CN101153080A - 导电性粒子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供压缩变形后的变形回复率,特别是高压缩位移时的变形回复率优异的导电性粒子及其制造方法。解决方法是采用一种导电性粒子,该粒子具有聚合物母粒和覆盖该聚合物母粒的导电层,在该导电性粒子的粒子直径位移为X%时一个导电性粒子的压缩弹性变形特性Kx用下述式(1)定义的情况下,Kx=(3/)·(Sx-3/2)·(R-1/2)·Fx,[式中,Fx表示导电性粒子的X%位移所必需的载荷(N),Sx表示导电性粒子的X%位移下的压缩变形量(mm),R表示导电性粒子的粒子半径(mm)]上述导电性粒子的粒子直径位移为50%时,压缩弹性变形特性K50在20℃下为100~50000N/mm2,同时上述导电性粒子的粒子直径位移为50%时,导电性粒子的粒子直径回复率在20℃下为30%以上。

Description

导电性粒子及其制造方法
技术领域
本发明涉及导电性粒子及其制造方法。
背景技术
近年来,在电气、电子材料领域,导电性粒子被应用于液晶用隔板、微元件安装用导电粘接剂、各向异性导电粘接剂、导电连接结构体等导电材料中,已达到了实用化。
由于用于这些导电材料中的导电性粒子必需具有优异的连接电阻及连接可靠性,作为基体的聚合物粒子的粒径的控制自不必说,粒子硬度、弹性特性、压缩位移后的变形回复率等的控制也是重要的。
作为到目前为止已知的导电性粒子,可以列举下述这些粒子。
例如,专利文献1(特开昭62-185749号公报)、专利文献2(特开平1-225776号公报)中公开了作为基体微球使用了聚苯硫醚粒子、酚醛树脂粒子等的导电性微球。
使用这种合成树脂粒子作为基体微球的导电微球缺乏压缩变形后的变形回复性。因此,使用该导电微球进行电极之间的连接时,一旦除去作用在电极上的压缩载荷,该导电微球和电极表面的界面就会形成一些间隙,结果导致接触不良。
专利文献3(特公平5-19241号公报)中公开了用以苯乙烯为主成分的软质低密度交联体作为基体粒子,在其表面被覆了导电性材料的导电性粒子。
但是,这些软质基材的导电性粒子压缩变形后的变形回复率也在10%以下这么小,而且回复力也随时间经过而下降。因此,即使将软质基材的导电性粒子用于电极之间的连接时,也存在着连接电阻随时间经过而增大,缺乏连接可靠性的问题。
专利文献4(特公平7-95165号公报)、专利文献5(特开2000-309715号公报)中公开了使用了粒子直径发生10%位移时的压缩弹性模量及压缩变形回复率被控制在规定值的基材粒子的导电性粒子。另外,专利文献6(特开2003-313304号公报)中公开了一种导电性粒子,该粒子由使用二乙烯基苯-乙基乙烯基苯混合物作为一部分单体而形成的聚合物构成,粒子直径发生10%位移时的压缩弹性模量、压缩变形回复率及断裂形变被控制在规定值。
但是,这些导电性粒子大多在压缩位移不足45%的情况下显示出实质破坏点,难以提高高压缩位移时的变形回复率。而且,在进行作为形成导电性覆膜工序的镀敷加工时,强酸性、强碱性介质易对基材粒子形成浸蚀,结果使聚合物粒子本来的物性降低,而且镀层剥离、开裂所引起的破裂会对作为核的母粒的压缩弹性特性产生不良影响,往往使硬度等物性大幅度下降。
另外,专利文献7(特开平8-193186号公报)、专利文献8(特开2003-208813号公报)中公开了在树脂粒子表面形成被覆层,提高与导电材料层的密合力的技术。
也就是说,专利文献7中公开了对于由内核和对其进行包覆的比内核更软的外层构成的绝缘性粒子,进一步用导电材料包覆而形成的各向异性导电粘接剂用导电性粒子,专利文献8(特开2003-208813号公报)中公开了对于由芯材微粒和形成于其表面的树脂被覆层构成的树脂微粒,用金属被覆层覆盖而形成的导电性微粒。
但是,专利文献7、8的导电性粒子,其核粒子(聚合物粒子)本来也缺乏高压缩位移,因此所得到的导电性微粒的高压缩位移量及其变形回复率没有大的效果,结果就难以提高连接电阻及连接可靠性。另外,如果提高外层的厚度,则会如专利文献3那样对软质基材的物性产生较大影响,因此在耐热性、耐溶剂性等导电性粒子所最低限度需要的各物性上会产生问题。而且,高压缩位移时缺乏变形回复率,因此即使用外层被覆核粒子,与导电性材料层的粘接性的提高效果也不充分。
如上所述,对于即使在形成了导电层的情况下,压缩变形特性的降低也少、高压缩变形后的变形回复性优异,因而可以提高粒子和电极表面的连接面积的导电性粒子仍是未知的。
[专利文献1]特开昭62-185749号公报
[专利文献2]特开平1-225776号公报
[专利文献3]特公开5-19241号公报
[专利文献4]特公平7-95165号公报
[专利文献5]特开2000-309715号公报
[专利文献6]特开2003-313304号公报
[专利文献7]特开平8-193186号公报
[专利文献8]特开2003-208813号公报
发明内容
本发明是鉴于以上情况而做出的,目的是提供压缩变形后的变形回复率,特别是高压缩位移时的变形回复率优异的导电性粒子及其制造方法。
另外,本发明的另一目的是提供可以抑制镀敷加工时所使用的强酸及强碱导致的聚合物物性降低的导电性粒子及其制造方法。
为了达到上述目的,本发明人等进行了深入研究,结果发现以下导电性粒子充分保持母粒的软质高弹特性,同时不会出现上述各种问题,从而完成了本发明,所述导电性粒子的粒子直径位移为X%时一个导电性粒子的压缩弹性变形特性Kx用下述式(1)定义的情况下,
Kx=(3/)·(Sx-3/2)·(R-1/2)·Fx          [1]
[式中,Fx表示导电性粒子的X%位移所必需的载荷(N),Sx表示导电性粒子的X%位移下的压缩变形量(mm),以及R表示导电性粒子的粒子半径(mm)。]
导电性粒子的粒子直径位移为50%时的压缩弹性变形特性K50在20℃下为100~50000N/mm2,同时导电性粒子的粒子直径位移为50%时的导电性粒子的粒子直径回复率在20℃下为30%以上。
因而,本发明提供:
1、导电性粒子,该导电性粒子具有聚合物母粒和覆盖该聚合物母粒的导电层,其特征在于在该导电性粒子的粒子直径位移为X%时一个导电性粒子的压缩弹性变形特性Kx用下述式(1)定义的情况下,
Kx=(3/)·(Sx-3/2)·(R-1/2)·Fx    [1]
[式中,Fx表示导电性粒子的X%位移所必需的载荷(N),Sx表示导电性粒子的X%位移下的压缩变形量(mm),R表示导电性粒子的粒子半径(mm)]
上述导电性粒子的粒子直径位移为50%时,压缩弹性变形特性K50在20℃下为100~50000N/mm2,同时上述导电性粒子的粒子直径位移为50%时,导电性粒子的粒子直径回复率在20℃下为30%以上。
2、1的导电性粒子,在压缩位移为55%以下的范围时,其中,没有破坏点或压缩变形率急剧增加的拐点。
3、1或2的导电性粒子,其中,在以导电性粒子的压缩弹性变形特性Kx为纵轴,以压缩位移为横轴,表示20℃下的压缩弹性变形特性Kx和压缩位移关系的图上,
以上述导电性粒子的粒子直径产生10%位移时的压缩弹性变形特性K10为基准点,引一条通过该基准点且与上述纵轴垂直的直线,将该直线与上述图线的交点中与上述基准点不同的交点作为KP点时,在该KP点的压缩位移P为40%以上。
4、1~3中任一项的导电性粒子,其中,上述聚合物母粒包括核粒子和形成于该核粒子表面的聚合物被覆层。
5、1~4中任一项的导电性粒子,其中,在上述聚合物母粒的粒子直径位移为X%时一个聚合物母粒的压缩弹性变形特性KBX用下述式(2)定义的情况下,
KBX=(3/)·(SBX -3/2)·(RB -1/2)·FBX    [2]
[式中,FBX表示聚合物母粒的X%位移所必需的载荷(N),SBX表示聚合物母粒的X%位移下的压缩变形量(mm),RB表示聚合物母粒的粒子半径(mm)]
上述聚合物母粒的粒子直径位移为60%时,压缩弹性变形特性KB60在20℃下为100~50000N/mm2,同时上述聚合物母粒的粒子直径位移为60%时,聚合物母粒的粒子直径回复率在20℃下为20%以上。
6、4或5的导电性粒子,其中,上述核粒子的粒子直径位移为10%时一个粒子的压缩弹性变形特性KC10和上述聚合物母粒的粒子直径位移为10%时一个粒子的压缩弹性变形特性KB10满足下述式[3]。
KC10>KB10         [3]
7、4~6中任一项的导电性粒子,上述聚合物被覆层是由疏水性树脂制成的层。
8、7的导电性粒子,其中,上述疏水性树脂是苯乙烯类树脂。
9、4~8中任一项的导电性粒子,其中,上述核粒子是使用35质量%以上的具有2个以上不饱和双键的单体得到的。
10、9的导电性粒子,其中,上述具有2个以上不饱和双键的单体含有选自二乙烯基苯及多官能(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种。
11、10的导电性粒子,其中,上述多官能(甲基)丙烯酸酯类单体含有选自二(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种。
12、9~11中任一项的导电性粒子,其中,除了上述具有2个以上不饱和双键的单体之外,还使用3质量%以上的具有亲水性官能团或活性氢基的不饱和单体得到。
13、12的导电性粒子,其中,上述具有亲水性官能团或活性氢基团的不饱和单体是具有选自羟基、羧基、氨基、酰胺基及氧化烯基中的至少一种官能团的单体。
14、9~13中任一项的导电性粒子,其中,上述核粒子是通过以下方式制备的:使含有35质量%以上单体的原料单体在介质中进行溶液聚合而制得,上述单体包括选自多官能(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种,具有2个以上不饱和双键,上述介质能溶解该原料单体但不能溶解生成的粒子。
15、导电性粒子的制造方法,其特征在于,使含有35质量%以上单体的原料单体在介质中进行溶液聚合,从而制备核粒子,上述单体包括选自多官能(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种,具有2个以上不饱和双键,上述介质能溶解该原料单体但不能溶解生成的粒子;在该核粒子的表面上形成聚合物被覆层,从而制备聚合物母粒;然后在该聚合物母粒的表面形成导电层。
16、含有1~14中任一项的导电性粒子和树脂的树脂组合物。
17、含有1~14中任一项的导电性粒子和粘接性树脂的导电性粘接剂。
本发明的导电性粒子的粒子直径位移为50%时,压缩弹性变形特性K50为100~50000N/mm2,同时,粒子直径位移为50%时的粒子直径回复率为30%以上(均在20℃下测定时)。如上所述,本发明的导电性粒子尽管压缩弹性特性大,但是压缩位移为50%以上时仍是柔软的,具有良好的压缩变形回复率,因此可降低电阻,适合用作电气、电子材料领域中的导电材料用基材。
另外,通过使构成本发明的导电性粒子的聚合物母粒包括核粒子和形成于该核粒子表面的聚合物被覆层,可以防止例如进行镀敷处理时所使用的强酸性、强碱性介质导致的核粒子的浸蚀,结果可以抑制镀敷处理后聚合物母粒的物性降低。
而且,由于本发明的导电性粒子具有适度的硬度及弹力性,因此可以消除使用过硬的聚合物粒子时产生的接触不良、擦伤、开裂所带来的弊病,以及使用过软的聚合物粒子时出现的压缩变形回复率低所带来的问题等。
由于本发明的导电性粒子具有特别优异的连接电阻及连接可靠性,因此作为微元件安装用导电性粘接剂、各向异性导电性粘接剂、导电连接结构体等中的导电材料是适宜的。
附图说明
图1是聚合物母粒1的SEM照片。
图2是导电性粒子1的SEM照片。
图3是表示实施例1的导电性粒子的加负载-卸载试验(压缩位移50%)结果的图。
图4是表示实施例1的导电性粒子的加负载-卸载试验(压缩位移55%)结果的图。
图5是表示实施例1的导电性粒子的加负载-卸载试验(压缩位移60%)结果的图。
图6是表示实施例1的导电性粒子的加负载-卸载试验(压缩位移65%)结果的图。
图7是表示实施例1的导电性粒子的加负载-卸载试验[1gf(9.8mN)载荷时]结果的图。
图8是表示实施例1的导电性粒子的加负载-卸载试验[1.5gf(14.7mN)载荷时]结果的图。
图9是表示实施例1的导电性粒子的加负载-卸载试验[1.8gf(17.6mN)载荷时]结果的图。
图10是表示实施例1的导电性粒子的压缩载荷-粒子位移试验结果的图。
图11是表示实施例1的导电性粒子的粒子压缩弹性变形特性(K值)-压缩位移试验结果的图。
图12是表示在弹性限度范围内通常的导电性粒子的压缩弹性变形特性(K值)-压缩位移关系的图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
本发明涉及的导电性粒子具有聚合物母粒和覆盖该聚合物母粒的导电层,其特征在于在该导电性粒子的粒子直径位移为X%时一个导电性粒子的压缩弹性变形特性Kx用下述式(1)定义的情况下,
Kx=(3/)·(Sx-3/2)·(R-1/2)·Fx    [1]
[式中,Fx表示导电性粒子的X%位移所必需的载荷(N),Sx表示导电性粒子的X%位移下的压缩变形量(mm),R表示导电性粒子的粒子半径(mm)]
导电性粒子的粒子直径位移为50%时,压缩弹性变形特性K50在20℃下为100~50000N/mm2,同时上述导电性粒子的粒子直径位移为50%时,导电性粒子的粒子直径回复率在20℃下为30%以上。
在本发明中,粒子直径产生X%位移时的压缩弹性变形特性KX(以下,有时也称为X%K值)是指使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制),测定利用直径50μm的金刚石制圆柱的平滑端面,以0.225g/秒的压缩速度压缩所获得粒子时的载荷值、压缩位移值等,由下述式求出的值。即,如果是50%K值,则测定粒子50%位移所需要的载荷及压缩变形量,如果是60%K值,则测定粒子60%位移所需要的载荷及压缩变形量。
Kx=(3/)·(Sx-3/2)·(R-1/2)·Fx
Fx:粒子的X%位移所必需的载荷(N)
Sx:粒子的X%位移下的压缩变形量(mm)
R:粒子的半径(mm)
予以说明的是,Kx值普遍且定量地表示粒子硬度,通过如本发明这样使用X%K值,可以定量和唯一地表示X%位移下粒子的适宜硬度。
对于本发明的导电性粒子来说,如果50%K值(K50)不足100N/mm2,则粒子强度可能降低,如果超过50000N/mm2,则粒子的柔软性可能不足。
考虑到这些情况,上述50%K值优选为500~30000N/mm2,更优选为1000~15000N/mm2,最好为2000~10000N/mm2
另一方面,在粒子直径发生50%位移在20℃下测定时,回复率(以下称为50%压缩变形回复率)为30%以上,优选为35~80%,更优选为40~70%,最好为45~65%。
如果50%压缩变形回复率不足30%,则所获得的导电性粒子的弹力性低,例如将该导电性粒子用于电极之间的连接时连接可靠性可能降低。关于回复率的上限,优选100%的回复,但实用中为90%以下。
在本发明中,X%压缩变形回复率是指使用微压缩试验机[(MCT-W201,(株)岛津制作所制),直径50μm的金刚石制圆柱的平滑端面]测定压缩粒子直至粒子直径的X%后,相反地减小载荷时的载荷值和压缩位移的关系而得到的值。该值是将除去载荷时的终点作为基准载荷值0.02gf(0.196mN),使加负载及卸载下的压缩速度为0.145gf/秒(1.421mN/秒)进行测定,用%表示达到反转点的位移(L1)和从反转点到取得基准载荷值的点的位移(L2)之比(L2/L1)的值。
另外,也要考虑到粒子发生更大的压缩位移,即使在这种情况下,如果考虑要保持弹性力,则本发明的导电性粒子的压缩位移回复率,该粒子直径在55%位移时的回复率为25%以上,优选25~70%,更优选30~55%是适宜的。而且,其粒子直径在60%位移,特别是65%位移时的回复率为20%以上,优选20~60%,更优选25~45%是最适宜的。
予以说明的是,此时的K值(K55、K60、K65)也优选处于和50%位移时相同的范围。
本发明的导电性粒子至少能够发挥粒子直径为50%位移时回复率为30%以上的压缩变形特性,因此,例如将该导电性粒子用于各向异性导电性粘接材料(各向异性导电膜、各向异性导电薄膜)进行电极间的导电粘接时,可以防止造成电极或基板变形或对它们造成损伤,另外,在保持间隙的同时提高了导电面积,而且其弹性力(反弹力)大,可稳定地降低连接电阻值,提高连接可靠性。
而且,从通过获得软化弹性来进一步提高上述的导电性粒子的连接可靠性方面考虑,上述式[1]中,粒子直径发生20%位移时的压缩弹性变形特性K20(以下,有时也称为20%K值)和粒子直径发生30%位移时的压缩弹性变形特性K30(以下,有时也称为30%K值)优选满足K20≥K30。通过使导电性粒子的20%K值和30%K值具有上述关系,可以形成即使对粒子施加更大的压缩载荷,也不易破坏,并且具有压缩位移及弹性回复性大的软质高弹性的粒子。
另外,对于本发明的导电性粒子来说,从压缩位移角度来看,粒子直径位移为55%以下的范围,优选60%以下的范围,特别是65%以下的范围时,优选不存在破坏点或压缩变形率急剧增加的拐点。由此,可以进一步提高导电性粒子在所使用领域中的硬度特性、品质、连接可靠性等。
即,优选本发明的导电性粒子从弹性位移的回复并不是破坏后的回复,或发生超过拐点位移后的回复等,而是在弹性限度范围内产生的回复(弹性回复)。
而且,本发明的导电性粒子具有作为较大软质性的下述特征。
通常,具有覆盖聚合物母粒的导电层的导电性粒子,将压缩弹性变形特性Kx作为纵轴,将压缩位移作为横轴,对压缩弹性变形特性(Kx)-压缩位移的关系用图表示时,在不具有发生破坏或压瘪等拐点的粒子的弹性限度范围内,表示出图12所示的具有最低点的曲线特性。
这主要是由聚合物母粒及导电层的物性(包括粒径)引起的,特别地,越是软质性(低载荷引起的压缩性)高的粒子受到聚合物母粒物性的影响越大,最低点位置也会产生变化。
本发明的导电性粒子,优选在上述压缩弹性变形特性(Kx)-压缩位移图中,在20℃下进行测定时,将粒子直径产生10%位移时的压缩弹性变形特性K10(10%K)作为基准点,引出通过该点且与压缩弹性变形特性轴垂直的直线,将该直线与图中的与基准点不同的交点定义为KP点时,压缩位移P为40%以上。
即,该压缩位移P越大,表示软质性越高,反之,压缩位移P越小,表示硬质性越高(软质性越低),因此压缩位移P优选为40%以上,更优选为45%以上,进一步优选为50%以上,最好为55%以上。
如上所述,本发明的导电性粒子,通过赋予充足的软质弹性特性,可以进一步提高上述导电性粒子的连接可靠性。
予以说明的是,得不到KP点的粒子是如热塑性树脂等这样的过于柔软而得不到弹性回复力的粒子、或上述发生破坏或压瘪等的粒子、回复力降低的粒子,不能得到足够的软质弹性特性。
另外,特别是最近,随着电路基板、电路基材的小型化,电路连接间隔宽度也有微细化趋势,与此对应,用于该用途的导电性粒子也逐渐在使用小粒径化了的粒子。
如果是这种小粒径化了的粒子,例如是平均粒径8μm以下的具有软质弹性特性的导电性粒子,则一个粒子的压缩载荷为9.8mN(1gf)时,该粒子的压缩位移在20℃下测定时优选为45%以上,更优选为50%以上,更进一步优选为55%以上。
通过赋予这种软质弹性,可以进一步提高上述导电性粒子的连接可靠性。
特别地,如果考虑到使用小粒径化了的导电性粒子的领域中的硬度特性、品质、连接可靠性等,则至少使破坏强度保持为以下强度为宜,即一个导电性粒子的压缩载荷为9.8mN(1gf)以上,优选为12.7mN(1.3gf),更优选为15.7mN(1.6gf)以上。
通常,以聚合物为主成分的导电性粒子的硬度(破坏强度等)、软质性(低加重产生的压缩性)、弹性(压缩后的回复性)等物性受聚合物粒子的物性的影响很大,但是通过化学镀敷等处理包覆聚合物粒子而形成导电粒子时,镀敷处理工序、包覆中使用的金属材料的种类、硬度、比重等物性有时会导致导电性粒子物性的大幅度下降。
特别是使用镍这样的具有硬度的材质时,常常出现这种现象,导电性粒子的特性,特别是破坏强度降低,破坏强度出现大的偏差。因此,将该导电粒子用于要求高破坏点的用途中时,有时并不能发挥所要求的足够的聚合物物性。
虽然其原因并不明确,但是本发明人等推测这是因为在化学镀敷等的包覆处理工序中,
(1)脱脂工序、蚀刻工序、催化工序、acceletor工序等复杂工序使聚合物粒子表面发生物理或化学粗糙化(凹凸)而改性
(2)改性部分具有锚定(アンカ)效果,在镀敷工序中金属析出、附着在改性部位上
导致了聚合物粒子和镀敷覆膜形成熔接点。即,可以推测在这种状态下,如果外部负载致镀敷覆膜破坏,则其带来的开裂、冲击对聚合物粒子产生某种不良影响,对强度、破坏等物性下降产生影响。
为了有效抑制这种镀敷处理后导电性粒子物性下降的发生,对于本发明的导电性粒子来说,优选使构成该粒子的聚合物母粒包括核粒子和形成于该核粒子表面的聚合物被覆层(种层)。
即,通过在核粒子和由镀敷处理形成的导电性被覆层之间,设置能够保护或吸收外部负载引起的导电性覆膜破坏所带来的开裂或冲击的聚合物被覆层,可以使聚合物母粒的本来物性和导电性粒子的特性进行充分结合,结果可以抑制破坏强度的下降、强度的偏差,形成具有特殊软质高弹性特性的导电性粒子。
另外,在本发明中,在构成导电性粒子的聚合物母粒的粒子直径位移为X%时一个聚合物母粒的压缩弹性变形特性KBX用下述式(2)定义的情况下,
KBX=(3/)·(SBX -3/2)·(RB -1/2)·FBX    [2]
[式中,FBX表示聚合物母粒的X%位移所必需的载荷(N),SBX表示聚合物母粒的X%位移下的压缩变形量(mm),RB表示聚合物母粒的粒子半径(mm)]
聚合物母粒的粒子直径位移为60%时,压缩弹性变形特性KB60在20℃下为100~50000N/mm2,同时,聚合物母粒的粒子直径位移为60%时,聚合物母粒的粒子直径回复率在20℃下为20%以上。
予以说明的是,该KBX也与KX一样,是使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制)测定的。
在本发明中,如果聚合物母粒的60%K值(KB60)不足100N/mm2,则用其得到的导电性粒子的强度可能降低,如果超过50000N/mm2,则该导电性粒子的柔软性可能不足。
如果考虑到这些情况,则上述60%K值(KB60)优选为500~30000N/mm2,更优选为1000~15000N/mm2,最好为2000~10000N/mm2
予以说明的是,导电性粒子的压缩位移特性、弹性特性等受聚合物母粒本身的特性影响很大,因此在上述式[2]中,粒子直径发生20%位移时的压缩弹性变形特性KB20和粒子直径发生30%位移时的压缩弹性变形特性KB30优选满足KB20≥KB30。通过使聚合物母粒的KB20值和KB30值具有上述关系,可以在形成导电性粒子时,形成即使对粒子施加更大的压缩载荷,也不易破坏,并且具有压缩位移及弹性复性大的软质高弹性的粒子。
另一方面,在聚合物母粒的粒子直径发生60%位移的20℃下的回复率(以下称为60%压缩变形回复率)为20%以上,优选为25~80%,更优选为30~70%,最好为35~65%。
如果60%压缩变形回复率不足20%,则由其获得的导电性粒子的弹力性低,例如将该导电性粒子用于电极之间的连接时连接可靠性可能降低。关于回复率的上限,优选发生100%的回复,但实用中为90%以下
予以说明的是,该压缩变形回复率也与导电性粒子的压缩变形回复率一样,可使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制)测定。
而且,当构成导电性粒子的聚合物母粒包括核粒子和聚合物被覆层时,优选核粒子的粒子直径位移为10%时一个粒子的压缩弹性变形特性KC10和聚合物母粒的粒子直径位移为10%时一个粒子的压缩弹性变形特性KB10满足下述式[3]。
KC10>KB10             [3]
通过满足上式,可以形成能够抑制镀敷处理后的破坏强度等物性下降的导电性粒子。
聚合物被覆层的成分优选为比核粒子成分更软的成分,特别优选核粒子的直径位移为10%时一个粒子的压缩弹性变形特性KC10和包括聚合物被覆层成分的粒子的直径位移为10%时一个粒子的压缩弹性变形特性KS10(但是,在各粒子的平均粒径为±10%的范围测定)满足下述式[4]。
KC10>KS10              [4]
通过满足上式,在聚合物母粒中,除了可以保持对其特性有较大影响的核粒子的弹性等物性外,还可以抑制导电性被膜破坏时带来的开裂、冲击等引起的硬度等物性的急剧下降。
予以说明的是,当聚合物被覆层的成分比核粒子成分硬时,不能吸收导电性被膜破坏时带来的开裂、冲击,其影响可能波击至核粒子上。
而且,为了充分保持上述核粒子的物性,聚合物母粒中核粒子的半径(Rc)和聚合物被覆层的厚度(D)形成满足下述式[5]的结构是合适的。
(Rc)>(D)
优选
(Rc)>(D)×10,
更优选
(Rc)>(D)×30,
最好
(Rc)>(D)×50。
在本发明中,聚合物被覆层的厚度优选为0.005~1.0μm,更优选为0.01~0.3μm,进一步优选为0.02~0.1μm,最好为0.025~0.05μm。
聚合物被覆层的厚度不足0.005时,虽然可呈现被覆效果,但有时不能充分保持核粒子的物性。另一方面,如果超过1.0μm,则虽然可以获得保持核粒子的软质性的效果,但是通过镀敷处理形成导电层时,有其工序中可能出现问题,可能会对耐热性、耐溶剂性等粒子物性造成不良影响的情况。
另外,如果考虑到例如在镀敷处理中使用水类溶剂的情况很多,则聚合物被覆层的材质优选为疏水性的。但是,一部分分子链上也可以具有亲水性官能团。
聚合物被覆层的主成分优选是热塑性树脂或经过适度交联而具有弹性的树脂。由此不仅可以防止因被覆层溶解而发生的剥离,还可防止在酸或碱镀敷浴中对核粒子的极度浸蚀导致的不良影响。
特别地,形成对镀敷处理时使用的酸或碱耐性强的树脂组成是合适的,由此,可以有效地防止对核粒子的极度浸蚀导致的不良影响。
聚合物被覆层的主成分为热塑性树脂时,其玻璃化转变温度优选为-150~300℃,更优选为50~200℃。特别优选非晶性聚合物。
作为聚合物被覆层的主成分树脂,可以列举苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、乙烯基类树脂、醋酸乙烯酯类树脂、有机硅类树脂、氟类树脂、聚酯类树脂、聚氨酯类树脂、聚碳二亚胺类树脂、它们的共聚物及使它们适度交联而形成的树脂等。
其中,从酸及碱的耐性强、价格便宜,具有弹性的硬度方面考虑,优选聚苯乙烯、含苯乙烯成分的树脂及使它们适度交联而形成的树脂等苯乙烯类树脂。
通过将具有以上特性的聚合物被覆层设置为核粒子与导电层的隔板,可以得到能够充分保持聚合物粒子本身物性的导电性粒子。
本发明的导电性粒子的平均粒径优选为0.1~100μm,更优选为0.2~30μm,进一步优选为0.5~20μm。如果平均粒径小于0.1μm,则粒子可能易于凝聚。另外,平均粒径超过100μm的粒子很少使用。特别地,如果粒径为20μm以下,则可以应对电路基板、电路基材小型化带来的电路连接间隔宽度的微细化这一最近的趋势。
另外,粒径(直径)的Cv值优选为20%以下。如果Cv值超过20%,则导电性粒子的用途有特性(例如作为电极隔板时的控制性及连接可靠性等)降低的情况。粒径的Cv值优选为12%以下,更优选为8%以下,最好为5%以下。
此处,Cv值是指按下述计算式求出的值。
Cv值(%)=(粒径的标准偏差/平均粒径)×100
予以说明的是,上述平均粒径及Cv值(%)是使用扫描电子显微镜(S-4800,(株)日立ハイテクノロジ-ズ制,以下称为SEM),用能够测定的倍率(300~200,000倍)对粒子(n=300)进行拍照,对粒子在二维化状态下进行测定的粒径的平均值及由其算出的粒径的标准偏差、Cv值(%)。
作为构成本发明的导电粒子的聚合物母粒(核粒子)的材质,只要是对聚合性单体进行聚合而形成的高分子化合物(树脂)成分,就没有特别的限制,可以列举例如苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、有机硅类树脂、聚酯类树脂、聚氨酯类树脂、聚酰胺类树脂、环氧类树脂、聚乙烯基缩丁醛类树脂、松香类树脂、萜类树脂、酚醛类树脂、三聚氰胺类树脂、胍胺类树脂、唑啉类树脂、碳二亚胺类树脂及使它们进行交联反应而得到的固化树脂等。这些物质可以单独使用一种,或组合使用两种以上。
聚合物母粒(核粒子)的制造方法没有特别限制,只要是能够得到具有上述物性的聚合物粒子的方法即可,但是为了更有效地获得构成具有软质高弹性特性的本发明的导电性粒子的聚合物母粒(核粒子),优选使含有35质量%以上具有2个以上不饱和双键的单体的原料单体在可溶解该原料单体但不溶解所生成的粒子的介质中进行溶液聚合的方法。
作为溶液聚合,可以列举(1)在水溶液中进行乳液或悬浮聚合、(2)在非水类有机溶剂中或水与非水类有机溶剂的混合溶剂中,在分散剂的存在下进行分散聚合、(3)将上述(1)或(2)与接种法进行组合的方法等。
特别优选使用分散聚合,因为容易控制粒径,在洗涤等后续工序中容易处理,即使不使用种粒子也可以得到目标微小尺寸的粒子,而且可以容易地制造具有亲水性官能团等的共聚物,另外与其它聚合方法相比,容易得到压缩变形后的变形回复率,特别是高压缩位移时的变形回复率优异的粒子。另外,也适宜使用文献[Journal of PolymerScience.Part A:Polymer Chemistry,(美国),31,3257(1993)]中记载的基于分散聚合的沉淀聚合法。
在本发明中,如果具有2个以上不饱和双键的单体在原料单体中的含量不足35质量%,则获得的聚合物母粒(核粒子)进行高压缩变形后的变形回复率可能下降,将由该母粒(核粒子)得到的导电性粒子用于电极间的连接时,连接电阻随时间经过变大,有时缺乏连接可靠性。从进一步提高弹性回复率方面考虑,上述具备2个以上不饱和双键的单体在原料单体中的含量优选为40~95质量%,更优选为45~90质量%,最好为55~85质量%。
作为上述具有2个以上不饱和双键的单体,没有特别的限制,可以从以往公知的多官能乙烯基单体、多官能(甲基)丙烯酸酯酸衍生物等中进行适当选择、使用。
如果列举具体例子,可以列举二乙烯基苯;二乙烯基联苯;二乙烯基萘;(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)四亚甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯等(聚)烷撑二醇类二(甲基)丙烯酸酯;1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,12-十二烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,4-二乙基-1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁基乙基丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基-1,7-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-甲基-1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯等链烷二醇类二(甲基)丙烯酸酯;新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧化环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、丙氧化乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、1,1,1-三羟基甲基乙烷二(甲基)丙烯酸酯、1,1,1-三羟基甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、1,1,1-三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯及其异构体、三烯丙基异氰脲酸酯及其衍生物等。
予以说明的是,作为产品名,可以列举新中村化学工业(株)制造的NKエステル[A-TMPT-6P0、A-TMPT-3E0、A-TMM-3LMN、A-GLYシリ-ズ、A-9300、AD-TMP、AD-TMP-4CL、ATM-4E、A-DPH]等。这些单体可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
在这些单体中,优选使用含有选自二乙烯基苯及多官能(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种的单体。通过使用这些单体,可以容易地提高所得到的聚合物母粒在高压缩变形后的回复率。
另外,为了进一步提高所获得的聚合物母粒在高压缩变形后的回复率,作为单体,优选使用含有二(甲基)丙烯酸酯类单体的组成,特别适宜使用含有C6~C18的链烷二醇类二(甲基)丙烯酸酯的组成,最好使用含有C8~C12的链烷二醇类二(甲基)丙烯酸酯的组成。
而且,从保持压缩弹性特性Kx(KBX)和高压缩变形后的回复率的协调方面考虑,优选并用了二乙烯基苯和多官能(甲基)丙烯酸酯类单体形成的共聚物。
除了上述具有2个以上不饱和双键的单体,还可以并用可与其共聚的聚合性单体。
该聚合性单体可以在原料单体中按0~65质量%的任意比例配混,但是对应于上述具有2个以上不饱和双键的单体的合适使用量,优选为5~60质量%,更优选为10~55质量%,进一步优选为15~45质量%。
作为该聚合性单体,可以列举例如(i)苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻乙基苯乙烯、间乙基苯乙烯、对乙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、对正丁基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、对正己基苯乙烯、对正辛基苯乙烯、对正壬基苯乙烯、对正癸基苯乙烯、对正十二烷基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对苯基苯乙烯、对氯苯乙烯、3,4-二氯苯乙烯等苯乙烯类;(ii)丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸苯酯、α-氯丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂酯等(甲基)丙烯酸酯类;(iii)醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等乙烯基酯类;(iv)N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基吡咯烷酮等N-乙烯基化合物;(v)氟乙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸四氟丙酯等含有氟化烷基的(甲基)丙烯酸酯类;(vi)丁二烯、异戊二烯等共轭二烯类等。这些物质可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
其中,优选使用苯乙烯类、(甲基)丙烯酸酯类、乙烯基酯类等作为聚合性单体,通过使用这些单体,可以有效地获得具有上述物性的聚合物母粒。
特别是从保持、调节所得到的粒子的单分散性以及软质弹性特性方面来看,优选使用上述聚合性单体中具有亲水性官能团或活性氢的不饱和单体作为原料单体。
作为亲水性官能团或活性氢,可以列举氨基、羧基、羟基、硫醇基、羰基、醚基、氰基、酰胺基、磺酸基、磷酸基、季铵(盐)基、氧化烯基等。予以说明的是,在不饱和单体中,上述官能团可以单独存在一种,或混合存在两种以上。
该具有亲水性官能团或活性氢的不饱和单体在原料单体中通过优选以3质量%以上的任意比例配混,可以期待其效果,但是对应于上述具有2个以上不饱和双键的单体及其它可共聚的聚合性单体的合适使用量,优选为3~65质量%,更优选为5~50质量%,进一步优选为10~40质量%。
作为这种具有亲水性官能团或活性氢的不饱和单体,可以列举例如下述物质。以下说明中“C”指碳原子。
(1)含氨基单体
可以列举丙烯酸氨基乙酯、丙烯酸-N-丙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N-乙基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸-N-苯基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N-环己基氨基乙酯等含氨基的(甲基)丙烯酸烷基酯衍生物;烯丙基胺、N-甲基烯丙基胺等烯丙基胺类衍生物,对氨基苯乙烯等含氨基的苯乙烯衍生物;2-乙烯基-4,6-二氨基-S-三嗪等三嗪衍生物等。其中优选具有伯氨基或仲氨基的化合物。予以说明的是,这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(2)含羧基单体
可以列举丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、桂皮酸、衣康酸、马来酸、富马酸等不饱和羧酸;衣康酸单丁酯等衣康酸单C1~8烷基酯;马来酸单丁酯等马来酸单C1~8烷基酯;乙烯基苯甲酸等含有乙烯基的芳香族羧酸等各种含羧酸的单体及它们的盐等。予以说明的是,这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(3)含羟基单体
可以列举2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、3-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、4-羟丁基(甲基)丙烯酸酯等含羟基的(甲基)丙烯酸类单体;(聚)乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇单(甲基)丙烯酸酯等(聚)烷撑二醇(甲基)丙烯酸类单体;羟乙基乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚等羟烷基乙烯基醚类单体;烯丙醇、2-羟乙基烯丙基醚等含羟基的烯丙基单体等。予以说明的是,这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(4)含硫醇基(巯基)单体
可以列举(甲基)丙烯酸2-巯乙酯、(甲基)丙烯酸2-巯基-1-羧乙酯、N-(2-巯乙基)丙烯酰胺、N-(2-巯基-1-羧乙基)丙烯酰胺、N-(2-巯乙基)甲基丙烯酰胺、N-(4-巯苯基)丙烯酰胺、N-(7-巯萘基)丙烯酰胺、马来酸单2-巯乙基酰胺等。
(5)含羰基单体
可以列举乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、甲基异丙烯基酮等乙烯基酮类等。
予以说明的是,这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(6)含醚基单体
可以列举乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基异丁基醚等乙烯基醚类单体。
(7)含氰基单体
可以列举丙烯腈、甲基丙烯腈、己烯腈、4-戊烯腈、对氰基苯乙烯等。
还有,这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(8)含酰胺基单体
可以列举(甲基)丙烯酰胺、α-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、双丙酮(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基-对苯乙烯磺酰胺、N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(9)含磺酸基单体
可以列举乙烯磺酸、乙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸等链烯磺酸;苯乙烯磺酸、α-甲基苯乙烯磺酸等芳香族磺酸;C1~10烷基(甲基)烯丙基磺基琥珀酸酯、磺基丙基(甲基)丙烯酸酯等磺基C2~6烷基(甲基)丙烯酸酯;甲基乙烯基磺酸酯、2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰基氨基-2,2-二甲基乙磺酸、3-(甲基)丙烯酰氧基乙磺酸、3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、3-(甲基)丙烯酰胺基-2-羟基丙磺酸等含有磺酸基的不饱和酯及它们的盐等。
(10)含磷酸基单体
可以列举2-羟乙基(甲基)丙烯酰基磷酸酯、苯基-2-丙烯酰氧乙基磷酸酯等(甲基)丙烯酸羟烷基磷酸单酯;磷酸乙烯酯等含磷酸基的不饱和酯及它们的盐等。
予以说明的是,这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(11)含季铵(盐)基单体
可以列举利用C1~12烷基氯化物、硫酸二烷基酯、碳酸二烷基酯、苄基氯化物等季化剂对叔胺进行季化形成的物质。
作为具体例子,可以列举2-(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵、(甲基)丙烯酰氧乙基三乙基氯化铵、(甲基)丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、(甲基)丙烯酰氧乙基甲基吗啉代基氯化铵等的烷基(甲基)丙烯酸酯类季铵盐;(甲基)丙烯酰基氨乙基三甲基氯化铵、(甲基)丙烯酰基氨乙基三甲基溴化铵、(甲基)丙烯酰基氨乙基三乙基氯化铵、(甲基)丙烯酰基氨乙基二甲基苄基氯化铵等烷基(甲基)丙烯酰胺类季铵盐;二甲基二烯丙基铵甲基硫酸酯(盐)、三甲基乙烯基苯基氯化铵、四丁基铵(甲基)丙烯酸盐、三甲基苄基铵(甲基)丙烯酸盐、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基铵二甲基磷酸酯(盐)等。予以说明的是,这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(12)含氧化烯基单体
可列举(聚)乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇单(甲基)丙烯酸酯等(聚)烷撑二醇(甲基)丙烯酸类单体;甲氧基(聚)乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基(聚)丙二醇单(甲基)丙烯酸酯等烷氧基(聚)烷撑二醇(甲基)丙烯酸类单体等。予以说明的是,这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
在具有以上的亲水性官能团或活性氢基的不饱和单体中,优选具有羟基、羧基、氨基、酰胺基及氧化烯基中的任意官能团的单体,特别优选具有羟基、羧基及环氧乙烷基中的任意官能团的单体。通过使用这些官能团,在溶液中得到的粒子相互之间的排斥增强,因此分散体系的稳定性提高,进一步提高了单分散性,同时,可以得到耐热性、耐化学品性、反应性、溶液分散性及粉体分散性、机械特性等优异的聚合物母粒。
而且,具有亲水性官能团或活性氢基的不饱和单体为水溶性化合物是合适的。通过使用水溶性单体,可以进一步提高上述单分散性,另外,可以使得到的聚合物母粒容易地单分散在水或水类介质中。
作为聚合引发剂,没有特别的限定,可以从公知的自由基聚合引发剂中进行适当地选择、使用。作为具体例子,可以列举过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸铵等过氧化物;偶氮二异丁腈、偶氮二甲基丁腈、偶氮二异戊腈等偶氮类化合物等。这些物质可以单独使用1种,或组合使用2种以上。上述自由基聚合引发剂的配混量通常相对于原料单体100质量份为0.1~50质量份。
作为合成用溶剂(介质),没有特别的限制,只要是能溶解原料单体但不溶解生成粒子的介质即可,可以根据所使用的原料等,从通常的溶剂中选择适当的物质。
作为可使用的溶剂,可以列举例如水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、异戊醇、叔戊醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2-乙基丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、苄醇、环己醇等醇类;甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、异丙基溶纤剂、丁基溶纤剂、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、甲基卡必醇、乙基卡必醇、丁基卡必醇等醚醇类;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类;醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙酸乙酯、(烷基)溶纤剂醋酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯等酯类;戊烷、2-甲基丁烷、正己烷、环己烷、2-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、庚烷、正辛烷、异辛烷、2,2,3-三甲基戊烷、癸烷、壬烷、环戊烷、甲基环戊烷、甲基环己烷、乙基环己烷、对薄荷烷、双环己基、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等脂肪族或芳香族烃类;四氯化碳、三氯乙烯、氯苯、四溴乙烷等卤化烃类;乙基醚、二甲基醚、三烷、四氢呋喃等的醚类;甲缩醛、二乙基缩醛等缩醛类;甲酸、醋酸、丙酸等脂肪酸类;硝基丙烯、硝基苯、二甲胺、单乙醇胺、吡啶、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、N-甲基-2-吡咯烷酮等含硫或氮的有机化合物等。这些溶剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
予以说明的是,其中使用适量添加甲基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等水溶性且沸点为105℃以上的介质而形成的混合介质,从控制粒径、分散性方面来看是优选的。特别优选适量添加沸点为140℃以上的介质而形成的混合介质。
优选在反应溶液中,原料单体的含量为全部反应溶液的1~50质量%,更优选为2~30质量%,进一步优选为3~20质量%,最好为6~15质量%。
即,如果原料单体的的含量超过50质量%,则难以以单分散状态高收率地获得具有上述物性的聚合物母粒。另一方面,如果不足1%质量,则达到反应完成需要较长时间,另外从工业上来看也是不实用的。
聚合时的反应温度根据所使用的溶剂种类而变化,不能统一规定,通常为10~200℃左右,优选为30~130℃,更优选为40~90℃。
另外,反应时间没有特别的限定,只要是目的反应基本完成所需时间即可,其受单体种类及配混量、溶液粘度及其浓度、目的粒径等很大影响,例如在40~90℃时,为1~72小时,优选2~24小时左右。
予以说明的是,所得到的粒子可以是通过接种聚合形成的具有核-壳结构的粒子,也可以形成引入了其它反应性官能团等的复合粒子,可以根据其用途等形成适宜的形态。
而且,在聚合物母粒的制造时,优选在聚合条件下不与原料单体反应,在碳原子数为5以上的有机化合物存在下进行聚合反应。
通过使这种有机化合物共存于反应体系中,可以提高生成的聚合物母粒的分散性,可以控制粒径更均匀。
碳原子数为5个以上的有机化合物只要在常温下为固体或液体,能在所使用的介质中混合(包括分散)或溶解,不对聚合物母粒的生成造成不良影响,则没有特别的限制,可以是熔点为80℃以下,优选60℃以下,更优选40℃以下,进一步优选30℃以下的有机化合物。只要是熔点为80℃以下左右的较低熔点的有机化合物,就可以在不妨碍本发明效果的范围内作为溶剂(介质)使用。
虽然碳原子数为5个以上即可,但是如果考虑到必需在聚合条件下共存、有机化合物的挥发性、沸点等,优选为6个以上,更优选为8个以上,最好为10个以上。
另外,上述有机化合物的添加量相对于聚合介质为0.1~50质量%左右,优选为1~25质量%左右,更优选为2~10质量%左右。在这里,如果添加量超过50质量%,则有时出现有机化合物引起反应溶液整体粘度升高的情况,难以控制粒径均匀。另一方面,如果不足0.1质量%,则有时不能充分发挥使粒子单分散化的效果。
为了提高粒子的单分散化效果,作为上述有机化合物,优选使用选自烃化合物及硅氧烷化合物的至少一种物质。
此处,烃化合物可例举饱和烃、不饱和烃等脂肪族链式烃类、脂环式烃类、芳香族烃类、高级醇、高级脂肪酸、脂肪、油脂、蜡类、动植物油类、矿物油、石油产物等油类等具有烃基的化合物及其衍生物等。
在这些烃化合物中,优选脂肪族链式烃类、脂环式烃类、芳香族烃类、油类。
另外,作为硅氧烷化合物,优选有机聚硅氧烷(有机硅)。
这些烃化合物及硅氧烷化合物可以单独使用1种,或组合使用2种以上。
予以说明的是,从提高单分散化效率上考虑,上述说明的碳原子数为5个以上的有机化合物优选为疏水性化合物。
在本发明中,制造聚合物母粒时,可以根据聚合方法,以相对于上述原料单体为0.01~50质量%的适宜量配混其它(高分子)分散剂、稳定剂、乳化剂(表面活性剂)等。
作为分散剂及稳定剂,可以列举聚羟基苯乙烯、聚苯乙烯磺酸、乙烯基苯酚-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-乙烯基苯酚-(甲基)丙烯酸酯共聚物等的聚苯乙烯衍生物;聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚(甲基)丙烯酸丁酯等聚(甲基)丙烯酸衍生物;聚甲基乙烯基醚、聚乙基乙烯基醚、聚丁基乙烯基醚、聚异丁基乙烯基醚等聚乙烯基烷基醚衍生物;纤维素、甲基纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物;聚乙烯醇、聚乙烯基缩丁醛、聚乙烯基缩甲醛、聚醋酸乙烯酯等聚醋酸乙烯酯衍生物;聚乙烯基吡啶、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、聚2-甲基-2-唑啉等含氮聚合物衍生物;聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等聚卤乙烯衍生物等各种疏水性或亲水性分散剂、稳定剂。这些物质可以单独使用1种,或组合使用2种以上。
作为乳化剂(表面活性剂),可以列举月桂基硫酸钠等烷基硫酸酯盐、十二烷基苯磺酸钠等烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、脂肪酸盐、烷基磷酸盐、烷基磺基琥珀酸盐等阴离子类乳化剂;烷基胺盐、季铵盐、烷基甜菜碱、氧化胺等阳离子类乳化剂;聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯等非离子类乳化剂等。这些物质可以单独使用1种,或组合使用2种以上。
当聚合物母粒是包括核粒子和形成于其表面的聚合物被覆层的粒子时,作为在核粒子表面形成聚合物被覆层(种层)的方法,可以列举例如喷雾方法、机械方法、物理方法、化学方法等,但是从控制单分散性、粒径及种层(厚度)的观点考虑,优选下述(1)~(3)中例示的在溶液中形成种层的方法。
(1)使核粒子分散在溶剂中,使用聚合性化合物,通过接种法得到种层(存在制成的核粒子母液时,也可以根据母液实施接种法)。
(2)使核粒子分散在聚合物等化合物所溶解的介质中,通过适度地不良溶剂化,在核粒子表面析出,得到种层。
(3)预先用聚合性官能团修饰核粒子表面,在介质分散中使聚合性化合物进行接枝,由此得到种层。
其中,特别优选形成了导电层破坏时的冲击难以影响到核粒子内部的结构的(1)、(2)的方法。如果核粒子和聚合物被覆层形成接枝样的牢固的(化学的)结合,有时不能保持物性。
予以说明的是,这些方法可以单独使用,也可以同时使用两种以上。另外,种层可以是单层,也可以是多层。
本发明的导电性粒子是在聚合物母粒(聚合物被覆层)表面上形成由导电材料构成的导电层而得到的。
作为构成导电层的金属材料,没有特别的限制,可以采用铜、镍、钴、钯、金、铂、铑、银、锌、铁、铅、锡、铝、铟、铬、锑、铋、锗、镉、硅等。这些金属材料可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
导电层的膜厚通常为0.01~10.0μm左右,优选为0.01~1.0μm,更优选为0.05~0.5μm,最好为0.08~0.2μm。如果导电层的膜厚不足0.01μm,则难以得到所希望的导电性,如果超过10μm,则从比重、价格上来看不仅有用性少,而且难以有效实现本发明的导电性粒子的柔软性,而且在工艺过程中导电性粒子之间容易凝聚。
作为导电层的形成方法,没有特别的限制,可以列举例如化学镀敷方法、用单独金属微粉涂布粒子的方法、使用由金属粉和粘接剂混合形成的糊剂涂布粒子的方法、真空蒸镀、离子镀、离子溅射法等物理蒸镀法等。其中,如果考虑获得粒子的分散性、导电层的膜厚均匀性等,则优选化学镀敷处理方法。
作为化学镀敷处理方法,可以列举例如在通过公知方法及设备形成的水性淤浆状聚合物母粒中,添加配合剂进行充分分散,然后添加构成金属化学镀敷液的药液,从而形成金属被覆的方法。
作为配合剂,可以从对所使用的金属离子有络合作用的公知的各种化合物中进行适当选择使用,可以列举例如柠檬酸、羟基醋酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、葡糖酸或其碱金属盐或铵盐等羧酸(盐)、甘氨酸等氨基酸、乙二胺、烷基胺等胺酸、其它铵、EDTA、焦磷酸(盐)等。
另外,作为化学镀敷液,优选使用含有铜、镍、钴、钯、金、铂、铑等金属中的一种以上的镀敷液,通常可使用在这些金属盐中添加次磷酸钠、肼、硼氢化钠等还原剂及氢氧化钠等pH调节剂的各种水溶液而形成的溶液。予以说明的是,含有铜、镍、银、金等金属的化学镀敷液是市售的,可以便宜的价格获得。
覆盖聚合物母粒的化学镀敷层没有特别的限制,只要是含有上述各金属的层即可,优选镍或镍合金的镀敷膜,也可以是包括该镀覆膜的至少一层的多层膜。镍或镍合金膜与聚合物母粒进行牢固地密合,可以形成耐剥离性良好的化学镀敷层,此外,当其上面形成了多层其它金属层时,具有作为确保与上层金属层的牢固结合性的中间层而有效发挥作用的优点。
作为镍合金,可以列举镍-磷、镍-硼等,虽然膜中的磷、硼含有率没有特别的限制,但是优选分别为1~15质量%、0.5~3质量%。
在多层膜的情况下,优选镍-金多层膜。该多层膜比镍单层膜的导电性能优异。
作为化学镀敷处理的一个例子,对化学镀镍法进行说明。
首先,进行使聚合物母粒表面捕捉钯离子后、使其还原而在母粒表面负载钯的催化剂化处理工序,然后在至少含有镍盐、还原剂、配合剂等的化学镀敷浴中添加聚合物母粒的水性淤浆,进行化学镀敷处理工序,得到导电性粒子。
对催化剂化处理工序进行具体说明。
由于化学镀敷处理是在水体系中进行的,因此聚合物母粒不是亲水性时,需要在催化剂化处理工序之前,用酸或碱等对其进行亲水化。酸、碱的选择可根据聚合物母粒的特性进行适当选择。接着,根据需要对聚合物母粒的表面进行赋予催化剂捕捉能力的改性处理。催化剂捕捉能力是指,在催化剂化处理工序中,在聚合物母粒表面可以螯合物或盐的方式捕捉钯离子的功能,通常,表面上具有氨基、亚氨基、酰胺基、酰亚胺基、氰基、羟基、硝基或羧基中的一种或两种以上的粒子具有捕捉功能。
聚合物母粒没有催化剂捕捉能力时,需要通过表面处理赋予捕捉能力,该改性可以采用特开昭61-64882号公报记载的方法进行,即,使用通过氨基取代有机硅烷类偶合剂、胺类固化剂进行固化的环氧类树脂进行。
催化剂化处理工序是使聚合物母粒充分分散在氯化钯的稀酸性水溶液中,在表面上捕捉钯离子。此时,氯化钯水溶液的浓度为0.05~1g/L的范围就足够了。接着,进行再调浆清洗,然后对聚合物表面捕捉的钯离子进行还原处理,在聚合物母粒表面上捕捉钯。该还原处理可采用以下方法进行,即,预先使聚合物母粒形成淤浆状,充分分散后添加还原剂水溶液。
所使用的还原剂可以列举次磷酸钠、硼氢化钠、硼氢化钾、二甲基胺硼烷、肼、福尔马林等。还原剂的添加量根据聚合物母粒的比表面积而不同,但相对于淤浆大致为0.01~10g/L是适宜的。
接着,对化学镀敷处理工序进行说明。
首先,将进行了催化剂化处理的聚合物母粒以1~500g/L,优选5~300g/L的范围充分分散在水中,制成水性淤浆。分散操作可以采用常规搅拌、高速搅拌或胶体磨或均质器之类的剪切分散装置进行。另外,除上述分散操作外,也可并用超声波,进而还可根据需要添加表面活性剂等分散剂。
接着,在含有镍盐、还原剂、配合剂及各种添加剂等的化学镀敷浴中添加分散处理后的聚合物母粒淤浆,进行化学镀敷处理。
此时,作为镍盐,可以使用氯化镍、硫酸镍、醋酸镍等,其在镀敷浴中的浓度为0.1~50g/L的范围。
作为还原剂,可以使用次磷酸钠、二甲基胺硼烷、硼氢化钠、硼氢化钾、肼等,其在镀敷浴中的浓度为0.1~50g/L的范围。
作为配合剂,可以列举例如柠檬酸、羟基醋酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、葡糖酸或其碱金属盐、铵盐等羧酸(盐)、甘氨酸等氨基酸、乙二胺、烷基胺等胺酸、其它铵、EDTA、焦磷酸(盐)等对镍离子有配合作用的化合物,它们可以单独使用1种,或组合使用2种以上。其在镀敷浴中的浓度为1~100g/L,优选为5~50g/L的范围。
该阶段中化学镀敷浴的pH优选为4~14的范围。
化学镀敷反应,在添加聚合物母粒淤浆后迅速开始。由于该反应中产生氢气,因此将确认完全不产生氢的时间点作为化学镀敷反应的结束。
而且,还可以在上述工序之后,将所需量的构成化学镀敷液的镍盐、次磷酸钠及氢氧化钠的各水溶液分成至少两种溶液,将它们分别同时,或随时间,优选连续地,以规定的量比进行分开添加,从而进行化学镀敷。
虽然添加化学镀敷液时镀敷反应再次开始,但是通过调节其添加量,可以将形成的镍膜控制为所希望的膜厚。添加全部的化学镀敷液后,确认完全不产生氢后暂时保持液温,同时继续进行搅拌,使反应完成。
通过上述工序在聚合物母粒上形成了镍膜,但是通过在其表面上进一步实施其它金属镀敷处理,可以进一步形成导电性能优异的多层膜。
例如可通过以下操作进行,即,在形成金膜的情况下,对含有EDTA四钠、柠檬酸二钠之类的配合剂及氰化金钾,并用氢氧化钠水溶液将pH值调节到弱酸性区域的化学镀敷浴进行升温,边搅拌边向其中添加镍镀敷粒子,形成分散悬浊液后,分别添加氰化金钾、EDTA四钠及柠檬酸二钠的混合水溶液和硼氢化钾及氢氧化钠的混合水溶液,使之进行镀敷反应。然后,通过常规方法进行后处理,可以得到形成了多层膜的导电性粒子。
通过化学镀敷处理形成的导电性膜的膜厚优选为0.01~1.0μm的范围,更优选为0.05~0.5μm,最好为0.08~0.2μm。如果镀敷膜的厚度不足0.01μm,则膜层缺乏均匀性,而且有时导电性变差,超过1.0μm时,镀敷工序中粒子相互凝聚,产生桥连现象,有时会损害分散性。
特别是在聚合物粒子为包括核粒子和聚合物被覆层的粒子的情况下,优选调节镀敷量以使聚合物被覆层的厚度(D)和镀敷膜的膜厚(E)满足下述关系。
0.05×(E)<(D)<10×(E)
通过这种设定,可以得到能够充分发挥核粒子特征、导电性特征的平衡的导电性粒子。
更优选
0.1×(E)<(D)<5×(E)。
本发明的导电性粒子,如上所述,具有特定的50%K值、压缩变形回复率,因此作为导电材料使用时,不会出现对用于电极间连接的基板的擦伤或使其贯通,即使进行高压缩变形,也可以得到高精度的间隙保持性、稳定的连接可靠性。
而且,如果使聚合物粒子包括核粒子和聚合物被覆层,则可以利用聚合物被覆层提高耐酸性或耐碱性,可防止酸或碱对母粒的浸蚀,防止浸蚀带来的镀覆剥离、开裂,同时不损伤地保持粒子物性。在核粒子中使用含有大量交联成分的物质的情况下,可以进一步提高这种效果。
通过将以上说明的本发明的导电性粒子分散在热固性树脂或热塑性树脂中,可以形成树脂组合物。
该树脂组合物经过混炼后形成糊状或片状等,可被用于例如微元件安装用导电性粘接剂、各向异性导电性粘接剂等导电性粘接剂、各向异性导电膜、导电连接结构体之类的导电材料、其成型品、以及导热、放热材料等,特别适合用于各向异性导电粘接剂用导电性粒子。
此处,各向异性导电性粘接剂是用于以下用途的粘接剂,即,对于表面形成了布线图案的布线基板,按照使布线基板相对的状态进行粘接,从而确保相对的布线图案之间的电导通性,同时使同一基板上的布线图案间保持绝缘状态。
该各向异性导电性粘接剂是在绝缘性粘接成分中分散导电性粒子而形成的。
如果从加压使两片基板粘接的功能来看,可以说各向异性导电性粘接剂是压敏粘接剂的一种,但是从粘接剂整体具有绝缘性,并且各成分的配混使得通过加热加压粘接仅在加压方向上具有导电性的方面来看,则需要具有与通常的压敏粘接剂不同的特性。
即,作为通常的压敏粘接剂,例如特开平5-17736号公报中公开了包括聚苯乙烯类大分子单体、(甲基)丙烯酸烷基酯、多元醇、多异氰酸酯及增粘树脂的反应性热熔粘接剂,对于这种压敏粘接剂来说,粘接强度是最重要的特性,各向异性导电性粘接剂当然需要象压敏粘接剂所要求的高粘接强度,除此之外还需要以下的极特殊的特性:通过粘接使得仅在预定位置的一定方向上具有导电性,在其它方向上具有绝缘性。
作为各向异性导电性粘接剂的各向异性导电性,如果在两片布线基板间夹持各向异性导电性粘接剂进行加热加压,则形成有布线图案的部分的绝缘性粘接剂沿横向移动,在保持同一基板上的布线图案间的绝缘性的同时,使两基板粘接,而且设置在各基板的布线图案仅在加压方向上通过导电性粒子来电导通,因此实现了对不同基板的电连接。
形成这种各向异性导电性粘接剂的绝缘性粘接剂在对两片基板进行粘接的同时,还起到了导电性粒子的分散剂的功能。
绝缘性粘接剂成分必须具有以下特性:在具有绝缘性的同时使基板相互粘接,并且其粘接强度不随时间下降。通常可以使用热固性粘接剂,例如可以使用丙烯酸类、氨基甲酸酯类、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯类、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯类等各种粘接性树脂。
绝缘性粘接成分可以直接使用,但是也可以在其中进一步配混热固性树脂前体。
热固性树脂前体是上述绝缘性粘接成分及和另外配混的成分一起,能够通过在粘接时加热而形成酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、烯丙基树脂、呋喃树脂、热固性聚酯树脂、环氧树脂、热固性有机硅树脂、热固性聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、热固性氟树脂及热固性聚烯烃树脂等热固性树脂的成分。
另外,根据需要还可以在各向异性导电性粘接剂中配混填料。
作为填料,可以列举氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、磷酸钙、氧化铝、三氧化锑等绝缘性无机粒子,它们可以单独使用,或组合使用。该绝缘性无机粒子的平均粒径通常为0.01~5μm。
绝缘性无机粒子的配混量相对于粘接剂中的树脂成分100质量份通常为1.0~50.0质量份,优选为5.0~25.0质量份。通过以该范围的量配混绝缘性无机粒子,可以调节绝缘性粘接成分的流动性,因此即使在粘接后进行加热,该绝缘性粘接剂也很少会逆流而阻碍导通性。另外,还可防止粘接时粘接剂从印刷基板的端部渗出。
含有本发明的导电性粒子的各向异性导电性粘接剂是通过混合导电性粒子及上述各粘接剂成分,以及根据需要的填料而进行制造的。
导电性粒子的配混量相对于绝缘性粘接成分(树脂)100质量份通常为0.5~15质量份,优选为2~8质量份。
所获得的各向异性导电性粘接剂可以以片状及糊状等各种状态进行使用。
各向异性导电性粘接剂片可以通过使用例如刮刀式涂布机、comma涂布机、反辊涂布机或花辊印刷涂布机等涂布上述各向异性导电性粘接剂(组合物),除去溶剂而制造。各向异性导电性粘接剂片的厚度通常为1~100μm,优选为10~50μm。
另一方面,淤浆状各向异性导电性粘接剂可使用例如丝网涂布机等涂布于基板上,按与上述同样的方式进行使用。
作为各向异性导电性粘接剂的导电性粒子使用时,本发明的导电性粒子的表面上可以进一步形成由绝缘性树脂构成的绝缘层。在这种情况下,绝缘层的厚度通常为0.1~0.5μm左右。予以说明的是,该绝缘层也可以不完全被覆导电性粒子的表面。
该绝缘层,在不加压等的通常状态(自然状态)下以不使导电性材料露出的方式被覆导电性粒子表面,但是当粘接两片基板时,因加热、加压导致破坏,以导电性层露出的方式形成绝缘层。
通过设置这样的绝缘层,不仅可以使利用了本发明的导电性粒子特性的微细电路进行连接,而且由于用绝缘层包覆了导电性粒子,因此可以防止粒子的氧化劣化,故可以获得长期连接可靠性得到了提高的连接部件。
上述绝缘层可以由溶解或分散绝缘性粘接成分的溶剂,以及对于粘接剂成分具有稳定性的树脂等形成。
作为这种树脂,可以列举酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、烯丙基树脂、呋喃树脂、聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、氟树脂、碳二亚胺树脂、聚烯烃树脂(聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等)、聚(甲基)丙烯酸烷基酯树脂、聚(甲基)丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯树脂、乙烯基树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚缩醛树脂、离聚物树脂、聚醚砜树脂、聚苯醚树脂、聚砜树脂、聚偏氟乙烯树脂、乙基纤维素、醋酸纤维素等。
作为在导电性层表面形成绝缘层的方法,可以采用凝聚法、界面聚合法、原位聚合法及液体中的固化被覆法等化学方法、喷射-干燥法、气体悬浮被覆法、真空蒸镀被覆法、干混法、静电单位法(electrostatic unit method)、熔解分散冷却法及无机质胶囊化法等物理机械方法、界面沉淀法等物理化学方法。其中优选物理机械方法,进而特别优选干混法(使用混合系统(hybrization system)的被覆方法)。
实施例
以下列举合成例、实施例及比较例,对本发明进行更具体地说明,但本发明并不局限于下述实施例。
[1]聚合物母粒的制作
[合成例1]
在5L分离式烧瓶中一起添加下述A1组中所示的各种化合物,用氮气置换溶解氧后,使用搅拌机,在氮气流及82℃的油浴温度下加热搅拌约6小时,得到DVB-甲基丙烯酸-二丙烯酸酯共聚物粒子溶液。
使用公知的吸滤设备,用四氢呋喃(以下称THF)对所获得的粒子溶液反复进行约3~5次洗涤-过滤,然后进行真空干燥,得到核粒子1。用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果是平均粒径为3.78μm的球状粒子。另外,Cv值为3.7%。
[A1组]
DVB(纯度96%,新日铁化学(株)制,DVB-960)      55.75g
[含有3%的乙基乙烯基苯]
甲基丙烯酸                                       37.17g
NK-エステルA-DOD(新中村化学工业(株)制)           92.92g
[1,10-癸二醇二丙烯酸酯]
乙腈                                             1728.72g
偶氮二异丁腈(以下称为AIBN)                       16.73g
正十二烷                                         86.44g
二乙二醇单乙基醚醋酸酯                           84.31g
二甲基甲酰胺(以下称为DMF)                        31.44g
然后在300ml烧瓶中,一次性添加下述B1组中所示的各种化合物,用超声波分散后,使用搅拌机,在氮气流及50℃的油浴温度下加热搅拌约2小时,在核粒子1的表面上形成聚苯乙烯被覆层(聚合物被覆层)。
使用公知的吸滤设备,用甲醇对所获得的粒子溶液反复进行约3~5次洗涤-过滤,然后进行真空干燥,得到聚合物母粒1。用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.84μm的球状粒子。另外,Cv值为3.8%。所得到的聚合物母粒1的SEM照片示于图1中。
[B1组]
核粒子1                                      50g
水(离子交换水)                               18.57g
甲醇                                         65g
THF                                          9.29g
苯乙烯                                       5g
过硫酸铵                                     0.25g
[合成例2]
除了使用下述A2组所示的化合物外,与合成例1同样得到由DVB-甲基丙烯酸-二丙烯酸酯共聚物构成的核粒子2。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为5.12μm的球状粒子。另外,Cv值为4.0%。
[A2组]
DVB(DVB-960)                                   61.31g
甲基丙烯酸                                     40.88g
NK-エステルA-DOD                               102.19g
乙腈                                           1858.05g
AIBN                                           18.42g
正十二烷                                       85.51g
二乙二醇单乙基醚醋酸酯                         92.9g
DMF                                            31.59g
然后,除了使用下述B2组所示的化合物外,与合成例1同样的在核粒子2的表面上形成苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物被覆层(聚合物被覆层),得到聚合物母粒2。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为5.18μm的球状粒子。另外,Cv值为4.1%。
[B2组]
核粒子2                                        50g
水(离子交换水)                                 29.17g
甲醇                                           50g
THF                                            4.17g
苯乙烯                                         4g
甲基丙烯酸甲酯                                 1g
过硫酸铵                                       0.25g
[合成例3]
除了使用下述A3组所示的化合物外,与合成例1同样得到由DVB-甲基丙烯酸-二丙烯酸酯共聚物制成的核粒子3。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为4.20μm的球状粒子。另外,Cv值为3.8%。
[A3组]
DVB(DVB-960)                                   51.45g
甲基丙烯酸                                     51.45g
NK-エステルDOD-N(新中村化学工业(株)制)              68.6g
[1,10-癸二醇二甲基丙烯酸酯]
乙腈                                                1715g
AIBN                                                14.7g
正十二烷                                            78.4g
二乙二醇单乙基醚醋酸酯                              85.75g
然后,除了使用下述B3组所示的化合物外,与合成例1同样在核粒子3的表面上形成聚苯乙烯被覆层(聚合物被覆层),得到聚合物母粒3。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为4.40μm的球状粒子。另外,Cv值为3.8%。
[B3组]
核粒子3                                             50g
水(离子交换水)                                      23.22g
甲醇                                                69.65g
苯乙烯                                              10g
过硫酸铵                                            0.2g
聚乙烯基吡咯烷酮(K-30)                              5g
[合成例4]
在300ml烧瓶中,一次性添加下述B4组中所示的各种化合物,用超声波分散后,使用搅拌机,在氮气流及50℃的油浴温度下加热搅拌约4小时,在核粒子1的表面上形成苯乙烯-甲基丙烯酸被覆层(聚合物被覆层)。
[B4组]
核粒子1                                             50g
水(离子交换水)                                      35g
甲醇                                                81.7g
苯乙烯                                              3.5g
甲基丙烯酸                                          1.5g
过硫酸铵                                     0.15g
然后在上述粒子溶液中投入下述参考合成例1中得到的碳二亚胺树脂溶液50.18g和二乙二醇单乙基醚醋酸酯15.05g,在80℃的油浴温度下加热4小时,再在120℃下加热3小时,促进反应。
冷却后,用THF反复洗涤-过滤粒子溶液约3~5次后,真空干燥,得到聚合物母粒4。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.9μm的球状粒子。另外,Cv值为3.8%。
[参考合成例1]碳二亚胺树脂的合成
使2,6-甲苯撑二异氰酸酯(TDI)300g和聚丙二醇二醇型物质(Mw400)551.52g在100℃下初始反应2小时,然后添加苯基异氰酸酯41.01g和碳二亚胺化催化剂3.45g,在120℃下反应2小时,得到封端的碳二亚胺树脂(平均聚合度=3)。向其中慢慢加入四氢呋喃1304.7g,得到氨基甲酸酯改性的碳二亚胺树脂溶液(树脂浓度40质量%)。予以说明的是,用傅立叶变换红外分光光度计((株)岛津制作所制,FT-IR8200PC)测定该树脂,结果可以确认在波长2150(1/cm)左右的碳二亚胺基形成的吸收峰和在波长1600~1750处的源自氨基甲酸酯键的峰。
[合成例5]
在5L分离式烧瓶中按与合成例1相同的量一次性添加合成例1的A1组中所示的各种化合物,用氮气置换溶解氧后,使用搅拌机,在氮气流及82℃的油浴温度下加热搅拌约6小时。
接着,向该溶液中添加1422.32g的THF进行稀释后,添加苯乙烯14.87g,在50℃下再加热搅拌18小时,得到在DVB-甲基丙烯酸-二丙烯酸酯共聚物构成的粒子上进一步被覆了聚苯乙烯的共聚物溶液。
采用公知的吸滤设备,用THF反复洗涤-过滤所得的粒子溶液约3~5次后,真空干燥,得到核粒子5。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.80μm的球状粒子,聚苯乙烯被覆层的厚度为0.01μm。另外,Cv值为3.7%。
然后,除了使用下述B5组所示的化合物外,与合成例1同样在核粒子5的表面上形成苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物被覆层(聚合物被覆层),得到聚合物母粒5。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.86μm的球状粒子。另外,Cv值为3.8%。
[B5组]
核粒子5                                            50g
水(离子交换水)                                     27.86g
甲醇                                               83.57g
THF                                                9.29g
苯乙烯                                             4.50g
甲基丙烯酸甲酯                                     0.50g
过硫酸铵                                           0.25g
[合成例6]
在300ml烧瓶中,一次性添加下述B6组中所示的各种化合物,用超声波分散后,使用搅拌机,在氮气流及50℃的油浴温度下加热搅拌约2小时,在核粒子3的表面上形成苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-DVB共聚物被覆层(聚合物被覆层),得到聚合物母粒6。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为4.40μm的球状粒子。另外,Cv值为3.9%。
[B6组]
核粒子3                                           50g
水(离子交换水)                                    18.57g
甲醇                                              60.36g
THF                                               13.93g
苯乙烯                                            4.65g
DVB(DVB-960)                                      0.1g
甲基丙烯酸甲酯                                    0.25g
过硫酸铵                                          0.25g
[合成例7]
在300ml烧瓶中,一次性添加下述B7组中所示的各种化合物,用超声波分散后,使用搅拌机,在氮气流及50℃的油浴温度下加热搅拌约4小时,在核粒子1的表面上形成DVB被覆层(聚合物被覆层)。
冷却后,用THF反复洗涤-过滤粒子溶液约3~5次后,真空干燥,得到聚合物母粒7。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.82μm、Cv值为3.8%的球状粒子。
[B7组]
核粒子1                                        20g
水(离子交换水)                                 5.67g
甲醇                                           56.67g
THF                                            51.0g
DVB(DVB-960)                                   1.5g
过硫酸铵                                       0.075g
[合成例8]
在300ml烧瓶中,一次性添加下述B8组中所示的各种化合物,用超声波分散后,使用搅拌机,在氮气流及80℃的油浴温度下加热约6小时,再在150℃下加热约2小时,促进碳二亚胺基团引起的交联反应,在核粒子1的表面上形成通过碳二亚胺树脂产生的表面交联的被覆层。
冷却后,用THF反复洗涤-过滤粒子溶液约3~5次后,真空干燥,得到聚合物母粒8。
用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.82μm的球状粒子。另外,Cv值为3.9%。
予以说明的是,用傅立叶变换红外分光光度计((株)岛津制作所制,FT-IR8200PC)测定该粒子,结果可以确认在波长2150(1/cm)左右存在一点点碳二亚胺基形成的吸收峰。
[B8组]
核粒子1                                           12.5g
二乙二醇单乙基醚醋酸酯                            112.5g
2,6-甲苯撑二异氰酸酯(TDI)                        6.25g
碳二亚胺化催化剂                                  0.0625g
[合成例9(比较)]
在5L分离式烧瓶中一次性添加由下述A9组中所示的各种化合物以下述比例进行混合而形成的混合物,用氮气置换溶解氧后,使用搅拌机,在氮气流及80℃的油浴温度下加热搅拌约10小时,得到聚苯乙烯粒子溶液。
采用公知的吸滤设备,用甲醇反复洗涤-过滤该粒子溶液约3~5次后,进行真空干燥,得到聚合物母粒9。用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.80μm的球状粒子。另外,Cv值为4.0%。予以说明的是,用THF洗涤时粒子溶解。
[A9组]
苯乙烯                                             516.0g
甲醇                                               828.0g
乙醇                                               552.0g
AIBN                                               39.0g
聚乙烯基吡咯烷酮(K-30)                             210.0g
[合成例10(比较)]
在2L烧杯中按以下比例混合A10组中所示的化合物,使用均化器(IKA WORKS公司制,ULTRA TURRAX T18 Basic)在室温下进行10000rpm×30分钟的搅拌,得到悬浊液。
接着,将该悬浊液转移至2L分离式烧瓶中,使用搅拌机,在氮气流及70℃的油浴温度下加热搅拌约6小时,得到苯乙烯-DVB共聚物粒子溶液。然后反复进行分极、洗涤-过滤,真空干燥后得到聚合物母粒10。用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.40μm的球状粒子。另外,Cv值为4.7%。
[A10组]
苯乙烯                                          40.8g
DVB(DVB-960)                                    17.5g
水                                              766.95g
AIBN                                            1.5g
聚乙烯基吡咯烷酮(K-30)                          12.4g
[合成例11(比较)][对应特公平7-95165号公报实施例]
在2L烧杯中按以下比例混合下述A11组中所示的化合物后,使用均化器(IKA WORKS公司制,ULTRA TURRAX T18 Basic)在室温下进行10000rpm×30分钟的搅拌,得到悬浊液。
接着,将该悬浊液转移至2L分离式烧瓶中,使用搅拌机,在氮气流及70℃的油浴温度下加热搅拌约6小时,得到四羟甲基甲烷四丙烯酸酯-DVB共聚物粒子溶液。然后反复进行分级、洗涤-过滤,真空干燥后得到聚合物母粒11。用SBM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为3.95μm的球状粒子。另外,Cv值为5.2%。
[A11组]
四羟甲基甲烷四丙烯酸酯(25)                             31.3g
DVB(DVB-960)(75)                                       93.8g
水                                                     1156.3g
过氧化苯甲酰                                           2.48g
聚乙烯醇                                               93.8g
[合成例12(比较)](对应于特开平1-144429号公报的实施例)
在2L烧杯中按以下比例混合下述A12组中所示的化合物后,使用均化器(IKA WORKS公司制,ULTRA TURRAX T18 Basic)在室温下进行10000rpm×30分钟的搅拌,得到悬浊液。
接着,将该悬浊液转移至2L分离式烧瓶中,使用搅拌机,在氮气流及80℃的油浴温度下加热搅拌约10小时,得到二季戊四醇六丙烯酸酯-DVB共聚物粒子溶液。然后反复进行分级、洗涤-过滤,真空干燥后得到聚合物母粒12。用SEM观察、测定得到的粒子粒径,结果为平均粒径为4.05μm的球状粒子。另外,Cv值为4.6%。
[A12组]
二季戊四醇六丙烯酸酯(50)                            187.5g
DVB(DVB-960)(50)                                    187.5g
聚乙烯醇                                            37.5g
水                                                  712.5g
过氧化苯甲酰                                        5.64g
将上述各母粒汇总示于表1中。
[表1]
母粒   粒径(μm) Cv值(%)   被覆层厚度(μm) 被覆层成分
  合成例1   1   3.84   3.8   0.03   聚苯乙烯
  合成例2   2   5.18   4.1   0.03   苯乙烯-甲基丙烯酸树脂
  合成例3   3   4.40   3.8   0.10   聚苯乙烯
  合成例4   4   3.90   3.8   0.06   碳二亚胺类交联
  合成例5   5   3.86   3.8   0.03   苯乙烯-甲基丙烯酸树脂
合成例6 6 4.40 3.9 0.10   苯乙烯-DVB-甲基丙烯酸树脂
  合成例7   7   3.82   3.8   0.02   DVB交联
  合成例8   8   3.82   3.9   0.02   碳二亚胺类交联
  合成例9   9   3.80   4.0   -   -
  合成例10   10   3.40   4.7   -   -
  合成例11   11   3.95   5.2   -   -
  合成例12   12   4.05   4.6   -   -
予以说明的是,被覆层的厚度是从SEM测定的结果以〔(聚合物母粒的平均粒径)-(核粒子的平均粒径)〕/2而求出的值。
[母粒评价试验1](粒子弹力性评价)
对于由上述各合成例得到的聚合物母粒1~12,使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制)评价粒子弹力特性(压缩率、回复率、K值)(测定温度20℃)。
另外,还测定一个粒子的压缩载荷为1gf(9.8mN)时、1.5gf(14.7mN)时各粒子的压缩位移,对其进行评价(测定温度20℃)。结果示于表2~6中。
表2
  母粒   弹性特性的评价(压缩位移60%)
压缩率(%)   回复率(%)   60%K值(N/mm2)
  合成例1   1   60.6   36.3   5264
  合成例2   2   60.1   34.9   3671
  合成例3   3   60.3   35.0   4125
  合成例4   4   60.3   33.8   4932
  合成例5   5   60.1   36.4   5382
  合成例6   6   60.5   35.2   3963
  合成例7   7   60.0   41.2   6104
  合成例8   8   60.2   39.0   5416
  合成例9   9   60.1   8.8   780
  合成例10   10   出现破坏点   -   -
  合成例11   11   出现破坏点   -   -
  合成例12   12   出现破坏点   -   -
予以说明的是,回复率是在压缩率超过60%的负载荷下测定的。
[表3]
  母粒   弹性特性的评价(压缩位移65%)
压缩率(%)   回复率(%)   65%K值(N/mm2)
  合成例1   1   65.0   26.4   6051
  合成例2   2   65.2   24.4   4113
  合成例3   3   65.4   25.2   5767
  合成例4   4   65.2   23.9   6231
  合成例5   5   65.1   26.9   6166
  合成例6   6   65.2   24.8   4855
  合成例7   7   65.0   31.1   7010
  合成例8   8   65.0   29.3   6329
  合成例9   9   65.1   7.1   850
  合成例10   10   出现破坏点   -   -
  合成例11   11   出现破坏点   -   -
  合成例12   12   出现破坏点   -   -
予以说明的是,回复率是在压缩率超过65%的负载荷下测定的。
[表4]
  母粒   弹性特性的评价(压缩位移70%)
压缩率(%)   回复率(%)   70%K值(N/mm2)
  合成例1   1   70.1   24.3   6725
  合成例2   2   70.0   22.6   4259
  合成例3   3   70.2   23.0   5877
  合成例4   4   70.0   22.1   6506
  合成例5   5   70.0   25.0   6912
  合成例6   6   70.3   22.8   5019
  合成例7   7   出现破坏点   -   -
  合成例8   8   出现破坏点   -   -
  合成例9   9   70.2   6.9   1024
  合成例10   10   出现破坏点   -   -
  合成例11   11   出现破坏点   -   -
  合成例12   12   出现破坏点   -   -
予以说明的是,回复率是在压缩率超过70%的负载荷下测定的。
[表5]
  母粒   压缩载荷1gf(9.8mN)下的压缩位移
  合成例1   1   56.2
  合成例2   2   48.9
  合成例3   3   51.2
  合成例4   4   54.8
  合成例5   5   58.1
  合成例6   6   50.6
  合成例7   7   51.8
  合成例8   8   53.6
  合成例9   9   72.6
  合成例10   10   21.9
  合成例11   11   45.4
  合成例12   12   43.6
[表6]
母粒   压缩载荷1.5gf(14.7mN)下的压缩位移
  合成例1   1   63.1
  合成例2   2   54.6
  合成例3   3   58.4
  合成例4   4   61.5
  合成例5   5   64.9
  合成例6   6   57.2
  合成例7   7   58.1
  合成例8   8   60.4
  合成例9   9   76.4
  合成例10   10   出现破坏点
  合成例11   11   49.8
  合成例12   12   47.9
[母粒评价试验2](软化弹性评价)
对于聚合物母粒1~12,使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制)评价压缩位移为20%、30%的粒子压缩弹性变形特性(KB20、KB30)(测定温度20℃)。结果示于表7。
[表7]
  母粒   KB20(N/mm2)   KB30(N/mm2)   评价
  合成例1   1   2168   1807   KB20>KB30
  合成例2   2   1880   1670   KB20>KB30
  合成例3   3   1895   1686   KB20>KB30
  合成例4   4   2179   1906   KB20>KB30
  合成例5   5   2230   1880   KB20>KB30
  合成例6   6   2011   1822   KB20>KB30
  合成例7   7   2856   2760   KB20>KB30
  合成例8   8   2442   2356   KB20>KB30
  合成例9   9   2633   2501   KB20>KB30
  合成例10   10   6455   7636   KB20<KB30
  合成例11   11   3330   3691   KB20<KB30
  合成例12   12   3207   3416   KB20<KB30
[母粒评价试验3](母粒表面物性评价)
对于聚合物母粒1~12和其核粒子,使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制)评价压缩位移为10%的压缩弹性变形特性KB10及KC10,测定结果示于表8。
[表8]
母粒   核粒子10%K值KC10(N/mm2)   母粒10%K值KB10(N/mm2) 评价1
  合成例1   1   3611   3423   KC10>KB10
  合成例2   2   2425   2288   KC10>KB10
  合成例3   3   3092   2901   KC10>KB10
  合成例4   4   3512   3295   KC10>KB10
  合成例5   5   3624   3506   KC10>KB10
  合成例6   6   3199   3063   KC10>KB10
  合成例7   7   4062   4241   KC10<KB10
  合成例8   8   3784   3902   KC10<KB10
  合成例9   9   -   1751   无被覆
  合成例10   10   -   8326   无被覆
  合成例11   11   -   4111   无被覆
  合成例12   12   -   4053   无被覆
[2]导电性粒子的制作(镍-金导电层)
[实施例1]
用聚合物母粒1作为芯材,按照特开昭62-30885号公报记载的方法,清洗芯材,对表面进行改性后,对母粒1的表面进行活化处理,使其负载钯,使用硫酸镍水溶液、柠檬酸水溶液、次磷酸钠水溶液、作为pH调节剂的氢氧化钠水溶液,在聚合物母粒1的表面上形成镍膜。
接着,使用由EDTA四钠、柠檬酸二钠及氰化金钾组成的水溶液和氢氧化钠水溶液,在形成了镍膜的粒子上镀金,实施被覆,得到聚合物母粒1表面上具有镍-金导电层的导电性粒子1。
用SEM观察、测定得到的导电性粒子1的粒径,结果为平均粒径为3.90μm的球状粒子。另外,Cv值为3.8%。所得到的导电性粒子1的SEM照片示于图2中。
[实施例2~8]
除了使用聚合物母粒2~8外,按与实施例1相同的方式得到具有镍-金导电层的导电性粒子2~8。
[实施例9]
除了使用核粒子1外,按与实施例1相同的方式得到具有镍-金导电层的导电性粒子9。
[实施例10]
除了使用核粒子3外,按与实施例1相同的方式得到具有镍-金导电层的导电性粒子10。
[比较例1~4]
除了使用聚合物母粒9~12外,按与实施例1相同的方式得到具有镍-金导电层的导电性粒子11~14。
实施例1~10及比较例1~4汇总示于表9中。
[表9]
  导电性粒子   粒径(μm)   Cv值(%)   镀层(μm)   Ni层(μm)   Au层(μm)
  实施例1   1   4.04   3.9   0.10   0.05   0.05
  实施例2   2   5.58   4.4   0.20   0.10   0.10
  实施例3   3   4.60   4.1   0.10   0.05   0.05
  实施例4   4   4.10   4.0   0.10   0.05   0.05
  实施例5   5   4.06   3.8   0.10   0.05   0.05
  实施例6   6   4.60   4.2   0.10   0.05   0.05
  实施例7   7   4.02   4.0   0.10   0.05   0.05
  实施例8   8   4.02   4.0   0.10   0.05   0.05
  实施例9   9   3.98   3.9   0.10   0.05   0.05
实施例10 10 4.40 3.9 0.10   0.05   0.05
  比较例1   11   4.00   4.4   0.10   0.05   0.05
  比较例2   12   3.60   5.0   0.10   0.05   0.05
  比较例3   13   4.15   5.6   0.10   0.05   0.05
  比较例4   14   4.25   5.1   0.10   0.05   0.05
予以说明的是,镀层厚度是从SEM测定的结果以〔(导电性粒子的平均粒径)-(聚合物母粒的平均粒径)〕/2求出的值。
另外,对于Ni层,将〔(Ni被覆的导电性粒子的平均粒径)-(聚合物母粒的平均粒径)〕/2作为求得值。
对于Au层,将〔(Au被覆的导电性粒子的平均粒径)-(Ni被覆的导电性粒子的平均粒径)〕/2作为求得值。
[导电性粒子评价试验1](粒子弹力性评价)
对于实施例及比较例的各导电性粒子,使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制)评价粒子弹力特性(压缩率、回复率、K值)(测定温度20℃)。
另外,还测定一个粒子的压缩载荷为1gf(9.8mN)时、1.5gf(14.7mN)时及1.8gf(17.6mN)时粒子的压缩位移,对其进行评价(测定温度20℃)。结果示于表10~16中。予以说明的是,图3~10表示实施例1的粒子的加负载-压缩位移及加负载-卸载试验的图。
[表10]
  弹性特性的评价(压缩位移50%)
压缩率(%)   回复率(%)   50%K值(N/mm2)
  实施例1   50.1   48.0   3400
  实施例2   50.0   45.4   2979
  实施例3   50.2   46.7   3150
  实施例4   50.1   45.2   3385
  实施例5   50.0   49.3   3510
  实施例6   50.3   45.6   3299
  实施例7   50.1   55.0   4782
  实施例8   50.1   53.5   4413
  实施例9   50.1   47.6   3721
  实施例10   50.0   46.9   3633
  比较例1   50.2   19.8   1793
  比较例2   出现破坏点   -   -
  比较例3   出现破坏点   -   -
  比较例4   出现破坏点   -   -
予以说明的是,回复率是在压缩率超过50%的负载荷下测定的。
[表11]
  弹性特性的评价(压缩位移55%)
  压缩率(%)   回复率(%)   55%K值(N/mm2)
  实施例1   55.1   45.1   3646
  实施例2   55.0   43.6   3619
  实施例3   55.3   44.1   3734
  实施例4   55.2   43.2   3640
  实施例5   55.1   45.8   3721
  实施例6   55.2   42.9   4862
  实施例7   55.1   50.6   5296
  实施例8   55.1   49.1   4362
  实施例9   55.0   45.1   3897
  实施例10   55.2   44.4   3784
  比较例1   55.1   15.0   1233
  比较例2   出现破坏点   -   -
  比较例3   出现破坏点   -   -
  比较例4   出现破坏点   -   -
予以说明的是,回复率是在压缩率超过55%的负载荷下测定的。
[表12]
  弹性特性的评价(压缩位移60%)
  压缩率(%)   回复率(%)   60%K值(N/mm2)
  实施例1   60.2   36.3   4890
  实施例2   60.2   34.9   4420
  实施例3   60.1   35.7   4865
  实施例4   60.1   34.5   4872
  实施例5   60.2   37.1   4986
  实施例6   60.3   34.2   4854
  实施例7   出现破坏点   -   -
  实施例8   出现破坏点   -   -
  实施例9   60.2   36.1   4801
  实施例10   60.3   34.1   3967
  比较例1   60.4   10.1   1655
  比较例2   出现破坏点   -   -
  比较例3   出现破坏点   -   -
  比较例4   出现破坏点   -   -
予以说明的是,回复率是在压缩率超过60%的负载荷下测定的。
表13
  弹性特性的评价(压缩位移65%)
压缩率(%)   回复率(%)   65%K值(N/mm2)
  实施例1   65.2   30.1   5802
  实施例2   65.0   28.9   5414
  实施例3   65.1   29.6   5826
  实施例4   65.0   28.6   5782
  实施例5   65.3   30.8   5916
  实施例6   65.1   28.4   5763
  实施例7   出现破坏点   -   -
  实施例8   出现破坏点   -   -
  实施例9   出现破坏点   -   -
  实施例10   出现破坏点   -   -
  比较例1   65.4   8.3   1964
  比较例2   出现破坏点   -   -
  比较例3   出现破坏点   -   -
  比较例4   出现破坏点   -   -
予以说明的是,回复率是在压缩率超过65%的负载荷下测定的。
[表14]
  压缩载荷1gf(9.8mN)下的压缩位移   回复率(%)
  实施例1   56.6   38.9
  实施例2   49.2   36.2
  实施例3   53.1   37.1
  实施例4   55.9   37.5
  实施例5   57.1   40.4
  实施例6   53.2   36.9
  实施例7   52.2   52.6
  实施例8   53.4   51.8
  实施例9   56.3   31.1
  实施例10   54.8   30.2
  比较例1   73.3   10.4
  比较例2   出现破坏点   -
  比较例3   出现破坏点   -
  比较例4   出现破坏点   -
[表15]
  压缩载荷1.5gf(14.7mN)下的压缩位移   回复率(%)
  实施例1   62.7   32.4
  实施例2   54.6   30.2
  实施例3   57.2   31
  实施例4   61.2   31.3
  实施例5   63.3   33.7
  实施例6   56.5   30.8
  实施例7   57.1   45.3
  实施例8   58.6   42.6
  实施例9   出现破坏点   -
  实施例10   出现破坏点   -
  比较例1   79.4   8.7
  比较例2   出现破坏点   -
  比较例3   出现破坏点   -
  比较例4   出现破坏点   -
[表16]
  压缩载荷1.8gf(17.6mN)下的压缩位移   回复率(%)
  实施例1   65.6   28.5
  实施例2   57.2   26.7
  实施例3   62.5   27.5
  实施例4   65.1   27.6
  实施例5   66.3   29.7
  实施例6   63.5   27
  实施例7   出现破坏点   -
  实施例8   出现破坏点   -
  实施例9   出现破坏点   -
  实施例10   出现破坏点   -
  比较例1   83.2   7.4
  比较例2   出现破坏点   -
  比较例3   出现破坏点   -
  比较例4   出现破坏点   -
[导电性粒子评价试验2](软质性评价)
对于实施例1~10及比较例1~4的各粒子,使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制)评价压缩位移为10%、20%、30%的粒子压缩弹性变形特性(K20、K30)。
另外,将粒子压缩弹性变形特性-压缩位移的关系进行做图,以压缩弹性变形特性K10(10%K值)为基准点,引一条通过该基准点且与压缩弹性变形特性轴垂直的直线,评价将该直线与图的交点中与基准点不同的交点(KP点)处的压缩位移P(%)。结果示于表17中。
予以说明的是,图11中表示实施例1的粒子的粒子压缩弹性变形特性-压缩位移的图。
表17
K10(N/mm2) K20(N/mm2) K30(N/mm2) 评价   压缩位移P(%)
  实施例1   5010   2944   2076   K20>K30   62.2
  实施例2   3327   2089   1793   K20>K30   53.9
  实施例3   3863   2421   2306   K20>K30   58.1
  实施例4   4906   2829   2016   K20>K30   61.6
  实施例5   5216   2989   2058   K20>K30   62.1
  实施例6   4858   2793   1983   K20>K30   60.1
  实施例7   5936   3741   3672   K20>K30   57.6
  实施例8   5464   3325   3204   K20>K30   57.2
  实施例9   4850   3672   2852   K20>K30   60.3
  实施例10   4015   3529   2748   K20>K30   60.1
  比较例1   3247   1922   566   K20>K30   未达到
  比较例2   9196   8223   8864   K20<K30   32.6
  比较例3   6255   4919   5851   K20<K30   32.3
  比较例4   5697   3751   4336   K20<K30   39.8
[导电性粒子评价试验3](单粒子压缩导电性评价)
对于实施例1~10及比较例1~4的各粒子,使用微压缩试验机(MCT-W201,(株)岛津制作所制),连续重复10次加负载-卸载试验以使压缩位移各为50%、55%、60%,评价其后的回复性、复原性。(测定温度20℃)
结果示于表18。
[表18]
  压缩位移50%   压缩位移55%   压缩位移60%
  实施例1   ◎   ◎   ◎
  实施例2   ◎   ◎   ◎
  实施例3   ◎   ◎   ◎
  实施例4   ◎   ◎   ◎
  实施例5   ◎   ◎   ◎
  实施例6   ◎   ◎   ◎
  实施例7   ◎   ◎   ×
  实施例8   ◎   ◎   ×
  实施例9   ○   ○   ○
  实施例10   ○   ○   ○
  比较例1   △   △   △
  比较例2   ×   ×   ×
  比较例3   ×   ×   ×
  比较例4   ×   ×   ×
◎:没有特别大的变化,回复性、复原性均良好
○:虽然回复性、复原性均有下降趋势,但有弹性力(最终回复率20%以上)
△:回复性、复原性均大幅下降(最终回复率15%以下)
×:中途破坏
[实施例11]各向异性导电性粘接剂
将环氧树脂(エピコ-ト828,ジヤパンエポキシレジン(株))和固化剂(ノバキユア-HX3722,旭化成ケミカルズ(株))以80/20的配比(质量)溶解在甲基乙基酮中,在其中添加实施例1中得到的导电性粒子1以使其相对于固形物为5质量%,利用公知的分散机获得成膜用导电性粒子分散溶液。接着,用棒涂机使该分散溶液流延、干燥,得到约20μm厚的各向异性导电性膜粘接剂。
使用该各向异性导电性膜粘接剂,使线宽50μm、间隔100μm、厚度35μm的具有铜电路的柔性电路板(FPC)相互之间进行电路部位的贴合,然后通过170℃-10kgf/cm2-30秒的加热加压来连接电路。用1A的测定电流测定这一对FPC间的连接电阻,结果为2.5Ω以下。制作50个这种柔性电路板,同样测定连接电阻,可以确认没有特殊的问题出现,是连接可靠性优异的导电性粒子。
[比较例5]
除了改用比较例2中得到的导电性粒子12外,按与实施例11相同的方式得到各向异性导电性膜粘接剂。
使用该粘接剂,制作与实施例11相同的柔性电路板,测定连接电阻,结果在每块柔性电路板上散见连接电阻偏差,是收率及连接可靠性缺乏的导电性粒子。

Claims (17)

1.导电性粒子,该导电性粒子具有聚合物母粒和覆盖该聚合物母粒的导电层,其特征在于在该导电性粒子的粒子直径位移为X%时一个导电性粒子的压缩弹性变形特性Kx用下述式[1]定义的情况下,
Kx=(3/)·(Sx-3/2)·(R-1/2)·Fx    [1]
式中,Fx表示导电性粒子的X%位移所必需的载荷(N),Sx表示导电性粒子的X%位移下的压缩变形量(mm),R表示导电性粒子的粒子半径(mm),
上述导电性粒子的粒子直径位移为50%时,压缩弹性变形特性K50在20℃下为100~50000N/mm2,同时上述导电性粒子的粒子直径位移为50%时,导电性粒子的粒子直径回复率在20℃下为30%以上。
2.权利要求1所述的导电性粒子,其中,在压缩位移为55%以下的范围,没有破坏点、或压缩变形率急剧增加的拐点。
3.权利要求1或2所述的导电性粒子,其中,在以导电性粒子的压缩弹性变形特性Kx为纵轴,以压缩位移为横轴,表示20℃下的压缩弹性变形特性Kx和压缩位移关系的图上,
以上述导电性粒子的粒子直径产生10%位移时的压缩弹性变形特性K10为基准点,引一条通过该基准点且与上述纵轴垂直的直线,将该直线与上述图的与上述基准点不同的交点作为KP点时,在该KP点的压缩位移P为40%以上。
4.权利要求1~3中任一项所述的导电性粒子,其中,上述聚合物母粒包括核粒子和形成于该核粒子表面的聚合物被覆层。
5.权利要求1~4中任一项所述的导电性粒子,其中,在上述聚合物母粒的粒子直径位移为X%时一个聚合物母粒的压缩弹性变形特性KBX用下述式[2]定义的情况下,
KBX=(3/)·(SBX -3/2)·(RB -1/2)·FBX    [2]
式中,FBX表示聚合物母粒的X%位移所必需的载荷(N),SBX表示聚合物母粒的X%位移下的压缩变形量(mm),RB表示聚合物母粒的粒子半径(mm),
上述聚合物母粒的粒子直径位移为60%时,压缩弹性变形特性KB60在20℃下为100~50000N/mm2,同时上述聚合物母粒的粒子直径位移为60%时,聚合物母粒的粒子直径回复率在20℃下为20%以上。
6.权利要求4或5所述的导电性粒子,其中,上述核粒子的粒子直径位移为10%时一个粒子的压缩弹性变形特性KC10和上述聚合物母粒的粒子直径位移为10%时一个粒子的压缩弹性变形特性KB10满足下述式[3],
KC10>KB10    [3]。
7.权利要求4~6中任一项所述的导电性粒子,其中,上述聚合物被覆层是由疏水性树脂制成的层。
8.权利要求7所述的导电性粒子,其中,上述疏水性树脂是苯乙烯类树脂。
9.权利要求4~8中任一项所述的导电性粒子,其中,上述核粒子是使用35质量%以上的具有2个以上不饱和双键的单体得到的。
10.权利要求9所述的导电性粒子,其中,上述具有2个以上不饱和双键的单体含有选自二乙烯基苯及多官能(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种。
11.权利要求10所述的导电性粒子,其中,上述多官能(甲基)丙烯酸酯类单体含有选自二(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种。
12.权利要求9~11中任一项所述的导电性粒子,其中,除了上述具有2个以上不饱和双键的单体之外,还使用3质量%以上的具有亲水性官能团或活性氢基的不饱和单体得到。
13.权利要求12所述的导电性粒子,其中,上述具有亲水性官能团或活性氢基的不饱和单体是具有选自羟基、羧基、氨基、酰胺基及环氧烷基中的至少一种官能团的单体。
14.权利要求9~13中任一项所述的导电性粒子,其中,上述核粒子是通过以下方式制备的:使含有35质量%以上单体的原料单体在介质中进行溶液聚合而制得,上述单体包括选自多官能(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种、具有2个以上不饱和双键,上述介质能溶解该原料单体但不能溶解生成的粒子。
15.导电性粒子的制造方法,其特征在于,使含有35质量%以上单体的原料单体在介质中进行溶液聚合,从而制备核粒子,上述单体包括选自多官能(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种、具有2个以上不饱和双键,上述介质能溶解该原料单体但不能溶解生成的粒子;在该核粒子的表面上形成聚合物被覆层,从而制备聚合物母粒;然后在该聚合物母粒的表面形成导电层。
16.树脂组合物,其含有权利要求1~14中任一项所述的导电性粒子和树脂。
17.导电性粘接剂,其含有权利要求1~14中任一项所述的导电性粒子和粘接性树脂。
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