[发明专利]一种各向异性导电胶及其紫外光固化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种各向异性导电胶及其紫外光固化方法，属微电子封装技术领域。

背景技术

微电子封装技术向高速化、高密度、轻型化方向发展，高分子基板的广泛应用，传统的连接材料Sn-Pb焊料受到严重挑战。Sn-Pb焊料的缺点是：连接点的分辨率低，间距大于0.65mm，不适合高密度封装(引线间距小于0.5mm)的需要；焊接工艺温度高(230度)，大于高分子基板和印刷电路板的玻璃化温度，使基板变形、开裂。Sn-Pb焊料连接属于刚性连接，器件工作发热产生热应力疲劳，降低器件可靠性；Pb是有毒元素，污染环境和对人体有害，从环境保护角度出发，目前人们致力于开发无铅焊料和导电胶替代Sn-Pb焊料。国外先进企业承诺在2005年后不使用Sn-Pb焊料。

导电胶是高分子聚合物与导电粒子组合的复合材料，聚合物赋予连接性能，导电颗粒赋予导电性能，导电胶具有一定韧性，可以减小、消除热应力，提高器件可靠性；连接分辨率高，满足细线连接工艺；过程温度低。导电胶有两种固化方式：热固化和辐照固化，热固化温度一般在150～180度，时间30分钟左右，辐照固化指电子束固化和紫外光固化，具有速度快(2分钟内)、温度低(室温)的优点，与热固化比，节约能量70％左右。

从导电形式分，导电胶有各向同性和各向异性两种。各向同性指在三维方向导电，各向异性只在垂直表面方向导电。因此各向异性导电胶可以以膜形式进行连接，分辨率更高，适合更微细线条的连接。

近年来电子显示技术迅速发展，如液晶显示、电致发光显示等，其关键技术是激励电路与氧化铟锡(ITO)玻璃的连接。采用热固化导电胶加热容易破坏液晶玻璃，由于氧化铟锡(ITO)具有透明的特性，可以采用光固化导电胶进行连接。

国际上自90年代出现了导电胶的开发研究热潮。许多产品已经市场化，价格昂贵，主要是热固化导电胶。国内在此领域的研究还很少，开发的热固化导电胶主要是电极的连接，无法满足高密度微电子封装细线连接的需要。中国文献(见华东理工大学学报，Vol.20，No.2，Apr.1994，p 259-263 0253-9683)，该文献是采用紫外光固化压敏胶，其胶基体材料是丙烯酸酯，主要应用在医疗器件如B超仪与人体皮肤接触的电极上。美国专利US 5124076)是一种柔软的干燥水凝胶体系，应用于生物医学领域，由乙烯内酰胺、丙烯酸、水溶性交联剂、光引发剂等构成。文献(见Adhesives and Sealants Newsletter，13 No.9，11^th Sept.1989，)是一系列环氧树脂和聚酰亚胺导电胶。同时也包含了一些紫外光固化的不具有导电性的树脂体系。主要用于油墨、表面修饰、以及设备的导电涂层。美国专利US 4999136是一种用于丝网印刷的紫外光固化导电胶，具有较低电阻率和较好的连接强度。体系由环氧丙烯酸酯和氨基甲酸乙酯的共聚物、多官能团丙烯酸单体、光引发剂和导电填料组成。添加部分增粘剂和流动性调节剂。专利WO 9819311 AL是一种由水凝胶形成的导电胶体系。主要应用于医学仪器中与人体皮肤接触的电极。具有较好的导电性和人体适应性。文献(见SAMPE Journal，Vol.24，No.6，Nov.-Dec.1988，p 27-32)是一种丝网印刷用紫外光固化各向同性导电胶。

发明内容

本发明的目的是提供一种固化温度低，节能环保，适合高密度微电子封装细线连接的各向异性导电胶及其紫外光固化方法。

本发明提出的一种各向异性导电胶，含有高分子聚合物和导电微粒，其特征在于：还含有光引发剂和光敏化剂，所述的高分子聚合物是由环氧树脂、丙烯酸、二甲基苄胺和对二苯酚添加剂反应而成的聚合物，其化学结构式：

本发明所述的一种各向异性导电胶，其特征在于：所述的导电微粒为Cu，Ag，Au中的任何一种，其含量为8％～30％(体积比％)。所述的光引发剂为硫代苯基-对氧氮环丙酮、双甲基胺-4-对氧氮环-甲酮、米蚩酮中的至少一种，其含量为1％～7％(重量比％)。所述的光敏化剂为二苯甲酮、荧光素中的至少一种，其含量为0.5％～2％(重量比％)。

一种制备各向异性导电胶及其紫外光固化方法，其特征在于：该方法依次包括以下步骤：

(1)将环氧树脂加热至75～85℃，搅拌下缓慢加入丙烯酸化合物，并加入0.5～2wt％二甲基苄胺和1～3wt％对二苯酚添加剂，反应3～6小时，树脂∶丙烯酸＝2～3∶1；

(2)将上述反应物冷却至室温，加入重量比为1％～7％的光引发剂和0.5％～2％的光敏剂，混合均匀，避光储存；