[发明专利]由包括导电微球的各向异性导电膜连接的半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及由包括导电微球的各向异性导电膜连接的半导体装置。

背景技术

近年来，各向异性导电粘合剂已经广泛地用于电子元件的连接，例如半导体装置连接到电路板。对各种显示器，例如液晶显示器（LCD）/有机发光装置（OLED）和半导体装置的电路连接时，各向异性导电粘合剂有利地用作电路端子的连接材料。

导电微球已经被制成碳纤维、焊球等形态，并且目前以镍球或银球的形态，或通过用镍、金或钯涂布球形树脂颗粒，或通过用绝缘材料处理球形树脂颗粒而制备。

用于驱动IC和玻璃面板之间的电连接的各向异性导电膜被称为COG（玻璃上芯片）ACF。在高温和高压的条件下，COG ACF在驱动IC和玻璃面板之间粘合，以便驱动IC的金隆起焊盘可通过变形的导电颗粒电连接到玻璃面板的端子。对于面板上端子的最上层由氧化铟锡（ITO）组成的LCD，在合适的范围内具有大的变形性的导电颗粒有利地提供了宽的接触面积。对于面板上端子的最上层由金属组成的OLED，具有高硬度的导电颗粒有利地渗入金属上的氧化物层。即，用于LCD的COG ACF的导电颗粒具有相对低的硬度而用于OLED的COG ACF的导电颗粒具有相对高的硬度是有利的。

同时，在确定各向异性导电膜的成功连接的操作中，观察到导电颗粒的变形。然而，当使用硬的导电颗粒时，导电颗粒没有充分地变形，因而造成难以确定各向异性导电膜的连接。尤其是，当在颗粒的表面形成大量的突起时，颗粒的表面出现了漫反射，造成更加难以观察颗粒，因而劣化了可见性。

此外，具有高硬度的导电微球在压缩时趋于呈现低的变形性，并且在面板的端子和驱动IC的隆起焊盘之间压缩时产生压缩力。在这种情况下，压缩力可转移至面板和驱动IC，引起物理损坏和连接缺陷。

因此，为了稳定地实现电极间接触面积的最大化同时确保两者间良好的连接，对于颗粒而言必需在初始压缩阶段呈现硬度并随压缩进行适当地变形。

发明内容

对于面板上端子的最上层由氧化铟锡（ITO）组成的LCD，在合适的范围内具有大的变形性的导电颗粒有利地提供了宽的接触面积，而对于面板上端子的最上层由金属组成的OLED，具有高硬度和其表面上具有大量突起的导电颗粒有利地渗入了金属上的氧化物层。

如上所述，然而，具有高硬度并且在其表面形成大量突起的导电颗粒的使用导致了低的可见性，从而造成难以确定所述各向异性导电膜的连接。

为解决这样的问题，本发明人开发了一种通过各向异性导电膜连接的半导体装置，所述各向异性导电膜包含具有高硬度的第一导电颗粒和具有低硬度的第二导电颗粒，以便所述第一导电颗粒提供低的连接电阻，并且所述第二导电颗粒允许确定连接结果和测量合适的粘合压力，从而提供增强的连接性能和有效的可见性。

本发明的一个方面是解决由于具有相对高的硬度和/或在其表面形成大量突起的导电颗粒的不明显变形造成的低可见性和难以确定膜连接这样的问题。

本发明的另一个方面是提供了一种由包含导电微球的各向异性导电膜连接的半导体装置，所述导电微球具有充足的硬度以渗入金属氧化物层以提供良好的连接同时呈现压缩变形性，以便不引起端子或隆起焊盘的物理损伤，由此在压缩时所述导电微球在连接基板之间提供增加的接触面积，从而提供优异的导电性。

本发明的再一个方面是提供了一种包含导电微球的各向异性导电膜以及由该各向异性导电膜连接的半导体装置，所述各向异性膜呈现优异的电连接性能。

本发明的一个方面提供了一种由各向异性导电膜连接的半导体装置。其中，所述各向异性导电膜包括含第一导电颗粒的第一导电层，并且所述第一导电颗粒包括含二氧化硅或二氧化硅复合物的核并具有7,000N/mm²至12,000N/mm²的20%K值。

本发明的另一个方面提供了一种由各向异性导电膜连接的半导体装置。其中，所述各向异性导电膜包括含第一导电颗粒和第二导电颗粒的第一导电层，其中，所述第一导电颗粒包括含二氧化硅或二氧化硅复合物的核并具有7,000N/mm²至12,000N/mm²的20%K值，并且所述第二导电颗粒具有不同于所述第一导电颗粒的20%K值且在3,000N/mm²至7,000N/mm²的范围内。所述第一导电颗粒和所述第二导电颗粒间的20%K值之差小于5,000N/mm²。