[发明专利]用于各向异性导电互连的导电颗粒

说明书

技术领域

本发明是关于一种在与各向异性导电互连材料组合时可以表现出导电 性的导电颗粒。更具体地，本发明是关于一种通过在聚合物树脂颗粒上镀金 属复合物(complex)层而形成的导电颗粒。

技术背景

目前，导电材料(包括导电金属颗粒和镀有金属的树脂颗粒)被用于电 子设备的微电极之间的电连接，例如，在铟锡氧化物(ITO)电极和驱动器 集成电路回路(driver IC circuit)之间，在驱动器集成电路芯片(driver IC chip) 和电路板(circuit boards)之间以及在液晶显示器(LCD)面板中的微型图 形电极终端之间。特别地，具有附着于可变形可回收的聚合物树脂颗粒上的 金属的导电颗粒可以用于电连接，并且可以长时间地提供可靠的互连。近年 来，随着电路的间距(pitch)越来越精细，电极块的面积越来越小，导电颗 粒的导电性和电可靠性越来越重要，以提供适当的电连接。

复合导电颗粒可以通过将导电材料附着到聚合物树脂颗粒的非导电性 表面上而制备得到，所述导电材料如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铂(Pt)、 钯(Pd)、镍(Ni)、钴(Co)、锡(Sn)和铟(In)。最终颗粒的电学和物理 化学性质可能根据引入的金属的种类和量而不同。Ni/Au复合金属层作为导 电颗粒中的金属层，曾被用在各向异性导电膜中(参见，如，日本专利公开 1999-329060和2000-243132)。由于镍通过化学镀可以很容易地形成薄金属 层，而Au可以使颗粒具有优异的导电性能，所以Ni/Au复合金属层是比较 理想的。因此，在半导体和其它安装部件的连接处，具有Ni/Au复合金属层 的导电颗粒可以表现出稳定的电连接性能。

日本专利公开2000-243132公开了一种Ni/Au复合镀层，该Ni/Au复合 镀层是通过化学镀在聚合物树脂颗粒上形成足够致密的Ni层，然后通过置 换镀在Ni层上形成Au层而得到的。此处“足够致密的Ni层”是指，通过 在镀的过程中沉积Ni颗粒而形成的厚度为5纳米或5纳米以上的镀层。当 考虑到对基体颗粒的镀层附着性，Ni层的厚度通常为约50纳米到70纳米。 足够致密的Ni层可以便于Au层的引入。然而，当具有在这个厚度范围之内 的Ni镀层的导电颗粒进入(interposed)电极之间并被压缩变形时，可能发 生Ni层从聚合物树脂颗粒上剥落的情况。当继续压缩变形时，剥落可能使 Ni层断裂，从而降低电连接。由于Ni层比聚合物颗粒更硬、柔韧性更差从 而可能导致这种情况发生。

已经做出各种努力试图改变在聚合物树脂颗粒上的Ni层的性质。例如， 日本专利公开2507381中公开了一种具有附着在树脂颗粒上的Ni层的导电 颗粒，其中，Ni层中含有1.5-4重量％的磷。这种颗粒被描述为相对于较低 浓度的磷，具有更强的柔韧性和附着性，在高温和高湿度的条件下具有更好 的导电性，相对于具有高浓度的磷的镍镀层，具有更高的耐腐蚀性。然而， 这种导电颗粒可能由于低磷含量产生的磁性而聚集。另外，在使聚集的颗粒 分散的破裂过程中，可能发生镀层的剥落和破裂。

日本专利公开平7-118866中公开了一种具有镍-磷合金层的导电颗粒， 其中磷的含量为7-15重量％，通过化学镀附着在球形中心材料的表面。通过 与7-15重量％的磷混合，可以减少在镀的过程中的聚集或分散过程中的再聚 集，这可以提高导电颗粒的分散性。然而，由于镀层中的磷含量高，可能会 降低颗粒的导电性。

因此，一定含量的磷不能使导电颗粒同时具有理想的附着性和理想的导 电性。而且，镍-磷镀层的柔韧性可能在某种程度上依赖于化学镀的条件。 另外，对于含有镍-磷合金和另一种金属的导电材料，磷的含量对导电材料 的性质的影响并没有明确的趋势。然而，已知的是，导电颗粒的电阻通常随 着镍-磷层中磷的含量的增加而增大。

因此，理想的情况是，提供一种具有高可靠性的导电颗粒，用于各向异 性的互连，该导电颗粒含有形成在聚合物树脂颗粒的表面的具有受控的磷含 量的Ni/Au复合镀层。更为理想的情况是，聚合物树脂的尺寸比较均匀，使 镀的Ni/Au复合金属充分地附着在聚合物树脂颗粒表面，并使颗粒具有理想 的导电性能。

发明内容