兰
—
—陈莹 ： 等封装子用各异性导电胶向膜研究的展 微电进
缘绝 料材 ２ ０，２ ５０ ９ ４ （）
微
子 封 电装 用各 向异 导性 胶电 膜 研 究 进的展
陈 莹 ，余 凤 斌’ 田民 波，（
．山 东天 光 诺电材料 有 限 司 公济 ，南１ ２０ ；２ 清华 ０学 材料 大 科学与 工 程 ，北 系 京 １０ ８） ５３ ．００ ０ ４ 要 ： 述摘了各 向异 性 导 胶电 膜的结 构 、机 电理 、能指 及标 其研究进 展 ， 出 了 各异性向 导电 胶膜存 在的 导 综 提
性技
术 题及 问发展方 ， 为向进一 步研 开发 性 究价 比高 更 微的电子互 连 用 各向 异性 导胶电 提供 技膜 术参考 。 关键 词： 向性 异导 电胶 膜； 各 电子封 ； 装能； 性研 究 展进
图分中类号 ： Ｔ ２ Ｍ 文 献标 ４ 码志 ：Ａ 章文 号 编：０ ９ ９— ３ （０ ９ ００～ ３１０ ２ ９ ２ ０ ） ５ ４—０ ４０
Ｔｈｅ
Ｒｅ ｅ Ｄ ｅ ｅｏ ｎｔ ｃ ｖ ｌｍ ｐｅ ｆｏｎ Ａｔｎｉ ｏ ｐｒｉ Ｃｏ ｓｔｏ ｃ ｎｄ ｕｔ ｖ ｃｅ
Ａ ｉｈｄｅ ｉ ｉＦｍ ｓｒ ｓｏ ｅｖ ｌ ｆ ｉＭｒ ｌｃ ｔｏｎｉ Ｐａｃｋａ ｎｇ ｃｇｏ ｅ ｅｒｃ ｉ
ＣＥＮＨＹ ｇｉ， Ｙ Ｕ ｎ—ｉ Ｉ ｎ Ｔｅ Ｆｇ ｂ ， ｎＡＮ ｉ — ｏ ｎｂＭ
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１
前言
和 性抗疲劳 ， 可与性 不 同的基板 接 ；连 ④互 工艺连
随简 电着子产品向小型 化 、 携便化 方向 发 展器
单，，工艺 骤步少， 可提 高业 生工产能力和降 生产低成 本
； ⑤ 含不 铅以及 它其有毒 金 属， 互连 过无需程清 洗 除， 了境 污 染环 ； 路电连接 的时同 起到填充材 消 ⑥ 料 保 的 护 、腐防等作 用 ；不需 要再流过 程 ， 芯片 对⑦ 基和板 影的 小响 。
件 成度集的不断提 高 ， 传 的 Ｐ统 ／ ｎ焊 料在存一 系 Ｓｂ列材
料及工艺 题 ， 已问经不 满 能足工艺 要 求 ，迫切 需 开发 新型要接 连 料。材目前 ，各 都国在抓 研紧 究
Ｐ
ｎ／ ｂＳ 金合焊 的料替代 品，微 电 子 组装领 域 ， 导 在 电 胶膜将 逐渐 代 替 统传的 Ｐ ／ｎ焊 料 。 传 统 的与 ｂＳ Ｐ ｎ／焊 相 比料 电。 膜 胶要主 在如 存优下点 Ｉｑ ：Ｓｂ 导 】ｌ ① 电导膜胶线 分辨 率 ，适 高于更用精细 的引 线间
距２各 异 性导向 电胶 的膜 组 成
各异向性 导 胶膜是电 由 电粒导子 胶粘 、 剂 添加 、剂组 成的， 具有 导 电 、 性结 性和缘绝性的 电 子、粘 电
高密度和Ｉ ０装组 ，／自 身度小密 ，相应同用件下条
需 要 少（ 为其约 它 类微 型子电互连 材 的料半一 ， ）
各气向异性 高分子 薄膜（ １所图示） 如 。其
中 电导 粒子予 赋 向各异性 导 电胶 膜导 以性电能 ，胶 粘剂赋 予
各 异 性导向电胶 膜以 连性接能 （ 结 性绝缘和 性 ）粘。
符合
电微产子微型品 、 薄型化和轻化化的发量要展 求 ； 可②低温 接 ，连减 小互能连过 程 中疲 的劳伤损
和应 力开 裂效 问题失， 而因特别 适 合 热敏于感元 器
件 的互 和 非连焊 性可表 面的连互 ； ③有较具 高 柔的
电
子
收稿
日：２０ Ｉ一— ２ 期 （ ｌ ３９１ 基 ４金项 目： 火炬计 （０８ Ｏ １４； ）０２（ ３ ２ ２． 南 济巾 技 攻 科硕 日关 Ｈ （
６０ ２ ０５ １）
作者
介 ：简陈袋 ９（ １ ．山东济 人南 １ 一， 女， ８ ）助 理１ ： 程师 ，从 要事 功 能薄膜材料研的 ， 究电信箱子） ｉｌ２ ＠ ｈ ｏ ｙｃｍａ． （ ｅｆ１５ ａ ． ｏ ｃｏ 。
ｃ图
各１向性导 电胶异 膜的组成示 意图
绝材缘 ２ ０ ，料 ２５ ０ ９４ （
）陈
等： 微莹电 子装封各向异用性电导膜胶的研进究 展
３
３５各 向 异性 电导胶 膜 的导电 理
机相近 条的件 下， 粒电 子本 身 电阻的率 低越， 电 胶导 膜导的 导电就 越 性 好粒径 大 的导 ；电 子粒导 电性优于
导电胶 膜 的导电 用 作 常被通认 为 是过 通３种
形 式 现实 的： ①导 通 道电学说 ： 过通 导 填 电料间 的 直接 触产 接传导生；② 隧 效道应 学 说通 过 ：导体 之的 间电跃子迁， 隧道效 应 即 产，生传 导。 ③ 场 电 发 ； 学射 说： 导电粒子 之间 的强 电高场， 产生 发 射电 流
导 而。电
粒
径 小导的 粒 电 子，但同 时 也会带 来接连 度 的降强
低； 定不 形（ 片或 纤维状状 ） 导的 电 子粒导 电性 能和 连 强 度接于 球优 的形 ； 形 状要的求 ， 一般对认为导 电 子 为树 粒状 最枝好 而，球状 则最 ，差 为树因 枝状 粒的
子 面接触 多， 成 形导电通 的道率概 ，大 球而状 子之 粒间 是点接触 ，形成 导电通 的概道 要 率小得 。多 各向异
导 电通 道 学
主说要 来用解 释 电阻 率与填 料 浓 度
的关 系它， 并涉及不 电导的 质本 ，是只 从宏观 上 解释 导 电膜胶 的导电 现象 ；道 效应 隧理 是 论用量应
性
电胶膜导 中导 粒子 电体的积 分 数占５ ～１％，导 ％０ 粒电子 的含量 对其玻 璃化 转温化度 ， 贮模 藏和量
子 力学 来损研究导 电胶 膜导 电粒与 间子 的关 系 隙， 它 与 导填电料 的浓 度 及导 胶电膜 使用 温度 有 直 接 的关 ；系 电场而 射理 发 只论 隧道 效是 应 电导机
理 一中 种 较比特殊 情的 况 于１ 各向异 导 性胶电 ， 膜 。了对 除以 ３导 种电 机外理还 有 以下 因 素响 影其导 性 ： 电 ①使 电粒子 均导 分匀 ，加散压 固化 ；②使 电粒子 导 磁在 力作用线下 偏 移 ；加③入 比 导电粒子 粒 径 小的
缘粒绝 子 ④； 使弹用 性 电导粒 并 子加压 固 化。
失模
都 有一量定 的 响 Ｈ 影，引 在 不影 导响 电 膜胶粘度 和 粘结
强 的度情 下况， 尽 蹙增 加导电 子粒 数的馈， 应
也 以可适当增 加 非 电导 子粒的含 量 来改 导 变胶膜 电
的 理性物质 。张 洪波 等ｎ 以 环 树脂 氧原料 ， 为 铜
为 电导子 粒制， 备了 各异 向性 电导胶。 此导 电种胶具
优 良的稳有性，定使寿用命，长容保存易沈志。刚
ｔ等 １ 采 用控 磁射 方溅 法， ４在 微颗粒 面沉表积ｒ金 铜膜 镍 和膜， 结 果表明 ，用该 方 可法 在以微颗粒表 采
镀面上 匀性均好 ，附 着 强力 致 和密性 好金的 属 。 膜
Ｍ
ｕ 、 ｈ ｄ ｉｗ ｎ 等 １Ｓｎ ＡＳａｏ ｚ 人通过０ 立建 数模学 型 对导电胶 的 导 电 能性进 了行模 ，研 拟究了 力 、压
为提 铜高 导电 胶中 铜 的 氧抗 性 ，Ｓ化ｌｉＩｏ １ｇｉ ．ａｎ Ｉ ｖ ｉ ５
在 铜表 面利 粉 电化学用 方的法镀少 馈 其 他 的金属 Ｚ。如 ｎ 铜在粉 氧化 时 ｚ可 ｎ为其提 供电子 从而，达 保到 铜护 目的 的。利用纳 颗 粒粒米 径小， 能面高 ， 表表面
温度等条 的件影 响 ，并 对导 电胶 在 芯片倒 装连接 和
Ｂ Ｇ技Ａ术 中的 现表 行 了预测进 。
４ 各 异向 导 性胶电膜的 要 特主 性电胶膜 导 电的性能 是 其要 主性能指 标， 际制 国造 科学 中心 （ Ｍ Ｓ ＮＣ ） 定制的商 用表 面安装 导电胶
膜 技 的术要 求为 导电 胶膜 阻电率 不 超 过×１ ０
ｌ
触 接机会大 ， 易形 成 电通道导， 以大 降低大金属 填 充螭可。 ｊ ｓｔｓ ｉ ｎ导电填 料添加 节卡 ａｉ ＭＭａａｏｈ 等 ｍ 日ａ同 条件的 ，下 研究了不 粒径 同颗的 对粒导 电 胶电阻 率的 响影 结，果 明表 以纳，米 为导 镍电 料的 导电填胶 的 电阻 显率著降低 ， 在 存 问题 的是纳 颗米 粒表面活
ｎ
・ ｍ ， ０５ ｈ ８ Ｈ８， 条％件下接触 电阻的 ｃ 在 ０５℃ ， Ｒ ５化变 不率过 ２超％ ， ０导 即电胶 在 膜用 使过 程除要
中 电阻率达到 一 定求指 的 标 ，还外 要求具 良好有的 电
性 稳能性 【定１ ｏｌ
性高，
电能稳定性难性保证 。 ｅ以ｅ ＷＢ等ｔ “研
Ｇ ｎ ｔ
究ｉ在 金 属 镍 颗 粒 面 包 覆 本 征 表导 聚 电 合物聚 吡 咯 （Ｐ ） Ｐ ｙ制备导 电胶 结 。表果明， 包 覆 面Ｐｙ 镍 的表Ｐ 导 电 的胶电阻率 反 而 于镍低导 胶 电，其主要原 是
导粒子 电对 导电胶 膜 电 阻的 起率 着 决定 性作 用 影响．导电 胶膜导电 的性 因素 ：导有粒 电子的种 类、 粒 径 形状、 用和 等 在 导电粒 表子面积 和状
形
ｙＰ 使导颗电粒之 接 触 间更 得好。 导电 子 的粒类 种Ｐ
及 特其点 表 见１ 。
表 ｌ 导电
子的种粒类及 特其 点
ｌ ｌ ＿ ！ ． （ ｕＡ） 锹（ ｇ ） Ａ点 也性优和 学化定性优稳 ．良址 理的 恕 牲Ｉ Ｕ 良的优导电性 和化学稳 定 ， 在气巾钒化 慢橄 ． 胶 乎儿小氰 化Ｈ，他 氧化ｒ． 成的钒乍物仍化 有 一 ｐ 的定 性Ｉ 乜，
缺点
价卡 贵。 ｝ｆ Ｊ 叫 ｌ｝ ｊＪ 干 航火 力 ｌ ‘
格 价，ｆ 卡 ＿街 对大 ． ｛沉易 ． 淀潮环 境 电迁Ｆ移戌象 钉Ｊ泓＂ ｊ ｊ ＝ ． 气｜ 锻易 ． Ｉ化 ｌ他 【 ｕ
咀 Ｊ 椎性 求的舟 电装气 叶成较多川 １
（ ｕ铜 、 ｛１ 锈 ｉ（Ｃ ）钾 （）｛ ）Ａ Ｎ、
价格便 ． 也宜较好忡
变坏 性 ．他川温受馊 训 ．制 川 仪 ｊ 稳定 忡 和¨ 忡求小ｌ 受 ｉ ｊ的
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３
６
陈莹 ：等 微电子封装用向各异导电性膜胶的究进研展
绝
缘材料 ２ ０ ２ ， ５０４９ （
）５ 向异各性导 电 胶存 在膜 的技 问题术及 研究方 向 ５
１ 在存的技术 问题 ．
一的 新种的固 技化 术， 术 技具 有固温度 低 、 该 固化 化
度速快 使、工用 艺单简 别适 ，于用 高温 感的敏液 特晶
目前 ，
ｂＳ Ｐ ／焊ｎ 仍料 电在表 子面封装技 术 大 中 量用应， 导胶膜 虽电有 具许多 优点 ，但 因 其身自存 在的 亟解待 的决题问， 不然能完全 代取 ／Ｐ ｎ 焊 ｂＳ
仍料。导 电胶膜主要 存 在 以下 问题 ：电导率 低 ， 于 ①对
一
显示 、电 发致 光技 术 中 Ｉ 玻璃与 励激 路 的电连 Ｏ Ｔ 。接 倪军晓等 州 通过 对 环氧 脂树 改性 的， 得到 紫 在外下 迅速光 固 化的 向异性 导 各胶 ， 为高电密度 、超
精线细 的路接连提 一供条新 的 思 。路③ 导粒子电分 散
般的元器 件，大 导 多电胶 均膜 可 受，接但对于
技术功的研 究 。导电 粒子 分的散 好坏接直 响影着 应 其 用，导 电 粒子分 散 论理的 究 研导和电 子在粒基体 表 面 修饰改 性技
术 的 应 ，必用将 大极地推 进各向 性 异导
电 胶 在工膜 业上 应的 。用 随④着微 电封子装 技术 的发 展， 向各异 性 导 胶 电 作膜无为铅连接材 的料 一， 广泛 应种 用于 电子产 品及 其 化固 力学动 研的究 。 ６ 结束 语
率器 件，则 不 一
定
； 冲耐击性 差【】长 机 期② ，２０
械强度 和电稳定 性差［ ；粘 效接 受果器 件类元 ２ ０ ③
型、Ｃ （ ＰＢ 印刷 线路板）类 型 Ⅱ 影较向 ； 固大化时 间 ④ 长。 由 基树体脂 和 金属 电导粒 子 成 的组 导胶电膜 ， 其 导电低率于 Ｐ／ ｎ 焊 ，料 解 了这决 一 问题 ， ｂ国 Ｓ为 外 内的科研工 者作做 了 以下 努 力 ：提 高导的 电粒
之颗 的间 触紧接 密 度；加增 金属颗 粒的 充填 ；量醛
用类 去
除金属填 充表 物面金 属氧的化 物；采 纳用级
米
） １（ 通过固 动化 学的力 研究， 更能 了解导深 电胶 膜 的聚过合 程为，选择 效 高率的固 剂化 供指 导。 提
的 填粒充子等 Ｄ ｏ。ｉｎ ２在 研 究中发 只有现 ａｑａ ｇＩ 【 ｕ当胶 体固 化时 导 颗 粒电 实 现紧 接 密 触才能形 导成
电 道 通 。
固
化动力学 研 究的 可以通 原 过位外红 光分析谱来实 现 通过。 固化对过 程中活性 基 红团 光谱 外的原位分
析 ，推 同断过化 程发中生 的应 ，反 而优化 进化体
系。同
导胶膜 的 另一 个 技电术 问 题是相 对 较 低的粘 结强 ，度在节 小距的连 中，粘接强结度 直 影接响 元
件
抗的击性能。 冲ｄ Ｍ ＡＵｄ ｉ Ｒ研 发现，究ｎ 等 用 等离 子 体 洁清导 电 胶膜 的待 粘 表面 可 大以大 增 粘 加
强 度接 。外 ， 树另体脂 系加中入 联 剂偶， 加触 在接增 表 面的 粗糙 程 也被度 为是 认行 可方的法 。 ５ ２究 发研展方 向 ． 目 前的 研 主要 集 究中在对其 本 基能 性 如粘（结
（
２） 子电封装 的发 展主 要可以 括 概集为成 、 化 小型 化 、 保化。在器 件封 方 装面 向异， 性电导胶膜 各 将 环是发展前 最景佳 封的装 技 术。 随其着工 的进 一 一 艺 ・成熟 步，必将作 为一 种 基本的 主 封装流 技渗术透于 各种不 同 的 封装 式形中 通 过。加强 电 封装子领 的 域 研究开 发 增强，科 研机构企与业间的 交协作流，将
必强
， 环度境性 耐）和 特殊性 能 （ 低 如吸湿性， 低 应 力）
提 的。研 高 究电导 子 粒的成组和结 构，粘 结剂的组
极
大推地动 国我装技术封 发展。 的参
文考献：
【 】肖拇久 。 ｌ 靖继 ． 华ｆ
电
瓦连导电胶用研究进 展【】中 圆 微胶Ｊ ．
粘 ，剂０ ４ １ （ ） ４— ４． ０ ２． ３ ：６３ ８
【 】Ｊ ｇ Ｂ ｒ Ｍ ． ｉ ｅ ｅ １Ｅ ｅ ｔａｉｌ Ｃｎ ｕ ２—ａ Ｊ ｔＣ ． ｅｉＰ Ｊ ｓ ｊＬ ｎ ．Ｇ ｔ ． ａｌｒ ｌｃ ｏｄ ｃ ｔ ｃ ｙ ｔ
Ａｖｈ ｄｓｖｉｅ ｅ ｉ ： ｅ ＡＰ ｒ ｐ ｉ ｅ ｏｓｃｅ ｖ ｔ ｌＡ ｎｅ ｔ ｅｒ ｏ Ｄ ＳＭ ｌｔ ｒａ ｆ ｉＳ ｖｏ－
成．化工艺固等对向异备 导性电胶性能膜的响等影
方 面。综 起 合来 主要 现 表在【 ２ ： 新体 系 的开
① 。发现在 使 用 导的电胶 膜 大 部 分 都 是环 氧 树脂
体
系 环， 树氧存 在 脂固化温 高度、 吸 湿性强 等缺 点， 粘
接 度相强 对 ／ Ｐｎ 系偏体 ，低 不 能完全满足 子 电 ｂＳ还 工 的要求业，因 新体 系此 的发 ，开特 是 别由基 聚 自合 树 脂型 各 向 异性 导 电 胶 膜研的究 将必使 其 在 子电业工上得 到更 泛广 应。 Ｓ用ｌｉ Ｉｏ ｇ 究研 中 提ｉ ａ ｎｖ
ｄｉｒ ｇ 【】Ｅ Ｅ Ｔ ａ ｓ Ｃｐｍｎ ，ａ ｋ ｎ ｆ ｅ ｈｏ ｅ ｎ Ｊ ｉ．ＩＥ ｒ ｏ ｎ Ｐ ｏ ｇ ｃａ ｕＭＦ ｎ ｌｃ ｒＰ ． ９ ５Ｂ１ （ ）２ ２９ ． ａ ｔ １ ． ８ ９ ２ ：９ —２８ 【 】ＬｕＪ３ ｉ ． ｉＺＬ．Ｏｖｒ ｉ ｏ ｏ ｄ ｃｉ Ａｅ ｄｅ ｅｉ Ｊｉｉｇ ａ ｅ ｖ ｅｗ Ｃ ｆｎｕ ｔ ｈ ｓ ｏｎ ｖｎｖ Ｔｅ ｈ ｏ ｙ ｉ ｏ ｃｌ ｎｒｃ ｋ ｇａｎ ｐｉ ｔ ｎ【 ． ｃ ｌｎ ｇ Ｅｎｅ ｔｏ ｉＰ ｃａ ｉｇ Ａｐ ａ ｌ ｉｓＣ ｓ】ｃ ｏ
Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｆ ｈｓ ３ ｎｔｒ ａｄｉ ｎｌ ｏｅ ｎｄ ｏ ｇｔｅ ｒ Ｉｅ ｎ ｔｏ ａ ｏＣｆ ｎ ｅ ｎｒ ｅ ｎｅｃ ｏ Ａｄ ｅ —ｈ
到
利用 环结 多构 醚 可 聚得以到 很好 的导 性电能 和 老抗化性 犯 １化技 术 的研究同 。低 甚 至温温连室 。 ② 是接 来未 接材 料的连 展发趋 势． 目前同技化 术主 要 是 热同 ， 化化同 度温・ ＿ （ｌ１ ０．℃化时同间 般 ３在 ）５
～３ 以 ｎ，限制 ｌ其 在分高 基板子 、 晶示和显 ０ｍ ｉ ｒ液电致 光发 技术 的应上 用紫 。光外 固是 近年 来兴化起
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ｏｎ ａ ｎｄ ｉ ｅＪｉ ｉ ｇ ｎ Ｃｏ ｔｎ Ｔ ｅｈｏｏ ｙ ｅ’ｎ ｒｃｎＭ ａ ｉａｇ ｃｎｌ ｇ ｉＥ ｃ ｏ ｌｓｉｔ ｎｕ
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４【 沈志刚． ｌ 】晓俞正 ． 政 ， ．徐 微颗粒等表磁面控溅射镀金属膜实 验
［１北 京 航 空航 大天学 报 学０ ６， （３０： ３１１—９ ．Ｊ ． ０２ ．２１ ） ｌ ９ １ ９
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