[其他]異向導電的聚合物基體

無效

• 申請號: 86106351
• 申請日: 1986-11-05
• 公開（公告）號: CN86106351A
• 公開（公告）日: 1987-09-09
• 發明（設計）人: 羅伯特·S·里來克;扎姆斯·G·伯格
• 申請（專利權）人: 明尼蘇達州采礦和制造公司
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B13/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 陳季壯,羅英銘

本發明是關于一種異向導電的聚合物基體，它用來提供具有小間距的電子元件之間的電連接，即其中電子元件上的觸點或端接墊以極小的間距排列。更確切地說，本發明異向導電的聚合物基體，在極小間距上，具有均勻間隔的電導體穿過，它們彼此絕緣，而導電體是用聚合物基體內所含的異導涂料粘合的。本發明還涉及這種異向導電的基體的制備方法。

小型電子元件，例如集成電路片或器件、印刷線路板的端接墊、液晶顯示器等，一般都具有其外引線與一定的器件的電連接部位。在許多情況下，每種電連接之間所要求的間距相當小，也就是說，在0.1mm數量級的基片上，相鄰的接點之間必須保持電絕緣。

電連接這種元件的一項技術是利用分布器件面上的觸點矩陣（也稱作“倒裝晶片”器件）。在這種器件中，這樣的觸點與外引線的連接通常是把矩陣的連接部位對準外引線的連接部位，并通過諸如重熔焊使兩組連接部位金屬鍵合。在這種情況下，連接部位矩陣在沿器件表面上經常包含金屬隆起或突出點。

這種技術一般具有嚴重缺點。第一，待連接的電子器件之間的熱膨脹系數可能變化很大，檢測和使用組件時，在遇到溫度的循環變化過程中，這可能對在連接部位之間的金屬鍵產生物理應力。第二，通常必須散去器件通電時產生的熱。這種最為行之有效的散熱手段之一是通過把器件上的熱向襯底傳遞，這種最好的方法可通過使半導體或電子器件與諸如陶瓷封裝達到最大的接觸來完成。但就倒裝晶片器件而言，封裝周圍的接觸面積常常限于金屬鍵合的面積，它僅占器件總面積百分之五以下，因而嚴重阻礙了器件向鄰近襯底的散熱。

第二種技術是基于使用導電顆粒提供必要的接觸。這種顆粒包含在聚合物（一般是粘合劑）體系中，以便顆粒表面從粘合劑一面延伸到另一面。當要制備電連接件時，向接觸區施加壓力，壓縮或使顆粒變形，以便使電接觸達到最大。

當觸點還是在小間距上時，這項技術有著嚴重缺點。這是因為在導體之間，這一系統有著不規則的間距?？障痘蝾w粒的成束是常有的，因而導致小間距觸點區短路。

與此相比，本體系提供了極其均勻的導體間距，便于在小間距觸點區使用，且不發生短路。另外，本導體通道極均勻的高度和可變性，以及由此降低施于穩定觸點區所必須的結合力，是與這些先有技術截然不同的，而且是以前達不到的優點。

本發明提供了一種異向導電的聚合物基體，它包括最好是天然粘結性的聚合物層或膜，它具有大量的均勻間距而彼此絕緣的導電元穿過。導電元的側面被導電涂層限定，因而使電流通過聚合物層，但不沿其主表面導電，除非需要這種導電模式。

電導體的絕緣性允許沿粘合層穿過厚度方向導電，而不允許沿粘合層主表面的方向導電，即異向性。使用導電涂層作為電導體而不使用粒狀導體，在粘合劑的電活化作用中，由于導體高度的均勻性和可變形性，允許大大地減小壓力，并且均勻的間距可減少短路的可能性。

當上述聚合物基體以帶狀置于適宜的具有大量平行而又分隔的導電鑲條的背底上時，導電鑲條只允許沿膠帶的平面導電，所得的膠帶也可用于彼此物理分隔開來的電子器件的連接。

本發明還涉及及制備本發明異向導電的聚合物基體的優選方法。該方法包括以下步驟：

a）在一個低表面能的襯底上，含有大量的離散凸臺，至少在一部分凸臺上沉積一導體涂層;

b）在該襯底上沉積一層非導電聚合物，致使大量的離散凸臺限定了大量的穿過聚合物層的絕緣導電元;

c）從聚合物上除去襯底，其中導電涂層仍保持在聚合物上。

d）將導電材料從離散的絕緣導電元之間的聚合物表面上除去。

用這種方法可得到穿過聚合物基體的定向導電元件的均勻矩陣。實質上，聚合物基體由此顯示了異向導電性，也就是通過聚合物層導電。由于限定導電元的導電涂層可制得極很薄，因此，其可變形性可接近聚合物本身的性能。這樣，由于不必對固體粒料進行壓縮，樹脂的電活性所必須的粘合壓力也就基本上小于先有的技術體系。而且，均勻的間距允許用于具有極小間隔觸點的電子元件的連接。

簡要說明附圖。圖1說明了本發明各向異性導電聚合物的生產方法;圖2是由圖1描述的方法而制成的基體的等距離視圖;圖3是用來制備諸如芯片和印刷線路板之間的電接觸的異向導電基體的側示圖;圖4說明了在形成導電元中，利用一種保護層膜組份的第二種工藝技術;圖5是一個透視圖，用來說明使用圖2的基體進行連接，使電子器件與印刷線路板之間電接觸。

為了制成本發明的聚合物基體，首先制備一個具有低表面能特性的襯底，也就是一個防粘表面，這種材料的實例是低表面能聚合物薄膜，例如聚乙烯和聚四氟乙烯。這種襯底要有足夠的結構完整性，以維持大量的均勻離散的凸臺，在涂覆上聚合物時，這些凸臺將適于形成穿過聚合層的導電元。