各向异性导电膜、用于该膜的组合物和半导体装置制造方法及图纸

本公开提供了各向异性导电膜、用于各向异性导电膜的组合物和半导体装置，所述各向异性导电膜具有1）100MPa至300MPa的所述膜固化后40℃下的储能模量，和2）80℃至90℃的所述膜的DSC（差示扫描量热仪）曲线中的峰值点。

Anisotropic conductive film, composition for the film and semiconductor device

The present invention provides an anisotropic conductive film, composition for semiconductor device and anisotropic conductive film, the anisotropic conductive film with 1) the film curing 100MPa to 300MPa after 40 DEG C, storage modulus, and 2) the film 80 and 90 DEG C DSC (differential scanning calorimetry) peak curve in.

【技术实现步骤摘要】
各向异性导电膜、用于该膜的组合物和半导体装置
本专利技术涉及用于各向异性导电膜的组合物和使用该组合物制备的各向异性导电膜。
技术介绍
各向异性导电膜为在制造例如液晶显示器、个人电脑和移动通信设备等电子产品中用于将例如半导体装置的小电器元件电连接到基板或用于将基板彼此电连接的材料。随着近来向大面板和精细互连线发展的趋势，连接基板变薄，并且电路连接部分与芯片、多层陶瓷芯片（MLCC）或通孔等之间的距离减小，引起严重的温度偏差。此外，印刷电路板（PCB）的每个图案的热耗散也引起温度偏差。常规的各向异性导电膜通过顾及温度偏差而具有改善的高温特性以确保可加工性。然而，在这种情况下，由于PCB的收缩/膨胀很有可能遭遇接合故障或偏差，并且由于在高温使用接合设备会存在关于设备操作的问题。例如，韩国专利第0727741号公开了可快速固化的各向异性导电粘合剂在改善流动性和可靠性的同时能够使粘合强度随时间的降低率和连接电阻随时间的增长率最小化。然而，这种各向异性导电粘合剂在180℃或更高的高温下用作接合的粘合剂，因此会遭遇接合故障或关于设备操作的问题。此外，即使在接合设备的有效温度尽量提高的情况下，该接合设备有时也不能达到根据PCB的类型的期望的接合温度。为了解决由于在高温接合引起的诸如接合故障和偏差的问题，需要能够在低温（例如，在约130℃的接合温度）接合的各向异性导电膜。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了各向异性导电膜和组合物，所述各向异性导电膜和组合物能够在低温接合以解决由于在高温接合引起的接合故障、偏差和关于设备操作的问题。本专利技术的一个方面提供了各向异性导电膜，所述各向异性导电膜具有1）100MPa至300MPa的所述膜固化后40℃下的储能模量，和2）80℃至90℃的所述膜的DSC（差示扫描量热仪）曲线中的峰值点。本专利技术的另一个方面提供了用于各向异性导电膜的组合物，所述组合物包含（A）热塑性树脂；（B）第一自由基可聚合材料；（C）第二自由基可聚合材料；（D）二氧化硅；（E）有机过氧化物；和（F）导电颗粒，其中，所述（B）第一自由基可聚合材料以固含量计的重量和所述（C）第二自由基可聚合材料以固含量计的重量之和（B+C）与所述（A）热塑性树脂以固含量计的重量和所述（D）二氧化硅以固含量计的重量之和（A+D）的比例（B+C）/（A+D）在0.20至0.45的范围内。本专利技术的又一个方面提供了半导体装置，所述半导体装置包括：具有第一电极的第一连接元件；具有第二电极的第二连接元件；和前述各向异性导电膜或由前述组合物制备的各向异性导电膜，所述各向异性导电膜放置在所述第一连接元件和所述第二连接元件之间并将所述第一电极连接至所述第二电极。根据本专利技术的实施方式的各向异性导电膜或组合物放置在第一连接元件和第二连接元件之间并经主压缩时，在120℃至200℃接合温度的宽范围内的接合条件下呈现优异的粘合力和连接可靠性。此外，根据本专利技术的实施方式的各向异性导电膜或组合物即使在可靠性检测后也具有低的粘合强度降低率和低的连接电阻增长率。附图说明图1为描述根据本专利技术的一个实施方式的膜的储能模量根据温度变化的图。图2显示了根据本专利技术的一个实施方式的膜的DSC曲线。图3为根据本专利技术的一个实施方式的半导体装置的截面图，该半导体装置包括通过根据一个实施方式的各向异性导电粘合剂膜彼此连接并分别包含第一电极70和第二电极80的第一连接元件50和第二连接元件60。这里，当各向异性导电粘合剂膜在具有第一电极70的第一连接元件50与具有第二电极80的第二连接元件60之间压缩时，第一电极70和第二电极80通过各向异性导电粘合剂膜中的导电颗粒40彼此电连接。具体实施方式本专利技术的一个实施方式提供了各向异性导电膜，该各向异性导电膜具有1）100MPa至300MPa的该膜固化后40℃下的储能模量，和2）80℃中90℃的该膜的DSC（差示扫描量热仪）曲线中的峰值点。储能模量可在固化各向异性导电膜后在40℃下测量，并且固化可通过如下方法实现，例如在热压机上放置各向异性导电膜并在30MPa的负荷下在190℃加热该膜15分钟。储能模量可使用本领域中已知的任何设备（例如DMA（动态机械分析仪）（TAInstruments））测量。普通的各向异性导电膜具有400MPa至2000MPa的固化后40℃下的储能模量。然而，如果各向异性导电膜的储能模量超过300MPa，各向异性导电膜在固化后就会呈现强的粘性，从而在互连基板和芯片之间的界面引起粘合性劣化。此外，由于粘结剂系统显著地影响储能模量的增加，所以具有高储能模量的各向异性导电膜会因粘结剂系统的高硬度和高玻璃化转变温度而不能在低温工艺中呈现足够的流动性。如果该膜具有小于100MPa的储能模量，则会在固化后的长期耐久性方面存在问题。因此，当各向异性导电膜具有100MPa至300MPa的膜固化后40℃下的储能模量时，能够各向异性导电膜与互连的基板或芯片之间确保良好的初始粘合性和连接可靠性，并在低温工艺中确保流动性。通过基本上在具有±2℃误差范围的40℃，即在40℃±2℃的温度范围内，优选在40℃±1℃的温度范围内，测量该膜的储能模量，而获得40℃下的储能模量。因此，例如，具有100MPa至300MPa的38℃下的储能模量的各向异性导电膜也在本专利技术的保护范围内。此外，根据实施方式的各向异性导电膜具有80℃至90℃的该膜的DSC（差示扫描量热仪）曲线中的峰值点。如本文所用，术语“DSC曲线中的峰值点”是指各向异性导电膜在DSC曲线中具有最大热通量时的温度。如果该膜在DSC曲线中具有小于80℃的峰值点，则该膜使低温下的接合可行，但是由于根据上述工艺的预固化而很有可能遭遇接合故障。如果该膜在DSC曲线中具有大于90℃的峰值点，则该膜不能实现充分的固化以在低温固化时呈现其特性。在本专利技术中，各向异性导电膜具有120℃至200℃的主压缩温度，优选130℃至190℃。根据本专利技术的各向异性导电膜使得在如此宽的温度范围内的主压缩成为可能，从而实现低温下或高温下的快速固化。主压缩可在120℃至200℃的温度在2.0MPa至6.0MPa的负荷下进行3秒至7秒，优选在3.0MPa至5.0MPa的负荷下进行3秒至6秒。本专利技术的各向异性导电膜可有利地用于将软膜覆晶（COF）或集成电路（IC）等接合到印刷电路板（PCB）或柔性印刷电路板（FPCB），但不限于此。根据本专利技术，各向异性导电膜可包含：（A）热塑性树脂；（B）第一自由基可聚合材料；（C）第二自由基可聚合材料；和（D）二氧化硅，其中，（B）第一自由基可聚合材料以固含量计的重量和（C）第二自由基可聚合材料以固含量计的重量之和（B+C）与（A）热塑性树脂以固含量计的重量和（D）二氧化硅以固含量计的重量之和（A+D）的比例（B+C）/（A+D）在0.20至0.45的范围内。热塑性树脂可包括选自由丙烯腈丁二烯共聚物、丙烯酸酯改性的氨基甲酸乙酯树脂和丙烯酰类（acryl）共聚物组成的组中的至少一种。当比例（B+C）/（A+D）在0.20至0.45的范围内时，各向异性导电膜可确保低温工艺中足够的流动性和固化后的长期可靠性。各向异性导电膜可进一步包含有机过氧化物和导电颗粒。各向异性导电膜可进一步包含二氧化钛。本专利技术的另一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种各向异性导电膜，具有1)100MPa至300MPa的所述膜固化后40℃下的储能模量，和2)80℃至90℃的所述膜的差示扫描量热仪曲线中的峰值点，并且包含：(A)热塑性树脂、(B)第一自由基可聚合材料、(C)第二自由基可聚合材料、(D)二氧化硅和(E)有机过氧化物，其中，所述(B)第一自由基可聚合材料以固含量计的重量和所述(C)第二自由基可聚合材料以固含量计的重量之和(B+C)与所述(A)热塑性树脂以固含量计的重量和所述(D)二氧化硅以固含量计的重量之和(A+D)的比例(B+C)/(A+D)在0.20至0.45的范围内。

【技术特征摘要】
2012.12.11 KR 10-2012-01432991.一种各向异性导电膜，具有1)100MPa至300MPa的所述膜固化后40℃下的储能模量，和2)80℃至90℃的所述膜的差示扫描量热仪曲线中的峰值点，并且包含：(A)热塑性树脂、(B)第一自由基可聚合材料、(C)第二自由基可聚合材料、(D)二氧化硅和(E)有机过氧化物，其中，所述(B)第一自由基可聚合材料以固含量计的重量和所述(C)第二自由基可聚合材料以固含量计的重量之和(B+C)与所述(A)热塑性树脂以固含量计的重量和所述(D)二氧化硅以固含量计的重量之和(A+D)的比例(B+C)/(A+D)在0.20至0.45的范围内。2.根据权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，所述各向异性导电膜具有120℃至200℃的主压缩温度。3.根据权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，所述各向异性导电膜用于将软膜覆晶接合到印刷电路板。4.根据权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，所述热塑性树脂包括选自由丙烯腈丁二烯共聚物、丙烯酸酯改性的氨基甲酸乙酯树脂和丙烯酰类共聚物组成的组中的至少一种。5.根据权利要求1所述的各向异性导电膜，其中，所述各向异性导电膜进一步包含导电颗粒。6.一种用于各向异性导电膜的组合物，包含：(A)热塑性树脂；(B)第一自由基可聚合材料；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：申炅勋，金奎峰，徐贤柱，申颍株，林佑俊，
申请(专利权)人：第一毛织株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR