專利名稱：各向異性導電膜和半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種各向異性導電膜。更具體地，本發明涉及一種各向異性導電膜，所述各向異性導電膜包括含多環芳環的環氧樹脂、芴環氧樹脂和納米二氧化硅以改善預壓性質。
背景技術：
隨著近來顯示器裝置中的大尺寸和輕薄的趨勢，電極和電路之間的間距已經逐漸變得更精細。各向異性導電粘附膜作為用于精細電路端子的互連機構起到了重要作用。各向異性導電膜用作包裝IXD面板、印刷電路板(PCB)、驅動IC電路等IXD模塊中的連接材料。安裝多個驅動IC以驅動LCD模塊中的薄膜晶體管(TFT)布圖。在LCD面板上安裝驅動IC的方法包括絲焊，其中驅動IC通過導線連接LCD面板電極；卷帶自動結合(TAB)，其中用基膜將 驅動IC安裝到IXD面板上的電極上；和玻璃上芯片(C0G)，其中驅動IC通過粘合劑直接安裝在LCD面板上等。各向異性導電膜作為用于COG的連接材料已經引起了大量關注，并用于將形成于聚酰亞胺基板上的導線布圖電連接到氧化銦錫(ITO)布圖或在LCD的玻璃基板上設計的電子元件的引線。通常，數百個驅動IC的隆起焊盤分布不均。具體地，輸入單元的隆起焊盤尺寸大，而輸出單元的隆起焊盤尺寸小。同樣，隆起焊盤未存在于驅動IC的兩側，并且如果存在的話，隆起焊盤的數目少。數百個隆起焊盤在輸出單元排列成單列、兩列或三列，并可以在特定部分隨機排列。因此，當為了各向異性導電膜的粘附而從上施壓時，壓力未平均轉移至各個隆起焊盤。包含雙酚A類(BPA)環氧樹脂或雙酚F類(BPF)環氧樹脂和苯氧樹脂作為主要組分的常規的各向異性導電膜在固化過程中呈現出低粘度。因此，常規的各向異性導電膜在壓制過程中具有低的耐壓性，過度高的樹脂溢流和低的反應速度，因此直接受到熱壓時施加到驅動IC的不均勻的壓力。結果，各個隆起焊盤受到不同程度的壓制，因此引起連接電阻的差異和連接可靠性的劣化。為解決這些問題，驅動IC的隆起焊盤可以均勻地排列，尤其是，與連接無關的隆起焊盤可以排列在驅動IC的兩側以改善壓力均勻性。然而，考慮到最近的技術發展，由于顯示產品的有效面積和無效區的減小，驅動IC已經在厚度和尺寸上逐漸減小。因此，存在著對粘附膜的物理性質而不是對驅動IC的隆起焊盤的排列的改善需求。同時，與用于各向異性導電膜的組合物相關的常規技術如下。韓國專利公開第2011-0019519A號公開了一種用于各向異性導電膜的組合物，該組合物包含含多環芳環的環氧樹脂。然而，該專利與本專利的區別在于，該專利旨在減小環氧樹脂在高溫和在高濕的脆性，以確保撓性和抗沖擊性，并且除了環氧樹脂以外還含有丙烯橡膠類樹脂。韓國專利公開第2010-0020029A號公開了一種用于電路連接的膜型粘合劑，其中所述粘合劑在固化后具有90度或更大的相對于水的接觸角，并且包含苯氧樹脂、環氧樹脂、橡膠組分和潛在的固化劑作為成分。韓國專利公開第2010-0056198A號公開了一種用于各向異性導電膜的組合物，該組合物包含環氧樹脂或氧雜環丁烷樹脂的金剛烷衍生物和熱塑性聚合物樹脂。這些常規發明都未公開預壓性質的改善，而且并未涉及解決各向異性導電膜粘附過程中壓力傳遞不均的問題。

發明內容
本發明的一個方面提供一種各向異性導電膜組合物和各向異性導電膜，允許壓力均勻地傳遞到以各向異性導電膜粘附的各個隆起焊盤，從而改善預壓性質。本發明的另一個方面提供一種各向異性導電膜組合物和各向異性導電膜，在60°C或更高的預壓條件下改善了各向異性導電膜的預壓性質而提供良好的粘附力，從而在粘結后減少氣泡的產生并確保均勻的壓痕。本發明的再一個方面提供一種各向異性導電膜組合物和各向異性導電膜，在可靠性測試后呈現出低的連接電阻增加率，從而改善了連接可靠性。作為反復研究的結果，本發明的發明人發現包括含多環芳環的環氧樹脂、芴環氧樹脂和納米二氧化硅的用于各向異性導電膜的組合物滿足上述特征。本發明的一個方面提供了一種半導體裝置，所述裝置包含作為連接材料的用于各向異性導電膜的組合物或含有所述組合物的各向異性導電膜，其中所述組合物包含:含多環芳環的環氧樹脂和具有50°C至80°C沸點的芴環氧樹脂，并在所述含多環芳環的環氧樹脂與所述芴環氧樹脂的重量比為1:0.1至1:1.5時具有高粘度和高連接可靠性。本發明的另一個方面提供了一種各向異性導電膜，所述膜在70°C和IMPa測量0.5秒具有4MPa或更高的剝離強 度。


圖1A、1B和IC為分別顯示了很好(〇)、良好(Λ)和差(X)的預壓性質圖像，其中確定了測量3次后當X的數目為O且〇的數目為至少一個時認為是預壓；圖2A和2B為在本發明的一個方面分別顯示了粘結后良好(〇)的壓痕性質和差(X)的壓痕性質的圖像；且圖3為測量剝離強度的方法。
具體實施例方式一方面，本發明涉及各向異性導電膜，該各向異性導電膜包含:固化后具有165°C至250°C玻璃化轉變溫度(Tg)的含多環芳環的環氧樹脂；具有50°C至80°C沸點、1，000或更小的分子量并具有液相的芴環氧樹脂；和納米二氧化硅。在這方面，含多環芳環的環氧樹脂與納米二氧化硅的重量比可以為3:1至6:1。更具體地，重量比可為3.5:1至6:1。在該范圍內，在X、Y和Z方向上向各個隆起焊盤施加均勻的壓力，從而改善各向異性導電膜的預壓性質。含多環芳環的環氧樹脂具有高反應速度，但熱壓時具有高粘性，保持了高耐熱性，并對施加到驅動IC的壓力梯度呈現出優異的耐性，因此在X和Y方向上均勻地保持了施加到各個隆起焊盤的壓力。然而，含多環芳環的環氧樹脂在壓力轉移到Z方向上具有過高的粘度，并且電極間的區域由于驅動IC和平板電極之間低的樹脂排斥可以打開。當納米級的二氧化硅與含多環芳環的環氧樹脂共同使用時，Z軸方向上的樹脂排斥會減小，結果可以解決X-Y-Z軸上壓力的不均性。當含多環芳環的環氧樹脂和納米二氧化硅的用量高時，玻璃的粘結性會不利地降低。使用具有50°C至80°C的沸點、1，000或更低的分子量和液相的芴環氧樹脂，通過組合物的初始粘附力的改善可以獲得沒有預壓相關問題的各向異性導電膜組合物。在這方面，含多環芳環的環氧樹脂與芴環氧樹脂的重量比為1:0.1至1:1.5，優選1: 0.14至1:1。如果芴環氧樹脂的重量比小于0.1，就不能獲得包括初始粘附力改善的期望效果，而如果重量比超過1.5，在X-Y-Z軸施加的壓力會不均勻，因而劣化連接可靠性。在這方面，本發明的膜優選用于安裝工藝，例如COG (玻璃上芯片)或FOG (玻璃上膜)。在這方面，基于膜的總重，含多環芳環的環氧樹脂可以按10至50wt%的量存在。在這方面，各向異性導電膜可以用作雙層各向異性導電膜的ACF (各向異性導電膜)層。在這方面，根據本發明的各向異性導電膜除了上述組分以外可以進一步包含苯氧樹脂、導電顆粒和固化劑?；诮M合物的總重，苯氧樹脂可以按15至25被％的量存在，導電顆?？梢园?至30wt%的量存在，且固化劑可以按10至20wt%的量存在。在這方面，根據本發明的各向異性導電膜具有通過球粘結(ball tack)所測的大于20gf且小于60gf的初始粘附力，優選大于20gf且小于50gf。粘附強度是利用與根據本發明實施例中說明的方法一致的探針粘結測試儀測定的。根據本發明的各向異性導電膜可以包含具有50°C至80°C的沸點、1，000或更低的分子量和在室溫為液相的芴環氧樹脂，因而呈現出大于20gf且小于60gf的初始粘附強度和/或在70°C和IMPa經0.5秒的5MPa或更大的剝離強度。在另一方面，本發明涉及各向異性導電膜，該膜包括:含多環芳環的環氧樹脂和具有50°C至80°C沸點的芴環氧樹脂。這里，含多環芳環的環氧樹脂與芴環氧樹脂的重量比為1:0.1 至 1:1.5。

在這方面，如果芴環氧樹脂的重量比小于0.1，則不能獲得包括初始粘附力改善的期望效果，而如果重量比超過1.5，由于在X-Y-Z軸壓力施加得不均勻，因此粘結后的壓痕會不均勻，從而引起連接可靠性的劣化。更優選地，含多環芳環的環氧樹脂與芴環氧樹脂的重量比為1:0.14至1:1。優選地，芴環氧樹脂的量小于或等于含多環芳環的環氧樹脂的量。在這方面，含多環芳環的環氧樹脂固化后具有165°C至250°C的玻璃化轉變溫度(Tg)。在該范圍內，能夠防止由玻璃上膜(FOG)壓制出現在約160°C并引起ACF損傷和可靠性劣化的熱轉移，并且由于低ACF預壓因而不會產生可加工性缺陷。同樣，含多環芳環的環氧樹脂在30°C至200°C可以具有3，OOOPa *s至10，OOOPa *s的最小熔融粘度。最小熔融粘度可以通過先進流變擴展系統(ARES)測量,不限于此。例如,可以用粘彈計(TA Instruments,RSA III)測量最小熔融粘度。在這方面，與僅包含含多環芳環的環氧樹脂的組合物相比，以1:0.1至1: 1.5的重量比包含含多環芳環的環氧樹脂和芴環氧樹脂的組合物在預壓時增加了初始粘附強度，從而減少了氣泡的產生，由此可以在60°C或更高的預壓條件下獲得具有良好連接可靠性的各向異性導電膜。由于ACF組合物可以通過高溫預壓部分固化，引起最終壓制下粘附強度的劣化，所以預壓通常在盡可能低的溫度進行。此外，根據工藝可控性等，預壓在低溫進行具有優勢。根據這方面的膜的特征在于粘合后的壓痕是均勻的，且從初始連接電阻到可靠性測試后的連接電阻，連接電阻的增加為5倍或更少，優選4倍或更少，更優選3.5倍或更少。在60°C和IMPa預壓I秒以及在160°C和3MPa最終壓制8秒后，通過用裸眼目測確定粘結后壓痕的均勻性。具體地，如圖2A所示，當驅動IC兩側存在的壓痕清晰度與其中心存在的壓痕清晰度基本相似時，確定壓痕均勻，如圖2B所示，當驅動IC兩側存在的壓痕與其中心存在的壓痕相比具有低清晰度或模糊時，確定壓痕不均勻。通過在200°C和60MPa在玻璃基板(ΙΤ0玻璃)上熱壓膜5秒，然后向其施加ImA的電流同時用Hioki E.E.公司的Hioki h1-測試儀測量電阻，從而測得初始連接電阻。根據樣品暴露于高溫和高濕環境(85°C/85%)并放置500小時后的連接電阻，評估可靠性測試后的連接電阻。在這方面，膜進一步包含納米二氧化硅。在這種情況下，含多環芳環的環氧樹脂與納米二氧化硅的重量比可以為3:1至6:1。在納米二氧化硅的這個范圍內，膜在壓力轉移到Z軸方向上呈現出低粘性，從而消除了打開電極間區域的可能性。在本發明中，芴環氧樹脂可以為由通式I表示的在雙酚芴中包含縮水甘油基的樹脂:
權利要求
1.一種各向異性導電膜，包含: 含多環芳環的環氧樹脂， 芴環氧樹脂， 納米二氧化硅，和 導電顆粒。
2.根據權利要求1所述的各向異性導電膜，其中所述含多環芳環的環氧樹脂固化后具有165°C至250°C的玻璃化轉變溫度。
3.根據權利要求1所述的各向異性導電膜，其中所述芴環氧樹脂具有50°C至80°C的沸點和1，OOO或更小的分子量。
4.根據權利要求1所述的各向異性導電膜，其中所述含多環芳環的環氧樹脂包括選自由含四官能芳環的環氧樹脂和含雙官能芳環的環氧樹脂組成的組中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的各向異性導電膜，其中所述含多環芳環的環氧樹脂與所述納米二氧化硅的重量比為3:1至6:1。
6.根據權利要求1所述的各向異性導電膜，其中所述芴環氧樹脂為由通式I表示的在雙酚芴中含有縮水甘油基的樹脂: [通式I]
7.根據權利要求1至6的任一項所述的各向異性導電膜，其中所述含多環芳環的環氧樹脂與所述芴環氧樹脂的重量比在1:0.1至1: 1.5的范圍內。
8.根據權利要求1至6的任一項所述的各向異性導電膜，其中所述膜用于玻璃上芯片安裝。
9.一種各向異性導電膜，包含: 含多環芳環的環氧樹脂；和 具有50°C至80°C沸點的芴環氧樹脂， 其中所述含多環芳環的環氧樹脂與所述芴環氧樹脂的重量比在1:0.1至1: 1.5的范圍內。
10.根據權利要求9所述的各向異性導電膜，其中所述芴環氧樹脂在25°C具有液相。
11.根據權利要求9所述的各向異性導電膜，其中所述含多環芳環的環氧樹脂包括選自由含四官能芳環的環氧樹脂和含雙官能芳環的環氧樹脂組成的組中的至少一種。
12.根據權利要求9至11的任一項所述的各向異性導電膜，其中所述含多環芳環的環氧樹脂與所述芴環氧樹脂的重量比在1:0.14至1:1的范圍內。
13.根據權利要求9至11的任一項所述的各向異性導電膜，進一步包括納米二氧化硅，其中所述含多環芳環的環氧樹脂與所述納米二氧化硅的重量比在3:1至6:1的范圍內。
14.根據權利要求9至11的任一項所述的各向異性導電膜，其中所述膜粘結后提供均勻的壓痕。
15.根據權利要求14所述的各向異性導電膜，其中所述膜具有60°C或更高的預壓溫度。
16.一種在70°C和IMPa下經0.5秒測量具有4MPa或更高的剝離強度的各向異性導電膜。
17.根據權利要求16所述的各向異性導電膜，所述膜具有高于60°C的預壓溫度。
18.根據權利要求16或17所述的各向異性導電膜，所述膜粘結后提供均勻的壓痕。
19.根據權利要求16或17所述的各向異性導電膜，所述膜包括:含多環芳環的環氧樹月旨、具有50°C至80°C沸點的芴環氧樹脂和納米二氧化硅。
20.根據權利要求19所述的各向異性導電膜，其中所述含多環芳環的環氧樹脂與所述芴環氧樹脂的重量比在1:0.1至1:1.5的范圍內，且所述含多環芳環的環氧樹脂與所述納米二氧化硅的重量比在 3:1至6:1的范圍內。
21.一種利用根據權利要求1至20任一所述的各向異性導電膜形成的半導體裝置。
全文摘要
本文公開了一種各向異性導電膜組合物、各向異性導電膜和半導體裝置。所述組合物包含含多環芳環的環氧樹脂、芴環氧樹脂和納米二氧化硅以改善預壓性質。
文檔編號C09J163/00GK103184016SQ20121058474
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者樸永祐, 金南柱, 樸憬修, 徐準模, 薛慶一, 魚東善, 柳·阿倫, 崔賢民 申請人:第一毛織株式會社