具有PTC特性的各向异性导电粘合剂

1.一种具有PTC特性的各向异性导电粘合剂，包括绝缘粘合剂组分和分散于所述绝缘粘合剂组分中的导电粒子，其中，所述绝缘粘合剂组分包含结晶聚合物，相对于所述绝缘粘合剂组分所述导电粒子的含量是0.1wt％至20wt％，并且相对于所述绝缘粘合剂组分所述结晶聚合物的含量是30wt％至70wt％。
2. 根据权利要求1所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述结晶 聚合物的结晶度为30°/。或更大。
3. 根据权利要求1所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述结晶 聚合物是选自具有酯基、醚基、亚甲基或极性基的单体的共聚 4勿中的至少 一种。
4. 根据权利要求1所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述结晶 聚合物的熔点为8(TC至120°C。
5. 根据权利要求1所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述绝缘 粘合剂组分包含自由基可聚合化合物和聚合引发剂。
6. 根据权利要求5所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述自由 基可聚合化合物是丙烯酸酯型或甲基丙烯酸酯型化合物。
7. 根据权利要求5所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述聚合 引发剂是热聚合《1发剂和/或光聚合引发剂。
8. 根据权利要求7所述的各向异性导电粘合剂，其中，以100 重量份的所述自由基可聚合化合物为基准，所述聚合引发剂的 含量为0.1至10重量份。
9. 根据权利要求7所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述热聚 合引发剂是过氧化合物或偶氮型化合物。
10. 根据权利要求1所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述绝缘 粘合剂组分还包含热塑性树脂。
11. 根据权利要求10所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述热 塑性树脂包含选自苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共 聚物、饱和苯乙烯-丁二烯共聚物、饱和苯乙烯-异戊二烯共聚 物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、 曱基丙烯酸甲酯聚合物、丙烯醛基橡胶、苯氧基树脂、聚酯树 月旨、聚苯乙烯树脂、热塑性环氧树脂及酚树脂中的至少一种。
12. 根据权利要求10所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述绝 缘粘合剂组分进一步包^"选自由填充剂、软化剂、促进剂、着 色剂、阻燃剂、光稳定剂、偶联剂以及聚合封端剂组成的组中 的至少一种。
13. 根据权利要求12所述的各向异性导电粘合剂，其中，所述偶 联剂包含硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂选自（3-(3,4环氧环己 基）乙基三曱氧基硅烷、y -巯丙基三甲氧基硅烷以及y -曱基丙 烯酰氧丙基三曱氧基硅烷。

具有PTC特性的各向异性导电粘合剂 技术领域\n本发明涉及一种各向异性导电粘合剂，更具体而言，涉及一种 添加了结晶聚合物的各向异性导电粘合剂，以使各向异性导电粘合\n剂具有正温度系数（PTC)特性。 背景技术\n用于LCD (液晶显示器）和柔性电路板或TAB (带式自动焊 接）膜之间的连接、TAB膜和印刷电路板之间的连接、以及微型电 路如半导体集成电路和安装集成电路的电路板之间的电连接和机\n械连接的各向异性导电粘合剂不能够防止由于其自身过剩电流而 造成的电路损坏。因此，为了防止这种由于过剩电流而引起的电路 损坏，必须使用用于电路保护的元件如PTC (正温度系数）热敏电 阻作为开关，以便通过由于温度升高而体积膨胀引起的电阻的突然 增大来切断电流。然而，为了应对目前电子产品的轻薄化的趋势， 要求通过在传统的各向异性导电粘合剂中获得PTC特性，省略和减 少用于电路保护的单独装置如PTC热敏电阻，以使各向异性导电粘 合剂用作用于保护电路的开关。\n发明内容\n因此，本发明是考虑到上述问题而作出的，本发明的目的是提 供一种具有PTC特性的各向异性导电粘合剂，在防止产生过栽电流\n而造成电路损坏的同时，获得各向异性导电粘合剂中的PTC (正温 度系数）特性。\n本发明的另一个目的是提供一种具有PTC特性的各向异性导 电粘合剂，同时保持耐久性和可靠性。\n为了实现上述目的，根据本发明，具有PTC特性的各向异性导 电粘合剂包括绝缘粘合剂组分和分散于绝缘粘合剂组分中的多个 导电粒子，其中，该绝缘粘合剂组分包含结晶聚合物。\n根据本发明，各向异性导电粘合剂的粘合剂组分是一种对于基 片具有强而牢固的粘合性的组分，并且可能是具有粘合力的各种树 脂，特别是，改善了持久性和可靠性的热固性树脂或自由基可聚合 化合物。\n同样，根据本发明，各向异性导电粘合剂包括用于提供PTC 特性的结晶聚合物。\n根据本发明，根据就各向异性导电和PTC特性而言的技术领域 的特性，各向异性导电粘合剂所具有的PTC特性可通过添加的结晶 聚合体的温度转变点、粘合剂组分中的结晶聚合物的比率、结晶聚 合物的结晶度等进行适当调整。此外，当然，它们可以通过粘合过 程的时间和温度进行调整，其中应用了包括粘合剂组分、结晶聚合 物和导电粒子的各向异性导电粘合剂。\n结晶聚合物提供了 PTC特性，只有当结晶聚合物加入量相对于 绝缘粘合剂组分为30wt。/。至70wtQ/o时，在聚合物的转变温度下，才 显示出连结电阻的突然增加。因此，结晶聚合物是一种对于机械粘 合、电连接、以及电路保护非常有用的材料。\n如果结晶聚合物的含量小于30wt%，则树脂组分的热膨胀率太 小以至于不能显示PTC特性。如果结晶聚合物的含量超过70wt%， 则树脂的交联密度非常小，则在其使时，对抗环境的耐久性或可靠 性会被不适合地降低。\n当加入结晶聚合物时，添加比率由所应用材料的耐久性或可靠 性的需求水平来确定，并且，根据客户对可靠性要求，PTC特性可 在恰当的水平上通过调整热固性树脂的固化密度来获得。通常，优 选地，结晶聚合物的含量相对于组合物的总重量的范围为3Owt。/o至 70wt%，当树脂的熔点为8(TC至120'C时，可以获得最令人满意的 特性。\n此外，优选地，结晶聚合物的结晶度为等于或大于30%。如果 结晶度小于30%，则聚合物的体积突然变化的熔点就不会清楚地显 示出来，因此难以提供PTC特性。\n结晶聚合物可以包括选自具有酯基、醚基、亚甲基、或极性基 的单体的共聚物中的至少一种。用于本发明中的共聚物包括聚酰胺\n树脂、以及聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯醇缩丁醛树脂等。同样，本 发明中所使用的结晶聚合物根据它们的熔点，可被分为高熔点结晶 聚合物，如高密度聚乙烯、中密度聚乙烯等；中熔点结晶聚合物， 如低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯等；以及低熔点结晶聚合物， 如乙烯乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸、聚氨基甲酸乙酯等。对于结晶 聚合物的选择而言，应当考虑极性以及与要进行粘合的粘合剂组分 的相容性。\n根据本发明，绝缘粘合剂组分是显示粘合强度的主要组分，并 且可以包括热固性树脂如环氧树脂或自由基可聚合化合物。其中， 优选地，将自由基可聚合化合物在低温快速固化方面使用。\n自由基可聚合化合物是具有能够通过自由基聚合的官能团的 物质，并且可以包含单体和低聚物或它们的组合物。自由基可聚合 化合物的实例包舍丙烯酸酯型或甲基丙烯酸酯型化合物。具体而 言，优选地，4吏用具有双环戊烯基和/或三环戊烯基和/或三。秦环的\n丙烯酸酯或曱基丙烯酸酯型化合物，这是因为它们具有高耐热性。 另夕卜，自由基可聚合化合物可以包含顺丁烯二酰亚胺化合物、不饱 和聚酯、丙烯酸、乙烯基乙酸酯、丙烯腈、甲基丙烯膪等。这些自 由基可聚合化合物可被单独或者结合使用。\n根据本发明，当绝缘粘合剂组分中包含自由基可聚合化合物 时，可与聚合引发剂一同使用。聚合引发剂活化自由基聚合化合物\n以形成聚合的网状结构或聚合的IPN结构。通过这种交联结构的形 成，绝缘粘合剂组分可被固化。作为聚合引发剂，可以使用热聚合 引发剂或光聚合引发剂，并且，优选地，以100重量份的自由基可 聚合化合物为基准，聚合引发剂的含量为0.1至10重量份，尽管聚 合引发剂能够通过使用的自由基聚合化合物的类型以及预期的电 路粘合过程的可靠性和可加工性进行调节。\n热聚合引发剂是一种可通过加热进行分解进而产生自由基的 化合物，并且可以包含过氧化物化合物、偶氮型化合物等，特别地， 优选有机过氧化物。有机过氧化物分子中含有O-O-键，并在活化时 产生自由基。考虑到保存、固化、以及粘合之间的平衡，有机过氧 化物可利用的实例包含过氧化酮、过氧酮缩醇、过氧化氢物、二烷 基过氧化物、过氧化二酰、过氧碳酸酯、过氧酯类等，优选过氧酮 缩醇和过氧酯类。根据目标连接温度、连接时间、有效时间等，这 些热聚合引发剂可以进行适当的选择，以在短时间内固化自由基可 聚合化合物。\n此外，可使用光聚合引发剂代替热聚合引发剂，并且光聚合引 发剂可以与自由基可聚合化合物结合使用。光聚合引发剂的实例包 舍羰基化合物、含石克化合物、以及偶氮型化合物。\n另外，在根据本发明的各向异性导电粘合剂中，绝缘粘合剂组 分可以包含热塑性树脂如苯氧基树脂、聚酯树脂等。热塑性树脂包 含苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物，饱和苯乙烯-丁 二烯共聚物、饱和苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙 烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯聚合物、丙烯醛 基橡胶、苯氧基树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、热塑性环氧树脂、 以及盼树脂。通过使用这些热塑性树脂，可将各向异性导电粘合剂 制备成薄膜状。同时，因为粘合改进，所以优选地树脂最终含有羟 基或羧基。热塑性树脂可被单独使用或被结合使用。\n同样，根据本发明的各向异性导电粘合剂的粘合剂组分可以进 一步包括所需的填充剂、软化剂、促进剂、着色剂、阻燃剂、光稳 定剂、偶联剂、聚合封端剂等。例如，添加填充剂可以改善连接的 可靠性，而添加偶联剂可以改善各向异性导电粘合剂粘合接触面的 粘合和粘合强度、耐热性、防潮性、增加连接可靠性。具体而言，\n这种偶联剂的实例包含硅烷偶联剂，例如，P-(3，4环氧环己基）乙 基三甲氧基硅烷、y-巯丙基三甲氧基硅烷、以及Y-曱基丙烯酰氧 丙基三甲氧基硅烷。\n具体实施方式\n将包含在根据本发明的各向异性导电粘合剂中的导电粒子进 行说明。\n作为导电粒子，那些能够在电路之间电连接的导电粒子中的任 何一种均可使用。包括金属如镍、铁、铜、铝、锡、锌、铬、钴、\n银、金等，以及金属氧化物，焊剂，碳等的导电粒子本身可以用作 导电粒子，或者具有通过薄层形成方法（如无电电镀）在核材料如 玻璃、陶瓷、聚合物等的表面形成有全属薄层的粒子可以作为导电 粒子。尤其是，在由聚合物构成的核表面上具有金属薄层的导电粒 子，在加热压缩过禾呈中的压制方向发生变形，由此，与电极接触的 面积增加，电连接的可靠性改善。同样，可以4吏用表面上涂布有绝 缘树脂的导电粒子。优选地，导电粒子具有小于电路电极间距离的\n均匀氺立;径，并且，优选地，该^M圣为0.1nm至50nm,更优选为lnm 至20pm，最优选为2nm至10jnm。以粘合剂组分为基准，导电粒 子的含量为0.1wt。/。至20wt%。如果导电粒子的含量小于0.1wt%， 则导电性显著降低，而如果含量超过了 20wt%,则由于导电粒子过 剩可能在电极之间发生短路。\n现在，通过本发明的优选实施例和比较例对本发明进一 步详细 说明，以便将本发明与传统物质进行比较。\n实施例1\nSkythane UB 400 (—种聚酯型聚氨基甲酸乙酯树脂，SK化学 药品）和乙二醇二甲基丙烯酸酯（Aldrich)按重量比率60:40混合 以形成40%的甲乙酮溶液。向该溶液中加入月桂酰过氧化物 (Aldrich)作为聚合引发剂以及用于提供导电性的5微米的镍粉， 并且充分混合。将所得到的溶液涂布在PET膜（50微米）上至厚 度为25微米，并且80'C干燥2分钟，然后进行评价。\n实施例2\nSkythane UB 310 (聚酯型聚氨基甲酸乙酯树脂，SK化学药品） 和乙二醇二甲基丙烯酸酯（Aldrich)按重量比率62:38混合以形成 40%的甲乙酮溶液。向该溶液中加入月桂酰过氧化物（Aldrich)作 为聚合引发剂以及用于提供导电性的5微米的镍粉，并且充分混合。 将所得到的溶液涂布在PET膜（50微米）上至厚度为25微米，并 且80'C千燥2分钟，然后进4于评价。\n实施例3\nSkythane UB 410 (聚酯型聚氨基甲酸乙酯树脂，SK化学药品） 和乙二醇二曱基丙烯酸酯（Aldrich)按重量比率57:43混合以形成 40%的甲乙酮溶液。向该溶液中加入月桂酰过氧化物（Aldrich)作 为聚合引发剂和用于提供导电性的5微米的镍粉，并且充分混合。 将所得到的溶液涂布在PET膜（50微米）上至厚度为25微米，并 且8(TC干燥2分钟，然后进行评价。\n实施例4\nSkythane UB 420 (聚酯型聚氨基甲酸乙酯树脂，SK化学药品） 和乙二醇二甲基丙烯酸酯（Aldrich)按重量比率65:35混合以形成 40%的甲乙酮溶液。向该溶液中加入月桂酰过氧化物（Aldrich)作 为聚合引发剂和用于提供导电性的5微米的镍粉，并且充分混合。 将所得到的溶液涂布在PET膜（50微米）上至厚度为25微米，并 且80。C干燥2分钟，然后进4于评价。\n比较例1\nBekopox EP 401 (双酚A型环氧树脂，Vianova树脂有限公司）、 YD-128 (双酚A型环氧树脂，Kukdo化学有P艮公司）、以及乙二醇 二甲基丙烯酸酯（Aldrich)按重量比率60:20:20混合以形成40%的 甲乙酮溶液。然后，力口入过氧化苯甲酰，以乙二醇二甲基丙烯酸酯 重量为基准，其加入量为20%。同样，为提供导电性，加入平均粒 度为5微米的镍粉，其重量为总重量的5%。将所得到的溶液涂布 在50孩t米厚的PET膜上至厚度为35孩t米，并且70'C干燥4分钟。\n评价过程如下，通过包含间距为430pm的线性电极的粘合FPC 以及包含具有相同间距的电极的PCT，使用上述组合物，压缩10 秒钟直到温度到达，并在高温和室溫下测量电阻。同样，将试样进 4亍90度剝离试验以检查粘合力。实施例1、 2、 3、 4以及比丰文例1 的性质测量结果列于表1。测量的性质为室温下和高温下的电阻、 PTC强度、最大电压、最大操作电流、以及粘合力。\n表1\ntable see original document page 11\n*室温25'(:下的电阻\n"转换温度+20'C下的电阻\n(1) 试样在高于热塑性树脂聚合物（应用于实施例和比较实\n施例元件的生产）熔点的温度下保持10分钟，冷却到室温，并在 室温下测量电阻。然后，以2。C/min(分钟）的速率逐步增加元件 周围的温度，电阻随元件温度的变化而变化，并可通过数字万用表 (Keithely 2000)测量。利用元件电阻的变化，初始阻值与最大阻 值的比率被表述为"PTC强度"。\n(2) 为了测量保持电流，将元件插入电路中，然后，当所施 加的电压（直流电压）以0.05伏特的幅度上升时，测量元件中稳定 的电流。电压持续增加直到元件彻底转换。当所施加的电压增加时， 通过元件的最大电流净皮定为"最大操作电流（Imax)"。当电压增加 超过了该点时，出i见电流减少。\n(3)当将元件插入包含电源装置以及调节电流的电阻元件的 电路中以施加电压（直流电压）30分钟，元件仍能工作没有产生火 花、也没有着火、组合物和电极没有分离的电压被指定为"最大电 压（Vmax)"。\n根据本发明，可提供具有PTC特性的各向异性导电粘合剂。同 样，通过使用各向异性导电粘合剂，在不使用用于电路保护的单独 元件如PTC热敏电阻的情况下，可以在出现过剩电流时切断电路。\n以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的保护范围之内。

序号	公开(公告)号	公开(公告)日	申请日	专利名称	申请人
1	CN1547749A	2004-11-17	2002-04-25	具有正温度系数的导电性聚合物,控制该聚合物的正温度系数性质的方法和使用该聚合物的电子装置失效专利	LG电线有限公司
2	CN1362459A	2002-08-07	2001-12-28	各向异性电路连接用胶粘剂、电路板连接方法及连接体失效专利	日立化成工业株式会社
3	CN1242403A	2000-01-26	1999-03-18	各向异性导电粘合剂、其制法和使用该粘合剂的电子装置失效专利	住友电木株式会社
4	JP2001210139A	暂无	2000-01-25	CONDUCTIVE INK COMPOSITION AND FLAT HEATING ELEMENT USING IT失效专利	FUJIKURA LTD;FUJIKURA KASEI KK
5	TW200416268A	暂无	2003-08-15	非等向導電膠,電路連接方法,以及使用此的結構 ANISOTROPIC-ELECTROCONDUCTIVE ADHESIVE, CIRCUIT CONNECTION METHOD AND STRUCTURE USING THE SAME公开	LG電線有限公司 LG CABLE LTD.
6	US5837164A	暂无	1996-10-08	High temperature PTC device comprising a conductive polymer composition失效专利	Liren Zhao
7	CN1369531A	2002-09-18	2001-12-15	各向异性导电粘合剂失效专利	索尼化学株式会社
8	CN1137324A	1996-12-04	1994-12-16	各向异性的导电粘合剂膜无效专利	美国3M公司
9	US6074576A	暂无	1998-11-16	Conductive polymer materials for high voltage PTC devices失效专利	Liren Zhao;Prasad S. Khadkikar

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