JP2001107110A - 異方性導電膜用金属粒の製造方法及び異方性導電膜用金属粒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の樹脂粒子にＡｕメッキを施した導電粒
子に代わる、高硬度で、接触不良が少ない均一な形状を
有する異方性導電膜用金属粒の製造方法及び異方性導電
膜用金属粒を提供する。 【解決手段】 基板上に樹脂性レジスト膜を形成し、該
レジスト膜に微小孔を設けた後、微小孔にＮｉ，Ｃｕ，
Ａｇ，Ａｕの何れかからなる金属を主成分としたメッキ
を施し、前記レジストを溶解除去し、前記基板からＮ
ｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの何れかからなる金属を主成分と
した金属メッキ粒を剥離して異方性導電膜用金属粒を得
る異方性導電膜用金属粒の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異方性導電膜内に
含有される異方性導電膜用金属粒の製造方法及び異方性
導電膜用金属粒に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】異方性導電膜は、多数の電極を一括して
接続できるという利点から、ＬＣＤ周辺の接続材料とし
て普及している。ここで、異方性導電膜とは、樹脂の中
に導電性の粉末を分散させた構造を持つフィルムであ
り、これを例えば上下に配された電極間で、挿入し加圧
することによって電気的に接続するものを言う。そし
て、接続後は、層間方向は、導電粒子と電極との接触に
より対向する電極間の導通を確保し、隣接する電極間で
は絶縁性が保持されるものである。

【０００３】この異方性導電膜用金属粒として、例えば
特開平８−２７３４４０号には、不活性ガスアトマイズ
法を用いて異方性導電膜用金属粒を製造する方法が開示
されている。しかしながら、不活性アトマイズ法で製造
される異方性導電膜用金属粒では粒径が不揃いになり易
いばかりか、平均結晶粒が２５μｍ以下になると真球状
の金属粒子が得難いといった問題がある。また、特開平
１１−１３４９３５号には、上述の異方性導電膜用金属
粒の不揃いの問題に対して、ＣＶ値と称される異方性導
電膜用金属粒の粒径のばらつきを、ある特定の数値以下
にすることで均一な粒径を持った導電性導電膜用金属粒
が開示されているが、この特開平１１−１３４９３５号
での異方性導電膜用金属粒を得るにしても、アトマイズ
法で製造されるもので、やはり粒径が不揃いとなった
り、粒子の異形化の問題は避けられず、また、求められ
ている粒径の粒子の歩留まりといった面から考えると、
経済的ではない。

【０００４】以上、述べたように、単純な金属粒子でな
る異方性導電膜用粒で、均一な粒径が容易に製造できる
好適な方法は見当たらない。そのため、異方性導電膜用
粒として用いられる金属粒子の有する高い硬さ、或いは
優れた電気容量(電気伝導度)を有するにも関わらず、実
際に量産され、用いられているものは、直径が３μｍ程
度の球状の樹脂粒子にＡｕメッキされたものが使用され
ているのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
樹脂粒子にＡｕメッキを施されたものでは、樹脂粒子の
硬度が低いため、異方性導電膜を電極の導通を図るため
に加圧しても、樹脂粒子自体の硬度がマトリックスの樹
脂を破くだけの硬さが不足しているために、電極との接
触が不十分となって、接触不良を引き起こす直接の原因
になる場合があり、従来の樹脂粒子を用いた導電粒子に
代わる新たな導電粒子が望まれている。また、樹脂粒子
の導通は、表面のＡｕめっき部でのみ行われるため、Ｌ
ＣＤドライバのような電圧駆動型の部品には適用できる
が、ＣＰＵのような電流駆動型部品には、導通面積が小
さすぎて電流密度が高くなりすぎ、適用が困難である。
この観点からも金属粒子を用いた異方性導電膜が望まれ
ている。

【０００６】このような問題に対して、本発明者は、従
来想像すらされていなかった製造方法を試みた結果、導
電粒子の粒径を均一に且つ、柱形状の導電性粒子或いは
優れた真球度を有する金属導電性粒子を容易に得られる
製造方法に到達した。本発明の目的は、従来の樹脂粒子
にＡｕメッキを施した導電粒子に代わる、高硬度で、接
触不良が少ない均一な形状を有する異方性導電膜用金属
粒の製造方法及び異方性導電膜用金属粒を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述してき
た問題に対して、均一な質量に調整可能な新規な異方性
導電膜用金属粒の製造方法を見出し、これによって得ら
れた異方性導電膜用金属粒を更に原料粉として用いれ
ば、その後に真球状化処理を施すことによって、従来に
無い真球度を有する異方性導電膜用金属粒子を効率よく
製造できることを見出し、本発明に到達した。即ち本発
明は、基板上に樹脂性レジスト膜を形成し、該レジスト
膜に微小孔を設けた後、微小孔にＮｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａ
ｕの何れかからなる金属を主成分としたメッキを施し、
前記レジストを溶解除去し、前記金属板からＮｉ，Ｃ
ｕ，Ａｇ，Ａｕの何れかからなる金属を主成分とした金
属メッキ粒を剥離して異方性導電膜用金属粒を得る異方
性導電膜用金属粒の製造方法である。

【０００８】好ましくは、フォトマスクを利用し露光−
現像により、レジスト膜に微小孔を設ける異方性導電膜
用金属粒の製造方法であり、露光時の光源として、Ｘ線
または電子線を用いる異方性導電膜用金属粒の製造方法
である。また本発明では、エキシマレーザーにより、レ
ジスト膜に微小孔を設けても良い。

【０００９】更に本発明は、上述の異方性導電膜用金属
粒の製造方法で得られた異方性導電膜用金属粒を、熱プ
ラズマにより球状化する異方性導電膜用金属粒の製造方
法であり、或いは、上述の異方性導電膜用金属粒の製造
方法で得られた異方性導電膜用金属粒を、焼成により球
状化する異方性導電膜用金属粒の製造方法である。

【００１０】本発明で得られる異方性導電膜用金属粒
は、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの何れかの金属を主成分と
した金属粒であって、前記金属粒の形状がコンパクトネ
ス真球度で０．９以上の真球形状または柱形状からなる
異方性導電膜用金属粒であり、好ましくは、前記真球形
状または柱形状からなる異方性導電膜用金属粒の最大寸
法が９μｍ以下である異方性導電膜用金属粒である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳しく説明す
る。先ず、本発明の重要な特徴は、均一な質量に調整可
能な異方性導電膜金属粒の製造方法にある。先ず、本発
明においては、図１(a)に示すように、例えば基板(1)と
して、ステンレス等の金属板の上に、ＳｎやＺｎ等の化
学的に腐食されやすい下地メッキ(2)を施す。次に、図
１(b)に示すように、樹脂性レジスト膜(3)を薄く形成
し、所定のパタ−ンを有すフォトマスク(4)をセット(図
１(c)として示す)する。なお、本発明で用いることので
きる基板は、上記の金属基板の他、硝子等を用いても良
く、重要なことは、下地メッキが形成し易く、また、下
地メッキ剥離時の酸に対する十分な耐酸性を有すること
であり、好ましくは、表面が滑らかであると良い。

【００１２】この時、例えば、四角形や円形等のパター
ニングをしておけば、得られる異方性導電膜用金属粒
は、四角柱や円柱の柱形状のものを得ることができる
し、例えば、金属メッキの厚さを調整することによっ
て、後述する上記の異方性導電膜用金属粒子を原料粉と
して用いて、更に球状化処理した時に得られる球状の異
方性導電膜用金属粒の粒径のコントロールが極めて容易
になるだけでなく、異方性導電膜用金属粒の粒径も均一
にすることも可能となる。

【００１３】続いて、フォトマスクを利用して露光し、
現像することにより樹脂性レジスト膜(3)に下地メッキ
(2)の上まで貫通した微小孔(5)を設けた後（図１(d)と
して示す）、微小孔(5)にＮｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕを主
成分とする何れかの金属メッキ(6)を施す（図１(e)とし
て示す）。その後、樹脂性レジスト膜(3)をアルカリ等
で溶解除去し（図１(f)として示す）、続いて、金属板
(1)上に形成された下地メッキ(2)を酸等を用いて溶解
し、柱形状の金属メッキ粒(7)でなる異方性導電膜用金
属粒(8)を得る（図１(g)として示す）。なお、本発明で
は、上述の異方性導電膜用金属粒に、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａ
ｇ，Ａｕの何れかの金属を主成分とした金属を利用した
のは、これらの金属が電気伝導度が高く、硬度が高いた
めである。

【００１４】なお、本発明でＮｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの
何れかの金属が、異方性導電膜用金属粒中に質量％で５
０％以上含有されていれば主成分と言う。例えば、前記
金属のうちＡｕを用いる場合、純Ａｕでも良いし、Ｓｎ
を２０質量％程度含有するＡｕ−Ｓｎ系合金でも良い。
これらの金属は、特に高い電気伝導度と耐食性を併せ持
つ金属あるいは合金を形成するため、異方性導電膜中に
おいて、低い電気抵抗と良好な耐食性を兼備し、異方性
導電膜の信頼性向上に大きく寄与する。

【００１５】上述のレジストにより微小なサイズの孔を
形成させるための方法としては、通常の光源よりも波長
の短いＸ線や電子線を使用することが好ましい。また、
フォトマスクを利用した露光および現像をせずに、直接
レジストにエキシマレーザーで熱的に孔加工を施しても
良い。

【００１６】本発明においては、柱形状の異方性導電膜
用金属粒を用いれば、例えばその周囲をマイクロカプセ
ルと称される電気絶縁性の高分子材料や、熱硬化性高分
子、熱可塑性高分子、繊維素系樹脂の有機−無機化合物
でコーティングし、異方性導電膜の中心域に、連続して
配する用途にも好適となる。

【００１７】また、本発明では、上述した柱形状の金属
粒子を、そのまま異方性導電膜用金属粒として用いるこ
とも可能であるが、この柱形状の金属粒子を原料粉とし
て、更に熱プラズマで溶かすか、或いは、水素等の非酸
化性雰囲気中で加熱処理することにより表面エネルギー
的に球状化させることが可能である。

【００１８】上述の方法で得られる異方性導電膜用金属
粒は、予め均一な質量に調整された原料粉として用いる
ことができるため、上記の方法で球状化した場合、均一
な粒径を有し、コンパクトネス真球度で０．９以上の球
状異方性導電膜用金属粒を得ることが可能となる。な
お、本発明で言うコンパクトネス真球度とは、最大投影
面積を真円と仮定して計算される球の直径（フェレット
直径）と、このフェレット直径を最大投影面積から求め
られる最大直径で除したものを言う。この真球度は、例
えば３００個程度のサンプルを採取し測定すればよい。

【００１９】このようにして得られた異方性導電膜用金
属粒は、真球に近似する形状を有しているので、金属粒
子の異形化による導通不良が少なく、また、その最大寸
法は、電極間のスペースの設計から、導通を確保するた
めに必要とされる１〜９μｍの大きさに極めて容易に調
整できる。ここで、本願における最大寸法とは、その金
属粒において最も対角線上寸法の長い部分を測定した場
合の寸法のことである。

【００２０】また、本発明の製造方法で得られた異方性
導電膜用金属粒の最大寸法のばらつきについては、上述
の通り、極めて均一な粒径に調整できるが、より、異方
性導電膜用金属粒に好適とするには、電極間の導通を確
実にするため、粉末と電極との接触点が多い程好まし
く、この点から最大寸法のばらつきは小さい程良い。特
に、ばらつきの中で、平均値より大きい側の寸法は、電
極間の接触点数に影響するため、厳密に抑制する必要が
あるが、小さい側の寸法は厳密に抑制する必要性は小さ
い。従って、最大寸法のばらつきの中で、大きい側のば
らつきを平均値の４０％以下に抑制することで、本用途
例にとってより好適となる。

【００２１】ところで、例えば、このばらつきを規定す
ると、以下のようになる。異方性導電膜用金属粒の最大
寸法の平均が１〜９μｍであり、かつ前記最大寸法のば
らつきにおいて平均値より大きい側のばらつきが平均値
の４０％以下であることを特徴とする異方性導電膜用金
属粒である。

【００２２】

【実施例】（実施例１）以下に実施例として、更に詳し
く説明する。先ず、図１(a)に示すように、基板(1)とし
てステンレスの薄板上に下地メッキ(2)としてＺｎメッ
キを施した後、感光性の樹脂性レジスト膜(3)を厚さ５
μｍ程度に形成した（図１(b)）。これにフォトマスク
(4)をセット(図１(c))して露光−現像することにより、
直径が５μｍ程度の円形状の微小孔(5)を樹脂性レジス
ト膜(3)に形成した（図１(d)）。なお、露光時の光源は
Ｘ線を用いた。次に、この微小孔(5)内に、金属メッキ
(6)としてＮｉの電気メッキを3.6μｍの厚さに施した
（図１(e)）後、剥離液で樹脂性レジスト膜を完全に除
去した。続いて、酸によって、下地メッキのＺｎメッキ
を溶かして（図１(f)）、円柱形状のＮｉを主成分とす
る金属メッキ粒(7)でなる異方性導電膜用金属粒(8)を得
た（図１(g)）。

【００２３】これに続いて、上記の異方性導電膜用金属
粒を原料粉として、更に熱プラズマで溶融することによ
って球状化処理した。球状化した異方性導電膜用金属粒
を３００個採取し、その粒径を測定したところ、直径の
平均は５μｍであり、ばらつきは３〜６．５μｍとなっ
ており、平均値より大きい側のばらつきは３０％であっ
た。また、真球度はコンパクトネス真球度で０．９３〜
０．９７であった。また、異方性導電膜用金属粒の最大
寸法が６．５μｍであり、電極間のスペースの設計か
ら、導通を確保するために必要な寸法内にあることを確
認した。こうして得られた異方性導電膜用金属粒を用い
て異方性導電膜としたところ、接触不良は無く良好な結
果が得られた。

【００２４】（実施例２）実施例１に従い、基板(1)と
してステンレスの薄板上に下地メッキ(2)としてＺｎメ
ッキを施し（図２(a)）、樹脂性レジスト膜(3)を厚さ４
μｍ程度に形成し（図２(b)）、これにエキシマレーザ
ーで直径が３μｍ程度の円形状の微小孔(5)を樹脂性レ
ジスト膜(3)に形成した（図２(c)）。次に、この微小孔
(5)内に、金属メッキ(6)としてＣｕの電気メッキを２．
２μｍの厚さに施した（図２(d)）後、剥離液で樹脂性
レジスト膜を完全に除去し（図２(e)）、下地メッキの
Ｚｎメッキを溶解して、円柱状のＣｕを主成分とする金
属メッキ粒(7)でなる異方性導電膜用金属粒(8)を得た
（図２(f)）。

【００２５】続いて、上記のＣｕを主成分とする異方性
導電膜用金属粒を原料粉として、更に水素ガス雰囲気で
４００〜８００℃で加熱処理することによって球状化処
理した。球状化した異方性導電膜用金属粒を３００個採
取し、その粒径を測定したところ、直径の平均は３μｍ
であり、ばらつきは１．８〜３．６μｍで平均値より大
きい側のばらつきは２０％であった。また、真球度はコ
ンパクトネス真球度で０．９２〜０．９７であった。ま
た、異方性導電膜用金属粒の最大寸法が３．６μｍであ
り、電極間のスペースの設計から、導通を確保するため
に必要な寸法内にあることを確認した。これを異方性導
電膜の原料としたところ、接触不良は無く評価が良好で
あった。

【００２６】（実施例３）実施例１に従い、図１(a)に
示すように、基板(1)としてステンレスの薄板上に下地
メッキ(2)としてＺｎメッキを施した後、感光性の樹脂
性レジスト膜(3)を厚さ５μｍ程度に形成した（図１
(b)）。これにフォトマスク(4)をセット（図１(c)）し
て露光−現像することにより、一辺が５μｍ程度の四角
形の微小孔(5)を樹脂性レジスト膜に形成した（図１
(d)）。なお、露光時の光源は電子線を用いた。次に、
この微小孔(5)内に金属メッキ(6)として、Ａｇの電気メ
ッキを３．６μｍの厚さに施した（図１(e)）後、剥離
液で樹脂性レジスト膜を完全に除去した。続いて、酸に
よって、下地メッキのＺｎメッキを溶かして（図１
(f)）、電気メッキによって形成された角柱状のＡｇを
主成分とする金属メッキ粒(7)でなる異方性導電膜用金
属粒(8)を採取した（図１(g)）。

【００２７】上記角柱状のＡｇを主成分とする異方性導
電膜用金属粒を３００個採取し、その粒径を測定したと
ころ、ばらつきは３．５〜５．５μｍとなっており、平
均値より大きい側のばらつきは３０％であった。また、
異方性導電膜用金属粒の最大寸法が７．８μｍであり、
電極間のスペースの設計から、導通を確保するために必
要な寸法内にあることを確認した。こうして得られた異
方性導電膜用金属粒を用いて異方性導電膜としたとこ
ろ、接触不良は無く良好な結果が得られた。

【００２８】（実施例４）図１(a)に示すように、基板
(1)としてステンレスの薄板上に下地メッキ(2)としてＳ
ｎメッキを施し（図２(a)）、樹脂性レジスト膜(3)を厚
さ４μｍ程度に形成し（図２(b)）、これにエキシマレ
ーザーで直径が５μｍ程度の円形状の微小孔(5)を樹脂
性レジスト膜(3)に形成した（図２(c)）。次に、この微
小孔(5)内に、金属メッキ(6)としてＡｕの電気メッキを
２μｍの厚さに施した（図２(d)）後、剥離液で樹脂性
レジスト膜を完全に除去した（図２(e)）。次に１９０
℃の熱処理により拡散処理を行い、下地のＳｎの一部を
Ａｕと合金化させた。さらに、残存下地メッキのＳｎメ
ッキを溶解して、円柱から半球状のＡｕ−２０ｍａｓｓ
％Ｓｎである金属メッキ粒(7)でなる異方性導電膜用金
属粒(8)を得た。

【００２９】続いて、上記のＡｕ―２０ｍａｓｓ％Ｓｎ
の異方性導電膜用金属粒を原料粉として、さらに水素ガ
ス雰囲気で２５０℃で加熱処理することによって球状化
処理した。球状化した異方性導電膜用金属粒を３００個
採取し、その粒径を測定したところ、直径の平均は４．
８μｍであり、ばらつきは４．２〜５．４μｍで平均値
より大きい側のばらつきは１７％であった。また、真球
度はコンパクトネス真球度で０．９１〜０．９６であっ
た。また、異方性導電膜用金属粒の最大寸法が５．４μ
ｍであり、電極間のスペースの設計から、導通を確保す
るために必要な寸法内にあることを確認した。これを異
方性導電膜の原料としたところ、接触不良はなく評価が
良好であった。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、電気的接続の点から信
頼性の高い異方性導電膜を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方性導電膜用金属粒の製造工程を示
す模式図である。

【図２】本発明の異方性導電膜用金属粒の製造工程を示
す模式図である。

【符号の説明】

１．基板、２．下地メッキ、３．樹脂性レジスト膜、
４．フォトマスク、５．微小孔、６．金属メッキ、７．
金属メッキ粒、８．異方性導電膜用金属粒

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に樹脂性レジスト膜を形成し、該
   レジスト膜に微小孔を設けた後、微小孔にＮｉ，Ｃｕ，
   Ａｇ，Ａｕの何れかからなる金属を主成分としたメッキ
   を施し、前記レジストを溶解除去し、前記基板からＮ
   ｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの何れかからなる金属を主成分と
   した金属メッキ粒を剥離して異方性導電膜用金属粒を得
   ることを特徴とする異方性導電膜用金属粒の製造方法。
2. 【請求項２】 フォトマスクを利用して露光し、現像す
   ることにより、レジスト膜に微小孔を設けることを特徴
   とする請求項１に記載の異方性導電膜用金属粒の製造方
   法。
3. 【請求項３】 露光時の光源として、Ｘ線または電子線
   を用いることを特徴とする請求項２に記載の異方性導電
   膜用金属粒の製造方法。
4. 【請求項４】 エキシマレーザーにより、レジスト膜に
   微小孔を設けることを特徴とする請求項１に記載の異方
   性導電膜用金属粒の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかに記載の異方性
   導電膜用金属粒の製造方法で得られた異方性導電膜用金
   属粒を、熱プラズマにより球状化することを特徴とする
   異方性導電膜用金属粒の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４の何れかに記載の異方性
   導電膜用金属粒の製造方法で得られた異方性導電膜用金
   属粒を、加熱処理により球状化することを特徴とする異
   方性導電膜用金属粒の製造方法。
7. 【請求項７】 Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの何れかの金属
   を主成分とした金属粒であって、前記金属粒の形状が柱
   形状またはコンパクトネス真球度で０．９以上の真球形
   状からなることを特徴とする異方性導電膜用金属粒。
8. 【請求項８】 柱形状または真球形状からなる異方性導
   電膜用金属粒の最大寸法が９μｍ以下であることを特徴
   とする請求項７に記載の異方性導電膜用金属粒。