CN116179103A - 一种磁性各向异性导电胶膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁性各向异性导电胶膜及其制备方法和应用,所述磁性各向异性导电胶膜包括依次设置的导电层、非导电磁性层和隔离膜,且所述导电层中设置有导电填料,所述非导电磁性层中设置有磁性填料;通过在所述非导电磁性层中设置磁性填料,同时在与其搭配的倒装晶片的电极表面涂覆可与上述磁性填料产生磁力吸附的磁性金属反射层,使得所述磁性各向异性导电胶膜在固晶过程可通过磁力对上述倒装晶片进行固定,防止其发生位移以及避免了胶膜的提前固化,同时增加了晶片的出光效率。
Description
技术领域
本发明属于LED制造技术领域,具体涉及一种磁性各向异性导电胶膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子器件的不断更新进步,逐步朝向便携、轻柔、高速和高性能的方向快速发展,各种电子器件诸如手机、平板电脑、全球定位系统等也逐步实现了更轻、更薄、更小的目标。发光二极管(LED)作为一种重要的固体照明器件成为了研究的重点。主流的LED器件根据其材料体系划分,可分为砷化镓、磷化镓体系的红外、红黄光LED,和氮化镓体系的蓝绿、紫外光LED,其中GaN体系的蓝绿、紫外光LED,能够激发荧光粉产生黄光并与之混合形成白光,已经广泛应用于照明市场。
各向异性导电胶膜是是同时具有导电、绝缘、粘结三个功能的高分子膜,其在固化粘结过程中,在XY平面方向绝缘的同时,能够在Z垂直方向导通,实现了精细电路连接以及封装,如液晶玻璃和柔性电路、柔性电路与硬板线路、集成电路与柔性电路等;同时其作为一种具有优良导电性能的锡铅焊料替代品,各向异性导电胶膜受到广泛关注,该材料在电子器件连接中展现出的优异性能,其还具有绿色环保的特点,可有效降低粘结层的厚度,降低层间电阻和材料封装中的温度限制要求,有利于制备高精度电子仪器。常规的各向异性导电胶膜有两种层状结构,一种是只有不带电填料的NCF层,另一种是在不导电填料中填埋了导电填料的ACF层;另外常规各向异性导电胶膜一般可分为仅包含ACF层和离型膜的单层ACF,以及第一层为ACF层,第二层为NCF层,最后加上离型膜的双层ACF。
此外,选用聚合物材料可大大降低了材料生产及应用过程中对设备的要求。CN104673113A公开了一种光热双重固化各向异性导电胶膜及其制备方法,各向异性导电胶膜由以下原料制备而得:质量百分比为35~45%、10~25%、5~10%、2~7%、0.6~1%、2.5~4%、5~10%、0.5~2%、20~35%的环氧树脂、丙烯酸类树脂、交联剂、稀释剂、光引发剂、热固化剂、促进剂、硅烷偶联剂和导电小球。制备方法包括:将原料共混,旋转涂膜后经紫外曝光处理制备得到。该发明提供的导电胶膜的导电性能优异、耐候性优异、固化温度低、贮存时间长、固化程度深、粘结强度高;制备工艺简单,成本低,具有良好的应用前景。
但是使用各向异性导电胶膜时,由于各向异性导电胶膜的NCF层材料常为环氧基材料,在未加热下的粘度基本不显现,无法固定晶片;若想增加粘度须将各向异性导电胶膜的温度维持在80℃左右,但由于转移耗时长,在维持80℃下完成转移会导致各向异性导电胶膜提前固化,进而使得倒装晶片与PCB板的结合力不足,甚至会导致各向异性导电胶膜中的导电粒子未被压破导致失效,影响发光效率。
因此,期待开发一种在固晶工序无需加热,进而不会提前固化且对晶片具有较高附着力的磁性各向异性导电胶膜。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种磁性各向异性导电胶膜及其制备方法和应用,所述磁性各向异性导电胶膜包括依次设置的导电层、非导电磁性层和隔离膜,通过在所述非导电磁性层中设置有磁性填料,同时在与其搭配的倒装晶片的电极表面涂覆可与上述磁性填料产生磁力吸附的磁性金属反射层,实现了在固晶过程通过磁力吸附对晶片进行固定,防止位移和胶膜的提前固化,同时增加了晶片的出光效率。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种磁性各向异性导电胶膜,所述磁性各向异性导电胶膜包括依次设置的导电层、非导电磁性层和隔离膜;
所述导电层中设置有导电填料,所述非导电磁性层中设置有磁性填料。
本发明提供的磁性各向异性导电胶膜包括依次设置的导电层、非导电磁性层和隔离膜,其中,导电层(ACF层)中设置有导电填料,压合后所述导电层可以导电,且在所述非导电磁性层中设置有磁性填料,磁性填料的加入使得导电胶膜能够产生磁力吸附作用,同时在与其搭配的倒装晶片的电极表面涂覆可与上述磁性填料产生磁力吸附的磁性金属反射层,进而在固晶工序中,所述磁性各向异性导电胶膜可通过磁力对所述倒装晶片进行固定,防止其发生位移,同时无需保持较高的温度,有效防止了胶膜的提前固化,有效增加了晶片的出光效率。
优选地,所述导电层的厚度为10~15μm,例如12μm、13.2μm、13.4μm、13.6μm、13.8μm、14μm、14.2μm、14.4μm、14.6μm或14.8μm等。
优选地,所述导电层的材料包括热固性树脂,所述导电填料填充在所述热固性树脂中。
优选地,所述热固性树脂包括环氧基树脂,所述导电填料为市售的导电填料即可。
优选地,所述导电填料的粒径为2~4μm,例如2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm或3.8μm等。
优选地,所述导电填料为核壳结构,所述核壳结构的壳层为塑胶,所述核壳结构的芯层为镍和/或金。
优选地,所述非导电磁性层的厚度为10~15μm,例如12μm、13.2μm、13.4μm、13.6μm、13.8μm、14μm、14.2μm、14.4μm、14.6μm或14.8μm等。
优选地,所述非导电磁性层的材料包括热固性树脂,所述磁性填料填充在所述热固性树脂中。
优选地,所述磁性填料的粒径小于所述导电填料的粒径。
作为本发明的优选技术方案,为了保证所述磁性各向异性导电胶膜在压合后,非导电磁性层中的磁性填料不影响单元板的电导通,要使得ACF层的导电填料的粒径保证大于非导电磁性层中磁性填料的粒径。
优选地,所述磁性填料的粒径为13~15nm,例如13.2nm、13.4nm、13.6nm、13.8nm、14nm、14.2nm、14.4nm、14.6nm或14.8nm等。
优选地,所述磁性填料为核壳结构,所述核壳结构的芯层包括磁性粉末,所述核壳结构的壳层为聚合物隔绝层。
优选地,所述磁性粉末包括铁粉末。
优选地,所述聚合物隔绝层的材料包括聚乙烯。
优选地,所述磁性填料具体可以选择BeaverBeads Dextran葡聚糖纳米磁珠海狸Beaver70110-5。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述磁性各向异性导电胶膜的制备方法,所述制备方法包括:将非导电磁性层的原料和导电层的原料依次涂覆在隔离膜表面,固化,得到所述磁性各向异性导电胶膜。
第三方面,本发明提供一种如第一方面所述磁性各向异性导电胶膜在LED固晶过程中的应用。
第四方面,本发明提供一种倒装晶片,所述倒装晶片包括蓝宝石衬底、半导体材料层、透明导电层、磁性金属反射层和电极;
所述磁性金属反射层与如第一方面所述的磁性各向异性导电胶膜产生磁力吸附。
优选地,所述透明导电层为ITO薄膜。
优选地,所述半导体材料层包括N型半导体材料层、发光层和P型半导体材料层。
优选地,所述电极包括N电极和P电极。
优选地,所述磁性金属反射层的材料包括铁、钴或镍中的任意一种或至少两种的组合。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的磁性各向异性导电胶膜包括依次设置的导电层、非导电磁性层和隔离膜,导电层中设置有导电填料,压合后导电层可以导电,所述非导电磁性层中设置有磁性填料,磁性填料的加入使得导电胶膜能够产生磁力吸附作用,同时在与其搭配的倒装晶片的电极表面涂覆可与上述磁性填料产生磁力吸附的磁性金属反射层,进而在固晶工序中,所述磁性各向异性导电胶膜可通过磁力对所述倒装晶片进行固定,防止其发生位移,同时无需保持较高的温度,有效防止了胶膜的提前固化,有效增加了晶片的出光效率。
附图说明
图1为本发明提供的磁性各向异性导电胶膜的剖面结构示意图,其中,1-导电层,1-1-导电填料,2-非导电磁性层,2-1-磁性填料,3-隔离膜;
图2为本发明提供的倒装晶片的剖面结构示意图,其中,4-蓝宝石衬底,5-1-N型半导体材料层,5-2-发光层,5-3-P型半导体材料层,6-透明导电层,7-磁性金属反射层,8-1-P电极,8-2-N电极。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
需要说明的是,本发明具体实施方式中涉及的原料如无特殊说明,均为市售常规产品。
实施例1
一种磁性各向异性导电胶膜和与其对应的倒装晶片;
本实施例提供磁性各向异性导电胶膜的剖面结构示意图如图1所示,由依次设置的导电层1、非导电磁性层2和隔离膜3组成;
其中,导电层1的厚度为12μm,导电层1由环氧树脂和填充在环氧树脂中的导电填料1-1组成,导电填料1-1的粒径为3μm,为核壳结构,壳层为聚苯乙烯,核心为金属镍;
非导电磁性层2的厚度为13μm,非导电磁性层2由环氧树脂和填充在环氧树脂中的磁性填料2-1(BeaverBeads Dextran葡聚糖纳米磁珠,海狸Beaver70110-5)组成,磁性填料2-1的平均粒径为13~15nm之间,壳层为葡聚糖,核心为超顺磁氧化铁颗粒;
隔离膜3为常规的隔离膜即可;
本实施例提供的磁性各向异性导电胶膜的制备方法包括:将非导电磁性层的原料和导电层的原料依次涂覆在隔离膜表面,固化,得到所述磁性各向异性导电胶膜;
本实施例提供的倒装晶片的剖面结构示意图如图2所示,包括蓝宝石衬底4,N型半导体材料层5-1,发光层5-2,P型半导体材料层5-3,透明导电层6,磁性金属反射层7,P电极8-1和N电极-8-2;
其中,N型半导体材料层5-1的材料为N-GaN;
发光层5-2为中间过渡层,MQW;
P型半导体材料层5-3的材料为P-GaN;
透明导电层6的厚度为30nm,为ITO薄膜;
磁性金属反射层7的厚度为70nm,材料为铁;
P电极8-1为金垫;
N电极8-2为金垫。
对比例1
一种各向异性导电胶膜和与其对应的倒装晶片;
本对比例提供的各向异性导电胶膜由依次设置的导电层、非导电层和隔离膜组成;
其中,导电层的厚度为12μm,导电层由环氧树脂和填充在环氧树脂中的导电填料组成,导电填料的粒径为3μm,为核壳结构,壳层为聚苯乙烯,核心为金属镍;
非导电层的厚度为13μm,非导层的材料为环氧树脂;
隔离膜为常规的隔离膜即可;
本对比例提供的各向异性导电胶膜的制备方法包括:将非导电层的原料和导电层的原料依次涂覆在隔离膜表面,固化,得到所述各向异性导电胶膜。
本对比例提供的倒装晶片包括蓝宝石衬底,N型半导体材料层,发光层,P型半导体材料层,透明导电层,P电极,N电极;
其中,N型半导体材料层的材料为N-GaN;
发光层为中间过渡层,MQW;
P型半导体材料层的材料为P-GaN;
透明导电层的厚度为30nm,为ITO薄膜;
P电极为金垫;
N电极为金垫。
对比例2
一种各向异性导电胶膜和与其对应的倒装晶片:
本对比例提供的各向异性导电胶膜由依次设置的导电层和隔离膜组成;
其中,导电层的厚度为12μm,导电层由环氧树脂和填充在环氧树脂中的导电填料组成,导电填料的粒径为3μm,为核壳结构,壳层为聚苯乙烯,核心为金属镍;
隔离膜为常规的隔离膜即可;
本对比例提供的各向异性导电胶膜的制备方法包括:将导电层的原料涂覆在隔离膜表面,固化,得到所述各向异性导电胶膜;
本对比例提供的倒装晶片包括蓝宝石衬底,N型半导体材料层,发光层,P型半导体材料层,透明导电层,P电极,N电极;
其中,N型半导体材料层的材料为N-GaN;
发光层为中间过渡层,MQW;
P型半导体材料层的材料为P-GaN;
透明导电层的厚度为30nm,为ITO薄膜;
P电极为金垫;
N电极为金垫。
性能测试:
附着力:将导电胶膜和倒装晶片固定在基材上,未固化情况才采用SMT贴片元件推拉力测试机进行测试。
按照上述测试方法对实施例1和对比例1~2提供的各向异性导电胶膜和倒装晶片进行测试,测试结果如表1所示:
表1
附着力/g | |
实施例1 | 20 |
对比例1 | 5 |
对比例2 | 1 |
根据表1数据可以看出:
本发明提供的磁性各向异性导电胶膜与其匹配的倒装晶片之间具有较高的附着力,在未固化之前的附着力可达20g,说明需要很高的力才能将二者分开。
比较实施例1和对比例1~2的数据可以看出,常规的各向异性导电胶膜与倒装晶片在固化之前的附着力均较低,需要很小的力就能将二者分开。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明一种磁性各向异性导电胶膜及其制备方法和应用,但本发明并不局限于上述工艺步骤,即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种磁性各向异性导电胶膜,其特征在于,所述磁性各向异性导电胶膜包括依次设置的导电层、非导电磁性层和隔离膜;
所述导电层中设置有导电填料,所述非导电磁性层中设置有磁性填料。
2.根据权利要求1所述的磁性各向异性导电胶膜,其特征在于,所述导电层的厚度为10~15μm;
优选地,所述导电层的材料包括热固性树脂,所述导电填料填充在所述热固性树脂中;
优选地,所述导电填料的粒径为2~4μm;
优选地,所述导电填料为核壳结构,所述核壳结构的壳层为塑胶,所述核壳结构的芯层为镍和/或金。
3.根据权利要求1或2所述的磁性各向异性导电胶膜,其特征在于,所述非导电磁性层的厚度为10~15μm;
优选地,所述非导电磁性层的材料包括热固性树脂,所述磁性填料填充在所述热固性树脂中;
优选地,所述磁性填料的粒径小于所述导电填料的粒径;
优选地,所述磁性填料的粒径为13~15nm。
4.根据权利要求1~3任一项所述的磁性各向异性导电胶膜,其特征在于,所述磁性填料为核壳结构,所述核壳结构的芯层包括磁性粉末,所述核壳结构的壳层为聚合物隔绝层;
优选地,所述磁性粉末包括铁粉末;
优选地,所述聚合物隔绝层的材料包括聚乙烯。
5.一种如权利要求1~4任一项所述磁性各向异性导电胶膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:将非导电磁性层的原料和导电层的原料依次涂覆在隔离膜表面,固化,得到所述磁性各向异性导电胶膜。
6.一种如权利要求1~4任一项所述的磁性各向异性导电胶膜在LED固晶过程中的应用。
7.一种倒装晶片,其特征在于,所述倒装晶片包括蓝宝石衬底、半导体材料层、透明导电层、磁性金属反射层和电极;
所述磁性金属反射层与如权利要求1~4任一项所述的磁性各向异性导电胶膜产生磁力吸附。
8.根据权利要求7所述的倒装晶片,其特征在于,所述透明导电层为ITO薄膜。
9.根据权利要求7或8所述的倒装晶片,其特征在于,所述半导体材料层包括N型半导体材料层、发光层和P型半导体材料层;
优选地,所述电极包括N电极和P电极。
10.根据权利要求7~9任一项所述的倒装晶片,其特征在于,所述磁性金属反射层的材料包括铁、钴或镍中的任意一种或至少两种的组合。
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