JP2003306782A

JP2003306782A - 導電性微粒子及び導電接続構造体

Info

Publication number: JP2003306782A
Application number: JP2002115192A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nagai; 康彦永井
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】基板・部品間の導電接続に用いる導電接続材
料に用いることのできる導電性微粒子であって、基板接
続部の応力緩和機能を保持しながら、なおかつ金属層と
基材微粒子との密着性に優れ金属層の欠陥等が発生しに
くい導電性微粒子及びそれを用いて接続されてなる導電
接続構造体を提供する。【解決手段】基材微粒子と前記基材微粒子の表面に形
成された１層以上の金属層とからなる導電性微粒子であ
って、前記基材微粒子は、ブタジエン骨格成分を５〜６
０重量％含有する樹脂からなる導電性微粒子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板接続部の応力
緩和機能を保持しながら、なおかつ金属層と基材微粒子
との密着性に優れ金属層の欠陥等が発生しにくい導電性
微粒子及びそれを用いて接続されてなる導電接続構造体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子回路基板において、ＩＣやＬ
ＳＩの接続は、それぞれの電極をプリント基板上にハン
ダ付けすることによって行っていたが、生産効率が悪
く、また、高密度化には適さないものであった。これを
解決するためにハンダを球状にした、いわゆるハンダボ
ールで基板と接続するＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）
等の技術が開発された。この技術によれば、チップ又は
基板上に実装されたハンダボールを高温で溶融し基板と
チップとを接続することで高生産性、高接続信頼性を両
立した電子回路を構成することができる。

【０００３】しかし、近年、基板の多層化が進み、基板
自体の外環境変化による歪みや伸縮が発生し、結果とし
てその力が基板間の接続部にかかることによる断線が発
生することが問題となっていた。また、多層化によっ
て、基板間の距離がほとんどとれなくなり、これを維持
するために別途スペーサー等を置かなければならず、手
間や費用がかかることが問題となっていた。

【０００４】これらを解決する手段として、基板等の回
路にかかる力の緩和については、基板接続部に樹脂等を
塗布して補強することが行われている。しかしながら、
これは接続信頼性の向上には一定の効果を示すものの、
手間がかかり、また塗布工程が増えることにより費用が
増大するという問題があった。また、基板間の距離の維
持については、特開平１１−７４３１１号公報に、銅の
周りにハンダをコーティングしたボールを用いる方法が
開示されている。これは、ハンダのように溶融しない銅
が支えとなり、基板間の距離を維持することができると
いうものである。しかしながら、銅は高価であり、ま
た、重量もあることから安価・軽量な材料が求められて
いた。

【０００５】これに対して、特開平５−３６３０６号公
報等には、樹脂からなる基材微粒子の表面にメッキによ
り導電性金属層を設けた導電性微粒子が開示されてい
る。しかしながら、従来から汎用に用いられている樹脂
の表面と金属層とは密着性に乏しいことから、基材微粒
子にメッキ等の処理によって金属層を形成する工程中に
金属層の欠陥等が発生してしまうという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑み、基板接続部の応力緩和機能を保持しながら、なお
かつ金属層と基材微粒子との密着性に優れ金属層の欠陥
等が発生しにくい導電性微粒子及びそれを用いて接続さ
れてなる導電接続構造体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明らは、鋭意検討し
た結果、ブタジエン骨格成分、好ましくはブタジエン骨
格成分とニトリル基を有する成分とを有する樹脂からな
る基材微粒子を用いれば、基材微粒子と金属層との密着
性に優れ金属層の欠陥等が発生しにくい導電性微粒子が
得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、基材微粒子と前記基材微粒子の表面に形成さ
れた１層以上の金属層とからなる導電性微粒子であっ
て、前記基材微粒子は、ブタジエン骨格成分を５〜６０
重量％含有する樹脂からなる導電性微粒子である。以下
に本発明を詳述する。

【０００８】本発明の導電性微粒子は、基材微粒子と上
記基材微粒子の表面に形成された１層以上の金属層とか
らなる。上記基材微粒子は、ブタジエン骨格成分を有す
る樹脂からなる。ブタジエン骨格を有する樹脂からなる
ことにより、基材微粒子と金属層との密着性を向上させ
ることができる。

【０００９】上記ブタジエン骨格成分を有する樹脂とし
ては特に限定されず、例えば、ブタジエン単量体と他の
単量体とを共重合して得られる樹脂等が挙げられる。た
だし、通常ブタジエン単量体は室温では気体であり、懸
濁重合、乳化重合又はシード重合に用いるには特殊な設
備が必要となるが、ブタジエンが数個重合した反応性の
オリゴマーの状態では室温で液体となり、容易に重合に
利用することができる。かかるブタジエンオリゴマーの
うち市販されているものとしては、例えば、日本曹達社
製のＴＥＡ−１０００やＴＥＡ−２０００等が挙げられ
る。

【００１０】上記ブタジエン単量体又はブタジエンオリ
ゴマーと共重合する単量体としては特に限定されず、例
えば、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチ
レン、ｐ−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等の
スチレン誘導体；塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル等のビニルエステル類；（メタ）アクリル酸メ
チル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸
ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メ
タ）アクリル酸ステアリル、エチレングリコール（メ
タ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリ
レート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレー
ト、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）
アクリル酸エステル誘導体等が挙げられる。これら単量
体は単独で用いてもよく、２種以上を併用しても良い。

【００１１】また、上記ブタジエン単量体又はブタジエ
ンオリゴマーと共重合する単量体としては、例えば、ジ
ビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタ
レン、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレー
ト、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、
トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テ
トラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テト
ラメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジ
アリルフタレート及びその異性体、トリアリルイソシア
ヌレート及びその誘導体等の架橋性単量体を用いても良
い。これら架橋性単量体は単独で用いてもよく、２種以
上を併用しても良い。

【００１２】上記基材微粒子は、ブタジエン骨格成分と
ニトリル基を有する成分とを有する樹脂からなることが
好ましい。更にニトリル基を有する成分を有する樹脂か
らなることにより、基材微粒子と金属層との密着性を更
に向上させることができる。上記ブタジエン骨格成分と
ニトリル基を有する成分とを有する樹脂としては特に限
定されず、例えば、ブタジエン単量体又はブタジエンオ
リゴマーと、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等
のニトリル基を含有する単量体と、上述の他の単量体と
を共重合して得られる樹脂等が挙げられる。

【００１３】上記ブタジエン骨格成分を有する樹脂にお
いて、ブタジエン骨格成分の占める割合の下限は５重量
％、上限は６０重量％である。５重量％未満であると、
基材微粒子と金属層との密着性の改善効果が充分でな
く、６０重量％を超えると、導電接続に使用する際の耐
熱性等が充分ではない。好ましい下限は１０重量％、上
限は４０重量％である。

【００１４】また、上記ブタジエン骨格成分とニトリル
基を有する成分とを有する樹脂において、ニトリル基を
有する成分の占める割合の好ましい下限は５重量％、上
限は５０重量％である。５重量％未満であると、基材微
粒子と金属層との密着性の改善効果が充分でないことが
あり、５０重量％を超えると、導電接続に使用する際の
耐熱性等が充分ではないことがある。より好ましい下限
は１０重量％、上限は４０重量％である。

【００１５】上記基材微粒子の製造方法としては特に限
定されず、例えば、懸濁重合、シード重合、乳化重合等
の一般的な重合方法が挙げられる。これら重合方法は一
般に水中にて行われるため、重合した基材微粒子は吸湿
した状態となる。この水分を除去するには、加熱下にて
真空乾燥することが好ましい。上記乾燥の条件は基材微
粒子の組成により適宜選ばれるが、乾燥温度の好ましい
下限は８０℃、上限は９０℃、乾燥時間の好ましい下限
は６時間、上限は２４時間である。

【００１６】また、得られた基材微粒子の粒子径を均一
にするために、分級を行ってもよい。上記分級を行う方
法としては特に限定されず、例えば、乾式気流法、媒体
中での比重差を用いた湿式法、ふるいを用いる方法等が
挙げられる。

【００１７】上記金属層としては特に限定されないが、
例えば、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、錫、鉛、アルミ
ニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チ
タン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、カドミウ
ム、珪素等からなるものが挙げられる。これらの金属
は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されても
よい。

【００１８】上記金属層は、１層からなるものであって
もよく、多層からなるものであってもよい。上記金属層
が多層からなる場合には、層ごとに異なる金属からなる
ものであってもよい。例えば、基材微粒子上に、ニッケ
ル層を設け、更にその上に銅層やスズ層を設けるといっ
た構成が挙げられる。

【００１９】上記金属層の厚みは特に限定されないが、
導電接続や基板接合という用途を考えた場合には、好ま
しい下限は０．０１μｍ、上限は５００μｍである。
０．０１μｍ未満であると、充分な導電性が得られない
ことがあり、５００μｍを超えると、導電性微粒子同士
の合着が起こったり、基板間の距離維持や基板等の回路
にかかる力を緩和する機能が乏しくなったりすることが
ある。

【００２０】上記金属層を形成する方法としては特に限
定されず、例えば、上記基材微粒子表面に無電解メッキ
等により形成する方法等が挙げられる。

【００２１】本発明の導電性微粒子は、コアとなる基材
微粒子がブタジエン骨格成分と、好ましくはニトリル基
を有する成分とを有する樹脂からなることにより、基材
微粒子と金属層との密着性に優れるものであり、メッキ
工程中に金属層の欠陥等が起こりにくい。また、柔軟性
の高い樹脂をコアとすることから、電気回路の２つ以上
の電極を接続する際に、回路中にかかる力を緩和して接
続信頼性を向上することができる。

【００２２】本発明の導電性微粒子は、例えば、マイク
ロ素子実装用の導電接着剤、異方性導電接着剤、異方性
導電シート等の導電材料として、基板・部品間の導電接
続に用いられる。本発明の導電性微粒子により接続され
てなる導電接続構造体もまた、本発明の１つである。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００２４】（実施例１）ジビニルベンゼン３５０ｇ、
アクリル変性ブタジエンオリゴマー（日本曹達社製、Ｔ
ＥＡ−１０００）１５０ｇを室温にて撹拌して充分均一
に混合した。これらの単量体混合物に重合開始剤として
パーブチル０（日本油脂社製）を２０ｇ加えて、さらに
均一に撹拌した。この混合物を、ポリビニルアルコール
を溶解した水４０００ｇ中に投入し、撹拌羽根の撹拌に
よって懸濁状態とした。この懸濁液を８５℃に昇温し、
１０時間反応させて樹脂粒子を得た。この粒子に分級処
理を行い、平均粒子径７５０μｍの基材微粒子を得た。

【００２５】得られた基材微粒子に導電下地層としてニ
ッケルメッキ層を形成し、更にニッケルメッキが形成さ
れた微粒子を、バレルメッキ装置を用いて銅メッキ液中
で１時間通電し、断面が正六角形の容器を正六角形の中
心同士を通る軸を中心に５０ｒｐｍで回転させ、銅メッ
キを行い、導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子
の断面を観察したところ、銅メッキ層の厚みは３．０μ
ｍであった。また、得られた導電性微粒子１万個を顕微
鏡にて観察し、直径３０μｍ以上にわたるメッキ層の欠
陥が存在するものを計数し、メッキ層欠陥発生率（％）
を求めた。また、メッキ前の基材微粒子についてＳＥＩ
ＫＯ電子工業社製「ＴＧＡ」を用いて、窒素雰囲気下で
の１０ｗｔ％熱分解温度を測定した。これらの結果を表
１に示した。

【００２６】（実施例２）ジビニルベンゼンを３５０ｇ
から３００ｇに、アクリル変性ブタジエンオリゴマー
（ＴＥＡ−１０００）を１５０ｇから１００ｇにし、更
にアクリロニトリル１００ｇを撹拌して充分均一に混合
して単量体混合物を作製した以外は、実施例１と同様に
して基材微粒子及び導電性微粒子を作製し、メッキ層欠
陥発生率（％）及び熱分解温度を測定した。結果を表１
に示した。

【００２７】（実施例３）ジビニルベンゼンを３５０ｇ
から２５０ｇに、アクリル変性ブタジエンオリゴマー
（ＴＥＡ−１０００）を１５０ｇから２００ｇにし、更
にアクリロニトリル５０ｇを撹拌して充分均一に混合し
て単量体混合物を作製した以外は、実施例１と同様にし
て基材微粒子及び導電性微粒子を作製し、メッキ層欠陥
発生率（％）及び熱分解温度を測定した。結果を表１に
示した。

【００２８】（比較例１）ジビニルベンゼンを３５０ｇ
から１００ｇに、アクリル変性ブタジエンオリゴマー
（ＴＥＡ−１０００）を１５０ｇから３５０ｇにし、更
にアクリロニトリル５０ｇを撹拌して充分均一に混合し
て単量体混合物を作製した以外は、実施例１と同様にし
て基材微粒子及び導電性微粒子を作製し、メッキ層欠陥
発生率（％）及び熱分解温度を測定した。結果を表１に
示した。

【００２９】（比較例２）ジビニルベンゼンを３５０ｇ
から４９０ｇに、アクリル変性ブタジエンオリゴマー
（ＴＥＡ−１０００）を１５０ｇから１０ｇにして単量
体混合物を作製した以外は、実施例１と同様にして基材
微粒子及び導電性微粒子を作製し、メッキ層欠陥発生率
（％）及び熱分解温度を測定した。結果を表１に示し
た。

【００３０】（比較例３）ジビニルベンゼンを３５０ｇ
から４８０ｇに、アクリル変性ブタジエンオリゴマー
（ＴＥＡ−１０００）を１５０ｇから１０ｇにし、更に
アクリロニトリル１０ｇを撹拌して充分均一に混合して
単量体混合物を作製した以外は、実施例１と同様にして
基材微粒子及び導電性微粒子を作製し、メッキ層欠陥発
生率（％）及び熱分解温度を測定した。結果を表１に示
した。

【００３１】（比較例４）ジビニルベンゼンを３５０ｇ
から５００ｇにし、アクリル変性ブタジエンオリゴマー
を用いなかった以外は、実施例１と同様にして基材微粒
子及び導電性微粒子を作製し、メッキ層欠陥発生率
（％）及び熱分解温度を測定した。結果を表１に示し
た。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、基板接続部の応力緩和
機能を保持しながら、なおかつ金属層と基材微粒子との
密着性に優れ金属層の欠陥等が発生しにくい導電性微粒
子及びそれを用いて接続されてなる導電接続構造体を提
供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材微粒子と前記基材微粒子の表面に形
成された１層以上の金属層とからなる導電性微粒子であ
って、前記基材微粒子は、ブタジエン骨格成分を５〜６
０重量％含有する樹脂からなることを特徴とする導電性
微粒子。
【請求項２】基材微粒子と前記基材微粒子の表面に形
成された１層以上の金属層とからなる導電性微粒子であ
って、前記基材微粒子は、ブタジエン骨格成分５〜６０
重量％及びニトリル基を有する成分５〜５０重量％を含
有する樹脂からなることを特徴とする導電性微粒子。
【請求項３】請求項１又は２記載の導電性微粒子によ
り接続されてなることを特徴とする導電接続構造体。