CN109983543B - 导电性粒子、导电材料以及连接结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够有效地提高导通可靠性的导电性粒子。本发明的导电性粒子,其具备第一构成:100℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.85以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,100℃时的压缩恢复率为40%以上且70%以下,或者,其具备第二构成:150℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.75以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,150℃时的压缩恢复率为25%以上且55%以下,又或者,其具备第三构成:200℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.65以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,200℃时的压缩恢复率为20%以上且50%以下。

Description

导电性粒子、导电材料以及连接结构体
技术领域
本发明涉及一种可用于例如电极之间的电连接的导电性粒子。另外,本发明涉及一种使用所述导电性粒子的导电材料以及连接结构体。
背景技术
各向异性导电糊剂和各向异性导电膜等各向异性导电材料是众所周知的。该各向异性导电材料中,导电性粒子分散于树脂粘合剂中。另外,作为导电性粒子,有时使用导电层表面经过绝缘处理的导电性粒子。
所述各向异性导电材料用于得到各种连接结构体。作为使用所述各向异性导电材料的连接,例如,可以列举:挠性印刷基板与玻璃基板(FOG(Film on Glass))之间的连接、半导体芯片与挠性印刷基板之间的连接(COF(Chip on Glass))、半导体芯片与玻璃基板之间的连接(COG(Chip on Glass))、以及挠性印刷基板与环氧玻璃基板(FOB(Film onBoard))之间的连接等。
作为所述导电性粒子的一个例子,下述专利文献1公开了具备交联聚合物粒子、以及在该交联聚合物粒子的表面上具有金属覆膜的导电性粒子。所述交联聚合物粒子,将含有聚甲基丙烯酸甲酯的种子粒子,在含有含式(1)所示的二(甲基)丙烯酸酯化合物的单体的乳化液中溶胀,然后,使所述单体与种子聚合而得到。所述交联聚合物粒子的式(2)所示的压缩回复增加率为-5%以上。
下述专利文献2中,公开了具有基材粒子、以及在该基材粒子表面上具有导电性金属层的导电性粒子。所述基材粒子的平均粒径为1.0~2.5μm。所述基材粒子的10%K值为3000N/mm2以上。所述基材粒子通过式(1)求得的40%K值的降低率为30%以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-80484号公报
专利文献2:日本特开2013-73919号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
近年,随着各种电子设备开发的进行,基板的材料多样化。例如,开发了曲面板、以及可以自由弯折的挠性面板等。所述弯曲面板等要求柔软性,因此,提出了作为用于弯曲面板等的柔性部件,使用聚酰亚胺基板等塑料基板代替现有玻璃基板。
将半导体芯片等直接安装于塑料基板时,由于安装时的压力,塑料基板容易变形、被破坏等,因此,需要将安装时的压力极大降低。安装时的压力低的情况下,使用现有的导电性粒子进行电极间的导电连接,赋予导电性粒子的压力低,因此,导电性粒子的表面以及电极表面等的氧化膜并未被去除,有时难以在电极间进行电连接。并且,由于赋予导电性粒子的压力低,因此无法让导电性粒子充分变形,可能难以充分确保导电性粒子和电极的接触面积。结果,有时提高电极间的连接电阻。
另外,使用含有导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料,并且电极间进行了电连接的连接结构体中,高温高湿环境下的粘合剂树脂变脆时,存在试图使进行了压缩的导电性粒子恢复到原来形状的作用力,有时发生被称为回弹的现象。发生回弹时,导电性粒子和电极的接触面积降低,导通可靠性可能降低。
本发明的目的在于提供一种电极间进行了电连接时,能够有效地降低连接电阻,有效地提高导通可靠性的导电性粒子。另外,本发明的目的在于提供使用所述导电性粒子的导电材料以及连接结构体。
解决技术问题的技术方案
根据本发明的广泛方式,提供一种导电性粒子,其具备第一构成:100℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.85以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,100℃时的压缩恢复率为40%以上且70%以下,或者,其具备第二构成:150℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.75以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,150℃时的压缩恢复率为25%以上且55%以下,又或者,其具备第三构成:200℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.65以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,200℃时的压缩恢复率为20%以上且50%以下。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,所述导电性粒子具备所述第一构成。在该情况下,本发明的导电性粒子,100℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.85以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,100℃时的压缩恢复率为40%以上且70%以下
根据本发明的导电性粒子的特定方面,所述导电性粒子具备所述第二构成。在该情况下,本发明的导电性粒子,150℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.75以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,150℃时的压缩恢复率为25%以上且55%以下。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,所述导电性粒子具备所述第三构成。在该情况下,本发明的导电性粒子,200℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.65以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,200℃时的压缩恢复率为20%以上且50%以下。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,其中,所述100℃时的20%K值为5000N/mm2以上且16000N/mm2以下。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,其中,所述150℃时的20%K值为4500N/mm2以上且15000N/mm2以下。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,其中,所述200℃时的20%K值为4000N/mm2以上且14000N/mm2以下。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,其中,所述25℃时的20%K值为8000N/mm2以上且20000N/mm2以下。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,其粒径大于1μm。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,其中,所述导电性粒子具备基材粒子、以及配置于所述基材粒子表面上的导电部。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,其中,所述基材粒子为有机无机杂化粒子。
根据本发明的导电性粒子的特定方面,其中,所述导电性粒子用于弯曲状态下的柔性部件的电极的导电连接用途。
根据本发明的广泛方面,提供一种导电材料,其含有所述导电性粒子以及粘合剂树脂。
根据本发明的广泛方面,提供一种连接结构体,其具备:表面具有第一电极的第一连接对象部件、表面具有第二电极的第二连接对象部件、以及将所述第一连接对象部件以及所述第二连接对象部件连接在一起的连接部,所述连接部的材料为所述的导电性粒子、或者为含有所述导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料,所述第一电极与所述第二电极通过所述导电性粒子中的导电部实现了电连接。
根据本发明所述的连接结构体的特定方面,其具有作为所述第一连接对象部件或所述第二连接对象部件的柔性部件,所述连接结构体在所述柔性部件发生弯曲的状态下使用。
发明的效果
由于本发明的导电性粒子具备所述第一构成、所述第二构成、或者所述第三构成。本发明的导电性粒子,由于具备所述构成,因此在电极间电连接时,可以有效地降低连接电阻,有效地提高导通可靠性。
附图的简单说明
图1是表示本发明的第1实施例的导电性粒子的截面图。
图2是表示本发明的第2实施例的导电性粒子的截面图。
图3是表示本发明的第3实施例的导电性粒子的截面图。
图4是示意性表示使用本发明的第1实施例的导电性粒子的连接结构体的正面截面图。
标记说明
1…导电性粒子
2…基材粒子
3…导电部
11…导电性粒子
11a…突起
12…导电部
12a…突起
13…芯物质
14…绝缘性物质
21…导电性粒子
21a…突起
22…导电部
22a…突起
22A…第一导电部
22Aa…突起
22B…第二导电部
22Ba…突起
51…连接结构体
52…第一连接对象部件
52a…第一电极
53…第二连接对象部件
53a…第二电极
54…连接部
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。
(导电性粒子)
本发明的导电性粒子,其具备以下的第一构成、以下第二构成或者以下第三构成。
第一构成:100℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.85以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,100℃时的压缩恢复率为40%以上且70%以下。
第二构成:150℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.75以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,150℃时的压缩恢复率为25%以上且55%以下。
第三构成:200℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.65以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,200℃时的压缩恢复率为20%以上且50%以下。
本发明的导电性粒子,具备所述第一构成、所述第二构成以及所述第三构成中至少一者。本发明的导电性粒子在所述第一构成、所述第二构成以及所述第三构成中,可以仅具备所述第一构成,可以仅具备所述第二构成,可以仅具备所述第三构成,也可以组合具备所述三个构成中的任意两个构成,也可以具备所述三个构成。
本发明的导电性粒子具备所述第一构成时,可以良好地进行70~130℃下的导电连接。本发明的导电性粒子具备所述第二构成时,可以良好地进行120~180℃下的导电连接。本发明的导电性粒子具备所述第三构成时,可以良好地进行170~230℃下的导电连接。本发明的导电性粒子具备所述第一构成、所述第二构成以及所述第三构成全体时,可以良好地进行70~230℃下的导电连接。
本发明由于具备所述构成,在电极间进行电连接时,可以有效地降低连接电阻,有效地提高导通可靠性。
本发明的导电性粒子在25℃时的20%K值相对高,在25℃下为相对坚硬的导电性粒子。在电极间进行电连接时,即使赋予导电性粒子的压力低,连接初期导电性粒子坚硬,因此,可以除去存在于电极表面的氧化膜,在电极间进行电连接。另外,本发明的导电性粒子,其在100℃、150℃或200℃时的20%K值和其在25℃时的20%K值的变化率相对较高,因此即使在安装时对导电性粒子施加的压力低,也可以使导电性粒子充分变形,可以确保导电性粒子和电极之间充分的接触面积。结果发现,使用本发明的导电性粒子进行电极间的电连接时,可以有效地降低电极间的连接电阻。所述20%K值可以用作对导电性粒子施加的压力低时导电性粒子的硬度以及变形的指标。本发明发现了对导电性粒子施加的压力低的情况下,可以有效地提高电极间的连接电阻,因此满足20%K值的特定关系很重要。
并且,本发明的导电性粒子,在25℃时的压缩恢复率相对较高,被压缩的导电性粒子恢复原来形状的作用力比较容易发生作用。所述25℃时的20%的K值相对较高,连接初期导电性粒子要维持其形状,因此,可以更容易地除去电极表面等的氧化膜,进行电极间的电连接。另外,本发明的导电性粒子,在100℃、150℃或200℃时的压缩恢复率相对较低,使被压缩的导电性粒子恢复到原来形状的作用力相对难以发生作用,难以发生回弹。例如,关于使用本发明的含有导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料对电极间进行电连接的连接结构体,即使连接结构体暴露于高温高湿度环境下粘合剂树脂变脆,使被压缩的导电性粒子恢复到原来形状的作用力不易发生作用,不易发生回弹。因此,可以有效地防止导电性粒子和电极的接触面积降低,有效地提高电极间的导通可靠性。本发明中,可以有效地提高高温高湿度环境下的电极间的导通可靠性。
本发明由于具备所述构成,使导电性粒子适用于弯曲部的导电连接用途。将导电性粒子用于弯曲部的导电连接用途时,可以有效地发挥特别优异的导通可靠性。
所述导电性粒子,可以适用于柔性部件的电极的导电连接用途,更适用于弯曲状态下的柔性部件的电极的导电连接用途。通过使用所述导电性粒子,可以发挥高导通可靠性,并且可以在弯曲状态下使用柔性部件。
作为使用了柔性部件的连接结构体,可以列举挠性面板等。挠性面板可以作为曲面面板使用。所述导电性粒子,优选用于形成挠性面板的连接部,优选用于形成曲面面板的连接部。
为了更进一步有效地降低电极间的连接电阻,更进一步有效地提高电极间的导通可靠性,本发明发现组合下述两个构成很重要,即满足20%K值的特定关系以及满足压缩恢复率的特定关系。
就具备所述第一构成的本发明的导电性粒子而言,在100℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.85以下。从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,100℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比优选为0.5以上,更优选为0.55以上,优选为0.83以下,更优选为0.80以下。
就具备所述第二构成的本发明的导电性粒子而言,在150℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.75以下。从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,150℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比优选为0.4以上,更优选为0.45以上,优选为0.74以下,更优选为0.73以下。
就具备所述第三构成的本发明的导电性粒子而言,在200℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.65以下。就更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点而言,200℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比优选为0.35以上,更优选为0.4以上,优选为0.64以下,更优选为0.63以下。
所述100℃时的20%K值,优选为5000N/mm2以上,更优选为5500N/mm2以上,并且优选为6000N/mm2以上,优选为16000N/mm2以下,更优选为15000N/mm2以下,并且优选为14500N/mm2以下。所述100℃时的20%K值为所述下限以上以及所述上限以下时,可以更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
所述150℃时的20%K值,优选为4500N/mm2以上,更优选为4750N/mm2以上,并且优选为5000N/mm2以上,优选为15000N/mm2以下,更优选为14000N/mm2以下,并且优选为13500N/mm2以下。所述150℃时的20%K值为所述下限以上以及所述上限以下时,可以更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
所述200℃时的20%K值,优选为4000N/mm2以上,更优选为4250N/mm2以上,并且优选为4500N/mm2以上,优选为14000N/mm2以下,更优选为13000N/mm2以下,并且优选为12500N/mm2以下。所述200℃时的20%K值为所述下限以上以及所述上限以下时,可以更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
所述25℃时的20%K值,优选为8000N/mm2以上,更优选为8250N/mm2以上,并且优选为8500N/mm2以上,优选为20000N/mm2以下,更优选为19000N/mm2以下,进一步优选为18000N/mm2以下。所述25℃时的20%K值为所述下限以上以及所述上限以下时,可以更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,所述150℃时的10%K值,优选为5750N/mm2以上,更优选为6000N/mm2以上,优选为17000N/mm2以下,更优选为16000N/mm2以下。
从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,所述200℃时的10%K值,优选为4750N/mm2以上,更优选为5000N/mm2以上,优选为14000N/mm2以下,更优选为13000N/mm2以下。
从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,所述25℃时的10%K值,优选为9500N/mm2以上,更优选为10000N/mm2以上,优选为24000N/mm2以下,更优选为23000N/mm2以下。
所述导电性粒子在25℃、100℃、150℃以及200℃时的10%K值(10%压缩弹性模量)、20%K值(20%压缩弹性模量)、30%K值(30%压缩弹性模量)以及40%K值(40%压缩弹性模量)通过如下方式测定。
使用微压缩试验机,以圆柱(直径100μm,金刚石制造)的平滑压头端面在25℃、100℃、150℃或200℃、压缩速度0.33mN/秒钟、以及最大试验负载20mN的条件下压缩一个导电性粒子。测定此时的载荷值(N)以及压缩位移(mm)。根据所得到的测定值,通过下式而可求出各温度下的10%K值(10%压缩弹性模量)、20%K值(20%压缩弹性模量)、30%K值(30%压缩弹性模量)、或40%K值(40%压缩弹性模量)。作为所述微压缩试验机,例如,可以列举:株式会社岛津制造所制造的“微压缩试验机MCT-W200”、Fischer公司制造的“FischerscopeH-100”、以及Fischer公司制造的“Fischerscope H-2000”等。所述导电性粒子在各温度下的10%K值、20%K值、30%K值或40%K值,优选通过对任意选择的50个导电性粒子的各温度下的10%K值、20%K值、30%K值或40%K值进行算术平均而计算求出。
10%K值、20%K值、30%K值或40%K值(N/mm2)=(3/21/2).F.S-3/2.R-1/2
F:导电性粒子被压缩变形10%时的载荷值(N)、导电性粒子被压缩变形20%时的载荷值(N)、导电性粒子被压缩变形30%时的载荷值(N)、导电性粒子被压缩变形40%时的载荷值(N)
S:导电性粒子被压缩变形10%时的压缩位移(mm)、导电性粒子被压缩变形20%时的压缩位移(mm)、导电性粒子被压缩变形30%时的压缩位移(mm)、导电性粒子被压缩变形40%时的压缩位移(mm)
R:导电性粒子的半径(mm)
所述K值普遍且定量地表示导电性粒子的硬度。通过使用所述K值,可以定量且无疑义地表示导电性粒子的硬度。
本发明的导电性粒子,25℃的压缩恢复率为50%以上且80%以下。从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点以及更进一步有效地提高电极间的导通可靠性的观点出发,25℃时的压缩恢复率优选为51%以上,更优选为52%以上,优选为78%以下,更优选为75%以下。
具备所述第一构成的本发明的导电性粒子,100℃时的压缩恢复率为40%以上且70%以下。从更进一步有效地提高电极间的导通可靠性的观点出发,100℃时的压缩恢复率优选为41%以上,更优选为42%以上,优选为68%以下,更优选为65%以下。
具备所述第二构成的本发明的导电性粒子,150℃时的压缩恢复率为25%以上且55%以下。从更进一步有效地提高电极间的导通可靠性的观点出发,150℃时的压缩恢复率优选为26%以上,更优选为27%以上,优选为53%以下,更优选为50%以下。
具备所述第三构构成的本发明的导电性粒子,200℃时的压缩恢复率为20%以上且50%以下。从更进一步有效地提高电极间的导通可靠性的观点出发,200℃时的压缩恢复率优选为21%以上,更优选为22%以上,优选为48%以下,更优选为45%以下。
所述导电性粒子的25℃、100℃、150℃以及200℃的压缩恢复率如下进行测定。
将导电性粒子散布于样品台上。关于散布的1个导电性粒子,使用微压缩试验机,以圆柱(直径100μm,金刚石制造)的平滑压头端面于25℃、100℃、150℃或200℃中、向导电性粒子的中心方向,在压缩速度0.33mN/秒钟、以及最大试验负载5mN的条件下压缩一个导电性粒子。然后,移除负载直到原始负载值(0.40mN)。通过测量在此期间的负荷-压缩位移,可以从以下等式得到各温度下的压缩恢复率。需要说明的是,负载速度应为0.33mN/秒钟。作为所述微压缩试验机,例如,可以列举:株式会社岛津制造所制造的“微压缩试验机MCT-W200”、Fischer公司制造的“Fischerscope H-100”、以及Fischer公司制造的“Fischerscope H-2000”等。
压缩恢复率(%)=[L2/L1]×100
L1:施加载荷时,从原始载荷值到反转载荷值的压缩位移
L2:释放载荷时,从反转负载值到原始负载值的卸荷位移
所述导电性粒子的粒径优选为1μm以上,更优选为1μm以上,还更优选为2μm以上,更进一步优选2.5μm以上,特别优选为3μm以上。所述导电性粒子的粒径优选为1000μm以下,更优选为100μm以下,并且优选为40μm以下,特别优选为5μm以下,最优选为2.75μm以下。所述导电性粒子的粒径在所述下限以上以及所述上限以下时,可以更进一步有效地降低电极间的连接电阻,可以更进一步有效地提高电极间的导通可靠性。所述导电性粒子的粒径为1μm以上且5μm以下时,优选用于导电连接用途。
所述导电性粒子的粒径优选为平均粒径,更优选为数均粒径。所述导电性粒子的粒径,例如,可以如下而得到:将任意50个导电性粒子在电子显微镜或光学显微镜下观察,计算平均值;或通过多个激光衍射型粒度分布测量装置计算测量结果的平均值。
所述导电性粒子的粒径的变异系数优选越低越好,但通常为0.1%以上,优选10%以下,更优选8%以下,更进一步优选5%以下。所述导电性粒子的粒径的变异系数在所述下限以上且所述上限以下时,可以更进一步提高导通可靠性。然而,所述导电性粒子的粒度的变异系数可小于5%。
所述变异系数(CV值),可以通过如下方式进行测定。
CV值(%)=(ρ/Dn)×100
P:导电性粒子的粒径的标准偏差
Dn:导电性粒子的粒径的平均值
所述导电性粒子的形状并无特别限定。所述导电性粒子的形状,可以是球状,也可以是扁平状等球状以外的形状。
从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,以及从更进一步有效地提高电极间的导通可靠性的观点出发,所述导电性粒子,优选具备基材粒子以及配置于所述基材粒子表面上的导电部。所述导电性粒子通过具备基材粒子以及配置于所述基材粒子的表面上的导电部,满足20%K值的特定关系以及满足压缩恢复率的特定关系,可以容易得到满足上述两个技术方案的导电性粒子。满足所述构成的导电性粒子,可以通过适度调整基材粒子的重合条件以及导电部的硬度得到。
关于基材粒子,例如,所述基材粒子是除了下述金属以外的无机粒子或有机无机杂化粒子的情况下,通过对缩合反应条件、烧成时的氧分压、烧成温度和烧成时间进行调整,可以抑制聚合反应时的自由基聚合反应,并且在烧成工序中使自由基聚合反应进行。结果,可以容易得到下述基材粒子,该基材粒子可以得到满足所述构成的导电性粒子。
关于导电部,通过对所述导电部材料的金属种类、导电部的厚度进行适当调整,所述导电性粒子的物性和所述基材粒子的物性相配合,能够得到期望的物性。作为所述金属种类,可以作为优选的例子可列举含有镍的材料。
然后,参照说明书附图,说明本发明的具体实施方式。需要说明的是,本发明并不仅限定于以下的实施方式,在不损坏本发明特征的前提下,可以对以下实施方式进行适当变更、改良等。
图1是表示本发明的第1实施例的导电性粒子的截面图。
图1中所示的导电性粒子1具有基材粒子2以及导电部3。导电部3设置于基材粒子2的表面上。导电性粒子1中,导电部3与基材粒子2的表面接触。导电部3覆盖基材粒子2的表面。导电性粒子1是通过导电部3覆盖基材粒子2的表面的包覆粒子。导电性粒子1中,导电部3是单层导电部(导电层)。
导电性粒子1与后述的导电性粒子11、导电性粒子21不同,不具备芯物质。导电性粒子11在导电性表面上不具有突起,在导电部3的外表面上不具有突起。导电性粒子1为球状。
如上所述,本发明的导电性粒子,在导电性表面上可以不具有突起,在导电部的外表面上也可以不具有突起,可以为球状。另外,导电性粒子1与后述的导电性粒子11、导电性粒子12不同,不具有绝缘性物质。但导电性粒子1可以具有配置于导电部3的外表面上的绝缘性物质。
图2是表示本发明的第2实施方式的导电性粒子的截面图。
图2所示的导电性粒子11具有基材粒子2、导电部12、多个芯物质13、以及多个绝缘性物质14。导电部12配置于基材粒子2的表面上。多个芯物质13配置于基材粒子2的表面上。导电部12配置于基材粒子2的表面上,并且使其覆盖基材粒子2、以及多个芯物质13。导电性粒子11中,导电部12为单层的导电部(导电层)。
导电性粒子11在外表面上具有多个突起11a。导电性粒子11在导电部12的外表面上,具有多个突起12a。多个芯物质13使导电部12的外表面隆起。导电部12的外表面由于多个芯物质13而隆起,由此,形成突起11a以及突起12a。多个芯物质13埋入导电部12内。芯物质13配置于突起11a以及突起12a的内侧。就导电性粒子11而言,为了形成突起11a以及突起12a,使用多个芯物质13。所述导电性粒子为了形成所述突起,可以使用多个所述芯物质。所述导电性粒子可以不具备多个所述芯物质。
导电性粒子11具有配置于导电部12的外表面上的绝缘性物质14。导电部12的外表面的至少一部分区域,被绝缘性物质14所覆盖。绝缘性物质14是由具有绝缘性的材料形成,导电性粒子11是绝缘性粒子。由此,本发明的导电性粒子可以具有配置于导电部的外表面上的绝缘性物质。但本发明的导电性粒子未必一定具有绝缘性物质。
图3是表示本发明的第3实施方式的导电性粒子的截面图。
图3所示的导电性粒子21具有基材粒子2、导电部22、多个芯物质13、以及多个绝缘性物质14。导电部22整体中,在基材粒子2侧具有第一导电部22A并且在基材粒子2侧的相反侧具有第二导电部22B。
导电性粒子11和导电性粒子21仅导电部不同。即,导电性粒子11形成一层结构的导电部,相对于此,导电性粒子21中形成两层结构的第一导电部22A以及第二导电部22B。第一导电部22A和第二导电部22B可以以导电部不同的形式而形成,也可以以导电部相同的形式而形成。
第一导电部22A配置于基材粒子2的表面上。基材粒子2和第二导电部22B之间,配置有第一导电部22A。第一导电部22A与基材粒子2相接触。第二导电部22B与第一导电部22A相接触。基材粒子2的表面上配置有第一导电部22A,第一导电部22A的表面上配置有第二导电部22B。
导电性粒子21,在外表面具有多个突起21a。导电性粒子21,在导电部22的外表面具有多个突起22a。第一导电部22A在外表面上具有突起22Aa。第二导电部22B在外表面上具有多个突起22Ba。导电性粒子21中,导电部22为两层导电部(导电层)。导电部22也可以是两层以上的导电部。
在下文中,将对导电性粒子的其他详细情况进行说明。需要说明的是,在以下的说明中,“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”中的一者或两者,“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”和“甲基丙烯酸酯”中的一者或两者。
基材粒子:
作为所述基材粒子,可以列举树脂粒子、除去金属粒子的无机粒子、有机无机杂化粒子以及金属粒子等。所述基材粒子,优选除去金属粒子的基材粒子,更优选树脂粒子、除去金属粒子的无机粒子或有机无机杂化粒子。所述基材粒子可以是具有芯、以及配置在该芯表面上的壳的芯壳粒子。
所述基材粒子进一步优选为树脂粒子或有机无机杂化粒子,可以是树脂粒子,也可以是有机无机杂化粒子。通过使用优选的基材粒子,可以更进一步有效地发挥本发明的效果,得到更进一步适合电极间的电连接的导电性粒子。
使用所述导电性粒子对电极间进行连接时,将所述导电性粒子设置于电极间,然后,通过压合而使所述导电性粒子压缩。基材粒子为树脂粒子或有机无机杂化粒子时,所述导电性粒子在所述压合时容易变形,从而导电性粒子与电极之间的接触面积增大。因此,电极之间的导通可靠性更进一步提高。
作为所述树脂粒子的材料,优选使用各种树脂。作为所述树脂粒子的材料,可以列举,例如:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚异丁烯、聚丁二烯等聚烯烃树脂;聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯等丙烯酸类树脂;聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚碳酸酯、聚酰胺、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯并胍胺甲醛树脂、脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂、尿素树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、饱和聚酯树脂、聚砜、聚苯醚、聚缩醛、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、以及通过对一种或两种以上具有烯属不饱和基团的各种聚合性单体进行聚合而得到的聚合物。
由于能够设计和合成树脂粒子,使该树脂粒子具有适合于导电材料的任意压缩时的物性,并且能够容易地将基材粒子的硬度控制在合适的范围内,因此所述树脂粒子的材料优选为通过对一种或两种以上具有多个烯属不饱和基团的聚合性单体进行聚合而得到的聚合物。
通过聚合具有烯属不饱和基团的聚合性单体而得到所述树脂粒子时,作为所述具有烯属不饱和基团的聚合性单体,可以列举非交联性单体和交联性单体。
作为所述非交联性单体,可以列举:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯类单体;(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐等含羧基单体;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯等(甲基)丙烯酸烷基酯化合物;(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸聚氧乙烯酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等含氧原子的(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯腈等含腈单体;乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯等酸乙烯酯化合物;乙烯、丙烯、异戊二烯、丁二烯等不饱和烃;(甲基)丙烯酸三氟甲酯、(甲基)丙烯酸五氟乙酯、氯乙烯、氟乙烯、氯苯乙烯等含卤素的单体等。
作为所述交联性单体,可以列举:四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、(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、1、4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯化合物;三烯丙基(异)氰脲酸酯、偏苯三酸三烯丙基酯、二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、二烯丙基丙烯酰胺、二烯丙基醚、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基苯乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷等的含硅烷单体等。
通过用公知的方法使具有所述烯属不饱和基团的聚合性单体聚合,能够得到所述树脂粒子。作为该方法,可以列举,例如:在自由基聚合引发剂存在下进行悬浮聚合的方法;以及使用非交联种子粒子,与自由基聚合引发剂一起使单体溶胀进行聚合的方法等。
所述基材粒子为除金属粒子的无机粒子或者有机无机杂化粒子的情况下,作为所述基材粒子的材料的无机物,可以列举:二氧化硅、氧化铝、钛酸钡、氧化锆、以及炭黑等。所述无机物优选为非金属。作为由所述二氧化硅形成的粒子没有特别限制,可以列举,例如:对具有两个以上水解性的烷氧基甲硅烷基的硅化合物进行水解以形成交联聚合物粒子,然后,可以根据需要进行烧成从而得到的粒子。作为所述有机无机杂化粒子,可以列举由进行了交联的烷氧基甲硅烷基聚合物和丙烯酸类树脂所形成的有机无机杂化粒子等。
所述有机无机杂化粒子优选为具有芯、和配置在该芯表面上的壳的芯壳型有机无机杂化粒子。所述芯优选为有机芯。所述壳优选为无机壳。从更进一步有效地降低电极之间的连接电阻的观点出发,所述基材粒子优选为具有有机芯、和配置在所述有机芯表面上的无机壳的有机无机杂化粒子。
作为所述有机芯的材料,可以列举所述树脂粒子的材料等。
作为所述无机壳的材料,可以列举,作为所述基材粒子的材料所列举的无机物。所述无机壳的材料优选为二氧化硅。所述无机壳优选为在所述芯的表面上通过溶胶凝胶法将金属醇盐制成为壳状物,然后通过烧成该壳状物而形成的无机壳。所述金属醇盐优选为硅烷醇盐。所述无机壳优选由硅烷醇盐形成。
所述基材粒子为金属粒子的情况下,作为该金属粒子的材料的金属,可以列举银、铜、镍、硅、金以及钛等。但是,所述基材粒子优选不是金属粒子。
所述基材粒子的粒径优选为1μm以上,更优选2μm以上,并且优选大于2.5μm,特别优选3μm以上,优选1000μm以下,更优选100μm以下,并且优选为40μm以下,特别优选5μm以下。所述基材粒子的粒径在所述下限以上时,导电性粒子和电极的接触面积变大,因此,电极间的导通可靠性更进一步提高,可以更进一步有效地降低隔着导电性粒子而连接的电极间的连接电阻。并且基材粒子的表面上形成导电部时难以凝集,难以形成凝集的导电性粒子。所述基材粒子的粒径在所述上限以下时,导电性粒子容易充分压缩,可以更进一步有效地降低隔着导电性粒子而连接的电极间的连接电阻。另外,电极间的间隔变小,并且导电部的厚度增大,得到较小的导电性粒子。
就所述基材粒子的粒径而言,基材粒子为正圆球状时表示直径,基材粒子非正圆球状时,表示最大径。
所述基材粒子的粒径,表示数均粒径。所述基材粒子的粒径使用粒度分布测定装置等求得。基材粒子的粒径,优选通过用电子显微镜或光学显微镜观察任意50个基材粒子,并算出平均值来求得。在导电性粒子中,对所述基材粒子的粒径进行测定时,例如,可以通过以下方式测定。
为使导电性粒子的含量为30重量%,将导电性粒子添加Kulzer公司制造的“Technobit 4000”中,并使导电性粒子的含量为30重量%,使其分散以制备用于检查导电性粒子的埋入树脂。使用离子研磨装置(日立高新技术株式会社制造的“IM4000”),以通过分散于该检测用埋入树脂中的导电性粒子中心附近的方式切割导电性粒子的横截面。然后,使用电场发射型扫描型电子显微镜(FE-SEM),将图像倍率设定为25000倍,随机选择50个导电性粒子,观察各个导电性粒子的基材粒子。测量所得到各导电性粒子的基材粒子的粒径,对其进行算术平均,作为基材粒子的粒径。
导电部:
作为所述导电部的材料的金属没有特别的限制。作为所述金属,可以列举:金、银、钯、铜、铂、锌、铁、锡、铅、铝、钴、铟、镍、铬、钛、锑、铋、铊、锗、镉、硅以及它们的合金等。另外,作为所述金属,还可以列举锡掺杂氧化铟(ITO)以及焊锡等。由于电极之间的连接电阻更进一步降低,优选含锡合金、镍、钯、铜或金,且优选镍或钯。
此外,由于能够有效地提高导通可靠性,所述导电部以及所述导电部的外表面部分优选含有镍。含有镍的导电部100重量%中的镍的含量优选为10重量%以上,更优选为50重量%以上,更进一步优选为60重量%以上,更进一步优选为70重量%以上,特别优选为90重量%以上。所述含有镍的导电部100重量%中的镍的含量可以为97重量%以上且,可以为97.5重量%以上,也可以为98重量%以上。
需要说明的是,导电部的表面经常由于氧化而存在羟基。一般而言,由镍形成的导电部的表面上,由于氧化而存在羟基。如上所述具有羟基的导电部的表面(导电性粒子的表面)上,可以通过化学键配来配置绝缘性物质。
如导电性粒子1、导电性粒子11,所述导电部也可以由一层形成。如导电性粒子21,导电部也可以由多层形成。即,导电部可以具有两层以上的叠层结构。导电部由多层形成时,最外层优选为金层、镍层、钯层、铜层或含有锡和银的合金层,更优选为金层。最外层为这些优选的导电部时,可以更进一步有效地降低电极间的连接电阻。另外,最外层是金层时,可以更进一步有效地提高耐腐蚀性。
在所述基材粒子的表面上形成所述导电部的方法没有特别限制。作为形成所述导电部的方法,可以列举:基于无电解镀的方法、电镀法、基于物理蒸镀的方法、以及在基材粒子的表面上涂布含有金属粉末的糊剂,或者涂布含有金属粉末和粘合剂的糊剂的方法等。由于导电部的形成简单,优选无电解镀法。作为所述物理蒸镀法,可以列举真空蒸镀、离子镀、以及离子溅射等方法。
所述导电部的厚度优选为0.005μm以上,更优选为0.01μm以上,且优选为10μm以下,更优选为1μm以下,更进一步优选为0.3μm以下。所述导电部的厚度为所述下限以上且所述上限以下时,能够得到充分的导电性并且导电性粒子不会变得过硬,并且导电性粒子对电极间进行连接时充分变形。
所述导电部由多层形成的情况下,最外层的导电层的厚度优选为0.001μm以上,更优选为0.01μm以上,且优选为0.5μm以下,更优选为0.1μm以下。所述最外层的导电层的厚度为所述下限以上且所述上限以下时,基于最外层的导电层进行的包覆变得均匀,耐腐蚀性充分提高,并且电极间的连接电阻充分降低。
所述导电部的厚度,例如可以使用透射型电子显微镜(TEM)观察导电性粒子的横截面来测定。
芯物质:
所述导电性粒子,优选在所述导电部的外表面具有多个突起。所述导电性粒子,通过在所述导电部的外表面具有多个突起,可以更进一步提高电极间的导通可靠性。由所述导电性粒子连接的电极的表面,经常形成氧化覆膜。并且,所述导电性粒子的导电部的表面上,多数情况下形成有氧化覆膜。通过使用具有所述突起的导电性粒子,将导电性粒子配置于电极间之后,通过压合,可以有效地通过突起除去氧化覆膜。因此,可以使电极和导电性粒子更进一步充分接触,可以更进一步有效地降低电极间的连接电阻。并且,所述导电性粒子在表面上具有绝缘性物质时,或者导电性粒子分散于粘合剂树脂中作为导电材料使用时,由于导电性粒子的突起,可以有效地除去导电性粒子和电极之间的树脂。因此,可以更进一步有效地提高电极间的导通可靠性。
由于所述芯物质埋入所述导电部中,所述导电部的外表面可以容易形成多个突起。但是,为了在导电性粒子的导电部表面形成突起,未必一定使用芯物质。
作为形成所述突起的方法,可以列举:将芯物质附着在基材粒子的表面上之后,通过无电解镀形成导电部的方法;以及通过无电解镀在基材粒子的表面上形成导电部之后,将芯物质附着,进一步通过无电解镀形成导电部的方法等。作为形成所述突起的其他方法,可以列举:在基材粒子的表面上形成第一导电部之后,将芯物质配置于该第一导电部上,然后形成第二导电部的方法;以及在基材粒子的表面上形成导电部(第一导电部或第二导电部等)的中间阶段添加芯物质的方法等。此外,可以通过如下方法来形成突起:无电解镀在基材粒子上形成导电部之后,在导电部的表面上析出突起状的镀层,并且通过无电解镀形成导电部而不使用芯物质等。
作为在所述基材粒子的外表面上配置芯物质的方法,可以列举:向基材粒子的分散液中添加芯物质,然后通过范德华力等使芯物质聚集、附着在基材粒子的表面上的方法;以及将芯物质添加到加入了基材粒子的容器中,并通过容器的旋转等机械作用来使芯物质附着在基材粒子的表面的方法等。由于容易控制待附着的芯物质的量,优选使芯物质聚集、附着在分散液中的基材粒子表面的方法。
所述芯物质的材料没有特别限制。作为所述芯物质的材料,例如,可以列举导电性物质和非导电性物质。作为所述导电性物质,可以列举:金属、金属的氧化物、石墨等导电性非金属以及导电性聚合物等。作为所述导电性聚合物,可以列举聚乙炔等。作为所述非导电物质,可以列举二氧化硅、氧化铝、钛酸钡、氧化锆等。由于可以提高导电性,并且有效地降低连接电阻,因此优选金属。所述芯物质优选为金属粒子。作为所述芯物质的材料的金属,可以适宜使用作为所述导电材料的材料而列举的金属。
优选所述芯物质的材料的莫氏硬度高。作为莫氏硬度高的材料,可以列举:钛酸钡(莫氏硬度4.5)、镍(莫氏硬度5)、二氧化硅(二氧化硅、莫氏硬度6~7)、氧化钛(莫氏硬度7)、氧化锆(莫氏硬度8~9)、氧化铝(莫氏硬度9)、碳化钨(莫氏硬度9)和金刚石(莫氏硬度10)等。所述芯物质优选镍、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化钨、或钻石,更优选二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化钨或钻石,更进一步优选氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化钨或钻石,特别优选氧化锆、氧化铝、碳化钨或金刚石。所述芯物质的材料的莫氏硬度优选为4以上,更优选为5以上,更进一步优选为6以上,更进一步优选为7以上,特别优选为7.5以上。
所述芯物质的形状没有特别限定。芯物质的形状优选为块状。作为芯物质,可以列举粒子状的块、多个微粒聚集形成的聚集块、以及无定形的块等。
所述芯物质的粒径优选为0.001μm以上,更优选为0.05μm以上,且优选为0.9μm以下,更优选为0.2μm以下。所述芯物质的粒径为所述下限以上且所述上限以下时,电极间的连接电阻有效地降低。
所述芯物质的粒径表示数均粒径。芯物质的粒径优选通过用电子显微镜或光学显微镜观察任意50个芯物质,并算出平均值来求得。
所述导电性粒子1个中所述突起的数量,优选为3个以上,更优选为5个以上。所述突起数量的上限并无特别限定。所述突起数量的上限可以根据导电性粒子的粒径以及导电性粒子的用途等适当选择。
所述导电性粒子1个中所述突起数量,通过在电子显微镜或光学显微镜下观察任意50个导电性粒子,计算平均值而求出。
多个所述突起的高度,优选为0.001μm以上,更优选为0.05μm以上,优选为0.9μm以下,更优选0.2μm以下。所述突起的高度,在所述下限以上以及所述上限以下时,可以有效地降低电极间的连接电阻。
多个所述突起的高度,优选通过在电子显微镜或光学显微镜下观察任意50个导电性粒子,计算平均值而求出。
绝缘性物质:
所述导电性粒子优选具备配置于所述导电部表面上的绝缘性物质。在该情况下,将导电性粒子用于电极间的连接时,可以更进一步防止相邻电极间的短路。具体而言,多个导电性粒子接触时,由于多个电极间存在绝缘性物质,可以防止横向相邻的电极间的短路,而非上下相邻电极间的短路。需要说明的是,电极间的连接时,通过两个电极对导电性粒子加压,可以容易地除去导电性粒子的导电部和电极之间的绝缘性物质。所述导电性粒子在导电部的外表面上具有多个突起时,可以更进一步容易除去导电性粒子的导电部和电极之间的绝缘性物质。
从对电极间进行压合时,更进一步容易去除所述绝缘性物质的观点出发,所述绝缘性物质优选为绝缘性粒子。
作为所述绝缘性物质的材料,可以列举作为所述树脂粒子的材料以及所述基材粒子的材料列举出的无机物等。所述绝缘性物质的材料,优选为所述树脂粒子的材料。所述绝缘性物质优选为所述树脂粒子或所述有机无机杂化粒子,可以为树脂粒子,也可以为有机无机杂化粒子。
作为所述绝缘性物质的其他材料,可以列举聚烯烃化合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、(甲基)丙烯酸酯共聚物、嵌段聚合物、热塑性树脂、热塑性树脂的交联物、热固性树脂以及水溶性树脂等。作为所述绝缘性物质的材料,可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
作为所述聚烯烃化合物,可以列举:聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及乙烯-丙烯酸酯共聚物等。作为所述(甲基)丙烯酸酯聚合物,可以列举:聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸十二烷基酯以及聚(甲基)丙烯酸硬脂酯等。作为上述嵌段聚合物,可以列举:聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、SB型苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、以及SBS型苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、和它们的氢化物等。作为所述热塑性树脂,可以列举:乙烯基聚合物和乙烯基共聚物等。作为所述热固性树脂,可以列举:环氧树脂、酚醛树脂以及三聚氰胺树脂等。作为所述热塑性树脂的交联,可以列举:聚乙二醇甲基丙烯酸酯、烷氧基化三羟甲基丙烷甲基丙烯酸酯以及烷氧基化季戊四醇甲基丙烯酸酯等的导入。作为所述水溶性树脂,可以列举:聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷以及甲基纤维素等。另外,聚合度的调整可以使用链转移剂。作为链转移剂,可以列举硫醇和四氯化碳等。
作为将绝缘性物质配置于所述导电部的表面上的方法,可以列举:化学方法、物理方法、或机械方法等。作为所述化学方法,可以列举:界面聚合法;在粒子的存在下的悬浮聚合法以及乳液聚合法等。作为所述物理或机械方法,可以列举:喷雾干燥、杂交、静电粘附方法、喷雾方法、浸渍和基于真空蒸镀的方法等。由于绝缘材料难以脱离,因此优选通过化学键将所述绝缘材料设置于所述导电部的表面的方法。
所述导电部的外表面以及绝缘部的表面可以分别被具有反应性官能团的化合物所包覆。导电部的外表面和绝缘性物质的表面可以不进行直接化学键合,可以通过具有反应性官能团的化合物进行间接化学键合。在将羧基导入到导电部的外表面之后,该羧基可以通过聚乙烯亚胺等高分子电解质与绝缘部表面上的官能团进行化学键合。
所述绝缘性物质的粒径,可以根据导电性粒子的粒径以及导电性粒子的用途等适当选择。所述绝缘性物质的粒径,优选为10nm以上,更优选为100nm以上,优选为4000nm以下,更优选为2000nm以下。绝缘性物质的粒径在所述下限以上时,导电性粒子分散于粘合剂树脂中时,多个导电性粒子中的导电部之间不易接触。绝缘性物质的粒径,在所述上限以下时,对电极间进行连接时,为除去电极和导电性粒子之间的绝缘性物质,没有必要使压力过高,也没有必要高温加热。
所述绝缘性物质的粒径表示数均粒径。所述绝缘性物质的粒径使用粒度分布测定装置等求得。绝缘性物质的粒径,优选通过用电子显微镜或光学显微镜观察任意50个绝缘性物质,并算出平均值来求得。导电性粒子中,测定所述绝缘性物质的粒径时,例如,可以通过以下方式测定。
将导电性粒子添加Kulzer公司制造的“Technobit 4000”中并使导电性粒子的含量为30重量%,使其分散,制备用于导电性粒子检查的埋入树脂。使用离子研磨装置(日立高新技术株式会社制造的“IM4000”),以通过分散于该检测用埋入树脂中导电性粒子中心附近的方式切割出导电性粒子的横截面。然后,使用电场发射型扫描型电子显微镜(FE-SEM),将图像倍率设定为5万倍,随机选择50个导电性粒子,观察各导电性粒子的绝缘性物质。测量所得到各导电性粒子的绝缘性物质的粒径,对其进行算术平均且作为绝缘性物质的粒径。
(导电材料)
本发明的导电材料包含所述导电性粒子和粘合剂树脂。所述导电性粒子优选分散在粘合剂树脂中使用,并优选分散在粘合剂树脂中作为导电材料使用。所述导电材料优选为各向异性导电材料。所述导电材料优选用于电极之间的电连接。所述导电材料优选为电路连接用导电材料。
所述粘合剂树脂没有被特别限制。作为所述粘合剂树脂,可以使用公知的绝缘性树脂。所述粘合剂树脂优选含有热塑性成分(热塑性化合物)或固化性成分,更优选含有固化性成分。作为所述固化性成分,可以列举光固化性成分以及热固化性成分。所述光固化性成分优选含有光固化性化合物以及光聚合引发剂。所述热固化性成分优选含有热固化性化合物以及热固化剂。
作为所述粘合剂树脂,可以列举:乙烯基树脂、热塑性树脂、固化性树脂、热塑性嵌段共聚物以及弹性体等。所述粘合剂树脂可以单独使用一种、也可以组合使用两种以上。
作为所述乙烯基树脂,可以列举:乙酸乙烯酯树脂、丙烯酸树脂以及苯乙烯树脂等。作为所述热塑性树脂,可以列举:聚烯烃树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及聚酰胺树脂等。作为所述固化性树脂,可以列举:环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂以及不饱和聚酯树脂等。需要说明的是,所述固化性树脂可以是常温固化性树脂、热固化性树脂、光固化性树脂或湿气固化性树脂。所述固化性树脂可以与固化剂组合使用。作为所述热塑性嵌段共聚物,可以列举:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的氢化物、以及苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的氢化物等。作为所述弹性体,可以列举:苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、丙烯腈-苯乙烯嵌段共聚橡胶等。
所述导电材料中,除了所述导电性粒子和所述粘合剂树脂之外,还可以含有充填剂、增量剂、软化剂、增塑剂、聚合催化剂、固化催化剂、着色剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、抗静电剂和阻燃剂等各种添加剂。
从更进一步有效地减低电极间的连接电阻的观点出发,以及从更进一步有效地提高电极间的导通可靠性的观点出发,所述导电材料在25℃的粘度(η25)优选为20Pa·s以上,更优选为30Pa·s以上,优选为400Pa·s以下,更优选为300Pa·s以下。所述粘度(η25)根据混合成分的种类和配合量适当调整。
所述粘度可以使用例如E型粘度计(东机产业公司制造的“TVE 22L”)等,在25℃以及5rpm的条件下进行测定。
所述导电材料可以用作导电糊剂以及导电膜等。所述导电材料为导电膜的情况下,不包含导电性粒子的膜可以叠层在包含导电性粒子的导电膜上。所述导电糊剂优选为各向异性导电糊剂。所述导电膜优选为各向异性导电膜。
在所述导电材料100重量%中,所述粘合剂树脂的含量优选为10重量%以上,更优选为30重量%以上,更进一步优选为50重量%以上,特别优选为70重量%以上,且优选为99.99重量%以下,更优选为99.9重量%以下。所述粘合剂树脂的含量为所述下限以上且所述上限以下时,导电性粒子有效地设置在电极之间,由导电材料连接的连接对象部件的连接可靠性更进一步提高。
所述导电材料100重量%中,所述导电性粒子的含量优选为0.01重量%以上,更优选为0.1重量%以上,且优选为80重量%以下,更优选为60重量%以下,更进一步优选为40重量%以下,特别优选为20重量%以下,最优选为10重量%以下。所述导电性粒子的含量为所述下限以上且所述上限以下时,电极间的导通可靠性更进一步提高。
(连接结构体)
使用所述导电性粒子、或者使用含有所述导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料,连接连接对象部件,由此可以得到连接结构体。
所述连接结构体具备:第一连接对象部件、第二连接对象部件、以及将第一连接对象部件和第二连接对象部件连接在一起的连接部,并且所述连接部的材料优选所述导电性粒子、或者含有所述导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料。所述连接部优选由所述导电性粒子形成,或者由含有所述导电性粒子和粘合剂树脂的导电性材料形成。使用导电性粒子时,连接部本身为导电性粒子。
所述第一连接对象部件优选在其表面上具有第一电极。所述第二连接对象部件优选在其表面上具有第二电极。所述第一电极和所述第二电极优选通过所述导电性粒子中的导电部进行电连接。
所述连接结构体优选作为所述第一连接对象部件和所述第二连接对象部件,具备柔性部件。在该情况下,可以是所述第一连接对象部件和所述第二连接对象部件中至少一个部件为柔性部件,也可以是所述第一连接对象部件和所述第二连接对象部件两个部件均为柔性部件。所述柔性部件在弯曲的状态下,优选用于所述连接结构体。所述连接部在弯曲的状态下,优选用于所述连接结构体。
图4是示意性地表示使用了图1所示的导电性粒子的连接结构体的正面截面图。
图4所示的连接结构体51具备:第一连接对象部件52、第二连接对象部件53、以及将第一连接对象部件52和第二连接对象部件53连接在一起的连接部54。连接部54由含有导电性粒子1的导电材料形成。优选所述导电材料具有热固化性,且连接部54是通过使导电材料热固化而形成。需要说明的是,在图4中,为了便于图示,示意性地表示导电性粒子1。可以使用导电性粒子11、导电性粒子21等代替导电性粒子1。
第一连接对象部件52在其表面(上表面)上具有多个第一电极52a。第二连接对象部件53在其表面(下表面)上具有多个第二电极53a。第一电极52a和第二电极53a通过一个或多个导电性粒子1进行电连接。因此,第一连接对象部件52和第二连接对象部件53通过导电性粒子1的导电部3进行电连接。
所述连接结构体的制造方法没有特别限制。作为连接结构体的制造方法的一个例子,可以列举将所述导电材料配置在第一连接对象部件和第二连接对象部件之间以得到叠层体,然后对该叠层体进行加热并加压的方法等。所述热压合的压力优选为9.8×104~4.9×106MPa左右。所述热压合的加热温度为70~230℃左右。所述热压合的加热温度优选为80℃以上,更优选为100℃以上,优选为200℃以下,更优选为150℃以下。所述热压合的压力以及温度,在所述下限以上以及所述上限以下时,可以更进一步有效地提高电极间的导通可靠性。
作为所述连接对象部件,具体可以列举:半导体芯片、电容器以及二极管等电子部件、印刷电路板、挠性印刷电路板、玻璃环氧板和玻璃电路板等电路板等电子部件。所述连接对象部件优选为电子部件。所述导电性粒子优选用于电子部件中的电极的电连接。
作为设置在所述连接对象部件的电极,可以列举:金电极、镍电极、锡电极、铝电极、银电极、SUS电极、铜电极、钼电极以及钨电极等金属电极。在所述连接对象部件为挠性印刷电路板的情况下,所述电极优选为金电极、镍电极、锡电极或铜电极。在所述连接对象部件为玻璃基板的情况下,所述电极优选为铝电极、铜电极、钼电极或钨电极。在所述电极为铝电极的情况下,其可以是仅由铝形成的电极,也可以是将铝层叠层在金属氧化物层的表面上得到的电极。作为所述金属氧化物层的材料,可以列举:掺杂三价金属元素的氧化铟以及掺杂三价金属元素的氧化锌等。作为所述三价金属元素,可以列举:Sn、Al以及Ga等。
以下,将列举实施例以及比较例对本发明进行具体说明。本发明不仅限于以下的实施例。
(实施例1)
(1)基材粒子的制备
向配备有搅拌器和温度计的500mL反应容器中,放入300g的0.13重量%的氨水溶液。然后,向反应容器中的氨水溶液中缓慢添加1.9g甲基三甲氧基硅烷、12.7g乙烯基三甲氧基硅烷、0.4g烷氧基硅氧烷低聚物A(信越化学工业株式会社制造“KR-517”)的混合物。一边搅拌进行水解和缩合反应后,加入1.6mL的25重量%氨水溶液,从氨水溶液中分离粒子,并将所得粒子置于10-10atm的氧分压下、380℃(烧成温度)2小时(烧成时间)的条件下烧成,得到有机无机杂化粒子(基材粒子)。得到的有机无机杂化粒子(基材粒子A)的粒径为3.0μm。
(2)导电性粒子的制备
通过使用超声波分散器将10重量份的所述基材粒子A分散在100重量份的含有5重量%钯催化剂溶液的碱性溶液中,然后通过过滤溶液取出基材粒子A。随后,将基材粒子A加入到100重量份的1重量%二甲胺硼烷溶液中,以活化基材粒子A的表面。对进行了表面活化的基材粒子A进行充分水洗,然后加入到500重量份的蒸馏水中使其分散,从而得到分散液。接着,在3分钟内向所述分散液中添加1g氧化铝粒子浆料(平均粒径150nm),从而得到含有附着有芯物质的基材粒子的悬浊液。
另外,制备含有0.35mol/L硫酸镍、1.38mol/L二甲胺硼烷以及0.5mol/L柠檬酸钠的镀镍溶液(pH8.5)。
将得到的悬浊液在60℃下搅拌,并且将所述镀镍溶液慢慢滴加到悬浊液中,进行无电解镀镍。然后,通过过滤悬浊液将粒子取出,用水清洗并干燥,以在基材粒子A的表面上配置镍-硼导电层(厚度为0.15μm),得到表面为导电层的导电性粒子。在导电部的外表面的总表面积100%中,具有突起的部分的表面积为70%。
(3)导电材料(各向异性导电糊剂)的制备
为制造导电材料(各向异性导电糊剂),制备以下材料。
(导电材料(各向异性导电糊剂)的材料)
热固性化合物A:环氧化合物(Nagase ChemteX公司制造的“EP-3300P”)
热固性化合物B:环氧化合物(DIC公司制造的“EPICLON HP-4032D”)
热固性化合物C:环氧化合物(四日市合成株式会社制造的“Epogose PT”,聚四亚甲基二醇二缩水甘油醚)
热固化剂:热阳离子发生剂(三新化学株式会社制造的San-Aid“SI-60”)
填料:二氧化硅(平均粒径:0.25μm)
通过以下方式制备导电材料(各向异性导电糊剂)。
(导电材料(各向异性导电糊剂)的制备方法)
将10重量份的热固性化合物A、10重量份的热固性化合物B、15重量份的热固性化合物C、5重量份的热固性剂和20重量份的填料混合,得到共混物。此外,在100重量%的共混物中加入得到的导电性粒子使其含量为10重量%,然后,使用行星搅拌器以2000rpm搅拌混合物5分钟,由此得到导电材料(各向异性导电糊剂)。
(4)连接结构体X的制备
制备在上表面形成了L/S为20μm/20μm的Al-Ti4%电极图案(Al-Ti4%电极厚度为1μm)的聚酰亚胺基板(挠性印刷电路板)。另外,制备在下表面形成了L/S为20μm/20μm的金电极图案(金电极厚度20μm)的半导体芯片。
将刚制备的各向异性导电糊剂涂布在所述聚酰亚胺基板的上表面,以使厚度为30μm,形成各向异性导电糊剂层。然后,将所述半导体芯片叠层在各向异性导电糊剂层上,以使得电极彼此对置。然后,一边调整加压加热头的温度以使各向异性导电糊剂层的温度达到120℃,一边将加压加热头放置在半导体芯片的上表面,施加根据压合面积计算得出的1MPa的低压力,使各向异性导电糊剂层在100℃下固化,得到连接结构体X。
(5)连接结构体Y的制备
将各向异性导电材料层固化时的温度变更为150℃,除此以外,以与制备连接结构体X相同的方式制备连接结构体Y。
(6)连接结构体Z的制备
将各向异性导电材料层固化时的温度变更为200℃,除此以外,以与制备连接结构体X相同的方式制备连接结构体Z。
(实施例2)
制备导电性粒子时,将氧化铝粒子浆料改变为镍粒子浆料,除此之外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例3)
制备导电性粒子时,不使用氧化铝粒子浆料形成突起,而调整使导电部形成时的析出量部分改变,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例4)
制备导电性粒子时,将氧化铝粒子浆料变更为碳化钨粒子浆料,除此之外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例5)
制备导电性粒子时,将氧化铝粒子浆料变更为氧化钛粒子浆料,除此之外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例6)
制备导电性粒子时,将导电部变更为镍-磷导电层(磷含量为8重量%),除此之外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例7)
制备导电性粒子时,改变镍镀液的组分,将实施例1中的镍-硼导电部(厚度0.15μm)的厚度变更为0.12μm。并且,对改变了厚度的所述导电部的外表面使用含有氯化钛(III)的镍镀液作为还原剂,形成高纯度的镍镀层(厚度30nm),形成多层导电部。进行所述变更以及形成多层导电部,除此以外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例8)
制备导电性粒子时,改变镍镀液的组分,将实施例1中的镍-硼导电部(厚度0.15μm)的厚度变更为0.12μm。并且,对改变了厚度的所述导电部的外表面使用含有氯化钛(III)和锡酸三水合物的镍镀液作为还原剂以及添加剂,形成具有耐腐蚀性的镍-锡合金镀层(厚度30nm),形成多层导电部。进行所述变更以及形成多层导电部,除此以外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例9)
制备导电性粒子时,改变镍镀液的成分,将实施例1中的镍-硼导电部(厚度0.15μm)的厚度变更为0.12μm。并且,对改变了厚度的所述导电部的外表面使用含有氯化钛(III)和乙酸铟(III)的镍镀液作为还原剂和添加剂,形成具有耐腐蚀性的镍-铟合金镀层(厚度30nm),形成多层导电部。进行所述变更并且形成多层导电部,除此以外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例10)
制备基材粒子时,将烧成温度从380℃变更为330℃,除此以外,以与基材粒子A相同的方式得到基材粒子B。使用基材粒子B代替基材粒子A,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例11)
制备基材粒子时,将烧成温度从380℃变更为365℃,除此以外,以与基材粒子A相同的方式得到基材粒子C。使用基材粒子C代替基材粒子A,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例12)
制备基材粒子时,将烧成温度从380℃变更为410℃,除此以外,以与基材粒子A相同的方式得到基材粒子D。使用基材粒子D代替基材粒子A,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例13)
制备基材粒子时,将烧成温度从380℃变更为420℃,并且将氧分压从10-10atm变更为10-9atm,除此以外,以与基材粒子A相同的方式得到基材粒子E。使用基材粒子E代替基材粒子A,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例14)
向设置有四颈可分离盖、搅拌叶片、三通旋塞、冷却管以及温度探针的1000mL可拆式烧瓶添加下列单体组合物。称量离子交换水使单体组合物的固态成分含量比为5%(重量),进行200rpm搅拌,在氮气气氛下在70℃下聚合24小时。所述单体组合物含有100mmol甲基丙烯酸甲酯、1mmol的N,N,N-三甲基-N-2-甲基丙烯酰氧基乙基氯化铵和1mmol的2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐。反应结束后,对反应混合物进行冻干,得到表面具有铵基的绝缘性粒子,其平均粒径为220nm且CV值为10%。
通过超声波照射使绝缘粒子分散在离子交换水中,得到10重量%的绝缘粒子水分散液。
将实施例1中得到的10g导电性粒子分散在500mL离子交换水中,加入4g绝缘性粒子的水分散液,并且在室温下搅拌6小时。用3μm筛网过滤器过滤后,用甲醇进一步洗涤并干燥,得到附着有绝缘性粒子的导电性粒子。
以扫描电子显微镜(SEM)观察显示,在导电性粒子的表面上仅形成一层绝缘性粒子的包覆层。通过图像分析,计算绝缘性粒子的包覆面积(即绝缘性粒子的粒径的投影面积)与距导电性粒子的中心2.5μm处的面积之比,结果包覆率为40%。
使用绝缘性粒子附着的导电性粒子,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例15)
制备基材粒子时,将基材粒子的粒径变更为5μm,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例16)
制备导电性粒子时,改变镍镀液的组分,将导电部变更为镍-磷导电层(磷含量8重量%、厚度0.13μm),并且在镍-磷导电层表面上形成金镀层(厚度0.02μm),除此以外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例17)
制备导电性粒子时,在镍-硼导电层的表面上形成金镀层(厚度0.02μm),除此以外,以与实施例1中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例18)
制备导电性粒子时,在高纯度的镍镀层的表面上形成金镀层(厚度0.02μm),除此以外,以与实施例7中相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例19)
制备导电性粒子时,改变镍镀层的组分,将导电部变更为镍-磷导电层(磷含量8重量%、厚度0.13μm),以及在镍-磷导电层的表面上形成钯镀层(厚度0.02μm),除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例20)
制备导电性粒子时,在镍-硼导电层的表面上形成钯镀层(厚度0.02μm),除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例21)
制备导电性粒子时,在高纯度的镍镀层的表面上形成钯镀层(厚度0.02μm),除此以外,以与实施例7相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例22)
制备导电性粒子时,将基材粒子的粒径从3.0μm变更为1.0μm,制备导电性粒子时,变更镍镀液的组分,将实施例1中的镍-硼导电部(厚度0.15μm)的厚度变更为0.075μm,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例23)
制备基材粒子时,将基材粒子的粒径从3.0μm变更为2.0μm,制备导电性粒子时,变更镍镀液的组分,将实施例1中的镍-硼导电部(厚度0.15μm)的厚度变更为0.075μm,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(实施例24)
作为种子粒子制备平均粒径为0.80μm的聚苯乙烯粒子。将3.9重量份该聚苯乙烯粒子,500重量份离子交换水和120重量份的5重量%聚乙烯醇水溶液通过超声波混合并分散,然后加入耐压密闭聚合机中并均匀搅拌。
然后,2.0重量份过氧化苯甲酸叔丁酯(日油株式会社制造的“PERBUTYL Z”)和2.0重量份过氧化苯甲酰(日油株式会社制造的“Niper BW”)溶解于120重量份的作为单体的二乙烯基苯,得到溶液。向得到的溶液,添加5.0重量份三乙醇胺月桂基硫酸盐、60重量份乙醇和1000重量份离子交换水,以得到乳液。
向耐压封闭聚合反应器添加了作为种子粒子的所述聚苯乙烯粒子,并且添加乳化液,搅拌4小时,使种子粒子吸收单体,得到含有使单体溶胀的种子粒子的悬浮液。
向得到的悬浮液中添加490重量份5重量%的聚乙烯醇水溶液,开始加热,在140℃下反应6小时,得到粒径3.08μm的基材粒子F。
使用基材粒子F代替基材粒子A,除此之外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(比较例1)
制备基材粒子时,将烧成温度从380℃变更为120℃,除此以外,以与基材粒子A相同的方式得到基材粒子G。使用基材粒子G代替基材粒子A,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(比较例2)
制备基材粒子时,将1.9g甲基三甲氧基硅烷改变为8.8g,将12.7g乙烯基三甲氧基硅烷改变为5.8g,除此之外,以与基材粒子A相同的方式得到基质粒子H。使用基材粒子H代替基材粒子A,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(比较例3)
作为种子粒子制备平均粒径为0.8μm的聚苯乙烯粒子。将2.5g聚苯乙烯粒子、500g离子交换水和100g的5重量%聚乙烯醇水溶液混合并通过超声波分散,然后加入可拆式烧瓶中,并均匀搅拌。
此外,通过向1100g离子交换水中加入6.3g过氧化苯甲酰(日油株式会社制造的Nipper BW)、30g三乙醇胺月桂基硫酸盐和243g的N,N-二甲基甲酰胺制备乳液。
此外,作为单体制备78g的1,4-丁二醇二丙烯酸酯。
向可分离烧瓶中添加了作为种子粒子的所述聚苯乙烯粒子,并且添加所述单体和所述乳化剂,搅拌12小时,以使种子粒子吸收所述单体。然后,加入500g的5重量%聚乙烯醇水溶液并反应9小时,得到基材粒子I。
使用基材粒子I代替基材粒子A,除此以外,以与实施例1相同的方式得到导电性粒子、导电材料和连接结构体X、Y和Z。
(评价)
(1)10%K值
使用H.Fischer公司制造的超微挤压硬度试验机“Fischerscope H-2000”,通过上述方法测定得到的导电性粒子在25℃时的10%K值、100℃时的10%K值、150℃时的10%K值以及200℃时的10%K值。从得到的测定结果,计算100℃时的10%K值与25℃时的10%K值的比、150℃时的10%K值与25℃时的10%K值的比、以及200℃时的10%K值与25℃时的10%K值的比。需要说明的是,100℃、150℃、200℃的加热,通过加热器加热测量台的表面,使测量台表面的温度达到100℃、150℃、200℃。
(2)20%K值
通过上述方法测定得到的导电性粒子在25℃时的20%K值、100℃时的20%K值、150℃时的20%K值以及200℃时的20%K值。从得到的测定结果,计算100℃时的20%K值与25℃时的20%K值的比、150℃时的20%K值与25℃时的20%K值的比、以及200℃时的20%K值与25℃时的20%K值的比。
(3)30%K值
通过上述方法测定得到的导电性粒子在25℃时的30%K值、100℃时的30%K值、150℃时的30%K值以及200℃时的30%K值。从得到的测定结果,计算100℃时的30%K值与25℃时的30%K值的比、150℃时的30%K值与25℃时的30%K值的比、以及200℃时的30%K值与25℃时的30%K值的比。
(4)40%K值
通过上述方法测定得到的导电性粒子在25℃时的40%K值、100℃时的40%K值、150℃时的40%K值以及200℃时的40%K值。从得到的测定结果,计算100℃时的40%K值与25℃时的40%K值的比、150℃时的40%K值与25℃时的40%K值的比、以及200℃时的40%K值与25℃时的40%K值的比。
(5)压缩恢复率
通过上述方法测定得到的导电性粒子在25℃时的压缩恢复率、100℃时的压缩恢复率、150℃时的压缩恢复率、200℃时的压缩恢复率。
(6)粒径
通过堀场制作所株式会社制造的“激光衍射型粒度分布测量装置”测定得到的导电性粒子的粒径。另外,导电性粒子的粒径通过对20次测定结果进行平均而计算得到。
(7)导通可靠性(初期)
根据四端子法分别测定得到的连接结构体X、Y、Z上下电极间的连接电阻A。需要说明的是,根据电压=电流×电阻的关系,可以通过测定恒定电流时的电压来求得连接电阻A。根据以下标准判定连接结构A的导通可靠性(初期)。
[导通可靠性(初期)的判断标准]
○○○:连接电阻A为2.0Ω以下
○○:连接电阻A大于2.0Ω且为3.0Ω以下
○:连接电阻A大于3.0Ω且为5.0Ω以下
△:连接电阻A大于5.0Ω且为10.0Ω以下
×:连接电阻A大于10Ω
(8)高温高湿度放置后的导通可靠性
所述(7)连接电阻评价后的连接结构体X、Y、Z放置于85℃以及湿度85%的条件下500小时。放置500小时后的连接结构体X、Y、Z中,上下电极间的连接电阻分别通过四端子法测定。根据以下标准判定连接结构A、B在放置于高温高湿度环境后的导通可靠性。
[放置于高温高湿度环境后的导通可靠性的判定标准]
○○○:连接电阻B连接电阻A的1.25倍
○○:连接电阻B为连接电阻A的1.25倍以上且不足1.5倍
○:连接电阻B为连接电阻A的1.5倍以上且不足2倍
△:连接电阻B为连接电阻A的2倍以上且不足5倍
×:连接电阻B为连接电阻A的5倍以上
结果如下表1~6所示。表中K值的单位为“N/mm2”,压缩恢复率的单位为“%”。
[表1]
Figure BDA0002061150470000341
[表2]
Figure BDA0002061150470000351
[表3]
Figure BDA0002061150470000361
[表4]
Figure BDA0002061150470000371
[表5]
Figure BDA0002061150470000381
[表6]
Figure BDA0002061150470000391

Claims (14)

1.一种导电性粒子,具备基材粒子、配置于所述基材粒子表面上的导电部、以及多个芯物质,
所述导电部的外表面具有多个突起,
所述突起的内侧配置有所述芯物质,
所述芯物质的材料的莫氏硬度为6以上,
其具备第一构成:100℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.85以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,100℃时的压缩恢复率为40%以上且70%以下,
或者,
其具备第二构成:150℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.75以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,150℃时的压缩恢复率为25%以上且55%以下,
又或者,
其具备第三构成:200℃时的20%K值与25℃时的20%K值之比为0.65以下,25℃时的压缩恢复率为50%以上且80%以下,200℃时的压缩恢复率为20%以上且50%以下。
2.根据权利要求1所述的导电性粒子,其具备第一构成。
3.根据权利要求1所述的导电性粒子,其具备第二构成。
4.根据权利要求1所述的导电性粒子,其具备第三构成。
5.根据权利要求2所述的导电性粒子,其中,所述100℃时的20%K值为5000N/mm2以上且16000N/mm2以下。
6.根据权利要求3所述的导电性粒子,其中,所述150℃时的20%K值为4500N/mm2以上且5000N/mm2以下。
7.根据权利要求4所述的导电性粒子,其中,所述200℃时的20%K值为4000N/mm2以上且14000N/mm2以下。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的导电性粒子,其中,所述25℃时的20%K值为8000N/mm2以上且20000N/mm2以下。
9.根据权利要求1~7中任意一项所述的导电性粒子,其粒径大于1μm。
10.根据权利要求1~7中任意一项所述的导电性粒子,其中,所述基材粒子为有机无机杂化粒子。
11.根据权利要求1~7中任意一项所述的导电性粒子,其用于弯曲状态下的柔性部件的电极的导电连接用途。
12.一种导电材料,其含有权利要求1~11中任意一项所述的导电性粒子以及粘合剂树脂。
13.一种连接结构体,其具备:
表面具有第一电极的第一连接对象部件、
表面具有第二电极的第二连接对象部件、以及
将所述第一连接对象部件以及所述第二连接对象部件连接在一起的连接部,
所述连接部的材料为权利要求1~11中任意一项所述的导电性粒子、或者为含有所述导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料,
所述第一电极与所述第二电极通过所述导电性粒子中的导电部实现了电连接。
14.根据权利要求13所述的连接结构体,其具有作为所述第一连接对象部件或所述第二连接对象部件的柔性部件,
所述连接结构体在所述柔性部件发生弯曲的状态下使用。
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