CN113614852A - 导电性粒子、导电材料以及连接结构体 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够有效地抑制在安装时导电部发生开裂且能够有效地降低电极间的连接电阻的导电性粒子。本发明涉及的导电性粒子,其具备:基材粒子、配置在所述基材粒子的表面上的第一导电部、以及配置在所述第一导电部的表面上的第二导电部,其中,所述第一导电部含有镍和硼,且不含磷,所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从内表面起朝着内侧厚度为1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第二导电部中的主金属的标准电极电位。
Description
技术领域
本发明涉及一种在基材粒子的表面上配置有导电部的导电性粒子。此外,本发明还涉及一种使用了所述导电性粒子的导电材料以及连接结构体。
背景技术
各向异性导电糊剂以及各向异性导电膜等各向异性导电材料已广为人知。在该各向异性导电材料中,导电性粒子分散在粘接剂树脂中。
所述各向异性导电材料用于获得各种连接结构体。作为使用所述各向异性导电材料的连接结构,可以列举柔性印刷基板与玻璃基板之间的连接(FOG(Film on Glass))、半导体芯片与柔性印刷基板之间的连接(COF(Chip on Film))、半导体芯片与玻璃基板之间的连接(COG(Chip on Glass))、以及柔性印刷基板与玻璃环氧基板之间的连接(FOB(Filmon Board))等。
例如,在通过所述各向异性导电材料电连接半导体芯片的电极与玻璃基板的电极时,会在玻璃基板上配置含有导电性粒子的各向异性导电材料。随后,叠层半导体芯片,对其进行加热、加压。由此,使各向异性导电材料固化,通过导电性粒子对电极间进行电连接,获得连接结构体。
作为所述导电性粒子的一个示例,在后述的专利文献1中公开了一种导电粒子,其具备:核粒子、Ni镀层、贵金属镀层、以及防锈膜。所述Ni镀层覆盖所述核粒子并含有Ni。所述贵金属镀层覆盖所述Ni镀层的至少一部分并至少含有Au和Pd中的任意一种。所述防锈膜至少覆盖所述Ni镀层和所述贵金属镀层中的任意一方并含有有机化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开第2013-20721号公报
发明内容
发明所要解决的问题
近年来,在使用各向异性导电材料以获得连接结构体时,在电极的连接工序中会实施所谓的低压安装,即使用比以往更低的压力进行连接。例如,在柔软的柔性印刷基板上直接安装半导体芯片时,为了抑制柔性印刷基板发生变形,需要以低压进行安装。
但是,在以低压进行安装的过程中,有时会发生施加给各向异性导电材料中的导电性粒子的压力较低,从而无法获得充分的导电可靠性的情况。因此,有时会在导电部的最表面上使用电阻值低的贵金属,形成贵金属部。
此外,在导电部与电极之间存在电位差时,或者存在用于保护电极表面的保护层时,由于含有镍的导电部被腐蚀,有时无法获得充分的导电可靠性。因此,有时会在导电部的最表面上使用贵金属以防止腐蚀,形成贵金属部。
若在导电部的最表面上形成有贵金属部,则贵金属部与基层金属部(一般为镍-磷合金)之间有时会发生金属扩散,导致在贵金属部与基层金属部之间形成非晶质部(富磷部)。如果在贵金属部与基层金属部之间形成了非晶质部(富磷层),则在安装时导电部有时会发生开裂。其结果,有时很难充分提高电极间的导电可靠性。
此外,与镍-硼合金以及纯镍等相比,用于基层金属中的镍-磷合金的电阻值有时会变高。其结果,有时很难充分降低电极间的连接电阻。
本发明的目的在于,提供一种能够有效地抑制在安装时导电部发生开裂且能够有效地降低电极间的连接电阻的导电性粒子。此外,本发明的目的还在于,提供使用了所述导电性粒子的导电材料以及连接结构体。
用于解决问题的技术方案
根据本发明的广泛方面,本发明提供一种导电性粒子,其具备:基材粒子、配置在所述基材粒子的表面上的第一导电部、以及配置在所述第一导电部的表面上的第二导电部,其中,所述第一导电部含有镍和硼,且不含磷,所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第二导电部中的主金属的标准电极电位。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位与所述第二导电部中的主金属的标准电极电位之差的绝对值为0.05V以上且3V以下。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量为0重量%以上且10重量%以下,所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量为0重量%以上且10重量%以下。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,所述第一导电部的总100重量%中的镍的平均含量为50重量%以上且99.9重量%以下。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,所述第一导电部的总100重量%中的硼的平均含量为0.001重量%以上且10重量%以下。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,所述第二导电部中的主金属为锡、铜、钯、钌、铂、银、铑、铱或金。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,所述第二导电部的外表面经过了防锈处理。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,所述第二导电部的外表面通过具有碳原子数为6~22的烷基的化合物进行了防锈处理。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,所述基材粒子的粒径为0.1μm以上且100μm以下。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,其在所述第一导电部或所述第二导电部的外表面上具有多个突起。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,其在所述第一导电部或所述第二导电部的内部或内侧中,具备使所述第一导电部或所述第二导电部的表面隆起的多个芯物质以形成多个所述突起。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,其在所述第一导电部或所述第二导电部的内部或内侧中,不具备为了形成多个所述突起而使所述第一导电部或所述第二导电部的表面隆起的多个芯物质。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,其具备配置在所述第二导电部的外表面上的绝缘性物质。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,其用于具备电极与配置在所述电极的表面上的保护层的带保护层电极的导电连接。
在本发明涉及的导电性粒子的某个特定方面中,其用于柔性部件的电极的导电连接。
根据本发明的广泛方面,本发明提供一种导电材料,其含有:所述的导电性粒子、以及粘接剂树脂。
根据本发明的广泛方面,本发明提供一种连接结构体,其具备:在表面上具有第一电极的第一连接对象部件、在表面上具有第二电极的第二连接对象部件、以及连接所述第一连接对象部件与所述第二连接对象部件的连接部,其中,所述连接部由所述的导电性粒子形成、或由含有所述导电性粒子和粘接剂树脂的导电材料形成,所述第一电极与所述第二电极通过所述导电性粒子实现了电连接。
在本发明涉及的连接结构体的某个特定方面中,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第一电极或所述第二电极的外表面的主金属的标准电极电位。
发明的效果
本发明涉及的导电性粒子具备:基材粒子、配置在所述基材粒子的表面上的第一导电部、以及配置在所述第一导电部的表面上的第二导电部。在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部含有镍和硼,且不含磷。在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下。在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第二导电部中的主金属的标准电极电位。在本发明涉及的导电性粒子中由于具备所述结构,因此能够有效地抑制安装时导电部发生开裂且能够有效地降低电极间的连接电阻。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式涉及的导电性粒子的截面图。
图2是表示本发明第二实施方式涉及的导电性粒子的截面图。
图3是表示本发明第三实施方式涉及的导电性粒子的截面图。
图4是表示本发明第四实施方式涉及的导电性粒子的截面图。
图5是用于说明在本发明第一实施方式涉及的导电性粒子的第一导电部中求出硼的平均含量的各个区域的示意图。
图6是用于说明在本发明第二实施方式涉及的导电性粒子的第一导电部中求出硼的平均含量的各个区域的示意图。
图7是示意性地表示使用了本发明第一实施方式涉及的导电性粒子的连接结构体的正视截面图。
具体实施方式
以下,将对本发明的详细内容进行说明。
(导电性粒子)
本发明涉及的导电性粒子具备:基材粒子、配置在所述基材粒子的表面上的第一导电部、以及配置在所述第一导电部的表面上的第二导电部。在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部含有镍和硼,且不含磷。在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下。在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第二导电部中的主金属的标准电极电位。
在本发明涉及的导电性粒子中由于具备所述结构,因此能够有效地抑制安装时导电部发生开裂且能够有效地降低电极间的连接电阻。
一般而言,在通过无电解镀层形成含有镍和硼的导电层时,镀浴中的硼含量随着镀层的进行而发生变化。因此,所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值会产生差异。在本发明中,通过适当地管理反应中的温度、镍离子浓度、还原剂的滴加速度、以及搅拌条件等,并通过采用能够在形成镍镀膜时以高精度均匀地保持镍镀膜中硼含量的方法等,从而实现了降低所述绝对值。
在低压安装中,为了确保充分的导电可靠性,并且为了防止导电部发生腐蚀,会在导电部的最表面上使用贵金属,以形成贵金属部。
若在导电部的最表面上形成有贵金属部,则有时在贵金属部与基层金属部(一般为镍-磷合金)之间会发生金属扩散,导致在贵金属部与基层金属部之间形成非晶质部(富磷部)。如果在贵金属部与基层金属部之间形成了非晶质部(富磷层),则在安装时导电部有时会发生开裂。其结果,就现有的导电性粒子而言,有时很难充分提高电极间的导电可靠性。
此外,与镍-硼合金以及纯镍等相比,用于基层金属中的镍-磷合金的电阻值有时会变高。其结果,有时很难充分降低电极间的连接电阻。
在本发明涉及的导电性粒子中,由于采用了所述结构,因此即便在导电部中使用了贵金属,在贵金属部与基层金属部之间也不会发生金属扩散,在贵金属部与基层金属部之间也不会形成非晶质部(富磷部)。因此,能够有效地抑制在安装时导电部发生开裂且能够有效地降低电极间的连接电阻。
在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第二导电部中的主金属的标准电极电位。从更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂的观点、以及从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位与所述第二导电部中的主金属的标准电极电位之差的绝对值优选为0.05V以上,更优选为0.1V以上,更进一步优选为0.5V以上。从更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂的观点、以及从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位与所述第二导电部中的主金属的标准电极电位之差的绝对值优选为3V以下,更优选为2.1V以下,进一步优选为1.3V以下。导电部中的主金属是指,导电部所含金属种类中含量最多的金属种类。
以下,将参考附图,对本发明进行具体说明。
图1是表示本发明第一实施方式涉及的导电性粒子的截面图。
图1所示的导电性粒子1具备:基材粒子2、第一导电部3、以及第二导电部4。其中,第一导电部3配置在基材粒子2的表面上。第二导电部4配置在第一导电部3的表面上。导电性粒子1在基材粒子2的表面上配置有第一导电部3,在第一导电部3的表面上配置有第二导电部4。在本实施方式中,导电性粒子1是以第一导电部3覆盖基材粒子2的表面的包覆粒子,且是以第二导电部4覆盖第一导电部3的表面的包覆粒子。所述导电性粒子可以以所述第一导电部覆盖所述基材粒子的整个表面,也可以以所述第一导电部覆盖所述基材粒子的表面的一部分。所述导电性粒子可以以所述第二导电部覆盖所述第一导电部的整个表面,也可以以所述第二导电部覆盖所述第一导电部的表面的一部分。
在导电性粒子1中,第一导电部3含有镍和硼,且不含磷。第一导电部3的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与第一导电部3的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下。当该绝对值为0重量%时,两个区域(R1)、(R2)中的硼的平均含量相同。所述区域(R1)在图5中是指,第一导电部3的内表面(基材粒子2的外表面)与虚线L1之间的区域。所述区域(R2)在图5中是指,第一导电部3的外表面(第二导电部4的内表面)与虚线L2之间的区域。
导电性粒子1与后述的导电性粒子21不同,其不具有芯物质。导电性粒子1与后述的导电性粒子21、31不同,其不具有突起。导电性粒子1为球状。第一导电部3以及第二导电部4在其外表面上不具有突起。如上所述,本发明涉及的导电性粒子可以在导电性的表面上不具有突起,其可以为球状。此外,导电性粒子1与后述的导电性粒子21、31不同,其不具有绝缘性物质。但是,导电性粒子1可以具有配置在第二导电部4的外表面上的绝缘性物质。
在导电性粒子1中,基材粒子2与第一导电部3相接。在导电性粒子1中,第一导电部3与第二导电部4相接。
图2是表示本发明第二实施方式涉及的导电性粒子的截面图。
图2所示的导电性粒子11具备:基材粒子2、第一导电部13、以及第二导电部4。
在导电性粒子1和导电性粒子11中,第一导电部3与第一导电部13不同。第一导电部13整体具有配置在基材粒子2侧的导电部13A、以及配置在基材粒子2侧的相反侧的导电部13B。在导电性粒子1中,形成有单层结构的第一导电部3,与此相对,在导电性粒子11中,则形成有具有导电部13A和导电部13B的双层结构的第一导电部13。导电部13A与导电部13B可以形成为不同的导电部,也可以形成为相同的导电层。所述第一导电部可以是单层结构,也可以是两层以上的多层结构。
导电部13A配置在基材粒子2的表面上。导电部13A配置在基材粒子2与导电部13B之间。导电部13A与基材粒子2相接。导电部13B与导电部13A相接。在基材粒子2的表面上配置有导电部13A,在导电部13A的外表面上配置有导电部13B。
在导电性粒子11中,第一导电部13含有镍和硼,且不含磷。例如,导电部13A可以为镍-硼镀层,导电部13B可以为纯镍层或镍-锡合金层。第一导电部13的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与第一导电部13的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下。所述区域(R1)在图6中是指,第一导电部13的内表面(导电部13A的内表面、基材粒子2的外表面)与虚线L1之间的区域。所述区域(R2)在图6中是指,第一导电部13的外表面(导电部13B的外表面、第二导电部4的内表面)与虚线L2之间的区域。若所述第一导电部为两层以上的多层结构,则所述区域(R1)以及区域(R2)优选由所述第一导电部的总厚度算出。
图3是表示本发明第三实施方式涉及的导电性粒子的截面图。
图3所示的导电性粒子21具备:基材粒子2、第一导电部23、第二导电部24、多个芯物质25、以及多个绝缘性物质26。其中,第一导电部23配置在基材粒子2的表面上。第二导电部24配置在第一导电部23的表面上。导电性粒子21在基材粒子2的表面上配置有第一导电部23,在第一导电部23的表面上配置有第二导电部24。
在导电性粒子21中,第一导电部23含有镍和硼,且不含磷。第一导电部23的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与第一导电部3A的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下。
导电性粒子21在导电性的表面上具有多个突起21A。第一导电部23在外表面上具有多个突起23A。第二导电部24在外表面上具有多个突起24A。多个芯物质25配置在基材粒子2的表面上。多个芯物质25嵌入第一导电部23内。多个芯物质25嵌入第二导电部24的内侧。芯物质25配置在突起21A、23A、24A的内侧。第一导电部23覆盖多个芯物质25。第一导电部23和第二导电部24的外表面由于多个芯物质25而隆起,从而形成突起21A、23A、24A。
导电性粒子21具有配置在第二导电部24的外表面上的绝缘性物质26。第二导电部24的外表面的至少一部分区域被绝缘性物质26覆盖。绝缘性物质26由具有绝缘性的材料而形成。在本实施方式中,绝缘性物质26是绝缘性粒子。如上所述,本发明涉及的导电性粒子可以具有配置在所述第二导电部的外表面上的所述绝缘性物质。但是,本发明涉及的导电性粒子也可以不必具有所述绝缘性物质。
图4是表示本发明第四实施方式涉及的导电性粒子的截面图。
图4所示的导电性粒子31具备:基材粒子2、第一导电部33、第二导电部34、以及多个绝缘性物质26。其中,第一导电部33配置在基材粒子2的表面上。第二导电部34配置在第一导电部33的表面上。导电性粒子31在基材粒子2的表面上配置有第一导电部33,在第一导电部33的表面上配置有第二导电部34。
在导电性粒子31中,第一导电部33含有镍和硼,且不含磷。第一导电部33的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与第一导电部3B的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下。
导电性粒子31与导电性粒子21不同,其不具备芯物质。导电性粒子31不具备芯物质,但在导电性的表面上具备多个突起31A。第一导电部33在外表面上具有多个突起33A。第二导电部34在外表面上具有多个突起34A。
第一导电部33具有第一部分、以及比该第一部分厚度更厚的第二部分。除多个突起以外的部分是第一导电部33的所述第一部分。多个突起是第一导电部33的厚度更厚的所述第二部分。
导电性粒子31具有配置在第二导电部34的外表面上的绝缘性物质26。第二导电部34的外表面的至少一部分区域被绝缘性物质26覆盖。绝缘性物质26由具有绝缘性的材料而形成。在本实施方式中,绝缘性物质26是绝缘性粒子。如上所述,本发明涉及的导电性粒子可以具有配置在所述第二导电部的外表面上的所述绝缘性物质。但是,本发明涉及的导电性粒子也可以不必具有所述绝缘性物质。
以下,对导电性粒子的其他详细内容进行说明。
(基材粒子)
作为所述基材粒子,可以列举树脂粒子、除金属粒子以外的无机粒子、有机无机混合粒子以及金属粒子等。所述基材粒子优选为除金属粒子以外的基材粒子,更优选为树脂粒子、除金属粒子以外的无机粒子或有机无机混合粒子。所述基材粒子可以具有核、以及配置在该核的表面上的壳,其可以为核壳粒子。所述核可以为有机核,所述壳可以为无机壳。
所述基材粒子进一步优选为树脂粒子或有机无机混合粒子,其可以是树脂粒子,也可以是有机无机混合粒子。在使用所述导电性粒子连接电极间时,将所述导电性粒子配置在电极间之后,通过对其进行压接以压缩所述导电性粒子。若所述基材粒子为树脂粒子或有机无机混合粒子,则在进行所述压接时所述导电性粒子容易变形,导电性粒子与电极的接触面积变大。由此,可以更进一步提高电极间的导电可靠性。
作为用于形成所述树脂粒子的树脂,可以适宜地使用各种有机物。作为用于形成所述树脂粒子的树脂,例如可以列举聚乙烯、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;聚甲基丙烯酸甲酯以及聚甲基丙烯酸酯等丙烯酸树脂;聚碳酸酯、聚酰胺、苯酚甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯并胍胺甲醛树脂、尿素甲醛树脂、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、聚对苯二甲酸乙二醇酯、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、二乙烯基苯聚合物、以及二乙烯基苯类共聚物等。作为所述二乙烯基苯类共聚物等,可以列举二乙烯基苯-苯乙烯共聚物以及二乙烯基苯-(甲基)丙烯酸酯共聚物等。由于能够易于将所述树脂粒子的硬度控制在适宜的范围内,因此用于形成所述树脂粒子的树脂优选为聚合一种或两种以上具有乙烯性不饱和基的聚合性单体的聚合物。
在聚合具有乙烯性不饱和基的聚合性单体而获得所述树脂粒子时,作为所述具有乙烯性不饱和基的聚合性单体,可以列举非交联性的单体和交联性的单体。
作为所述非交联性的单体,例如可以列举苯乙烯、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)2-乙基己丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(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;2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、聚氧乙烯(甲基)丙烯酸酯、(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;甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚等乙烯基醚化合物;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基酯化合物;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、氯苯乙烯等含卤素单体等。
作为所述交联性单体,例如可以列举四烃甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、四烃甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四烃甲基甲烷二(甲基)丙烯酸酯、三烃甲基丙烷三(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含硅烷单体等。
通过以公知的方法使具有所述乙烯性不饱和基的聚合性单体聚合,能够获得所述树脂粒子。作为该方法,例如,可以列举在存在自由基聚合引发剂的条件下进行悬浮聚合的方法、以及使用非交联的种粒子与自由基聚合引发剂使单体溶胀而聚合的方法等。
所述树脂粒子的粒径优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为1.5μm以上,特别优选为2μm以上,最优选为3μm以上。所述树脂粒子的粒径优选为500μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下,特别优选为20μm以下,最优选为10μm以下。若所述树脂粒子的粒径为所述下限以上,则由于导电性粒子与电极的接触面积变大,因此,能够更进一步提高电极间的导电可靠性,并且能够更进一步降低通过导电性粒子连接的电极间的连接电阻。此外,在通过无电解镀层在树脂粒子表面上形成导电部时,能够使凝集的导电性粒子不易形成。若所述树脂粒子的粒径为所述上限以下,则导电性粒子容易被充分压缩,能够更进一步降低电极间的连接电阻,且能够更进一步缩小电极间的间隔。
若所述基材粒子为除金属粒子以外的无机粒子或有机无机混合粒子,则作为用于形成基材粒子的无机物,可以列举二氧化硅、氧化铝、钛酸钡、氧化锆以及碳黑等。优选所述无机物不是金属。作为由所述二氧化硅形成的粒子,对其没有特殊的限制,例如可以列举:使具有两个以上水解性烷氧基甲硅烷基的硅化合物水解并形成交联聚合物粒子后,根据需要进行烧制而获得的粒子。作为所述有机无机混合粒子,例如可以列举由交联的烷氧基甲硅烷基聚合物与丙烯酸树脂形成的有机无机混合粒子等。
所述有机无机混合粒子优选为具有核、以及配置在该核表面上的壳的核壳型有机无机混合粒子。所述核优选为有机核。所述壳优选为无机壳。从有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,所述基材粒子优选为具有有机核、以及配置在所述有机核表面上的无机壳的有机无机混合粒子。
作为用于形成所述有机核的材料,可以列举所述的用于形成树脂粒子的树脂等。
作为用于形成所述无机壳的材料,可以列举所述的用于形成基材粒子的无机物。作为用于形成所述无机壳的材料优选为二氧化硅。所述无机壳优选通过在所述核的表面上以溶胶-凝胶法将金属醇盐形成为壳状物之后,烧结该壳状物而形成。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。
所述核的粒径优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为1.5μm以上,特别优选为2μm以上,最优选为3μm以上,且优选为500μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下,特别优选为20μm以下,最优选为10μm以下。若所述核的粒径为所述下限以上及所述上限以下,则能够获得更进一步适用于电极间电连接的导电性粒子,可以使基材粒子适宜地应用于导电性粒子的用途中。例如,若所述核的粒径为所述下限以上及所述上限以下,则在使用所述导电性粒子连接电极间时,导电性粒子与电极的接触面积充分变大,且在形成导电部时能够使凝集的导电性粒子不易形成。此外,能够使通过导电性粒子所连接的电极间的间隔不会变得过大,且能够使导电部难以从基材粒子的表面上剥离。
若所述核为真球状,则所述核的粒径是指直径,若所述核为真球状以外的形状,则所述核的粒径是指圆当量直径。此外,核的粒径是指,以任意粒径测量装置对核进行测量所得出的平均粒径。所述平均粒径优选为数均粒径。例如,可以使用应用了激光散射、电阻值变化、摄影后的图像解析等原理的粒度分布测量装置。
所述壳的厚度优选为0.1μm以上,更优选为0.2μm以上,且优选为5μm以下,更优选为3μm以下。若所述壳的厚度为所述下限以上及所述上限以下,则能够获得更进一步适用于电极间电连接的导电性粒子,可以使基材粒子适宜地应用于导电性粒子的用途中。所述壳的厚度是一个基材粒子的平均厚度。可以通过控制溶胶-凝胶法来控制所述壳的厚度。
所述除金属粒子以外的无机粒子以及所述有机无机混合粒子的粒径优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为1.5μm以上,特别优选为2μm以上,最优选为3μm以上。所述除金属粒子以外的无机粒子以及所述有机无机混合粒子的粒径优选为500μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下,特别优选为20μm以下,最优选为10μm以下。若所述除金属粒子以外的无机粒子以及所述有机无机混合粒子的粒径为所述下限以上及所述上限以下,则由于导电性粒子与电极的接触面积变大,因此,能够更进一步提高电极间的导电可靠性,并且能够更进一步降低通过导电性粒子连接的电极间的连接电阻。此外,在通过无电解镀层在除金属粒子以外的无机粒子以及有机无机混合粒子的表面上形成导电部时,能够使凝集的导电性粒子不易形成。若所述有机无机混合粒子的粒径为所述上限以下,则导电性粒子容易被充分压缩,能够更进一步降低电极间的连接电阻,且能够更进一步缩小电极间的间隔。
若所述基材粒子为金属粒子,则就作为该金属粒子的材料的金属而言,可以列举银、铜、镍、硅、金以及钛等。
所述金属粒子的粒径优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为1.5μm以上,特别优选为2μm以上,最优选为3μm以上。所述金属粒子的粒径优选为500μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下,特别优选为20μm以下,最优选为10μm以下。若所述金属粒子的粒径为所述下限以上及所述上限以下,则由于导电性粒子与电极的接触面积变大,因此,能够更进一步提高电极间的导电可靠性,并且能够更进一步降低通过导电性粒子连接的电极间的连接电阻。此外,在通过无电解镀层在树脂粒子的表面上形成导电部时,能够使凝集的导电性粒子不易形成。
所述基材粒子的粒径优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为1.5μm以上,特别优选为2μm以上,最优选为3μm以上。所述基材粒子的粒径优选为500μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下,特别优选为20μm以下,最优选为10μm以下。若所述基材粒子的粒径为所述下限以上,则由于导电性粒子与电极的接触面积变大,因此,能够更进一步提高电极间的导电可靠性,并且能够更进一步降低通过导电性粒子连接的电极间的连接电阻。此外,在通过无电解镀层在基材粒子的表面上形成导电部时,能够使凝集的导电性粒子不易形成。若所述基材粒子的粒径为所述上限以下,则导电性粒子容易被充分压缩,能够更进一步降低电极间的连接电阻,且能够更进一步缩小电极间的间隔。
若基材粒子为真球状,则所述基材粒子的粒径是指直径,若所述基材粒子并非真球状,则所述基材粒子的粒径是指圆当量直径。此外,所述基材粒子的粒径是指,通过任意粒径测量装置对基材粒子进行测量所得出的平均粒径。所述平均粒径优选为数均粒径。例如,可以使用应用了激光散射、电阻值变化、摄影后的图像解析等原理的粒度分布测量装置。
所述基材粒子的粒径特别优选为2μm以上且20μm以下。若所述基材粒子的粒径在2μm以上且20μm以下的范围内,则能够进一步缩小电极间的间隔,且即便增加导电部的厚度也依旧能够获得较小的导电性粒子。
(第一导电部以及第二导电部)
在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部含有镍和硼,且不含磷。在本发明涉及的导电性粒子中,所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下。当所述第一导电部为单层结构时,所述区域(R1)在图5中是指,第一导电部3的内表面(基材粒子2的外表面)与虚线L1之间的区域。当所述第一导电部为单层结构时,所述区域(R2)在图5中是指,第一导电部3的外表面(第二导电部4的内表面)与虚线L2之间的区域。当所述第一导电部为双层结构时,所述区域(R1)在图6中是指,第一导电部13的内表面(导电部13A的内表面、基材粒子2的外表面)与虚线L1之间的区域。当所述第一导电部为双层结构时,所述区域(R2)在图6中是指,第一导电部13的外表面(导电部13B的外表面、第二导电部4的内表面)与虚线L2之间的区域。当所述第一导电部为两层以上的多层结构时,所述区域(R1)以及区域(R2)优选由所述第一导电部的总厚度算出。
所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值可以大于0重量%,也可以为0.5重量%以上。所述区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与所述区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值优选为1.0重量%以上。若所述区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与所述区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为所述下限以上,则能够更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂。所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值优选为5重量%以下。若所述区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与所述区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为所述上限以下,则能够更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂,且能够更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量优选为0重量%以上,更优选为0.001重量%以上,进一步优选为0.01重量%以上,特别优选为0.1重量%以上。所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量优选为10重量%以下,更优选为5重量%以下,进一步优选为4重量%以下,特别优选为3重量%以下。若所述区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量为所述下限以上以及所述上限以下,则能够更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂且能够更进一步有效地降低电极间的连接电阻。硼的平均含量为0重量%的区域不含硼。
所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量优选为0重量%以上,更优选为0.001重量%以上,进一步优选为0.01重量%以上,特别优选为0.1重量%以上。所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量优选为10重量%以下,更优选为5重量%以下,进一步优选为4重量%以下,特别优选为3重量%以下。若所述区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量为所述下限以上以及所述上限以下,则能够更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂,且能够更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
从更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂的观点、以及从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,优选硼均匀分布在所述第一导电部中。
所述第一导电部的总100重量%中的镍的平均含量优选为50重量%以上,更优选为65重量%以上,且优选为99.9重量%以下,更优选为95重量%以下。若所述第一导电部的总100重量%中的镍的平均含量为所述下限以上以及所述上限以下,则能够更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂,且能够更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
所述第一导电部的总100重量%中的硼的平均含量优选为0.001重量%以上,更优选为0.01重量%以上,进一步优选为0.1重量%以上,且优选为10重量%以下,更优选为5重量%以下,进一步优选为3重量%以下。若所述第一导电部的总100重量%中的硼的平均含量为所述下限以上以及所述上限以下,则能够更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂且能够更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
对于所述第一导电部中的镍及硼的各自平均含量的测量方法而言,可以使用已知的各种分析方法,对此没有特殊的限制。作为此测量方法,可以列举吸光分析法或光谱分析法等。在所述吸光分析法中,可以使用火焰吸光光度计以及电加热炉吸光光度计等。作为所述光谱分析法,可以列举等离子体发光分析法以及等离子体离子源质谱分析法等。
在测定所述第一导电部中的镍及硼的各自平均含量时,优选使用ICP发光分析装置。作为ICP发光分析装置的市售品,可以列举HORIBA株式会社制造的ICP发光分析装置、日立高新技术株式会社制造的“ICP-MS”等。需要说明的是,如果在形成所述第二导电部之后测量所述第一导电部中的镍及硼的平均含量,可以使用场发射透射电子显微镜(日本电子株式会社制造的“JEM-2010FEF”)等,并通过能量色散X射线分析仪(EDS)进行测定。
在测定所述第一导电部的厚度方向上的各区域中的镍及硼的各自含量以及各自平均含量时,可以使用场发射透射电子显微镜(日本电子株式会社制造的“JEM-2010FEF”)等,并通过能量色散X射线分析仪(EDS)进行测定。
所述第一导电部的厚度优选为0.005μm以上,更优选为0.01μm以上,进一步优选为0.05μm以上,且优选为1μm以下,更优选为0.3μm以下。若所述第一导电部的厚度为所述下限以上以及所述上限以下,则能够获得充分的导电性且使导电性粒子不会变得过硬,能够在连接电极间时使导电性粒子充分变形。若所述第一导电部为两层以上的多层结构,则所述第一导电部的厚度优选为所有层的总厚度。
所述第一导电部的厚度特别优选为0.05μm以上且0.3μm以下。此外,特别优选所述基材粒子的粒径为2μm以上且20μm以下,且所述第一导电部的厚度为0.05μm以上且0.3μm以下。如此,导电性粒子可以更优选地适用于流通较大电流的用途。并且,在压缩导电性粒子、连接电极间时,能够更进一步抑制电极出现损伤。
所述第二导电部的厚度优选为0.005μm以上,更优选为0.01μm以上,进一步优选为0.02μm以上,且优选为1μm以下,更优选为0.3μm以下。若所述第二导电部的厚度为所述下限以上以及所述上限以下,则能够获得充分的导电性且使导电性粒子不会变得过硬,能够在连接电极间时使导电性粒子充分变形。
所述第二导电部的厚度特别优选为0.02μm以上且0.3μm以下。此外,特别优选所述基材粒子的粒径为2μm以上且20μm以下,且所述第二导电部的厚度为0.02μm以上且0.3μm以下。如此,导电性粒子可以更优选地适用于流通较大电流的用途。并且,在压缩导电性粒子、连接电极间时,能够更进一步抑制电极出现损伤。
例如可以使用透射电子显微镜(日本电子株式会社制造的“JEM-2010”)等,通过观察导电性粒子的截面而测定所述第一导电部的厚度与所述第二导电部的厚度。
所述第一导电部优选含有镍作为主金属。所述第一导电部也可以含有镍以外的金属。作为所述第一导电部中镍以外的金属,可以列举金、银、铜、铂、锌、铁、锡、铅、铝、钴、银、钯、铬、Sg、钛、锑、铋、铊、钨、锗、镉、硅、钼、锡掺杂的氧化铟(ITO)以及焊料等。这些金属可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上。若在所述第一导电部中含有多种金属,则这多种金属也可以合金化。
对于用于形成所述第二导电部的金属没有特殊的限制。作为所述金属,例如可以列举金、银、铜、铂、锌、铁、锡、铅、铝、钴、铟、钯、铬、钌、铑、铱、铋、铊、钨、锗、硅以及钼等。从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,所述金属优选比作为所述第一导电部的主金属的镍电位更大。所述金属优选为锡、铜、钯、钌、铂、银、铑、铱或金,更优选为金、银、铜或钯。从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,所述第二导电部中的主金属优选为锡、铜、钯、钌、铂、银、铑、铱或金,更优选为金或钯。此外,从更进一步有效地抑制安装时导电部发生开裂的观点出发,所述第二导电部中的主金属优选为钯或钌,更优选为钯。
需要说明的是,所述第一导电部中的主金属以及所述第二导电部中的主金属是指,在所述第一导电部和所述第二导电部中所含的金属中含量最多的金属。在所述第一导电部和所述第二导电部中所含的所有金属100重量%中,所述主金属的含量优选为50重量%以上,更优选为80重量%以上,进一步优选为90重量%以上。所述第一导电部和所述第二导电部中可以仅含有一种金属,也可以含有两种以上金属。
对形成所述第一导电部和所述第二导电部的方法没有特殊的限制。作为形成所述第一导电部和所述第二导电部的方法,例如可以列举无电解镀层法、电镀法、物理蒸着法、以及将含有金属粉末或金属粉末以及粘接剂的糊剂涂层在基材粒子或其他导电部的表面上的方法等。由于导电部的形成较为简便,因此优选为无电解镀层法。作为所述物理蒸着法,可以列举真空蒸着、离子镀以及离子溅射等方法。
所述导电性粒子的粒径优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为1.5μm以上,特别优选为2μm以上,最优选为3μm以上。所述导电性粒子的粒径优选为500μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下,特别优选为20μm以下,最优选为10μm以下。若导电性粒子的粒径为所述下限以上以及所述上限以下,则在使用所述导电性粒子连接电极间时,导电性粒子与电极的接触面积能够充分变大,且能够在形成导电部时使凝集的导电性粒子不易形成。此外,通过导电性粒子所连接的电极间的间隔不会变得过大,且能够使导电部难以从基材粒子的表面上剥离。
若导电性粒子为真球状,则所述导电性粒子的粒径是指直径,若所述导电性粒子并非真球状,则所述导电性粒子的粒径是指圆当量直径。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个导电性粒子并计算出各个导电性粒子粒径的平均值,或通过进行激光衍射型粒度分布测定而求出。在使用电子显微镜或光学显微镜进行观察时,平均1个导电性粒子的粒径以圆当量直径的粒径的形式求出。在使用电子显微镜或光学显微镜进行观察时,任意50个导电性粒子的圆当量直径的平均粒径几乎等同于球当量直径的平均粒径。在激光衍射型粒度分布测定中,平均1个导电性粒子的粒径以球当量直径的粒径的形式求出。所述导电性粒子的粒径优选通过激光衍射型粒度分布测定算出。
作为控制所述第一导电部的各个区域中镍及硼的各自含量以及各自平均含量的方法,例如可以列举:在通过无电解镀层形成第一导电部时控制镍镀液pH的方法、调整镍镀液中的硼浓度的方法、以及调整镍镀液中的镍浓度的方法等。
在以无电解镀层进行形成的方法中,通常进行催化剂化步骤、以及无电解镀层步骤。以下,对通过无电解镀层在基材粒子表面上形成含有镍和硼的第一导电部的方法的一个示例进行说明。
在所述催化剂化步骤中,在基材粒子的表面上形成作为通过无电解镀层形成镀层的起点的催化剂。
作为在基材粒子的表面上形成所述催化剂的方法,例如可以列举以下方法。在向含有氯化钯和氯化锡的溶液中添加了基材粒子后,通过酸溶液或碱溶液使基材粒子的表面活性化,使钯在基材粒子的表面上析出的方法。在向含有硫酸钯和氨基吡啶的溶液中添加了基材粒子后,通过含有还原剂的溶液使基材粒子的表面活性化,使钯在基材粒子的表面上析出的方法。作为所述还原剂,使用含硼还原剂。此外,作为所述还原剂,通过使用含硼还原剂,可以形成含有硼的第一导电部。
在所述无电解镀层工序中,优选使用含镍化合物、含硼还原剂,根据需要,可以适宜地使用含有络合剂、以及稳定剂的镍镀浴。
通过在镍镀浴中浸渍基材粒子,能够使镍在表面上已形成有催化剂的基材粒子的表面上析出,从而形成含有镍和硼的第一导电部。
作为所述含镍化合物,可以列举硫酸镍以及氯化镍等。所述含镍化合物优选为镍盐。
作为所述含硼还原剂,可以列举二甲胺硼烷、硼氢化钠、以及硼氢化钾等。
作为所述络合剂,可以列举乙酸钠以及丙酸钠等单羧酸类络合剂;丙二酸二钠等二羧酸类络合剂;琥珀酸二钠等三羧酸类络合剂;乳酸、DL-苹果酸、罗谢尔盐、柠檬酸钠以及葡萄糖酸钠等羟基酸类络合剂;甘氨酸以及EDTA等氨基酸类络合剂;乙二胺等胺类络合剂;马来酸等有机酸类络合剂;以及这些物质的盐等。所述络合剂可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上。
可以添加铅化合物、铋化合物或铊化合物作为所述稳定剂。作为这些化合物的具体示例,可以列举构成化合物的金属(铅、铋、铊)的硫酸盐、碳酸盐、乙酸盐、硝酸盐、以及盐酸盐等。考虑到对环境的影响,优选为铋化合物或铊化合物。
作为增加所述第一导电部中的硼含量方法的一个优选示例,可以列举降低镀液的pH并降低镍镀液的反应速度的方法、降低镍镀液温度的方法、提高镍镀液中含硼还原剂浓度的方法、提高镍镀液中络合剂浓度的方法等。这些方法可以单独使用,也可以组合两种以上使用。通过所述的优选的方法,可以调整所述区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量、以及所述区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量。其结果,能够易于将所述区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与所述区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值设为0重量%以上且10重量%以下。
(芯物质)
优选所述导电性粒子在导电性的表面上具有突起。优选所述第一导电部或所述第二导电部在其外表面上具有突起。优选所述第一导电部以及所述第二导电部在其外表面上具有突起。所述突起优选为多个突起。通常在通过所述导电性粒子而连接的电极的表面上多形成有氧化膜。并且,在所述导电性粒子的导电部的表面上多形成有氧化膜。通过使用具有所述突起的导电性粒子,能够在将导电性粒子配置在电极间之后通过对其进行压接,以突起有效地去除氧化膜。因此,能够更加可靠地使电极与导电性粒子相接触,能够降低电极间的连接电阻。此外,若所述导电性粒子在表面上具有绝缘性物质、或将导电性粒子分散在粘接剂树脂中用作导电材料,则通过导电性粒子的突起,可以有效地去除导电性粒子与电极之间的绝缘性物质或粘接剂树脂。因此,能够提高电极间的导电可靠性。
此外,若所述导电性粒子在第一导电部或第二导电部的外表面上具有突起,则能够缩小所述导电性粒子互相接触的面积。因此,能够抑制多个所述导电性粒子的凝集。因此,可以防止不可连接的电极间发生电连接,从而能够更进一步提高绝缘可靠性。
通过使所述芯物质嵌入第一导电部或第二导电部中,能够使所述第一导电部或所述第二导电部更易于在其外表面上具有多个突起。从更易于形成多个突起的观点出发,优选为了在所述第一导电部或所述第二导电部的内部或内侧形成多个所述突起,而具备使所述第一导电部或所述第二导电部的表面隆起的多个芯物质。但是,为了在所述导电性粒子、所述第一导电部以及所述第二导电部的外表面上形成突起,不一定必须使用芯物质,优选不使用芯物质。所述导电性粒子优选不具有使所述第一导电部或所述第二导电部的外表面隆起的芯物质。在所述导电性粒子中,优选不具备为了在所述第一导电部或所述第二导电部的内部或内侧上形成多个所述突起,而使所述第一导电部或所述第二导电部的表面隆起的多个芯物质。若使用所述芯物质,则所述芯物质优选配置在所述第一导电部的内侧或内部。若使用所述芯物质,则所述芯物质也可以配置在所述第二导电部的内侧或内部。
作为形成所述突起的方法,可以列举以下方法等。使芯物质附着在基材粒子的表面上之后,通过无电解镀层形成导电部的方法。通过无电解镀层在基材粒子的表面上形成了导电部之后,使芯物质附着,进一步通过无电解镀层形成导电部的方法。在以无电解镀层在基材粒子的表面上形成导电部的中途阶段添加芯物质的方法。
作为在所述基材粒子的表面上配置芯物质的方法,可以列举以下方法等。向基材粒子的分散液中添加芯物质,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。向装有基材粒子的容器内添加芯物质,通过旋转容器等机械作用使芯物质附着在基材粒子的表面上的方法。为了易于控制附着的芯物质的量,在所述基材粒子的表面上配置芯物质的方法优选为使芯物质聚集、附着在分散液中的基材粒子的表面上的方法。
作为所述芯物质的材料,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,例如,可以列举金属、金属的氧化物、石墨等的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。作为所述非导电性物质,可以列举二氧化硅、氧化铝、钛酸钡以及氧化锆等。为了有效地去除氧化膜,优选使用坚硬的芯物质。由于能够提高导电性并能够进一步有效地降低连接电阻,优选使用金属。所述芯物质优选为金属粒子。就作为所述芯物质的材料的金属而言,可以适当使用作为所述第一导电部以及所述第二导电部的材料而列举的金属。
作为所述芯物质的材料,例如,可以列举钛酸钡(莫氏硬度4.5)、镍(莫氏硬度5)、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)以及金刚石(莫氏硬度10)等。从更进一步有效地提高导电性的观点、以及更进一步有效地降低连接电阻的观点出发,所述芯物质优选为镍、氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化钨或金刚石,更优选为氧化硅、氧化钛、二氧化锆、氧化铝、碳化钨或金刚石。从更进一步有效地提高导电性的观点、以及更进一步有效地降低连接电阻的观点出发,所述芯物质进一步优选为氧化钛、氧化锆、氧化铝、碳化钨或金刚石,特别优选为氧化锆、氧化铝、碳化钨或金刚石。从更进一步有效地提高导电性的观点、以及更进一步有效地降低连接电阻的观点出发,所述芯物质的材料的莫氏硬度优选为5以上,更优选为6以上,进一步优选为7以上,特别优选为7.5以上。
对所述芯物质的形状没有特殊的限制。所述芯物质的形状优选为块状。作为芯物质,例如可以列举粒状的块、多个微粒凝集的凝集块以及不定形块等。
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1μm以下,更优选为0.5μm以下。若所述芯物质的粒径为所述下限以上以及所述上限以下,则能够有效地降低电极间的连接电阻。
若芯物质为真球状,则所述芯物质的粒径是指直径,若芯物质并非真球状,则所述芯物质的粒径是指圆当量直径。所述芯物质的粒径优选为平均粒径,更优选为数均粒径。所述芯物质的粒径例如可以通过在电子显微镜或光学显微镜下观察任意50个芯物质并计算出各个芯物质粒径的平均值,或进行激光衍射型粒度分布测定而求出。在使用电子显微镜或光学显微镜进行观察时,平均1个芯物质的粒径以圆当量直径的粒径的形式求出。在使用电子显微镜或光学显微镜进行观察时,任意50个芯物质的圆当量直径的平均粒径几乎等同于球当量直径的平均粒径。在激光衍射型粒度分布测定中,平均1个芯物质的粒径以球当量直径的粒径的形式求出。所述芯物质的粒径优选通过激光衍射型粒度分布测定装置算出。
平均1个所述导电性粒子的所述突起的数量优选为3个以上,更优选为5个以上。对所述突起的数量的上限没有特殊的限制。可以考虑导电性粒子的粒径等适当选择所述突起数量的上限。若所述突起的平均高度为所述下限以上,则能够更进一步有效地降低电极间的连接电阻。
多个所述突起的平均高度优选为0.001μm以上,更优选为0.05μm以上,且优选为1μm以下,更优选为0.5μm以下。若所述突起的平均高度为所述下限以上以及所述上限以下,则能够跟进一步有效地降低电极间的连接电阻。
(绝缘性物质)
所述导电性粒子优选具备配置在所述第二导电部的外表面上的绝缘性物质。此时,若将所述导电性粒子用于电极间的连接中,则能够更进一步防止相邻电极间发生短路。具体而言,当多个导电性粒子发生接触时,由于在多个电极间存在绝缘性物质,因此可以防止横向相邻的电极间(而不是上下电极间)发生短路。需要说明的是,在连接电极间时,通过以两个电极对导电性粒子进行加压,能够轻易地去除所述第二导电部与电极之间的绝缘性物质。若所述导电性粒子在所述第二导电部的外表面上具有多个突起,则能够更进一步易于去除所述第二导电部与电极之间的绝缘性物质。
从在压接电极间时更进一步易于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。所述绝缘性物质也可以是绝缘层。
作为所述绝缘性物质的材料,可以列举作为所述的树脂粒子的材料、以及所述的基材粒子的材料而列举的无机物等。所述绝缘性物质的材料优选为所述的树脂粒子的材料。所述绝缘性物质优选为所述的树脂粒子或者所述的有机无机混合粒子,其可以是树脂粒子,也可以是有机无机混合粒子。
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。所述绝缘性物质的材料可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上。
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。作为所述嵌段聚合物,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、以及这些物质的氢化产物等。作为所述热塑性树脂,可以列举乙烯基聚合物以及乙烯基共聚物等。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物,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、甲基纤维素等。此外,还可以使用链转移剂来调整聚合度。作为链转移剂,可以列举硫醇以及四氯化碳等。
作为在所述第二导电部的外表面上配置绝缘性物质的方法,可以列举化学方法、以及物理方法以及机械方法等。作为所述化学方法,例如,可以列举界面聚合法、在存在粒子的条件下的悬浮聚合法和乳化聚合法等。作为所述物理或机械方法,可以列举喷雾干燥、杂混、静电附着法、喷雾法、浸渍以及真空蒸着法等。从绝缘性物质难以剥离的观点出发,优选使用通过化学键将所述绝缘性物质配置在所述第二导电部的表面上的方法。
优选在所述绝缘性物质的表面上存在羟基等极性基团。通过存在所述极性基团,后述的连续膜能够更进一步均匀地覆盖在所述绝缘性物质的表面上。
所述第二导电部的外表面以及所述绝缘性粒子的表面可以分别被具有反应性官能基的化合物覆盖。所述第二导电部的外表面与所述绝缘性粒子的表面可以不直接化学键合,也可以通过具有反应性官能基的化合物而间接地化学键合。在所述第二导电部的外表面上导入羧基后,该羧基也可以通过聚乙烯亚胺等高分子电解质与绝缘性粒子的表面的官能基化学键合。
若所述绝缘性物质为绝缘性粒子,则可根据所述导电性粒子的粒径及用途等适当选择所述绝缘性粒子的粒径。所述绝缘性粒子的粒径优选为10nm以上,更优选为100nm以上,且优选为4000nm以下,更优选为2000nm以下。若所述绝缘性粒子的粒径为所述下限以上,则在导电性粒子分散在粘接剂树脂中时,多个导电性粒子中的导电部相互之间不易发生接触。若所述绝缘性粒子的粒径为所述上限以下,则在连接电极间时,无需为了要去除电极与导电性粒子之间的绝缘性粒子而过度提高压力,也无需加热至高温。
若绝缘性粒子为真球状,则所述绝缘性粒子的粒径是指直径,若所述绝缘性粒子并非真球状,则所述绝缘性粒子的粒径是指圆当量直径。所述绝缘性粒子的粒径优选为平均粒径,更优选为数均粒径。所述绝缘性粒子的粒径例如可以通过在电子显微镜或光学显微镜下观察任意50个绝缘性粒子并计算出各个绝缘性粒子粒径的平均值,或进行激光衍射型粒度分布测定而求出。在使用电子显微镜或光学显微镜进行观察时,平均1个绝缘性粒子的粒径以圆当量直径的粒径的形式求出。在使用电子显微镜或光学显微镜进行观察时,任意50个绝缘性粒子的圆当量直径的平均粒径几乎等同于球当量直径的平均粒径。在激光衍射型粒度分布测定中,平均1个绝缘性粒子的粒径以球当量直径的粒径的形式求出。所述绝缘性粒子的粒径优选通过激光衍射型粒度分布测定算出。此外,在导电性粒子中测定绝缘性粒子的粒径时,例如可以按照如下步骤进行测定。
以使导电性粒子的含量为30重量%的方式,将导电性粒子添加到Kulzer公司制造的“Technobit4000”中并使其分散,以制备导电性粒子检查用嵌入树脂体。使用离子铣削装置(日立高新技术株式会社制造“IM4000”),使其以通过分散在检查用嵌入树脂体中的导电性粒子的中心附近的方式,切割出导电性粒子的截面。随后,使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),将图像倍数设置为5万倍,随机选取50个导电性粒子,观察每个导电性粒子中的绝缘性粒子。测量各个导电性粒子中绝缘性粒子的粒径,将其进行算术平均处理以获得绝缘性粒子的粒径。
若所述绝缘性物质为绝缘性粒子,则所述导电性粒子的粒径与所述绝缘性粒子的粒径之比(导电性粒子的粒径/绝缘性粒子的粒径)优选为3以上,更优选为5以上,更进一步优选为8以上,进一步优选为10以上,特别优选为12以上。若所述绝缘性物质为绝缘性粒子,则所述导电性粒子的粒径与所述绝缘性粒子的粒径之比(导电性粒子的粒径/绝缘性粒子的粒径)优选为1000以上,更优选为100以下,更进一步优选为75以下,进一步优选为50以下,特别优选为30以下。若所述比(导电性粒子的粒径/绝缘性粒子的粒径)为所述下限以上以及所述上限以下,则能够将绝缘性粒子更进一步均匀地配置在所述第二导电部的外表面上,且能够更进一步有效地提高电极间的绝缘可靠性。
(连续膜)
当所述导电性粒子具备所述绝缘性物质时,所述导电性粒子优选具备含有无机材料的连续膜。所述连续膜优选具有覆盖所述第二导电部表面的部分和覆盖所述绝缘性物质表面的部分。在所述导电性粒子中,优选所述第二导电部的表面与所述绝缘性物质的表面被所述连续膜覆盖,优选覆盖所述第二导电部表面的所述连续膜与覆盖所述绝缘性物质表面的所述连续膜相连。此时,可以更进一步有效地防止绝缘性物质在将导电性粒子分散在粘接剂树脂中时等的导电连接之前从导电性粒子的表面上意外脱落。其结果,能够更进一步有效地提高相邻电极间的绝缘可靠性。
从更进一步有效地提高电极间的绝缘可靠性的观点、以及更进一步有效地提高电极间的导电可靠性的观点出发,所述连续膜优选为无机氧化物膜。优选所述连续膜由无机材料形成。此时,在使用导电性粒子电连接电极间时,绝缘性物质更进一步易于从导电性粒子的表面上脱落。其结果,能够更进一步有效地提高电极间的导电可靠性。
作为所述无机材料以及所述无机氧化物膜的材料,可以列举硅、钛、锆、及铝等的氧化物、以及它们的氧化物的复合物。
从更进一步有效地提高电极间的绝缘可靠性的观点、以及更进一步有效地提高电极间的导电可靠性的观点出发,所述连续膜的厚度优选为1nm以上,更优选为10nm以上,且优选为500nm以下,更优选为100nm以下。若所述连续膜为两层以上的多层结构,则所述连续膜的厚度优选为所有的层的总厚度。
优选所述连续膜的厚度通过在电子显微镜下观察任意50个导电性粒子并计算其平均值的方式求出。在导电性粒子中测定连续膜的厚度时,例如可以根据以下步骤进行测定。
以使导电性粒子的含量为30重量%的方式,将导电性粒子添加到Kulzer公司制造的“Technobit4000”中并使其分散,以制备导电性粒子检查用嵌入树脂体。使用离子铣削装置(日立高新技术株式会社制造“IM4000”),使其以通过分散在检查用嵌入树脂体中的导电性粒子的中心附近的方式,切割出导电性粒子的截面。随后,使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),将图像倍数设置为5万倍,随机选取50个导电性粒子,观察各个导电性粒子中的连续膜。测量各个导电性粒子中连续膜的厚度,将其进行算术平均处理以获得连续膜的厚度。
若所述绝缘性物质为绝缘性粒子,则所述连续膜的厚度与所述绝缘性粒子的粒径之比(连续膜的厚度/绝缘性粒子的粒径)优选为0.01以上,更优选为0.05以上,且优选为1以下,更优选为0.1以下。若所述比(连续膜的厚度/绝缘性粒子的粒径)为所述下限以上以及所述上限以下,则能够更进一步有效地提高电极间的绝缘可靠性,且能够更进一步有效地提高电极间的导电可靠性。
作为用所述连续膜覆盖所述第二导电部的表面以及所述绝缘性物质的表面的方法,可以列举使用醇盐的水解反应,用绝缘性组合物(含有金属醇盐的组合物)对所述第二导电部的表面以及所述绝缘性物质的表面进行涂层的方法等。
(防锈处理)
从抑制导电性粒子的腐蚀并更进一步降低电极间的连接电阻的观点出发,优选所述第二导电部的外表面经过了防锈处理。
从更进一步提高导电可靠性的观点出发,所述第二导电部的外表面优选通过具有碳原子数为6~22的烷基的化合物进行了防锈处理。所述第二导电部的外表面可以通过不含磷的化合物进行防锈处理,也可以通过具有碳原子数为6~22的烷基且不含磷的化合物进行防锈处理。从更进一步提高导电可靠性的观点出发,所述第二导电部的外表面优选通过烷基磷酸化合物或烷基硫醇进行防锈处理。通过防锈处理,能够在第二导电部的外表面上形成防锈膜。
所述防锈膜优选由具有碳原子数为6~22的烷基的化合物(以下,称为化合物A)形成。所述第二导电部的外表面优选通过所述化合物A进行表面处理。若所述烷基的碳原子数为6以上,则在整个第二导电部上更进一步难以生锈。若所述烷基的碳原子数为22以下,则导电性粒子的导电性变高。从更进一步提高导电性粒子的导电性的观点出发,优选所述化合物A中的所述烷基的碳原子数为16以下。所述烷基可以具有直链结构,也可以具有分支结构。所述烷基优选具有直链结构。
所述化合物A只要具有碳原子数为6~22的烷基,则没有特殊的限制。所述化合物A优选为具有碳原子数为6~22的烷基的磷酸酯或它的盐、具有碳原子数为6~22的烷基的亚磷酸酯或它的盐、或者具有碳原子数为6~22的烷基的烷氧基硅烷。所述化合物A优选为具有碳原子数为6~22的烷基的烷基硫醇、或优选为具有碳原子数为6~22的烷基的二烷基二硫化物。所述具有碳原子数为6~22的烷基的所述化合物A优选为磷酸酯或它的盐、亚磷酸酯或它的盐、烷氧基硅烷、烷基硫醇或二烷基二硫化物。通过使用这些优选的化合物A,能够使所述第二导电部更难以生锈。从更难以生锈的观点出发,所述化合物A优选为所述磷酸酯或它的盐、亚磷酸酯或它的盐、或者烷基硫醇,更优选为所述磷酸酯或它的盐、或者亚磷酸酯或它的盐。所述化合物A可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上。
所述化合物A优选具有能够与第二导电部的外表面发生反应的反应性官能基。所述化合物A优选具有能够与所述绝缘性物质发生反应的反应性官能基。所述防锈膜优选与第二导电部进行化学键合。所述防锈膜优选与所述绝缘性物质进行化学键合。所述防锈膜更优选与所述第二导电部和所述绝缘性物质双方进行化学键合。通过存在所述反应性官能基、以及通过所述化学键合,所述防锈膜难以发生剥离,其结果,第二导电部上更进一步难以生锈,且更难发生绝缘性物质从导电性粒子的表面上意料脱落的情况。
作为所述具有碳原子数为6~22的烷基的磷酸酯或它的盐,例如,可以列举磷酸己酯、磷酸庚酯、磷酸单辛酯、磷酸单壬酯、磷酸单癸酯、磷酸单十一酯、磷酸单十二酯、磷酸单十三酯、磷酸单十四酯、磷酸单十五酯、磷酸单己酯单钠盐、磷酸单庚酯单钠盐、磷酸单辛酯单钠盐、磷酸单壬酯单钠盐、磷酸单癸酯单钠盐、磷酸单十一酯单钠盐、磷酸单十二酯单钠盐、磷酸单十三酯单钠盐、磷酸单十四酯单钠盐以及磷酸单十五酯单钠盐等。也可以使用所述磷酸酯的钾盐。
作为所述具有碳原子数为6~22的烷基的亚磷酸酯或它的盐,例如,可以列举亚磷酸己酯、亚磷酸庚酯、亚磷酸单辛酯、亚磷酸单壬酯、亚磷酸单癸酯、亚磷酸单十一酯、亚磷酸单十二酯、亚磷酸单十三酯、亚磷酸单十四酯、亚磷酸单十五酯、亚磷酸单己酯单钠盐、亚磷酸单庚酯单钠盐、亚磷酸单辛酯单钠盐、亚磷酸单壬酯单钠盐、亚磷酸单癸酯单钠盐、亚磷酸单十一酯单钠盐、亚磷酸单十二酯单钠盐、亚磷酸单十三酯单钠盐、亚磷酸单十四酯单钠盐以及亚磷酸单十五酯单钠盐等。也可以使用所述亚磷酸酯的钾盐。
作为所述具有碳原子数为6~22的烷基的烷氧基硅烷,例如,可以列举己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、庚基三甲氧基硅烷、庚基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、壬基三甲氧基硅烷、壬基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十一烷基三甲氧基硅烷、十一烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十三烷基三甲氧基硅烷、十三烷基三乙氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十五烷基三甲氧基硅烷、十五烷基三乙氧基硅烷等。
作为所述具有碳原子数为6~22的烷基的烷基硫醇,例如,可以列举己硫醇、庚硫醇、辛硫醇、壬硫醇、癸硫醇、十一烷基硫醇、十二烷基硫醇、十三烷基硫醇、十四烷基硫醇、十五烷基硫醇、十六烷基硫醇等。所述烷基硫醇优选在烷基链的末端具有硫醇基。
作为所述具有碳原子数为6~22的烷基的二烷基二硫化物,二己基二硫化物、二庚基二硫化物、二辛基二硫化物、二壬基二硫化物、双十二烷基二硫化物、双十三烷基二硫化物、双十四烷基二硫化物、双十五烷基二硫化物以及双十六烷基二硫化物等。
(用途)
所述导电性粒子可以优选地用于带有保护层的电极的导电连接用途中,其中,所述带有保护层的电极具备电极、以及配置在所述电极表面上的保护层。所述导电性粒子可以优选地用于带有保护层的布线的导电连接用途中,其中,所述带有保护层的布线具备布线、以及配置在所述布线表面上的保护层。作为所述电极以及所述布线的材料,可以列举金、银或铜等贵金属。从更进一步提高电极的防锈性的观点出发,所述保护层优选含有具有巯基的三唑化合物、具有巯基的四唑化合物、具有巯基的噻二唑化合物、具有氨基的三唑化合物或具有氨基的四唑化合物。当将所述导电性粒子用于所述带有保护层的电极或所述带有保护层的布线的导电连接用途中时,能够更进一步有效地降低电极间的连接电阻,同时能够更进一步有效地提高导电可靠性。
此外,所述导电性粒子可以优选地用于柔性部件的电极的导电连接用途。作为使用了所述柔性部件的连接结构体,可以列举柔性板等。柔性板可以用作曲面面板。所述导电性粒子优选用于形成柔性板的连接部,优选用于形成曲面面板的连接部。
(导电材料)
本发明涉及的导电材料含有所述的导电性粒子、以及粘接剂树脂。所述导电性粒子优选分散在粘接剂树脂中并用作导电材料。所述导电材料优选为各向异性导电材料。所述导电性粒子以及所述材料分别优选用于电极间的电连接。所述导电材料优选为电路连接用材料。
对所述粘接剂树脂没有特殊的限制。作为所述粘接剂树脂,可以使用公知的绝缘性的树脂。
作为所述粘接剂树脂,例如可以列举乙烯基树脂、热塑性树脂、固化树脂、热塑性嵌段共聚物以及弹性体等。所述粘接剂树脂可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上。
作为所述乙烯基树脂,例如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,例如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。作为所述固化树脂,例如可以列举环氧树脂、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,所述固化树脂还可以是常温固化型树脂、热固性树脂、光固化树脂或湿固化树脂。所述固化树脂可以与固化剂并用。作为所述热塑性嵌段共聚物,例如可以列举苯乙烯-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,例如可以列举苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、以及丙烯腈-苯乙烯嵌段共聚橡胶等。
所述导电材料以及所述粘接剂树脂优选含有热塑性成分或热固化成分。所述导电材料以及所述粘接剂树脂可以含有热塑性成分,也可以含有热固化成分。所述导电材料以及所述粘接剂树脂优选含有热固化成分。所述热固化成分优选含有热固化剂、以及通过加热而可以实现固化的固化性化合物。所述热固化剂优选为热阳离子固化引发剂。可以按照适当的配比使用所述热固化剂与所述通过加热而可以实现固化的固化性化合物以使所述粘接剂树脂固化。
除所述导电性粒子以及所述粘接剂树脂以外,所述导电材料例如还可以含有填充剂、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、滑剂、抗静电剂以及阻燃剂等各种添加剂。
作为使所述导电性粒子分散在所述粘接剂中的方法,可以使用以往公知的分散方法,没有特殊的限制。作为使所述导电性粒子分散在所述粘接剂中的方法,可以列举向所述粘接剂中添加所述导电性粒子之后使用行星混合器等进行混炼并使其分散的方法、使用均质机将所述导电性粒子均匀地分散在水或有机溶剂中之后将其加入所述粘接剂中并使用行星混合器等进行混炼并使其分散的方法。此外,作为使所述导电性粒子分散在所述粘接剂中的方法,还可以列举使用水或有机溶剂等稀释所述粘接剂后加入所述导电性粒子并使用行星混合器等进行混炼并使其分散的方法等。
所述导电材料可以以导电糊剂以及导电膜等的形式使用。若所述导电材料为导电膜,则可以向含有导电性粒子的导电膜上叠层不含导电性粒子的膜。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,所述粘接剂树脂的含量优选为10重量%以上,更优选为30重量%以上,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。若所述粘接剂树脂的含量为所述下限以上以及所述上限以下,则导电性粒子能够高效地配置于电极间,可以更进一步提高通过导电材料而连接的连接对象部件的连接可靠性。
在所述导电材料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,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。若所述导电性粒子的含量为所述下限以上以及所述上限以下,则能够更进一步提高电极间的导电可靠性。
(连接结构体)
通过使用所述导电性粒子,或者使用含有所述导电性粒子和粘接剂树脂的所述导电材料,连接连接对象部件,能够获得连接结构体。
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、以及连接第一、第二连接对象部件的连接部。在所述连接结构体中,所述连接部的材料优选为所述的导电性粒子、或含有所述导电性粒子和粘接剂树脂的导电材料。优选所述连接部由所述的导电性粒子形成、或由含有所述导电性粒子和粘接剂树脂的导电材料形成。在所述连接结构体中,所述第一电极与所述第二电极通过所述导电性粒子实现了电连接。当使用导电性粒子作为所述连接部的材料时,连接部本身即为导电性粒子。即,第一、第二连接对象部件通过所述导电性粒子而连接。
从更进一步有效地降低电极间的连接电阻的观点出发,在所述连接结构体中,优选所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第一电极或所述第二电极的外表面的主金属的标准电极电位。
图7是示意性地表示使用了本发明第一实施方式涉及的导电性粒子的连接结构体的正视截面图。
图7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、以及连接第一、第二连接对象部件52、53的连接部54。连接部54通过使含有导电性粒子1的导电材料固化而形成。需要说明的是,在图7中,为了图示方便,对导电性粒子1进行了示意性的图示。可以使用导电性粒子11、21以及31等替代导电性粒子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与第二电极53a通过一个或多个导电性粒子1实现了电连接。因此,第一、第二连接对象部件52、53通过导电性粒子1实现了电连接。
对所述连接结构体的制造方法没有特殊的限制。作为所述连接结构体的制造方法的一个示例,可以列举在所述第一连接对象部件与所述第二连接对象部件之间配置所述导电材料并获得叠层体后对该叠层体进行加热加压的方法等。所述加压的压力为9.8×104Pa~4.9×106Pa左右。所述加热的温度为50℃~220℃左右。为了连接柔性印刷基板的电极、配置在树脂膜上的电极以及触屏的电极的所述加压的压力为9.8×104Pa~4.9×106Pa左右。
作为所述连接对象部件,具体而言,可以列举半导体芯片、电容器以及二极管等电子零件、以及印刷基板、柔性印刷基板、玻璃环氧基板以及玻璃基板等电路基板。所述连接对象部件优选为电子零件。所述导电性粒子优选用于电子零件中电极的电连接。
作为设置在所述连接对象部件上的电极,可以列举金电极、镍电极、锡电极、铝电极、铜电极、银电极、SUS电极、钼电极以及钨电极等金属电极。若所述连接对象部件为柔性印刷基板,则所述电极优选为金电极、镍电极、锡电极或铜电极。若所述连接对象部件为玻璃基板,则所述电极优选为铝电极、铜电极、钼电极或钨电极。需要说明的是,若所述电极为铝电极,则其可以是仅由铝形成的电极,也可以是在金属氧化物层的表面上叠层有铝层的电极。作为所述金属氧化物层的材料,可以列举3价金属元素掺杂的氧化铟以及3价金属元素掺杂的氧化锌等。作为所述3价金属元素,可以列举Al和Ga等。
以下,将列举实施例和比较例,对本发明进行具体说明。本发明不仅限于以下实施例。
(标准电极电位)
关于用于在实施例以及比较例中使用的第一导电部、第二导电部、第一电极以及第二电极的金属而言,该金属的标准电极电位如下所示。
铝:-1.662(V)
铁:-0.440(V)
钴:-0.280(V)
镍:-0.257(V)
锡:-0.138(V)
钌:+0.300(V)
铜:+0.337(V)
铑:+0.758(V)
银:+0.799(V)
钯:+0.990(V)
铂:+1.188(V)
金:+1.830(V)
(实施例1)
(1)制备导电性粒子(形成第一导电部)
准备了二乙烯基苯共聚物树脂粒子(基材粒子A、积水化学工业株式会社制造“Micropearl SP-203”、粒径3μm)。使用超声波分散器将10重量份所述基材粒子A分散至含有5重量%钯催化剂液的100重量份碱溶液中,之后,通过过滤溶液,取出了基材粒子A。随后,将基材粒子A添加至100重量份1重量%的二甲胺硼烷中,使基材粒子A的表面活性化。将表面活性化的基材粒子A充分用水清洗后,通过将其加入500重量份蒸馏水中,使其分散,从而获得了悬浮液。
此外,作为镍镀液,准备了含有0.14mol/L硫酸镍、0.46mol/L二甲胺硼烷以及0.2mol/L柠檬酸钠的镍镀液(pH8.5)。
在60℃下一边搅拌所得的悬浮液,一边将所述镍镀液以30mL/分钟的滴加速度的条件滴加10分钟至悬浮液中。随后,以滴加速度为10mL/分钟的条件滴加40分钟,再随后,以滴加速度为4mL/分钟的条件滴加80分钟,由此,在控制镀膜中所吸收的硼含量的同时,进行了无电解镍-硼合金镀。
随后,通过过滤所述悬浮液,取出粒子,将其水洗、干燥,从而获得了在基材粒子A的表面上配置有第一导电部(含有镍的导电层、厚度为0.1μm)的粒子。
(2)制备导电性粒子(形成第二导电部)
使用超声波处理器,将10g所得到的粒子分散在500mL离子交换水中,获得了悬浮液。准备了pH为10的含有0.02mol/L硫酸钯、0.04mol/L作为络合剂的乙二胺、0.06mol/L作为还原剂的甲酸铵以及结晶调整剂的镀液。在50℃下一边搅拌所得的悬浮液,一边将所得的镀液缓缓加入其中,进行无电解钯镀,形成了第二导电部。在第二导电部的厚度达到20nm时结束了无电解钯镀。获得了在所述第一导电部的表面上形成有第二导电部(钯层、厚度为0.02μm)的导电性粒子(粒径为3.24μm)。
(3)制备导电膜(各向异性导电膜)
将30重量份作为热固化性化合物的苯氧基化合物(Inchem公司制造“PKHC”)添加至35重量份PGMEA与35重量份甲基乙基酮的混合溶剂中,在常温下搅拌24小时,获得了苯氧基化合物的30重量%分散液。随后,配比30重量份所述分散液、30重量份作为热固化性化合物的环氧化合物(DIC公司制造“EPICLON HP-4032D”)、30重量份作为潜在性热固化剂的咪唑微胶囊固化剂(旭化成株式会社制造“Novacure HXA3922”),获得了它们的配比物。向所得的配比物中配比1重量份的硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制造“KBM-403”),再将所得的导电性粒子添加至其中以使其在所得的导电膜100重量%中的含量为10重量%。随后,添加了甲基乙基酮以使其固体成分含量为50重量%,使用行星搅拌器以2000rpm搅拌五分钟,由此,获得了混合物。将所得的混合物涂覆在经过了剥离处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯上,干燥溶剂,获得了厚度为20μm的各向异性导电膜。
(4)制备连接结构体
作为第一连接对象部件,准备了在上表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第一电极)的塑料基板。此外,作为第二连接对象部件,准备了在下表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第二电极)的柔性基板。
在所述塑料基板的上表面上配置刚制备好的导电膜(各向异性导电膜),形成了导电膜层(各向异性导电膜层)。随后,在导电膜层(各向异性导电膜层)的上表面上以使电极相互相向的方式叠层了所述柔性基板。随后,一边调整加压加热头的温度以使导电膜层(各向异性导电膜层)的温度为100℃,一边将加压加热头置于柔性基板的上表面上,对电极面积施加60MPa的压力,使导电膜在100℃下固化,从而获得了连接结构体。
(实施例2)
在形成第一导电部时,向基材粒子A的悬浮液中添加了1g镍粒子浆料(平均粒径为150nm)。使用在基材粒子A的表面上附着有芯物质的粒子以替代基材粒子A,除此之外,与实施例1相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例3)
除了在形成第一导电部时使用了氧化铝粒子浆料(平均粒径为150nm)以替代镍粒子浆料(平均粒径为150nm)以外,与实施例2相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例4)
除了在形成第一导电部时使用了二氧化钛粒子浆料(平均粒径为150nm)以替代镍粒子浆料(平均粒径为150nm)以外,与实施例2相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例5)
除了在形成第一导电部时将基材粒子A的粒径从3μm更改为1.5μm以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例6)
除了在形成第一导电部时将基材粒子A的粒径从3μm更改为20μm以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例7)
使用了具有碳原子数为6的烷基的化合物使所得的导电性粒子分散,由此对导电性粒子的外表面施加了防锈处理。除此以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例8)
向装有四口分离盖、搅拌叶片、三通旋塞、冷却管以及温度探头的1000mL可分离烧瓶中加入以下的单体组合物,以使单体组合物的固体成分比率为5重量%的方式称取离子交换水后,在200rpm下搅拌,在氮气氛围下以70℃进行了24小时聚合。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-2-甲基丙烯酰氧基乙基氯化铵、以及1mmol的2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐。反应结束后,将其冻结干燥,获得了在表面上具有铵基且平均粒径为220nm以及CV值为10%的绝缘性粒子。
在超声波照射下将绝缘性粒子分散在离子交换水中,获得了绝缘性粒子的10重量%的水分散液。
将10g在实施例3中所得的导电性粒子分散在500mL离子交换水中,添加4g绝缘性粒子的水分散液,在室温下搅拌6小时。使用3μm的网孔过滤器进行过滤之后,再用甲醇洗涤并干燥,获得了附着有绝缘性粒子的导电性粒子(带有绝缘性粒子的导电性粒子)。
使用扫描型电子显微镜(SEM)进行观察的结果,确认了在导电性粒子的表面上仅形成有1层绝缘性粒子的覆盖层。通过图像解析,对相对于距离导电性粒子中心2.5μm处面积的绝缘性粒子的覆盖面积(即绝缘性粒子的粒径的投影面积)进行了计算,结果,覆盖率为40%。
在制备导电膜(各向异性导电膜)时,使用了带有绝缘性粒子的导电性粒子替代导电性粒子。除此以外,与实施例3相同地获得了导电膜以及连接结构体。
(实施例9)
除了在形成第二导电部时施加了无电解金镀以替代无电解钯镀以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例10)
除了在形成第二导电部时施加了无电解钌镀以替代无电解钯镀以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例11)
作为第二连接对象部件,准备了在下表面上具有第二连接对象部件中电极的外表面的主金属为金的电极图案(第二电极)的柔性基板。在制备连接结构体时,除了使用了准备的柔性基板来替代在下表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第二电极)的柔性基板以外,与实施例3相同地获得了连接结构体。
(实施例12)
作为第二连接对象部件,准备了在下表面上具有第二连接对象部件中电极的外表面的主金属为银的电极图案(第二电极)的柔性基板。在制备连接结构体时,除了使用了准备的柔性基板来替代在下表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第二电极)的柔性基板以外,与实施例3相同地获得了连接结构体。
(实施例13)
作为第一连接对象部件,准备了在上表面上具有第一连接对象部件中电极的外表面的主金属为金的电极图案(第一电极)的塑料基板。此外,作为第二连接对象部件,准备了在下表面上具有第二连接对象部件中电极的外表面的主金属为金的电极图案(第二电极)的柔性基板。在制备连接结构体时,使用了准备的基板来替代在上表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第一电极)的塑料基板以及在下表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第二电极)的柔性基板。除此之外,与实施例3相同地获得了连接结构体。
(实施例14)
向装有搅拌器以及温度计的500mL反应容器内添加了300g的0.13重量%氨水溶液。随后,向反应容器内的氨水溶液中缓缓加入1.9g甲基三甲氧基硅烷、12.7g乙烯基三甲氧基硅烷、以及0.4g有机硅烷氧基低聚物A(信越化学株式会社制造“KR-517”)的混合物。一边搅拌一边进行水解以及缩合反应,之后,添加了1.6mL的25重量%氨水溶液,随后,将粒子从氨水溶液中分离,在氧气分压为10-10atm、380℃(烧制温度)下烧制所得的粒子2小时(烧制时间),获得了有机无机混合粒子(基材粒子B)。所得的有机无机混合粒子(基材粒子B)的粒径为3μm。
除了在制备导电性粒子时使用基材粒子B来替代基材粒子A以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例15)
准备了含有0.14mol/L硫酸镍、0.46mol/L二甲胺硼烷以及0.2mol/L柠檬酸钠的镍镀液(pH8.5)作为镍镀液(1)。此外,还准备了含有0.14mol/L硫酸镍、0.60mol/L氯化钛(Ⅲ)的镍镀液(pH8.0)作为镍镀液(2)。
在形成第一导电部时,在60℃下一边搅拌所得的悬浮液,一边向悬浮液中以滴加速度为6mL/分钟的条件滴加所述镍镀液(1)10分钟。随后,以滴加速度为2mL/分钟的条件滴加40分钟,再之后以滴加速度为0.8mL/分钟的条件滴加80分钟,由此,在控制镀膜中所吸收的硼含量的同时,在基材粒子A的表面上进行了无电解镍-硼合金镀(厚度为0.02μm)。随后,将液温设定为70℃,缓缓滴加所述镍镀液(2),进行无电解镍镀,获得了悬浮液(2)。
随后,通过过滤悬浮液(2),取出粒子,将其水洗并干燥,由此,获得了在基材粒子A的表面上配置有镍-硼合金的导电层(厚度为0.02μm)与纯镍导电层(厚度为0.08μm)的、形成有以镍为主金属的第一导电部(厚度为0.1μm)的粒子。除了使用了所得的粒子以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(实施例16)
准备了在第一连接对象部件中的电极的外表面以及第二连接对象部件中的电极的外表面上形成有含有3-巯基-三唑的保护层的塑料基板和柔性基板。在制备连接结构体时,使用了准备的基板来替代在上表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第一电极)的塑料基板以及在下表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第二电极)的柔性基板。除此之外,与实施例3相同地获得了连接结构体。
(实施例17)
作为镍镀液,准备了含有0.14mol/L硫酸镍、0.46mol/L二甲胺硼烷以及0.2mol/L柠檬酸钠的镍镀液(pH8.5)。
在形成第一导电部时,在60℃下一边搅拌所得的悬浮液,一边向悬浮液中以滴加速度为30mL/分钟的条件滴加所述镍镀液10分钟。随后,以滴加速度为10mL/分钟的条件滴加40分钟。再之后,使用硫酸将所述镍镀液调整至pH6.8,将反应温度调整为30℃以下,随后,以滴加速度为4mL/分钟的条件滴加所述镍镀液80分钟,由此,在一边控制镀膜中所吸收的硼含量的同时,进行了无电解镍-硼合金镀,获得了悬浮液(2)。
随后,通过过滤悬浮液(2),取出粒子,将其水洗并干燥,由此,获得了在基材粒子A的表面上形成有以镍为主金属的第一导电部(厚度为0.1μm)的粒子。在所得的粒子的第一导电部中,第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量为1.0重量%,且第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量为6.0重量%。除了使用了所得的粒子以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(比较例1)
准备了含有0.14mol/L硫酸镍、0.46mol/L二甲胺硼烷以及0.4mol/L柠檬酸钠的镍镀液(pH8.0)作为镍镀液(1)。此外,还准备了含有0.05mol/L硫酸镍、0.95mol/L二甲胺硼烷以及0.8mol/L柠檬酸钠的镍镀液(pH6.0)作为镍镀液(2)。
在形成第一导电部时,在60℃下一边搅拌所得的悬浮液,一边向悬浮液中以滴加速度为5mL/分钟的条件滴加所述镍镀液(1)40分钟。随后,将液温设定为20℃,缓缓滴加所述镍镀液(2)(pH6.0),进行无电解镍-硼合金镀,获得了悬浮液(2)。
随后,通过过滤悬浮液(2),取出粒子,将其水洗并干燥,由此,获得了在基材粒子A的表面上配置有第一导电部(含有镍的导电层,厚度为0.1μm)的粒子。在所得的粒子的第一导电部中,第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量为0.05重量%,且第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量为15.0重量%。除了使用了所得的粒子以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(比较例2)
作为镍镀液,准备了含有0.25mol/L硫酸镍、0.25mol/L次亚磷酸钠以及0.15mol/L柠檬酸钠的镍镀液(pH9.0)。
在形成第一导电部时,在60℃下一边搅拌所得的悬浮液,一边向悬浮液中缓缓滴加所述镍镀液,进行了无电解镍-磷合金镀。随后,通过过滤悬浮液,取出粒子,将其水洗并干燥,由此,获得了在基材粒子A的表面上配置有镍-磷层(厚度为0.1μm)的粒子。导电层100重量%中的镍含量为97.0重量%,磷含量为3.0重量%。除了使用了所得的粒子以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电材料以及连接结构体。
(比较例3)
作为镍镀液,准备了含有0.40mol/L硫酸镍、0.15mol/L次亚磷酸钠以及0.15mol/L柠檬酸钠的镍镀液(pH10.0)。
在形成第一导电部时,在80℃下一边搅拌所得的悬浮液,一边向悬浮液中缓缓滴加所述镍镀液,进行了无电解镍-磷合金镀。随后,通过过滤悬浮液,取出粒子,将其水洗并干燥,由此,获得了在基材粒子A的表面上配置有镍-磷层(厚度为0.1μm)的粒子。导电层100重量%中的镍含量为99.5重量%,磷含量为0.5重量%。除了使用了所得的粒子以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电材料以及连接结构体。
(比较例4)
作为第一连接对象部件,准备了在上表面上具有第一连接对象部件中电极的外表面的主金属为金的电极图案(第一电极)的塑料基板。此外,作为第二连接对象部件,准备了在下表面上具有第二连接对象部件中电极的外表面的主金属为金的电极图案(第二电极)的柔性基板。在制备连接结构体时,使用了准备的基板来替代在上表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第一电极)的塑料基板以及在下表面上具有L/S为10μm/10μm的铜电极图案(第二电极)的柔性基板。除此之外,与实施例3相同地获得了连接结构体。
(比较例5)
除了在制备导电性粒子时未形成第二导电部以外,与实施例16相同地获得了导电性粒子、导电材料以及连接结构体。
(比较例6)
除了在形成第二导电部时实施了无电解钴镀以外,与实施例3相同地获得了导电性粒子、导电膜以及连接结构体。
(导电性粒子的粒径)
使用激光衍射式粒度分布测量装置(堀场制作所株式会社制造“LA-920”)测定了导电性粒子的粒径。
(评价)
(1)第一导电部的总100重量%中的镍和硼的平均含量
在制备导电性粒子时,通过仅形成第一导电部,准备了仅形成有第一导电部的粒子。向5mL的60%硝酸与10mL的37%盐酸的混合液中加入5g所准备的粒子,使第一导电部完全溶解,获得了溶液。使用了所得的溶液,通过使用高频电感耦合等离子体离子源质谱仪(日立高新技术株式会社制造“ICP-MS”)分析了镍和硼的含量。需要说明的是,若难以准备5g所述粒子,则用于测量的粒子可以不足5g。
(2)第一导电部的厚度方向上镍和硼的平均含量
测定了第一导电部的厚度方向上镍和硼的含量分布。
使用聚焦离子束制备了所得的导电性粒子的薄膜切片。使用场发射透射电子显微镜(日本电子株式会社制造的”JEM-2010FEF”),并通过能量色散X射线分析仪(EDS)测定了第一导电部的厚度方向上镍和硼的各自含量。根据其结果,求出了第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的所述区域(R1)(内表面侧的占厚度20%的区域)、以及第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的所述区域(R2)(外表面侧的占厚度20%的区域)的100重量%中的镍(Ni)和硼(B)的平均含量。从所得的结果中,计算出了所述区域(R1)的100重量%中的硼的平均含量与所述区域(R2)的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值(硼的平均含量之差的绝对值)。
(3)连接电阻A(初期)
通过4端子法测量了所得的连接结构体中的相向的电极间的连接电阻A。另外,需要说明的是,从电压=电流×电阻的关系出发,能够通过测定流过一定电流时的电压求出连接电阻。此外,按照以下的基准判定了连接电阻A。
[连接电阻A的评价基准]
○○○: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10Ω以下
×:连接电阻A大于10Ω
(4)连接电阻B(可靠性试验后)
将在所述(1)初期的连接电阻的评价中所得的连接结构体放置在85℃以及相对湿度为85%的条件下。在放置开始的1000小时后,与所述(3)连接电阻A的评价相同地通过4端子法测量了电极间的连接电阻B。此外,按照以下的基准判定了连接电阻B。
[连接电阻B的评价基准]
○○○:连接电阻B不足连接电阻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3倍
×:连接电阻B为连接电阻A的3倍以上
(5)导电部的开裂(初期)
混合1g所得的导电性粒子、20g甲苯、45g直径为0.5mm的氧化锆球,用直径为3cm的搅拌叶片在400rpm的条件下搅拌了2分钟。将固液分离的粒子干燥后,进行了SEM观察。在1000个导电性粒子中,计数在导电部中发生开裂的导电性粒子的个数,并根据以下基准判定了导电部的开裂。另外,需要说明的是,用于评价导电部开裂的所述导电性粒子的使用量若能够观察1000个,则可以为不足1g。
[导电部的开裂(初期)的评价基准]
○○○:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例不足3%
○○:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例为3%以上且不足10%
○:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例为10%以上且不足20%
△:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例为20%以上且不足30%
×:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例为30%以上
(6)导电部的开裂(可靠性实验后)
将所得的导电性粒子放置在85℃以及相对湿度为85%的条件下。在放置开始的1000小时后,混合1g放置后的导电性粒子、20g甲苯、45g直径为0.5mm的氧化锆球,用直径为3cm的搅拌叶片在400rpm的条件下搅拌了2分钟。将固液分离的粒子干燥后,进行了SEM观察。在1000个导电性粒子中,计数在导电部发生开裂的导电性粒子的个数,并根据以下基准判定了导电部的开裂。另外,需要说明的是,用于评价导电部开裂的所述导电性粒子的使用量若能够观察1000个,则可以为不足1g。
[导电部的开裂(可靠性实验后)的评价基准]
○○○:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例不足5%
○○:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例为5%以上且不足15%
○:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例为15%以上且不足25%
△:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例为25%以上且不足35%
×:在导电部出现开裂的导电性粒子的个数的比例为35%以上
导电性粒子的具体内容及结果如下述表1~4所示。
[表1]
[表4]
图示符号说明
1、11、21、31 导电性粒子
2 基材粒子
3、13、23、33 第一导电部
4、24、34 第二导电部
13A、13B 导电部
25 芯物质
26 绝缘性物质
21A、23A、24A 突起
31A、33A、34A 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
Claims (18)
1.一种导电性粒子,其具备:
基材粒子、
配置在所述基材粒子的表面上的第一导电部、以及
配置在所述第一导电部的表面上的第二导电部,其中,
所述第一导电部含有镍和硼,且不含磷,
所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量与所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量之差的绝对值为0重量%以上且10重量%以下,
所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第二导电部中的主金属的标准电极电位。
2.如权利要求1所述的导电性粒子,其中,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位与所述第二导电部中的主金属的标准电极电位之差的绝对值为0.05V以上且3V以下。
3.如权利要求1或2所述的导电性粒子,其中,
所述第一导电部的从内表面起朝向外侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量为0重量%以上且10重量%以下,
所述第一导电部的从外表面起朝向内侧占厚度1/5的区域的100重量%中的硼的平均含量为0重量%以上且10重量%以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的导电性粒子,其中,所述第一导电部的整体100重量%中的镍的平均含量为50重量%以上且99.9重量%以下。
5.如权利要求1~4中任一项所述的导电性粒子,其中,所述第一导电部的整体100重量%中的硼的平均含量为0.001重量%以上且10重量%以下。
6.如权利要求1~5中任一项所述的导电性粒子,其中,所述第二导电部中的主金属为锡、铜、钯、钌、铂、银、铑、铱或金。
7.如权利要求1~6中任一项所述的导电性粒子,其中,所述第二导电部的外表面经过了防锈处理。
8.如权利要求7所述的导电性粒子,其中,所述第二导电部的外表面通过具有碳原子数为6~22的烷基的化合物进行了防锈处理。
9.如权利要求1~8中任一项所述的导电性粒子,其中,所述基材粒子的粒径为0.1μm以上且100μm以下。
10.如权利要求1~9中任一项所述的导电性粒子,其在所述第一导电部或所述第二导电部的外表面上具有多个突起。
11.如权利要求10所述的导电性粒子,其在所述第一导电部或所述第二导电部的内部或内侧中,具备使所述第一导电部或所述第二导电部的表面隆起的多个芯物质以形成多个所述突起。
12.如权利要求10所述的导电性粒子,其在所述第一导电部或所述第二导电部的内部或内侧中,不具备为了形成多个所述突起而使所述第一导电部或所述第二导电部的表面隆起的多个芯物质。
13.如权利要求1~12中任一项所述的导电性粒子,其具备配置在所述第二导电部的外表面上的绝缘性物质。
14.如权利要求1~13中任一项所述的导电性粒子,其用于具备电极和配置在所述电极的表面上的保护层的带保护层电极的导电连接的用途。
15.如权利要求1~13中任一项所述的导电性粒子,其用于柔性部件的电极的导电连接的用途。
16.一种导电材料,其含有:权利要求1~13中任一项所述的导电性粒子、以及粘接剂树脂。
17.一种连接结构体,其具备:
在表面上具有第一电极的第一连接对象部件、
在表面上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与所述第二连接对象部件连接在一起的连接部,其中,
所述连接部由权利要求1~13中任一项所述的导电性粒子形成、或者由含有所述导电性粒子和粘接剂树脂的导电材料形成,
所述第一电极与所述第二电极通过所述导电性粒子实现了电连接。
18.如权利要求17所述的连接结构体,其中,所述第一导电部中的主金属的标准电极电位小于所述第一电极或所述第二电极的外表面的主金属的标准电极电位。
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