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CN107851478A - 非等向性导电膜用组成物、非等向性导电膜及使用其的显示装置 - Google Patents

非等向性导电膜用组成物、非等向性导电膜及使用其的显示装置 Download PDF

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CN107851478A
CN107851478A CN201680042952.7A CN201680042952A CN107851478A CN 107851478 A CN107851478 A CN 107851478A CN 201680042952 A CN201680042952 A CN 201680042952A CN 107851478 A CN107851478 A CN 107851478A
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Abstract

本发明的一个实施方式涉及非等向性导电膜用组成物，其包含茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物；具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的环氧树脂；固化剂；及导电颗粒。本发明的另一个实施方式涉及非等向性导电膜，其包含：茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物及导电颗粒，且具有10MPa或大于10MPa的粘着强度及根据以下方程式1所计算的30％或大于30％的颗粒捕捉率，颗粒捕捉率是在将非等向性导电膜在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒、随后在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒之后来量测。[方程式1]颗粒捕捉率(％)＝(初步压缩及主要压缩之后的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目/初步压缩之前的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目)×100。

Description

非等向性导电膜用组成物、非等向性导电膜及使用其的显示 装置
技术领域
本发明涉及一种非等向性导电膜用组成物、非等向性导电膜及使用其的显示装置。
背景技术
一般而言，非等向性导电膜(anisotropic conductive film；ACF)是指通过将导电颗粒分散于诸如环氧树脂的树脂中而制备的膜形粘着剂。非等向性导电膜是由具有电非等向性及粘着性的聚合物层组成，且在膜厚度方向上展现导电特性且在其薄片方向上展现绝缘特性。当在某些条件下对安置于电路板之间时非等向性导电膜进行加热及压缩时，电路板的电路末端彼此间经由导电颗粒电连接且绝缘性粘着树脂填充相邻电极之间的空间以使导电颗粒彼此间分隔，藉此提供高绝缘效能。
随着近期开发出具有薄显示面板的高解析度显示器，已研究在最小连接区域中捕捉尽可能多的导电颗粒的技术。为了提高导电颗粒的捕捉率，已进行各种尝试，诸如提高导电颗粒的密度或抑制流体流动。然而，此等方法面临的问题是相邻电极之间的绝缘电阻降低或由于固化之后的模数增加而导致的粘着强度降低。
因此，需要开发出一种非等向性导电膜，其展现极佳粘着性及绝缘电阻以降低电极之间电短路的可能性，同时有效地抑制流体流动。
发明内容
技术问题
本发明的实施例提供一种非等向性导电膜，其在颗粒捕捉率、粘着强度以及连接电阻方面展现极佳特性，同时允许在低温下快速固化。
技术方案
根据本发明实施例的一个实施例，提供一种非等向性导电膜用组成物，其包含：茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物；具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的环氧树脂；固化剂；以及导电颗粒。
根据本发明的另一个实施例，提供一种非等向性导电膜，其包含：茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物，以及导电颗粒，且具有10MPa或大于10MPa的粘着强度及根据以下方程式1所计算的30％或大于30％的颗粒捕捉率，颗粒捕捉率是在将非等向性导电膜在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒、随后在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒来量测：
[方程式1]
颗粒捕捉率(％)＝(初步压缩及主要压缩之后的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目/初步压缩之前的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目)×100
根据本发明的另一个实施例，提供一种显示装置，其包含：具有第一电极的第一连接部件；具有第二电极的第二连接部件；以及如本文所阐述的非等向性导电膜，所述非等向性导电膜安置于第一连接部件与第二连接部件之间且使第一电极与第二电极彼此连接。
有利效果
根据本发明的一个实施方式的用于非等向性导电膜或非等向性导电膜的组成物可以通过调节高温下的流动性来提高导电颗粒的捕捉率，并且在颗粒捕捉率方面表现出优异的性能、粘着强度及连接电阻，同时允许在低温下快速固化。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的显示装置(30)的截面图，其包含具有第一电极(70)的第一连接部件(50)、具有第二电极(80)的第二连接部件(60)，以及包含导电颗粒(3)且安置于第一连接部件与第二连接部件之间且使第一电极与第二电极彼此连接的非等向性导电膜。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明的实施例。本文中将省略所属领域中技术人员显而易知的细节的描述。
本发明的一个实施例是关于一种非等向性导电膜用组成物，其包含：茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物；具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的环氧树脂；固化剂；以及导电颗粒。
根据这个实施例的非等向性导电膜用组成物可包含茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物作为粘合剂树脂。
茀化合物包含茀结构且可包含两个或更多个羟基以便与双酚型环氧化合物发生共聚。
在一个实施例中，茀化合物可为具有由式1表示的结构的化合物。
[式1]
其中各R独立地为烷基、烷氧基、芳基或环烷基；各m独立地为整数0至4；且各n独立地为整数1至5。
共聚物包含茀化合物所衍生的单元，藉此改良非等向性导电膜的耐热性。
举例而言，双酚型环氧化合物可为(但不限于)由下列各者所构成的族群中选出的至少一者：双酚A型环氧化合物、双酚F型环氧化合物、双酚AD型环氧化合物、双酚E型环氧化合物、双酚S型环氧化合物以及其组合。在一个实施例中，可使用双酚A型环氧化合物或双酚F型环氧化合物。
虽然经由共聚制备茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物的方法不受特定限制，但共聚物可如下制备：将茀化合物及双酚型环氧化合物溶解于适合溶剂中，添加聚合催化剂至混合物中，在100℃至150℃搅拌混合物10小时至40小时，用适合的清洁剂(例如甲醇及水)洗涤所得化合物，随后干燥所产生的沉淀物。
溶剂的实例可包括内二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、二甲基甲酰胺(DMF)以及四氢呋喃(THF)。特定而言，可使用丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)。
聚合催化剂的实例可包括酸酐、胺、咪唑、酰肼以及阳离子化合物。此等物可单独或以其混合物形式来使用。
特定而言，聚合催化剂可包括咪唑催化剂，诸如2-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苯甲基-2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-异丙基咪唑、2-苯基-4-苯甲基咪唑、2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4--甲基-5-羟基甲基咪唑、2-苯基-4-苯甲基-5-羟基甲基咪唑、4，4′-亚甲基双-(2-乙基-5-甲基咪唑)、2-胺基乙基-2-甲基咪唑及1-氰基乙基-2-苯基-4，5-二(氰基乙氧基甲基)咪唑；鎓盐化合物，诸如芳族重氮盐、芳族锍盐、脂族锍盐、芳族碘铝盐、鏻盐、吡锭盐及硒鎓盐；错合物，诸如金属芳烃(arene)错合物及硅烷醇/铝错合物；及含有甲苯磺酸根基团(诸如安息香甲苯磺酸根(Benzoin tosylato-)及邻硝基苯甲基甲苯磺酸根(ortho-Nitrobenzyl tosylato-))且具有捕捉(capture)电子的功能的化合物。更特定而言，可使用基于咪唑的聚合催化剂，诸如2-甲基咪唑、2-乙基咪唑或2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑。
在一个实施例中共聚物可为具有由式2至式4表示的结构中的至少一者的化合物：
[式2]
[式3]
及
[式4]
其中R1、R2、R3及R4彼此间相同或不同且各自独立地为氢、C1至C6烷基、卤素原子或羟基；R5及R6彼此间相同或不同且各自独立地为氢、C1至C6烷基、卤素原子、C6至C20芳族环或C6至C20脂环族环；且n为整数1至100。
共聚物包含衍生自茀化合物及双酚型环氧化合物的结构作为重复单元，其中茀结构使得共聚物具有高耐热性，且碳主链，诸如-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH2)-或-C(CH3)2-，或柔性主链，诸如双酚型环氧化合物的芳族环之间的-SO2，使得共聚物具有高玻璃转移温度(Tg)，以便共聚物在高温下展现硬度。此外，非等向性导电膜用组成物中所用的共聚物使由所述组成物形成的非等向性导电膜的存储稳定性改良。
共聚物可具有140℃至200℃的玻璃转移温度。特定而言，共聚物的玻璃转移温度为150℃至180℃，更特定而言，160℃至170℃。在此范围内，由包含共聚物的非等向性导电膜用组成物制得的非等向性导电膜具有适合的流动性且因此当与导电颗粒一起使用时可改良导电颗粒的捕捉率。
共聚物的重量平均分子量可为5,000g/mol至50,000g/mol，特定而言，10,000g/mol至30,000g/mol。在此范围内，由包含共聚物的非等向性导电膜用组成物制得的非等向性导电膜可展现适合的强度。
就固体含量而言，以用于非等向性导电膜的组成物的总重量计，共聚物可以20重量％(wt％)至70wt％的量存在。特定而言，共聚物可以30wt％至60wt％的量存在，更特定而言，以35wt％至55wt％的量存在。在此范围内，非等向性导电膜用组成物可具有改良的流动性及粘着性。
在另一个实施例中，除共聚物之外，非等向性导电膜用组成物可还包含其他粘合剂树脂。
其他粘合剂树脂的实例可包括聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、苯氧基树脂、聚甲基丙烯酸酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚胺基甲酸酯树脂、聚酯树脂、聚酯胺基甲酸酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene；SBS)树脂及其经环氧基修饰的树脂、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(styrene-ethylene-butylene-styrene；SEBS)树脂及其经修饰的树脂、丙烯腈丁二烯橡胶(acrylonitrile butadiene rubber；NBR)及其氢化树脂，及其类似物。在非等向性导电膜用组成物中，此等物可单独或其组合使用。
当非等向性导电膜用组成物还包含除共聚物之外的其他粘合剂树脂时，就固体含量而言，以非等向性导电膜用组成物的总量计，其他粘合剂树脂可以1wt％至20wt％的量存在。
环氧当量为150g/eq或小于150g/eq的环氧树脂不受特定限制且可(不限于)由具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的任何环氧树脂中选出。特定而言，可使用环氧当量为80g/eq至150g/eq的环氧树脂，更特定而言，环氧当量为90g/eq至145g/eq的环氧树脂。在环氧当量的此范围内，非等向性导电膜可展现良好的粘度及流动性，同时允许在低温下快速固化。
环氧树脂的实例可包含双酚型环氧化合物，诸如双酚A型环氧树脂、双酚A型环氧丙烯酸酯树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚E型环氧树脂及双酚S型环氧树脂；芳族环氧化合物，诸如聚缩水甘油醚环氧树脂、聚缩水甘油酯环氧树脂及萘环氧树脂；脂环族环氧化合物；酚醛清漆型环氧化合物，诸如甲酚酚醛清漆型环氧树脂及苯酚酚醛清漆型环氧树脂；缩水甘油胺环氧化合物；缩水甘油酯环氧化合物；联苯二缩水甘油醚环氧化合物，及其类似物。特定而言，环氧树脂可为脂环族环氧树脂、双酚型环氧树脂或芳族环氧树脂，更特定而言，可为脂环族环氧树脂。脂环族环氧树脂中的环氧基结构靠近脂环族环定位以允许发生快速的开环反应且因此固化速度比其他环氧树脂更快。脂环族环氧树脂可由经由直接偶合而与脂环族环连接的任何脂环族环氧树脂选出或可(不限于)使用经由其他连接基团连接的环氧基结构。
在一个实施例中，环氧当量为150g/eq或小于150g/eq的环氧树脂可包含液体环氧树脂。包含液体环氧树脂的环氧树脂能使由包含环氧树脂的非等向性导电膜用组成物制得的非等向性导电膜具有流动性，同时允许非等向性导电膜快速固化。
就固体含量而言，以非等向性导电膜用组成物的总量计，环氧树脂可以20wt％至50wt％、特定而言25wt％至45wt％、更特定而言30wt％至40wt％的量存在。在此范围内，环氧树脂允许发生足够的固化且在粘着性、外观及可靠性测试后稳定性方面可向由包含环氧树脂的非等向性导电膜用组成物制得的非等向性导电膜提供良好特性。
在一个实施例中，除具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的环氧树脂之外，非等向性导电膜用组成物可还包含具有大于150g/eq的环氧当量的环氧树脂。
非等向性导电膜用组成物包含共聚物与具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的环氧树脂，藉此经由调节高温下的流动性来改良导电颗粒捕捉率，从而达成低温下的快速固化且在粘着强度及连接电阻方面提供良好特性。当组成物还包含具有大于150g/eq的环氧当量的环氧树脂时，就固体含量而言，以非等向性导电膜用组成物的总量计，环氧树脂可以1wt％至10wt％的量存在。
导电颗粒不受特定限制且可由所属领域中所用的典型导电颗粒选出。导电颗粒的实例可包括：金属颗粒，包括Au、Ag、Ni、Cu及焊料；碳颗粒；通过用金属(包括Au、Ag、Ni及其类似物)涂布聚合物树脂颗粒(诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇及其经修饰的树脂)所得的颗粒；及经由对金属涂布聚合物树脂颗粒所得的颗粒的表面进行绝缘处理所得的绝缘颗粒。根据电路间距(pitch)，导电颗粒可具有例如1μm至20μm、特定而言1μm至10μm的粒径。
就固体含量而言，以非等向性导电膜用组成物的总量计，导电颗粒可以1wt％至30wt％、特定而言10wt％至25wt％、更特定而言15wt％至20wt％的量存在。在此范围内，导电颗粒可容易地在端子之间压缩以确保稳定的连接可靠性，同时经由电导率的改良来降低连接电阻。
作为固化剂，可使用(不限于)能够使环氧树脂固化的任何固化剂，且固化剂的实例可包括酸酐、胺、咪唑、酰肼及阳离子固化剂。这些可单独或其组合使用。
特定而言，固化剂可为阳离子固化剂，例如六氟化铵/锑。
由于固化剂在室温下是与环氧树脂混合使用，因此固化剂在室温下必须展现与环氧树脂无反应性且具有在预定温度或更高温度下经由与环氧树脂的活跃反应展现固化剂特性的活性。因此，可使用(不限于)能够产生具有热活化能的阳离子的任何典型阳离子固化剂。举例而言，可使用阳离子潜性固化剂。
特定而言，阳离子潜性固化剂的实例可包括鎓盐化合物，诸如芳族重氮盐、芳族锍盐、脂族锍盐、芳族碘铝盐、鏻盐、吡锭盐及硒鎓盐；错合物，诸如金属芳烃(arene)错合物及硅烷醇/铝错合物；及含有甲苯磺酸根基团(诸如安息香甲苯磺酸根(Benzoin tosylato-)及邻硝基苯甲基甲苯磺酸根(ortho-Nitrobenzyl tosylato-))且具有捕捉(capture)电子功能的化合物。更特定而言，可使用高效产生阳离子的锍盐化合物，诸如芳族锍盐化合物或脂族锍盐化合物。
另外，当此类阳离子潜性固化剂形成盐结构时，可使用六氟锑酸根、六氟磷酸根、四氟硼酸根、五氟苯基硼酸根及其类似物作为相对(counter)离子来形成反应性副盐。
就固体含量而言，以非等向性导电膜用组成物的总量计，固化剂可以0.5wt％至10wt％的量存在。特定而言，固化剂可以2wt％至7wt％的量存在。在此范围内，固化剂可确保足够的固化反应，且可经由形成适合分子量而在接合后的粘着强度及可靠性方面提供良好特性。
非等向性导电膜用组成物可还包含添加剂，诸如聚合抑制剂、抗氧化剂及热稳定剂，以便赋予非等向性导电膜其他特性而不劣化其基本特性。就固体含量而言，以非等向性导电膜用组成物的总量计，添加剂可以0.01wt％至10wt％的量存在。
聚合抑制剂可由下列各者所构成的族群中选出：氢醌、氢醌单甲醚、对苯醌、啡噻嗪及其混合物。抗氧化剂可包括酚类化合物、羟基肉桂酸盐化合物及其类似物。特定而言，抗氧化剂可包括肆-(亚甲基-(3，5-二-第三丁基-4-羟基肉桂酸盐)甲烷、3，5-双(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯丙酸硫醇二-2，1-乙烷二基酯及其类似物。
接下来将描述根据本发明的另一个实施例的非等向性导电膜。
非等向性导电膜包含：茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物，且具有10MPa或大于10MPa的粘着强度及根据以下方程式1所计算的30％或大于30％的颗粒捕捉率，其中颗粒捕捉率是在将非等向性导电膜在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒、随后在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒之后来量测。
茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物可与根据以上实施例的组成物的共聚物相同。
非等向性导电膜可具有根据以下方程式1所计算的30％或大于30％的颗粒捕捉率，其中颗粒捕捉率是在将非等向性导电膜在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒、随后在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒之后来量测：
[方程式1]
颗粒捕捉率(％)＝(初步压缩及主要压缩之后的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目/初步压缩之前的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目)×100
特定而言，非等向性导电膜可具有40％或大于40％、更特定而言50％或大于50％的颗粒捕捉率。在此范围内，非等向性导电膜可有效地抑制导电层流动以允许导电颗粒在非等向性导电膜上充分保持就位，藉此改良电导率，且可通过抑制导电颗粒泄漏来减少端子之间的电短路。
颗粒捕捉率可通过(不限于)任何方法量测。举例而言，在制得的非等向性导电膜中，使用自动化颗粒计数器对初步压缩之前的连接部分中的导电颗粒数目/单位面积(mm2)进行计数。接着将非等向性导电膜置放于第一连接部件与第二连接部件之间且在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒，随后在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒。接着使用自动化颗粒计数器对连接部分中的导电颗粒数目/单位面积(mm2)进行计数，随后根据方程式1计算颗粒捕捉率。
非等向性导电膜可具有10MPa或大于10MPa、特定而言20MPa或大于20MPa、更特定而言30MPa或大于30MPa的粘着强度，如初步压缩及主要压缩之后所量测。在非等向性导电膜的粘着强度的此范围内，使用非等向性导电膜的显示装置可长期使用。
可通过(不限于)任何典型方法量测粘着强度。举例而言，将所制得的非等向性导电膜置放于玻璃基板上，所述玻璃基板包含具有1200μm2的凸块面积及厚度的氧化铟锡电路且在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒。接着，在自非等向性导电膜移除离型膜的情况下，将具有1200μm2的凸块面积及1.5T厚度的IC芯片置放于非等向性导电膜上，继而在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒，藉此制备试样。接着，使用剥离强度测试仪(Bond测试仪Dage系列-4000，Bond testerDage Series-4000)，在200kgf的最大负荷(Maximum load)下，以100μm/sec的测试速度(Test speed)量测试样的粘着强度。
非等向性导电膜可还包含具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的环氧树脂、导电颗粒及固化剂。此等组分可与以上实施例中的彼等组分相同。
在一个实施例中，非等向性导电膜可以COG(chip on glass)或COF(chip onfilm)安装方式使用。
非等向性导电膜在30℃至200℃可具有5,000Pa·s至20,000Pa·s、特定而言6,000Pa·s至10,000Pa·s的最小熔体粘度，如使用ARES流变仪所量测。在此范围内，非等向性导电膜可展现足够的粘着强度，具有改良的初步压缩特性，且经由端子之间绝缘层的充分填充而使连接可靠性改良。
最小熔体粘度可通过(不限于)任何典型方法量测。举例而言，非等向性导电膜的最小熔体粘度可使用ARES G2流变仪(TA仪器公司；TA Instruments)在150μm的样品厚度、10℃/分钟的温度递增速率、5％应力及10rad/秒的频率、30℃至200℃的温度区段内的条件下量测。
另外，非等向性导电膜可具有80％或大于80％、特定而言85％或大于85％、更特定而言90％或大于90％的固化率，如根据方程式2所计算：
[方程式2]
固化率(％)＝[(H0-H1)/H0]×100
其中H0是非等向性导电膜的初始热量，如根据在氮气氛围下、在-50℃至250℃温度范围内、在10℃/min的温度递增速率下、经由差示扫描热量测定法(DSC，differentialscanning calorimetry)(TA仪器公司(TA instrmnents)，Q20)所得的曲线下面积所量测；且H1是非等向性导电膜的热量，如在130℃加热板(hot plate)上搁置5秒之后所量测。
此固化率范围对应于快速固化，例如在130℃的低温下，在5秒的短时间段内，且因此与非等向性导电膜的低温快速固化特征有关。
在一些实施例中，非等向性导电膜可具有1.0Ω或小于1.0Ω的初始连接电阻，如在将非等向性导电膜在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒、随后在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒之后所量测。特定而言，非等向性导电膜可具有0.7Ω或小于0.7Ω、更特定而言0.5Ω或小于0.5Ω的初始连接电阻。
在一些实施例中，非等向性导电膜可具有3Ω或小于3Ω的可靠性测试后连接电阻，如将非等向性导电膜如上进行初步压缩及主要压缩、随后在85℃及85％RH(relativehumidity，相对湿度)条件下维持500小时之后所量测。特定而言，非等向性导电膜可具有2Ω或小于2Ω、更特定而言1Ω或小于1Ω的可靠性测试后连接电阻。
在初始连接电阻后可靠性测试后连接电阻的此等范围内，非等向性导电膜可具有改良的连接可靠性且可在使用的同时维持长期存储稳定性。
初始连接电阻及可靠性测试后连接电阻可通过(不限于)任何典型方法量测。举例而言，将所制得的非等向性导电膜置放于玻璃基板上，所述玻璃基板包含具有1200μm2的凸块面积及厚度的氧化铟锡电路且在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒。接着，在自非等向性导电膜移除离型膜的情况下，将具有1200μm2的凸块面积及1.5T厚度的IC芯片置放于非等向性导电膜上，继而在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒，藉此制备试样。接着通过4点探测(point probe)方法量测试样上的4个点(point)之间的电阻且定义为初始电阻。随后，如上经由主要压缩制备的试样在85℃及85％RH条件下保持500小时，且通过相同方法量测试样的电阻且定义为可靠性测试后连接电阻。电阻计施加1mA，在此电压下量测以计算平均电阻。
在一个实施例中，非等向性导电膜可具有其中绝缘层堆叠于导电层的一个或两个表面上的结构。特定而言，非等向性导电膜可具有其中绝缘树脂堆叠于导电层上的双层结构、其中绝缘层分别堆叠于导电层的两个表面上的三层结构，或其中绝缘层及导电层以四个或超过四个层堆叠的四层或多层结构。
如本文所用，术语“堆叠”意谓一个特定层形成于另一层的一个表面上，且可与涂布或层压互换使用。在具有其中导电层及绝缘层分别形成的双层结构的非等向性导电膜中，大量的无机颗粒(诸如二氧化硅)不干扰导电颗粒的压缩且因此不影响电导率，同时因导电层及绝缘层分别形成而不影响非等向性导电膜用组成物的流动性，藉此允许非等向性导电膜展现可控的流动性。
本发明的另一个实施例是关于一种制造非等向性导电膜的方法。形成非等向性导电膜不需要特殊装备或设备。举例而言，非等向性导电膜可如下制造：将根据本发明的实施例的非等向性导电膜用组成物溶解于诸如甲苯的有机溶剂中，以特定速率将所溶解组成物搅拌预定的时间段以免导电颗粒粉末化，将组成物涂覆于离型膜上至例如10μm至50μm的特定厚度，且将组成物干燥预定的时间段以使诸如甲苯的有机溶剂挥发。
接下来将描述根据本发明的另一个实施例的显示装置。
显示装置包含含有第一电极的第一连接部件；含有第二电极的第二连接部件；及安置于第一连接部件与第二连接部件与之间且使第一电极与第二电极连接的非等向性导电膜，其中非等向性导电膜为根据本发明的实施例的非等向性导电膜。
第一连接部件或第二连接部件包含需要电连接的电极。特定而言，第一连接部件与第二连接部件可为玻璃基板、塑胶基板、印刷线路板、陶瓷线路板、可挠性线路板、硅半导体芯片、IC芯片、驱动IC芯片及其类似物，在其上形成电极，诸如ITO(Indium Tin Oxide)及IZO(Indium Zinc Oxide)。更特定而言，第一连接部件与第二连接部件之一可为IC芯片或驱动IC芯片，且另一者可为玻璃基板。
参见图1，根据本发明的一个实施例的半导体装置(30)包含含有第一电极(70)的第一连接部件(50)、含有第二电极(80)的第二连接部件(60)，及安置于第一连接部件(50)与第二连接部件(60)之间且包含导电颗粒(3)的非等向性导电膜(10)，第一电极(70)与第二电极(80)彼此间经由导电颗粒(3)连接。
接下来将参考一些实例更详细描述本发明。然而，应了解这些实例仅为了说明而提供，且不应以任何方式理解为限制本发明。
为了清晰起见，本文中将省略所属领域中技术人员显而易知的细节的描述。
实例
制备实例1至制备实例4：制备共聚物
制备实例1：制备共聚物1
将14g 9，9′-双(4-羟基苯基)茀(9，9’-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene)及16g双酚F型环氧树脂(YSLV-80XY，国都化学公司(Kukdo Chemical))溶解于30g PGMEA中，且向溶液中添加0.1g 2-甲基咪唑(2-Methyl imidazole)，继而在110℃搅拌24小时。随后，所得物质用甲醇及水洗涤，随后干燥所得沉淀物，藉此制备具有以下结构的共聚物1(Tg：170℃，重量平均分子量：25,000g/mol)。
[共聚物1]
制备实例2：制备共聚物2
将15g的9，9′-双(4-羟基苯基)茀(9，9’-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene)及10g的双酚A型环氧树脂(JER834，三菱化学公司(Mitsubishi Chemical))溶解于30g PGMEA中，且向溶液中添加0.1g 2-甲基咪唑(2-Methyl imidazole)，继而在110℃搅拌24小时。随后，所得物质用甲醇及水洗涤，随后干燥所得沉淀物，藉此制备具有以下结构的共聚物2(Tg：165℃，重量平均分子量：20,000g/mol)。
[共聚物2]
制备实例3：制备共聚物3
将15g 9，9′-双(4-羟基苯基)茀(9，9’-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene)及10g1，1′-双(4-羟基苯基)甲烷(1，1’-Bis(4-hydroxyphenyl)methane)作为双酚F型环氧树脂溶解于30g PGMEA中，且向溶液中添加0.1g 2-甲基咪唑(2-Methylimidazole)，继而在110℃搅拌24小时。随后，所得物质用甲醇及水洗涤，随后干燥所得沉淀物，藉此制备具有以下结构的共聚物3(Tg：165℃，重量平均分子量：22,000g/mol)。
[共聚物3]
实例及比较实例
实例1
通过将以下各物混合来制备非等向性导电膜用组成物：制备实例1中所制备的40重量份的共聚物1作为粘合剂树脂，充当基质用于膜形成35重量份的具有130g/eq环氧当量的环氧树脂(Daicel celloxide 2021P)5重量份的热固化潜性固化剂(HX3741，日本旭化成公司(Asahi Chemical，Japan))，及20重量份的绝缘导电颗粒(AUL-704，平均粒径4μm，日本积水化成品公司(SEKISUI，Japan))作为填充剂以便赋予非等向性导电膜导电性。将非等向性导电膜用组成物涂覆至离型膜上，随后在干燥器中在70℃使溶剂挥发5分钟，藉此获得15μm厚的非等向性导电膜。
实例2
实例2的非等向性导电膜是在与实例1相同的条件下、通过与实例1相同的方法制备，但其中使用制备实例2中所制备的共聚物2作为粘合剂树脂且使用具有143g/eq的环氧当量的环氧树脂2(HP4032D，大日本油墨(Dinippon ink))作为环氧树脂。
实例3
实例3的非等向性导电膜是在与实例1相同的条件下、通过与实例1相同的方法制备，但其中使用制备实例2中所制备的共聚物3作为粘合剂树脂且使用具有97g/eq的环氧当量的环氧树脂3(JER630ESD，日本环氧树脂(Japan epoxy resin))作为环氧树脂。
比较实例1
比较实例1的非等向性导电膜是在与实例1相同的条件下、通过与实例1相同的方法制备，但其中使用联苯茀型粘合剂树脂(FX-293，日本钢铁化学公司(Nippon SteelChemical Co.)，Tg：165℃，重量平均分子量：45,000g/mo1)作为粘合剂树脂。
比较实例2
比较实例2的非等向性导电膜是在与实例1相同的条件下、通过与实例1相同的方法制备，但其中使用具有180g/eq的环氧当量的环氧树脂(YDPN638，国都化工公司)作为环氧树脂。
实验实例
通过以下方法，在最小熔体粘度、固化率、颗粒捕捉率、粘着强度及连接电阻方面评价实例1至实例3及比较实例1及比较实例2中所制备的非等向性导电膜。评价结果展示于表1中。
实验实例1：最小熔体粘度的量测
在150μm的样品厚度、10℃/分钟的温度递增速率、5％应力及10rad/秒的频率、30℃至200℃的温度区段内的条件下，使用ARES G2流变仪(TA仪器公司)量测实例及比较实例中所制备的各种非等向性导电膜的最小熔体粘度。
实验实例2：固化率的量测
将实例及比较实例中所制备的1mg各种非等向性导电膜等分试样，根据在氮气氛围下、在-50℃至250℃温度范围内、在10℃/min的温度递增速率下经由差示扫描热量测定(DSC，TA仪器公司(TA instruments)，Q20)所得的曲线下面积量测试样的初始热量(H0)。接着，将试样在130℃加热板(hot plate)上保持5秒，随后以相同方式量测热量(H1)。根据以下方程式2计算固化率：
[方程式2]
固化率(％)＝[(H0-H1)/H0]×100
实验实例3：颗粒捕捉率的量测
在实例及比较实例所制备的各种非等向性导电膜中，使用自动化颗粒计数器(ZOOTUS)对初步压缩之前的连接部分中的导电颗粒数目/单位面积(mm2)进行计数。
接着，将非等向性导电膜置放于包含具有1200μm2凸块面积及厚度的氧化铟锡(ITO)电路的玻璃基板(制造商：NeoView Kolon)上且在70℃及1MPa条件下进行初步压缩1秒。接着，使用自非等向性导电膜移除的离型膜，将具有1200μm2凸块面积及1.5T厚度的IC芯片(制造商：三星LSI(Samsung LSI))置放于非等向性导电膜上，继而在130℃及70MPa条件下进行主要压缩5秒。接着使用自动化颗粒计数器对连接部分中的导电颗粒数目/单位面积(mm2)进行计数，随后根据方程式1计算颗粒捕捉率：
[方程式1]
颗粒捕捉率(％)＝(初步压缩及主要压缩之后的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目/初步压缩之前的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目)×100
实验实例4：粘着强度的量测
将实例及比较实例中所制备的各种非等向性导电膜置放于包含具有1200μm2凸块面积及厚度的氧化铟锡电路的玻璃基板(制造商：NeoView Kolon)上且在70℃及1MPa条件下进行初步压缩1秒。接着，在自非等向性导电膜移除离型膜的情况下，将具有1200μm2凸块面积及1.5T厚度的IC芯片(制造商：三星LSI)置放于非等向性导电膜上，继而在130℃及70MPa条件下进行主要压缩5秒，藉此制备试样。使用剥离强度测试仪(Bond测试仪Dage系列-4000(Bond tester Dage Series-4000))，在200kgf的最大负荷(Maximumload)下，以100μm/sec的测试速度(Test speed)量测试样的粘着强度。
实验实例5：初始连接电阻及可靠性测试后连接电阻的量测
将实例及比较实例中所制备的各种非等向性导电膜置放于包含具有1200μm2凸块面积及厚度的氧化铟锡电路的玻璃基板(制造商：NeoView Kolon)上且在70℃及1MPa条件下进行初步压缩1秒。接着，在自非等向性导电膜移除离型膜的情况下，将具有1200μm2凸块面积及1.5T厚度的IC芯片(制造商：三星LSI)置放于非等向性导电膜上，继而在130℃及70MPa条件下进行主要压缩5秒，藉此制备试样。接下来通过4点探测(pointprobe)方法量测试样上的4个点(point)之间的电阻且定义为初始电阻。随后，如上经由主要压缩制备的试样在85℃及85％RH条件下保持500小时，且通过相同方法量测试样的电阻且定义为可靠性测试后连接电阻。此时，利用电阻计施加1mA，同时量测电压以计算平均电阻。
表1
如自表1中可见，实例1至实例3中所制备的各种非等向性导电膜(包含茀化合物与双酚型环氧树脂的共聚物及具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的环氧树脂)在最小熔体粘度、固化率、颗粒捕捉率、粘着强度及初始连接电阻及可靠性测试后连接电阻方面展现良好特性。相反，不使用茀化合物与双酚型环氧树脂的共聚物制备的比较实例1的非等向性导电膜由于粘合剂树脂的玻璃转移温度Tg较低而在130℃具有较高的最小熔体粘度及较低的固化率，且展现较低的颗粒捕捉率及可靠性测试后连接电阻的显着增加。使用具有大于150g/eq的环氧当量的环氧树脂所制备的比较实例2的非等向性导电膜由于其流动性较低而具有最高的最小熔体粘度，且如同比较实例1的非等向性导电膜，具有比实例的非等向性导电膜低的固化率、低的颗粒捕捉率及高得多的可靠性测试后连接电阻。

Claims (19)

1.一种非等向性导电膜用组成物，包含：茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物；具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的环氧树脂；固化剂；以及导电颗粒。
2.根据权利要求1所述的非等向性导电膜用组成物，其中所述茀化合物包含两个或更多个羟基。
3.根据权利要求2所述的非等向性导电膜用组成物，其中所述茀化合物具有由式1表示的结构：
[式1]
其中各R独立地为烷基、烷氧基、芳基或环烷基；各m独立地为整数0至4；且各n独立地为整数1至5。
4.根据权利要求1所述的非等向性导电膜用组成物，其中所述双酚型环氧化合物包含由下列各者所构成的族群中选出的至少一者：双酚A型环氧化合物、双酚F型环氧化合物、双酚AD型环氧化合物、双酚E型环氧化合物以及双酚S型环氧化合物。
5.根据权利要求1所述的非等向性导电膜用组成物，其中所述共聚物具有由以下式2至式4表示的结构中的至少一者：
[式2]
[式3]
以及
[式4]
其中R1、R2、R3以及R4彼此间相同或不同且各自独立地为氢、C1至C6烷基、卤素原子或羟基；R5与R6彼此间相同或不同且各自独立地为氢、C1至C6烷基、卤素原子、C6至C20芳族环或C6至C20脂环族环；且n为整数1至100。
6.根据权利要求1所述的非等向性导电膜用组成物，其中所述共聚物具有5,000g/mol至50,000g/mol的重量平均分子量。
7.根据权利要求1所述的非等向性导电膜用组成物，其中所述共聚物具有140℃至200℃的玻璃转移温度(Tg)。
8.根据权利要求1所述的非等向性导电膜用组成物，其中具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、双酚型环氧树脂或芳族环氧树脂。
9.根据权利要求1所述的非等向性导电膜用组成物，就固体含量而言，以所述非等向性导电膜用组成物的总量计包含：20wt％至70wt％的所述共聚物；20wt％至50wt％的具有150g/eq或小于150g/eq的环氧当量的所述环氧树脂；0.5wt％至10wt％的所述固化剂；以及1wt％至30wt％的所述导电颗粒。
10.一种非等向性导电膜，包含：茀化合物与双酚型环氧化合物的共聚物；以及导电颗粒，
其中所述非等向性导电膜具有10MPa或大于10MPa的粘着强度及根据以下方程式1所计算的30％或大于30％的颗粒捕捉率，所述颗粒捕捉率是在将所述非等向性导电膜在50℃至80℃及1.0MPa至3.0MPa条件下进行初步压缩1秒至3秒、随后在120℃至160℃及60MPa至80MPa条件下进行主要压缩3秒至6秒之后来量测：
[方程式1]
颗粒捕捉率(％)＝(初步压缩及主要压缩之后的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数日/初步压缩之前的连接部分中每单位面积(mm2)的导电颗粒数目)×100。
11.根据权利要求10所述的非等向性导电膜，其中所述茀化合物包含两个或更多个羟基。
12.根据权利要求11所述的非等向性导电膜，其中所述茀化合物具有由式1表示的结构：
[式1]
其中各R独立地为烷基、烷氧基、芳基或环烷基；各m独立地为整数0至4；且各n独立地为整数1至5。
13.根据权利要求10所述的非等向性导电膜，其中所述共聚物具有由以下式2至式4表示的结构中的至少一者：
[式2]
[式3]
以及
[式4]
其中R1、R2、R3以及R4彼此间相同或不同且各自独立地为氢、C1至C6烷基、卤素原子或羟基；R5与R6彼此间相同或不同且各自独立地为氢、C1至C6烷基、卤素原子、C6至C20芳族环或C6至C20脂环族环；且n为整数1至100。
14.根据权利要求10所述的非等向性导电膜，其中所述非等向性导电膜是以COG(chipon glass)或COF(chip on film)安装方式使用。
15.根据权利要求10所述的非等向性导电膜，其中根据ARES量测法，所述非等向性导电膜在30℃至200℃具有5,000Pa·s至20,000Pa·s的最小熔体粘度。
16.根据权利要求10所述的非等向性导电膜，其中在对所述非等向性导电膜进行所述初步压缩及所述主要压缩之后所量测的所述非等向性导电膜具有1.0Ω或小于1.0Ω的初始连接电阻。
17.根据权利要求10所述的非等向性导电膜，其中在对所述非等向性导电膜进行所述初步压缩及所述主要压缩、随后使所述非等向性导电膜在85℃及85％RH条件下维持500小时之后所量测的所述非等向性导电膜具有3Ω或小于3Ω的可靠性测试后连接电阻。
18.根据权利要求10所述的非等向性导电膜，其中根据方程式2所计算的所述非等向性导电膜具有80％或大于80％的固化率：
[方程式2]
固化率(％)＝[(H0-H1)/H0]×100
其中H0是根据在氮气氛围下、在-50℃至250℃温度范围内、在10℃/min的温度递增速率下、经由差示扫描热量测定法(DSC)所得的曲线下面积所量测的所述非等向性导电膜的初始热量；且H1是在130℃加热板(hot plate)上搁置5秒之后所量测的所述非等向性导电膜的热量。
19.一种显示装置，包含：
具有第一电极的第一连接部件；
具有第二电极的第二连接部件；以及
根据权利要求10至18中任一项所述的非等向性导电膜，所述非等向性导电膜安置于所述第一连接部件与所述第二连接部件之间且使所述第一电极与所述第二电极彼此连接。
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