙?dǎo)電薄膜與電極(13)接觸，這使得無論被粘物的表面狀態(tài)如何都可以使用導(dǎo)電顆粒來連接各種配合體。
文檔編號H01B1/22GK1653556SQ0381069
公開日2005年8月10日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者山田幸男 申請人:索尼化學(xué)株式會社