JP2003157717A - 導電性粒子及び導電接続部材並びに導電接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 架橋重合体微粒子に金属層を被覆した導
電性粒子であって、架橋重合体粒子と接する金属層は銅
又は銅を含む合金で形成してなり、該導電性粒子の３０
％圧縮変形後、荷重を除いた状態において、ＳＥＭ観察
による外観で金属被覆層に割れ又は剥離のない導電性粒
子。 【効果】 本発明の導電性粒子は、高い圧縮変形に対し
ても、金属被覆層に割れ又は剥離がなく、従ってこれを
用いた導電接続部材は信頼性の高い導電接続を与えるも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路における
電極間の接続に好適に用いられる導電性粒子及び当該導
電性粒子を用いた導電接続部材並びに導電接続方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路基盤やＬＣＤ回路の相対峙する
接続端子間の導通接続方法としては、従来、銀微粒子、
ニッケル微粒子、はんだ微粒子、架橋重合体微粒子に金
属被覆を施した導電性微粒子等を接着性を有する絶縁性
樹脂に分散したフィルム状又はペースト状の接着剤を形
成し、この接着剤を接続回路の相対峙する接続端子間に
配置し、熱圧着することにより、接続端子間に導電性粒
子を固定して導通を得るものである。

【０００３】しかし、当該接着剤に用いられる金属微粒
子は、圧縮変形に対し復元性が無いこと、硬いことか
ら、これらの金属微粒子を用いた導電接続部材は、ヒー
トサイクル試験や温熱試験において、接続端子と金属微
粒子の間に間隙が生じ易く、接続信頼性に劣っていた。

【０００４】このような問題点の解決のため、近年、電
極間の間隙の変化に追従することの可能な復元性を有す
る架橋重合体樹脂粒子に金属被覆を施した導電性粒子を
用いることが提案されており（特開昭６２−１１５６７
９号、特開昭６２−１８８１８４号、特開昭６３−１９
０２０４号の各公報）、一般に３０％以上圧縮変形させ
た状態において熱圧着される。

【０００５】金属被覆について、特開昭６３−１９０２
０４号公報では、導電性に関与する金属層に不純物を含
有するため、電気抵抗を悪化させ、接続抵抗の要因とな
っており、同公報の実施例においても圧縮後の導電めっ
き層の剥離や破壊が一部認められ、接続抵抗の増大を招
き、安定した接続を得ることが困難なものであり、金属
層に有機物を含有することにより耐圧縮性を改善しよう
としているが、導電性に関与する金属層に有機物を含有
することは、電気抵抗を悪化させ、電子回路において接
続抵抗を増加させる要因となっている。

【０００６】一方、相対峙する接続端子間の導電接続部
材として、従来は、図１に示すように有機又は無機粒子
を基材粒子１として、主にニッケル、金など２層で金属
被覆２された微粒子を接着性を有する絶縁性樹脂に混入
し、これをフィルムまたはぺースト状として端子間に配
置、加熱圧縮を行い、導通接続を行っている。

【０００７】しかしながら、加熱圧着時の基材粒子の圧
縮変形に皮膜が追従せず、皮膜に割れや剥離が発生し、
電気抵抗を増大させ、導通接続の信頼性を著しく低下さ
せる要因となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、高
い圧縮変形に対し、ＳＥＭ観察による外観で金属被覆層
に割れ又は剥離がなく、且つ高い導電性を有する導電性
粒子、並びにこの導電性粒子を用いた導電接続におい
て、高い圧縮で圧着接合可能な導電接続部材及び導電接
続方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明は、上記目的を達成するため、下記導電性粒子及び
導電接続部材並びに導電接続方法を提供する。 ［請求項１］架橋重合体微粒子に金属層を被覆した導電
性粒子であって、架橋重合体粒子と接する金属層は銅又
は銅を含む合金で形成してなり、該導電性粒子の３０％
圧縮変形後、荷重を除いた状態において、ＳＥＭ観察に
よる外観で金属被覆層に割れ又は剥離のない導電性粒
子。 ［請求項２］前記圧縮破壊試験において、その圧縮歪曲
線が３０％変形時において連続的に変位してなることを
特徴とする請求項１記載の導電性粒子。 ［請求項３］前記架橋重合体微粒子が、加水分解可能な
シリル基を有するビニル単量体の単独又は二種以上の混
合物からなる共単量体を、該単量体は可溶で且つ該単量
体にもとずく重合体は不溶であるような溶媒中におい
て、重合せしめて重合微粒子を得、該重合微粒子に含ま
れる加水分解可能なシリル基を酸又はアルカリによって
加水分解して架橋を生成させてなることを特徴とする請
求項１又は２記載の導電性粒子。 ［請求項４］前記圧縮破壊試験において、その圧縮歪曲
線が粒子の圧縮破壊点まで連続的に変位してなることを
特徴とする請求項３記載の導電性粒子。 ［請求項５］前記金属層の厚みが、０．０２５〜０．３
μｍである請求項１乃至４のいずれか１項記載の導電性
粒子。 ［請求項６］前記架橋重合体樹脂粒子の復元率が４０％
以上である請求項１乃至５のいずれか１項記載の導電性
粒子。 ［請求項７］前記導電性粒子の粒径の変動係数が１０％
未満である請求項１乃至６のいずれか１項記載の導電性
粒子。 ［請求項８］請求項１乃至７のいずれか１項記載の導電
性粒子を接着性樹脂に混入し、ぺースト状又はフィルム
状に形成した導電性接着剤からなる導電接続部材。 ［請求項９］請求項１乃至７のいずれか１項記載の導電
性粒子を接着性を有する絶縁性樹脂に混入し、フィルム
状又はペースト状に形成し、これを接続端子間に配置
し、加熱圧縮して接続端子を固定・導通接続することを
特徴とする導電接続方法。

【００１０】本発明の導電性粒子は、高い圧縮変形に対
しても、金属被覆層に割れ又は剥離がなく、従ってこれ
を用いた導電接続部材は信頼性の高い導電接続を与える
ものである。

【００１１】以下、本発明につき更に詳しく説明する。

【００１２】本発明の導電性粒子は、架橋重合体微粒子
に金属層を被覆してなるものである。この場合、本発明
に使用する架橋重合体樹脂粒子は、有機重合体粒子、有
機・無機複合粒子が挙げられ、ベンゾクアナミン樹脂、
尿素ホルムアルデヒド樹脂、多官能モノマーを重合した
（メタ）アクリル樹脂、ジビニルベンゼン樹脂、加水分
解性シリル基を側鎖に持つ（メタ）アクリルモノマーと
ビニル系モノマーとを単量体は可溶であるが、該単量体
にもとずく共重合体は不溶である溶媒中において重合さ
せ、共重合体を得た後、上記シリル基を縮合反応させた
ものなどが挙げられる。特に、本発明において望ましい
ものとしては、架橋三次元構造を有し、均一な粒径の得
られる加水分解性シリル基を側鎖に持つ（メタ）アクリ
ルモノマーとビニル系モノマーとの共重合体を得た後、
上記シリル基を酸又はアルカリによって加水分解し、縮
合反応させて架橋を形成した架橋重合体微粒子が好まし
い（特開平２−９７５０４号公報参照）。

【００１３】当該架橋重合体樹脂粒子の形状は、球状で
あり、粒子径は１〜３０μｍ、特に２〜８μｍであるこ
とが好ましく、１μｍを下回る粒子は、導通接続に十分
な金属層を形成することが困難であり、３０μｍを超え
る粒子は微細な接続端子を圧着接続する際、隣接する端
子間でリークし易くなる。

【００１４】架橋重合体樹脂粒子の復元率は、４０％以
上であることが好ましく、特には５０％以上であること
がより好ましい。これは、当該粒子は、電子回路基盤や
ＬＣＤ回路基盤等の配線接続端子間で加圧され、熱や湿
熱に曝され、その端子間の間隙に変化が生じるので、そ
の変化に追従することが求められるためである。

【００１５】架橋重合体微粒子に被覆する金属層を形成
する方法は、特に限定されず、無電解めっき法、電解め
っき法、真空蒸着法など公知の方法を用いることができ
るが、金属層に不純物を混在させることなく耐圧縮性を
実現するため、銅又は銅を５０重量％以上、特に７０重
量％以上含む銅合金を使用するもので、特にコスト面か
ら銅がより好ましい。

【００１６】これは、圧縮変形により金属層が破壊され
た場合には、その導通信頼性が低下するため、金属層に
柔軟性を持たせる目的で、Ｎｉ−Ｐのように、有機物や
リンなどを混在させ、耐圧縮性を向上させる方法もある
が、この方法では金属層の抵抗を増加させることにほか
ならず、高電流の要求される電子回路基盤の微細な接続
端子の接続には不都合だからであり、また、当該粒子を
使用して作られる電子回路基盤やＬＣＤ回路基盤の配線
接続構造は、熱や湿熱に曝され、その端子間の間隙に変
化が生じるので、その変化に追従する柔軟性が求められ
るからであり、さらに基材粒子の復元性を阻害しないこ
とが望ましいからである。

【００１７】なお、銅又は銅合金層上に更に金などの延
伸性のある金属被覆を行うことは差支えない。

【００１８】架橋重合体微粒子に被覆する金属層の厚み
は、０．０２５〜０．３μｍが好ましく、０．０５〜
０．２５μｍがより好ましい。０．０２５μｍを下回る
場合、導電層の厚みが薄すぎて接続抵抗が増加するおそ
れがあり、０．３μｍを超える場合、圧縮変形に対し
て、当該被覆金属が基材粒子の復元性を阻害するおそれ
がある。

【００１９】架橋重合体微粒子に金属層を被覆した導電
性粒子の粒度分布は、幅広い場合、接続端子間で有効に
働く粒子の数が少なくなるため、その基材粒子の変動係
数、すなわち（標準偏差／平均粒径）×１００は、粒度
のばらつきが大きい場合には、接続端子間で有効に働く
粒子の数が少なくなるため、１０％未満が好ましく、さ
らには５％未満がより好ましい。

【００２０】また、めっき工程の前処理において、触媒
の吸着性を向上させるため、基材粒子に対し表面処理を
行ってもよい。

【００２１】架橋重合体微粒子に金属層を被覆した本発
明の導電性粒子の断面図を図１に示す。図１において、
１は基材粒子（架橋重合体微粒子）、２は金属層であ
る。

【００２２】本発明の導電性粒子は、上述したように、
これを３０％圧縮変形（この場合、圧縮変形条件は微小
圧縮試験機（ＭＣＴＭ−２０１ 島津製作所製）を用
い、粒子一個の圧縮−歪特性を測定する。試験荷重５ｇ
ｆ、負荷速度０．０５４ｇｆ／ｓｅｃ、室温において該
導電性微粒子に対しておよそ３０％圧縮時まで連続して
荷重を加える。）による圧縮破壊試験後、荷重を除いた
状態において、ＳＥＭ観察（倍率５０００倍）による外
観で、金属被覆層に割れ又は剥離がないものであるが、
この場合、この圧縮破壊試験において、その圧縮歪曲線
が３０％変形時において連続的に変位していることが好
ましく、また、圧縮歪曲線が粒子の圧縮破壊点まで連続
的に変位してなることが好ましい。

【００２３】本発明の導電性微粒子の作成には無電解め
っき法を用いたが、他に電解めっき法など公知のめっき
法を用いることができる。

【００２４】即ち、まず架橋重合体微粒子に対し、触媒
付与工程としてＰｄ活性処理を行うが、この処理は公知
のキャタリスト液、アクセレレータ液を用いて公知の条
件で処理することができる。すなわち、キャタリストと
しては公知組成のＳｎ−Ｐｄコロイドタイプのものを使
用し、２５℃〜３０℃で５〜１０分間処理し、またアク
セレレーター液としては塩酸、硫酸等の酸溶液、或いは
水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液で２０〜６０℃で１
〜５分間の処理を行うことが好ましい。

【００２５】この場合、上記両処理はそれぞれ超音波処
理を施すことが好ましく、両処理とも１〜３分間の超音
波処理を行うことで、粒子表面に均一に触媒を付与し、
めっき浴中で粒子を十分に分散させることが出来る。こ
のようにして微粒子表面にＰｄ金属を付与する触媒付与
工程を行なった後、無電解めっきを行う。

【００２６】無電解めっきとしては、ホルムアルデヒド
を還元剤とする無電解銅めっきを公知の組成で用いるこ
とができる。金属イオン濃度は予め定められた投入量の
微粒子に所望の膜厚を形成し得る為に必要な金属析出量
以下にするもので、０．１〜１．５ｇ／Ｌ、好ましくは
０．２〜１ｇ／Ｌ、更に好ましくは０．４〜０．８ｇ／
Ｌとするものである。

【００２７】金属濃度を１．５ｇ／Ｌより高い濃度とす
ると、めっき液の自己分解を招く恐れがあり、また析出
皮膜が粗く、粗雑なめっき皮膜となる恐れがある。金属
濃度が０．１ｇ／Ｌより低い濃度とすると、投入できる
微粒子の量が少なくなり、めっき効率が悪くなる。さら
に粒子投入時に初期のめっき反応が起こらない場合が生
じる。

【００２８】めっき液に対する微粒子の投入量は被めっ
き物の表面積がめっき液に対して１５〜３００ｄｍ²／
Ｌ、好ましくは３０〜１００ｄｍ²／Ｌ、更に好ましく
は４０〜８０ｄｍ²／Ｌとなるようにするものである。
これによりめっき浴の自己分解を防ぎながら、十分なめ
っき皮膜を得ることができる。

【００２９】本発明の導電接続部材は、接着性を有する
絶縁性樹脂に前記導電性粒子を混入し、これをフィルム
状又はペースト状とした導電性接着剤を形成してなるも
のであり、さらに、この導電性接着剤を、図２に示すよ
うに、電子回路基盤やＬＣＤ回路基盤の接続端子３，３
間に配置し、加熱圧縮して、当該接続端子を固定、導通
接続を行ってなるものである。

【００３０】なお、図中４は絶縁性樹脂を示し、５は接
続基板である。また、１’は圧縮により金属皮膜が破壊
された比較例としての導電性粒子を示す。

【００３１】上記絶縁性樹脂としては、特に限定するも
のではないが、例えばエポキシ樹脂、エチレン−酢酸ビ
ニル樹脂、エチレン−アクリル樹脂、イソシアネート系
樹脂などが挙げられる。これらの樹脂に対する導電性粒
子の配合量は、樹脂１００重量部に対して１〜２５重量
部、特に３〜１５重量部であることが好ましい。１重量
部未満の時には接続端子に対して配置される導電性微粒
子の数が少なくなる為、十分な導通接続が得られない。
また、２５重量部を超える場合には、絶縁性樹脂中で導
電性粒子の重なりが発生し、導電接続状態において隣接
する電極間でショートし、接続不良となる恐れがある。
本発明の導電性微粒子を使用した異方性導電接着剤は接
続する端子間には高い導通信頼性を実現でき、接続しな
い隣接する端子間には高い絶縁抵抗を実現できる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００３３】まず、架橋重合体樹脂粒子（基材粒子）の
製造方法について説明する。

【００３４】〈基材粒子１の作成〉２Ｌセパラブルフラ
スコにポリビニルピロリドン３．５％メタノール溶液４
００ｇ、スチレン４２ｇ、ｐ−トリメトキシシリルスチ
レン６３ｇを充填し、窒素気流下において緩やかに攪拌
しつつ６０℃に加温した。これにアゾビスイソブチロニ
トリル４ｇを加え、１２時間反応させた。反応終了後室
温に冷却した後、水酸化カリウムの５％水溶液２００ｇ
を追加し、２時間、６０℃で攪拌して、加水分解及び架
橋反応せしめた。

【００３５】得られた粒子を洗浄、分級し、平均粒径
５．２μｍ、変動係数３％の架橋重合体粒子を得た。得
られた粒子の復元率は６２％であった。

【００３６】〈基材粒子２の作成〉スチレン５０ｇ、ｐ
−トリメトキシシリルスチレン５５ｇを用いた以外は基
材粒子１と同様に作成を行い、平均粒径１０．４μｍ、
変動係数３％、復元率４５％の粒子を得た。

【００３７】〈基材粒子３の作成〉１Ｌセパラブルフラ
スコにポリビニルアルコール５％水溶液６００ｇを入
れ、これにジビニルベンゼン４８ｇ、エチルビニルベン
ゼン３２ｇ、テトラメチロールメタンテトラアクリレー
ト８０ｇ、過酸化ベンゾイル４．５ｇの混合溶液を加
え、液滴の中心粒径が１０μｍになるまで攪拌を行い、
その後、窒素気流下において緩やかに攪拌しながら８０
℃で８時間重合を行った。

【００３８】得られた粒子を洗浄、分級し、平均粒径１
０．２μｍ、変動係数９％の架橋重合体粒子を得た。こ
の粒子の復元率は６３％であった。

【００３９】〈基材粒子４の作成〉基材粒子３と同様に
合成を行い、分級により平均粒径１１．３μｍ、変動係
数１２％の基材粒子４を得た。この粒子の復元率は６３
％であった。

【００４０】〈基材粒子５の作成〉１Ｌセパラブルフラ
スコにポリビニルアルコール５％水溶液６００ｇを入
れ、これにジビニルベンゼン９５ｇ、エチルビニルベン
ゼン６３ｇ、過酸化ベンゾイル４．５ｇの混合溶液を加
え、液滴の中心粒径が１０μｍになるまで攪拌を行い、
その後、窒素気流下において緩やかに攪拌しながら８０
℃で８時間重合を行った。

【００４１】得られた粒子を洗浄、分級し、平均粒径１
２．８μｍ、変動係数７％の架橋重合体粒子を得た。こ
の粒子の復元率は３５％であった。

【００４２】

【表１】

【００４３】[実施例１]基材粒子１を正確に０．５５ｇ
秤量し、γ−アミノプロピルトリメトキシシランの５％
水溶液に投入する。室温で約１時間攪拌した後、濾過分
離し、１２０℃で１時間乾燥を行う表面処理を施した。

【００４４】次に、プレディップ溶液１００ｍｌに１分
間分散させた後、濾過し、公知のキャタリスト溶液（Ｐ
ｄ ０．２ｇ／Ｌ、Ｓｎ ４ｇ／Ｌ、酸規定度 ０．３
５Ｎ、塩化ナトリウム １７５ｇ／Ｌ）１００ｍｌに１
５分間浸漬した。十分な濾過洗浄後、公知のアクセレレ
ータ液（１０ｖｏｌ％）１００ｍｌに３分間分散させ、
濾過洗浄後、表２の組成の化学銅めっき液１Ｌに速やか
に投入した。約２０分後、濾過洗浄及び乾燥を行い金属
膜厚０．１μｍの金属被覆粒子を得た。

【００４５】平均粒径は５．４μｍであり、変動係数は
３％で、ＳＥＭ観察により均一にめっきされていること
が確認された（図３）。

【００４６】

【表２】

【００４７】[実施例２]金属膜厚を０．２０μｍとする
ために硫酸銅の濃度を変えた他は実施例１と同様にめっ
きを行い、平均粒径５．６μｍ、変動係数３％の導電性
粒子を得た（図４）。

【００４８】[実施例３]金属膜厚を０．２５μｍとする
ために硫酸銅の濃度を変えた他は実施例１と同様にめっ
きを行い、平均粒径６．７μｍ、変動係数３％の導電性
粒子を得た（図５）。

【００４９】[実施例４]金属膜厚を０．０５μｍとする
ために硫酸銅の濃度を変えた他は実施例１と同様にめっ
きを行い、平均粒径５．３μｍ、変動係数３％の導電性
粒子を得た（図６）。

【００５０】[実施例５]金属膜厚を０．０２５μｍとす
るために硫酸銅の濃度を変えた他は実施例１と同様にめ
っきを行い、平均粒径５．２５μｍ、変動係数３％の導
電性粒子を得た（図７）。

【００５１】[実施例６]基材粒子２を用い、実施例１と
同様に表面処理を行い、めっきを行った。該導電性粒子
は金属膜厚０．１０μｍ、平均粒径１０．６μｍ、変動
係数３％であった。

【００５２】[実施例７]基材粒子３において、表面処理
を行わない以外は実施例１と同様にめっきを行い、金属
膜厚０．１０μｍ、平均粒径１０．４μｍ、変動係数９
％の導電性粒子を得た。

【００５３】[実施例８]実施例１で得られた導電性粒子
０．０５ｇをイオン交換水１００ｍｌに分散させて水性
懸濁液とし、該懸濁液を表３の無電解金めっき液に投入
した。約２０分後に濾過洗浄を行った後、銅皮膜と金皮
膜の二層からなる導電性粒子を得た。該導電性粒子の平
均粒径は５．５μｍであり、金属層の厚みは約０．１５
μｍであった。また、変動係数は３％であった（図
８）。

【００５４】

【表３】

【００５５】[比較例１]金属膜厚を０．３０μｍとする
ために硫酸銅の濃度を変えた他は実施例１と同様にめっ
きを行い、平均粒径５．８μｍ、変動係数３％の導電性
粒子を得た（図９）。

【００５６】[比較例２]金属膜厚を０．０１５μｍとす
るために硫酸銅の濃度を変えた他は実施例１と同様にめ
っきを行い、平均粒径５．２３μｍ、変動係数３％の導
電性粒子を得た。得られた導電性粒子の一部には粒子表
面の一部に金属皮膜が形成されておらず、基材粒子が露
出している粒子も確認された。

【００５７】[比較例３]基材粒子４を用い、実施例１と
同様に金属膜厚０．１０μｍ、平均粒径１１．５μｍ、
変動係数１２％の導電性粒子を得た。

【００５８】[比較例４]基材粒子５を用い、実施例１と
同様に金属膜厚０．１０μｍ、平均粒径１３．０μｍ、
変動係数７％の導電性粒子を得た。

【００５９】[比較例５]基材粒子１を用い、実施例１と
同様に表面処理を行った後、該粒子２５ｇを０．１ｇ／
Ｌの塩化パラジウム及び０．１ｍｌ／Ｌの塩酸からなる
アクチベーター液１００ｍｌに投入し５分間分散させ、
濾過洗浄を行った。次いで、８０℃に昇温した１０ｇ／
Ｌのリンゴ酸からなる１Ｌの錯化剤溶液に投入し、次亜
リン酸ソーダを４ｇ添加し、パラジウムイオンの還元反
応が停止するまで攪拌を行った。次いで表４に示す薬液
をａ液及びｂ液に分けて１０ｍｌ／分の添加速度で攪拌
しながら各懸濁体に同時に８５ｍｌ添加した。水素の発
生が停止するまで８０℃に保持しながら攪拌を継続させ
た。反応停止後、濾過洗浄を行った。次いで実施例８と
同様に置換金めっき処理を施し、ニッケルと金皮膜の２
層からなる導電性粒子を得た。この導電性粒子の金属層
を分析したところ、リン濃度は４％であった。

【００６０】

【表４】

【００６１】[比較例６]基材粒子１を用い、実施例１と
同様に表面処理を行った後、表５の無電解ニッケルめっ
き液に０．５分間浸漬した。得られた粒子には粒子表面
の一部に金属皮膜が形成されておらず、基材粒子が露出
している粒子も確認された（図１０）。

【００６２】

【表５】

【００６３】〈粒度分布の測定〉ＳＥＭ観察により任意
の粒子１００点を観測し、その平均粒径、変動係数
（（標準偏差／平均粒径）×１００）の測定を行う。

【００６４】〈クラックの測定方法及び条件〉微小圧縮
試験機（ＭＣＴＭ−２０１ 島津製作所製）を用い、粒
子１個の圧縮−歪特性を測定する。その圧子として先端
が５０μｍの平型圧子を使用した。 試験荷重：５ｇｆ 負荷速度定数：０．０５４ｇｆ／ｓｅｃ 測定温度：室温

【００６５】図１１にクラック測定試験を行った場合の
圧縮歪曲線を示す。（Ａ）は実施例１、（Ｂ）は比較例
５の結果であり、めっき皮膜にクラックが生じる場合、
圧縮歪み曲線において、比較例５の図１１（Ｂ）に示さ
れるような急激な歪みが観測される。

【００６６】〈復元率の測定方法及び条件〉上記微小圧
縮試験機を用いた。図１２のように粒子を反転荷重値ま
で圧縮した後、逆に荷重を減らしていく。この時の荷重
と変位の関係を測定する。ただし、この時の原点は荷重
値０ではなく、０．ｌｇｆ以上の値とする。復元率は図
のＬ２／Ｌ１を百分率で表した値で定義する。 測定条件、反転用荷重値：１ｇｆ 原点用荷重値：０．ｌｇｆ 負荷速度定数：０．０２９ｇｆ／ｓｅｃ 測定温度：室温

【００６７】図１３は復元率の測定結果で、（Ａ）は実
施例１、（Ｂ）は比較例４、（Ｃ）は比較例５の結果を
示す。

【００６８】〈導電性の測定〉上記微小圧縮試験機にお
いてその圧子としてステンレス製の圧子を用い、その圧
子と粒子を乗せる台座との間に抵抗測定装置を接続した
装置を用い、単一粒子の電気抵抗の測定を行った。

【００６９】〈導電性粒子の物性評価〉島津製作所製Ｍ
ＣＴＭ−２０１を用い、実施例及び比較例の導電性粒子
の圧縮破壊試験を行った。

【００７０】その結果、実施例１〜８の粒子及び、比較
例１〜４及び６の粒子においてはその圧縮限界点まで滑
らかに圧縮変位するが、Ｎｉ−Ａｕめっきを行った比較
例５においては３．７ｍＮ、０．９μｍ変位したところ
で急激に変位し、歪みを生じる点が観測され、金属層に
欠陥が生じることが確認された（図１１（Ｂ））。

【００７１】また、復元率の測定も行い、結果は表６に
示す結果となった。実施例においてはいずれも基材とな
る粒子の復元率の８５％以上の性能を示したのに対し、
金属層の厚い比較例１や金属層に欠陥の生じた比較例５
においては著しく基材の物性を損ねていることが確認さ
れた（表６）。

【００７２】〈電気抵抗値の測定〉得られた導電性粒子
をステンレス製の圧子を用いた微小圧縮試験機において
粒子単体の電気抵抗値の測定を行った（表６）。

【００７３】実施例においては低い抵抗値を示したのに
対し、比較例２、５及び６は高い値を示した。特に比較
例６は圧縮においてその金属層の欠陥はほとんど見られ
なかったが、その金属層に含まれる不純物の影響により
その電気抵抗は高い値を示した。

【００７４】〈導通信頼性試験〉得られた導電性粒子５
ｇをエポキシ樹脂（三井化学製、ストラクトボンドＸＮ
−５Ａ）１００ｇに混ぜ合わせてペースト状の導電性接
着剤を作成した。

【００７５】このぺースト状導電性接着剤０．１ｍｇを
図１４に示すようにＩＴＯ膜が内面に形成された２枚の
ガラス基板上に挟み、プレス機にて３５ｋｇ／ｃｍ²の
圧力において８０℃、３０分仮圧着を行った。この試験
片を顕微鏡で観察し、粒子濃度の測定を行った後、この
試験片に対し、粒子１個あたり１ｇｆの荷重となる様に
圧力を加え、１５０℃、４５分間熱圧着して導電接続部
材を作成した。

【００７６】なお、図１４において、１１はＩＴＯガラ
ス基板、１２は導電性粒子をエポキシ樹脂に配合してな
る導電性ペースト（接着剤）を示す。

【００７７】この試験片の電気抵抗値を測定し、この試
験片を高温側が８０℃、２時間、低温側が−２０℃、２
時間を１サイクルとした冷熱サイクルを、８０サイクル
行った後、再度この試験片の電気抵抗値の測定を行っ
た。このときの電気抵抗値の変化は表６に示す結果とな
った。

【００７８】また、本試験片の作成と同様に実施例１及
び比較例５においてペースト状の導電性接着剤を作成
し、ガラス基板間にはさみ、粒子１個あたり１ｇｆの荷
重を加えた後、加熱せず該接着剤を取り出し、アセトン
で洗浄を行い、導電性粒子を取り出した。該導電性粒子
をＳＥＭ観察したところ、実施例１の粒子には欠陥が見
られなかったのに対し、比較例５の粒子にはクラックが
観測された。このことから、微小圧縮試験機による圧縮
・変位測定試験においてその変位に歪みが生じること
は、金属層にクラック、剥離等の欠陥が生じることと一
致することが確認された。

【００７９】これらの結果から、実施例の導電性粒子を
用いた試験片の抵抗変化はあまり見られず、実施例はい
ずれも３０％以上の圧縮変形において金属層にクラッ
ク、剥離等を生じることがないものである。

【００８０】

【表６】

【００８１】[実施例９]実施例１で得られた導電性微粒
子５ｇをエポキシ樹脂（三井化学製、ストラクトボンド
ＸＮ−５Ａ）１００ｇに混ぜ合わせ、ペースト状の導電
性接着剤を作成した。

【００８２】このペースト状導電性接着剤０．１ｍｇを
図１４に示すようにＩＴＯ膜が内面に形成された２枚の
ガラス基板上に挟み、プレス機にて３５ｋｇ／ｃｍ²の
圧力において８０℃、３０分仮圧着を行ない、この試験
片を顕微鏡で観察し、粒子濃度の測定を行った後、この
試験片に対し、粒子１個あたり１ｇｆの荷重となる様に
圧力を加え、１５０℃、４５分間熱圧着して導電接続部
材を形成した。

【００８３】この試験片の電気抵抗値を測定したとこ
ろ、１４．２Ωであった。更にこの試験片を高温側が８
０℃、２時間、低温側が−２０℃、２時間を１サイクル
とした冷熱サイクルを、８０サイクル行った後、再度こ
の試験片の電気抵抗値の測定を行った結果、１４．８Ω
であった。このように信頼性試験前後の抵抗値に殆ど変
化は見られず、安定した導通接続が確保されていること
がわかる。

【００８４】また、圧着後の粒子を観察する為、粒子１
個あたり１ｇｆの荷重を加えた試験片を作成し、該ペー
ストをアセトンで溶解させ導電性粒子を取り出した。粒
子の表面を観察したが、図１５の様に皮膜の剥離、割れ
は見られなかった。

【００８５】[実施例１０]実施例２で得られた粒子を用
いた以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。
信頼性試験前の電気抵抗値は１３．６Ωであり、信頼性
試験後は１４．５Ωであった。

【００８６】[実施例１１]実施例３で得られた粒子を用
いた以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。
信頼性試験前の電気抵抗値は１３．５Ωであり、信頼性
試験後は１４．５Ωであった。

【００８７】[実施例１２]実施例４で得られた粒子を用
いた以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。
信頼性試験前の電気抵抗値は１４．２Ωであり、信頼性
試験後は１６．３Ωであった。

【００８８】[実施例１３]実施例５で得られた粒子を用
いた以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。
信頼性試験前の電気抵抗値は１７．２Ωであり、信頼性
試験後は１８．８Ωであった。

【００８９】[実施例１４]実施例６で得られた粒子を用
いた以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。
信頼性試験前の電気抵抗値は１７．０Ωであり、信頼性
試験後は１７．５Ωであった。

【００９０】[実施例１５]実施例７で得られた粒子を用
いた以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。
信頼性試験前の電気抵抗値は１６．８Ωであり、信頼性
試験後は１８．３Ωであった。

【００９１】[実施例１６]実施例８で得られた粒子を用
いた以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。
信頼性試験前の電気抵抗値は１３．６Ωであり、信頼性
試験後は１５．４Ωであった。

【００９２】[比較例７]比較例１の導電性粒子を用いた
以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。信頼
性試験前の電気抵抗値は１３．６Ωであり、信頼性試験
後は１８．０Ωであった。

【００９３】[比較例８]比較例２の導電性粒子を用いた
以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。信頼
性試験前の電気抵抗値は１８．２Ωであり、信頼性試験
後は２１．９Ωであった。

【００９４】[比較例９]比較例３の導電性粒子を用いた
以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。信頼
性試験前の電気抵抗値は１７．３Ωであり、信頼性試験
後は２４．２Ωであった。

【００９５】[比較例１０]比較例４の導電性粒子を用い
た以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。信
頼性試験前の電気抵抗値は１７．９Ωであり、信頼性試
験後は２６．４Ωであった。

【００９６】[比較例１１]比較例５の導電性粒子を用い
た以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。信
頼性試験前の電気抵抗値は１８．７Ωであり、信頼性試
験後の電気抵抗値は２２．５Ωであった。

【００９７】また、圧着後の粒子を観察する為、粒子１
個あたり１ｇｆの荷重を加えた試験片を作成し、ペース
トをアセトンで溶解させ導電性粒子を取り出した。粒子
の表面を観察したところ、図１６に示すように皮膜にク
ラックが生じていることが確認された。

【００９８】[比較例１２]比較例６の導電性粒子を用い
た以外は実施例９と同様に導通信頼性試験を行った。信
頼性試験前の電気抵抗値は２１．０Ωであり、信頼性試
験後は２４．２Ωであった。

【００９９】以上の結果から、実施例の導電性粒子を用
いた試験片の抵抗変化はほとんど見られないが、比較例
７〜１１については１２０％以上の抵抗変化がみられ
た。

【０１００】これは実施例の導電性粒子の復元率が４０
％以上であるのに対し、比較例７及び１０は４０％未満
であるため電極の間隙の変化に導電性粒子の復元が追従
せず、抵抗変化が生じること、比較例２の導電性粒子は
導通に十分な金属層を持たないため、粒径のほぼ等しい
実施例１０〜１４の試験片と比較し、試験前から抵抗が
高く、信頼性試験においても抵抗の変化の大きいことが
観察される。比較例９については粒径の変動係数が大き
いため、試験片の電極間の導通に有効に働く粒子の数が
劣り、信頼性試験において電極間の間隙の変化に追従す
る粒子の数も限られ、信頼性に劣る結果となった。比較
例１２は粒子の抵抗値が高いため、高電流の要求される
電子回路においては不向きである。

【０１０１】また、実施例はいずれも３０％以上の圧縮
変形において金属層にクラック、剥離等を生じることが
ないのに対し、比較例１１の導電性粒子においては試験
片の圧着時に粒子の金属層にクラックが生じ、また、同
時に復元率も劣るため、導通信頼性が得られていない。

【０１０２】以上のことから、実施例で示した導電接続
部材は、本発明に係る導電性粒子を使用しているため、
従来の様にニッケル、金などの二層で金属被覆された粒
子を有する導電接続部材よりも、高圧縮においての接続
信頼性、導電性において優れていると言える。表７に試
験結果をまとめて示す。

【０１０３】

【表７】

【０１０４】

【発明の効果】本発明の導電性粒子は、高い圧縮変形に
対しても、金属被覆層に割れ又は剥離がなく、従ってこ
れを用いた導電接続部材は信頼性の高い導電接続を与え
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】導電性粒子の一例を示す断面図である。

【図２】異方性導電接続を説明する断面図である。

【図３】実施例１の導電性粒子の顕微鏡写真である。

【図４】実施例２の導電性粒子の顕微鏡写真である。

【図５】実施例３の導電性粒子の顕微鏡写真である。

【図６】実施例４の導電性粒子の顕微鏡写真である。

【図７】実施例５の導電性粒子の顕微鏡写真である。

【図８】実施例８の導電性粒子の顕微鏡写真である。

【図９】比較例１の導電性粒子の顕微鏡写真である。

【図１０】比較例１０の導電性粒子の顕微鏡写真であ
る。

【図１１】クラック測定した場合の圧縮歪み曲線を示
し、（Ａ）は実施例１、（Ｂ）は比較例５の結果であ
る。

【図１２】復元率の測定法の説明図である。

【図１３】復元率の測定結果で、（Ａ）は実施例１、
（Ｂ）は比較例４、（Ｃ）は比較例５の結果である。

【図１４】導通信頼性試験方法を示し、（Ａ）は斜視
図、（Ｂ）は断面図である。

【図１５】実施例９における試験後の導電性粒子の顕微
鏡写真である。

【図１６】比較例１１における試験後の導電性粒子の顕
微鏡写真である。

【符号の説明】

１ 基材粒子 ２ 金属層 ３ 接続端子 ４ 絶縁性樹脂 ５ 接続基板 １’ 導電性粒子 １１ ＩＴＯガラス基板 １２ 導電性ペースト（接着剤）

フロントページの続き (72)発明者 北島 晃太 愛知県名古屋市西区菊井１丁目20番11号 上村工業株式会社名古屋支店内 (72)発明者 西元 一善 愛知県名古屋市西区菊井１丁目20番11号 上村工業株式会社名古屋支店内 (72)発明者 原田 孝 愛知県名古屋市西区菊井１丁目20番11号 上村工業株式会社名古屋支店内 (72)発明者 山門 祥彦 愛知県名古屋市瑞穂区二野町８番３号 ナ トコ株式会社内 (72)発明者 長谷川 泰洋 愛知県名古屋市瑞穂区二野町８番３号 ナ トコ株式会社内 Ｆターム(参考） 4J040 DA051 DA061 DE031 DF001 EF001 JA05 JA09 KA03 KA32 LA09 NA19 NA20 5G301 DA28 DA29 DA48 DD01 DD03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 架橋重合体微粒子に金属層を被覆した導
   電性粒子であって、架橋重合体粒子と接する金属層は銅
   又は銅を含む合金で形成してなり、該導電性粒子の３０
   ％圧縮変形後、荷重を除いた状態において、ＳＥＭ観察
   による外観で金属被覆層に割れ又は剥離のない導電性粒
   子。
2. 【請求項２】 前記圧縮破壊試験において、その圧縮歪
   曲線が３０％変形時において連続的に変位してなること
   を特徴とする請求項１記載の導電性粒子。
3. 【請求項３】 前記架橋重合体微粒子が、加水分解可能
   なシリル基を有するビニル単量体の単独又は二種以上の
   混合物からなる共単量体を、該単量体は可溶で且つ該単
   量体にもとずく重合体は不溶であるような溶媒中におい
   て、重合せしめて重合微粒子を得、該重合微粒子に含ま
   れる加水分解可能なシリル基を酸又はアルカリによって
   加水分解して架橋を生成させてなることを特徴とする請
   求項１又は２記載の導電性粒子。
4. 【請求項４】 前記圧縮破壊試験において、その圧縮歪
   曲線が粒子の圧縮破壊点まで連続的に変位してなること
   を特徴とする請求項３記載の導電性粒子。
5. 【請求項５】 前記金属層の厚みが、０．０２５〜０．
   ３μｍである請求項１乃至４のいずれか１項記載の導電
   性粒子。
6. 【請求項６】 前記架橋重合体樹脂粒子の復元率が４０
   ％以上である請求項１乃至５のいずれか１項記載の導電
   性粒子。
7. 【請求項７】 前記導電性粒子の粒径の変動係数が１０
   ％未満である請求項１乃至６のいずれか１項記載の導電
   性粒子。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項記載の導
   電性粒子を接着性樹脂に混入し、ぺースト状又はフィル
   ム状に形成した導電性接着剤からなる導電接続部材。
9. 【請求項９】 請求項１乃至７のいずれか１項記載の導
   電性粒子を接着性を有する絶縁性樹脂に混入し、フィル
   ム状又はペースト状に形成し、これを接続端子間に配置
   し、加熱圧縮して接続端子を固定・導通接続することを
   特徴とする導電接続方法。