JP2011113804A - Conductive particulate, anisotropic conductive material, and connection structure - Google Patents

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匡志 岩本
Hiroshi Sasaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide conductive fine particles capable of achieving high connection reliability, and capable of simplifying a connection process of an electrode, to provide an anisotropic conductive material with the use of the conductive fine particles, and to provide a connection structure. <P>SOLUTION: The conductive fine particles include conductive base material particles with a low-melting-point metal layer formed on a surface of the base fine particles, and a microcapsule containing solder flux which has a polar group on an outer surface of a shell, the microcapsule containing solder flux is firmly fixed to a surface of the low-melting-point metal layer, and a content of the microcapsule containing solder flux is to be 0.04 to 4 vol%. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、高い接続信頼性を実現することができ、かつ、電極の接続工程を簡略化することが可能な導電性微粒子、該導電性微粒子を用いてなる異方性導電材料、及び、接続構造体に関する。 The present invention provides conductive fine particles that can realize high connection reliability and can simplify the electrode connection process, an anisotropic conductive material using the conductive fine particles, and connection Concerning the structure.

従来、電子回路基板において、ICやLSIは、電極をプリント基板にハンダ付けすることによって接続されていた。しかし、ハンダ付けでは、プリント基板と、ICやLSIとを効率的に接続することはできなかった。また、ハンダ付けでは、ICやLSIの実装密度を向上させることが困難であった。
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ICやLSIを基板に接続するBGA(ボールグリッドアレイ)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製造することができる。
Conventionally, in an electronic circuit board, ICs and LSIs are connected by soldering electrodes to a printed circuit board. However, soldering cannot efficiently connect the printed circuit board to the IC or LSI. In addition, it is difficult to improve the mounting density of ICs and LSIs by soldering.
In order to solve this problem, a BGA (ball grid array) has been developed in which the solder is made into a spherical shape, so-called “solder balls” that connect the IC or LSI to the substrate. According to this technology, an electronic circuit that achieves both high productivity and high connection reliability can be manufactured by melting a solder ball mounted on a chip or a substrate at a high temperature and connecting the substrate and the chip.

また、他の電子回路基板間の接続方法として、絶縁性樹脂バインダー中に導電性微粒子を分散させた異方性導電材料を電極表面に塗布し、熱圧着することにより、隣接しあう電極間の絶縁性は確保したまま複数の電極を一括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製造することもできる。 As another method for connecting between electronic circuit boards, an anisotropic conductive material in which conductive fine particles are dispersed in an insulating resin binder is applied to the electrode surface and thermocompression bonded, so that adjacent electrodes can be connected to each other. It is also possible to manufacture an electronic circuit that achieves both high productivity and high connection reliability by connecting a plurality of electrodes together while ensuring insulation.

しかし、近年、基板の多層化が進み、多層基板は使用環境の影響を受けやすいことから、基板に歪みや伸縮が発生し、基板間の接続部に断線が発生するという問題があった。 However, in recent years, since the number of substrates has been increased and multilayer substrates are easily affected by the use environment, there has been a problem that distortion and expansion / contraction occur in the substrates and disconnection occurs in the connection portion between the substrates.

このような問題に対し、特許文献1には、樹脂微粒子の表面に、導電性の高い金属が含まれる金属層が形成され、さらに、金属層の表面に、錫等の金属からなる低融点金属層が形成された導電性微粒子が開示されている。このような導電性微粒子を用いれば、柔軟な樹脂微粒子が導電性微粒子に加わる応力を緩和することができ、かつ、最表面に低融点金属層が形成されているため、電極間を容易に導電接続することができる。 For such a problem, Patent Document 1 discloses that a metal layer containing a highly conductive metal is formed on the surface of resin fine particles, and further, a low melting point metal made of a metal such as tin on the surface of the metal layer. A conductive fine particle having a layer formed therein is disclosed. If such conductive fine particles are used, the stress applied to the conductive fine particles by the flexible resin fine particles can be relaxed, and the low melting point metal layer is formed on the outermost surface, so that the electrodes can be easily conductive. Can be connected.

一方、ハンダによる接合を行う場合は、通常、ハンダの濡れ性を改善させることを目的として、接合部である電極表面にフラックスを塗布することが行われている。
しかしながら、BGAによる接続において、電極に塗布されたフラックスは、電極が接続された後は不要となるばかりか、余分のフラックスは種々の弊害をもたらすことがあるので、洗浄を行ってフラックスの除去を行う必要があった。そのため、フラックスを洗浄するための工程が別途必要となる上に、洗浄工程に有機溶剤を使用しなければならないという問題点があった。
また、異方性導電材料として電極間接続を行う場合、バインダー樹脂の接着を阻害する為、電極にフラックスを塗布することが出来ないという問題点もあった。
On the other hand, when joining by soldering, flux is usually applied to the electrode surface which is a joint for the purpose of improving the wettability of the solder.
However, in the connection by BGA, the flux applied to the electrode becomes unnecessary after the electrode is connected, and the excess flux may cause various harmful effects. There was a need to do. Therefore, there is a problem that a process for cleaning the flux is required separately and an organic solvent must be used for the cleaning process.
In addition, when connecting between electrodes as an anisotropic conductive material, there is a problem that flux cannot be applied to the electrodes because the adhesion of the binder resin is hindered.

これらの問題に対して、特許文献2には、金属層を有する基材微粒子の外表面にフラックスを内包するマイクロカプセルを、ホットメルト接着剤を用いて複合化した導電性微粒子が記載されている。このようなフラックスを内包するマイクロカプセルを用いることで最小限量のフラックスを基材微粒子の周囲のみで加熱時に溶出させることが出来る。
しかしながら、このような導電性微粒子では、基材微粒子にマイクロカプセルを複合化する工程において、マイクロカプセル及び導電性微粒子同士が凝集するという問題が生じていた。また、異方性導電材料として電極間接続を行う場合に関し、接着剤が加熱時に揮発し、ボイドの原因となる等の弊害が生じていた。
In order to solve these problems, Patent Document 2 describes conductive fine particles obtained by combining microcapsules encapsulating a flux on the outer surface of a fine particle of a substrate having a metal layer using a hot melt adhesive. . By using a microcapsule containing such a flux, a minimum amount of flux can be eluted only at the periphery of the substrate fine particles during heating.
However, with such conductive fine particles, there has been a problem that the microcapsules and the conductive fine particles are aggregated in the step of combining the microcapsules with the base fine particles. Further, regarding the case where the electrodes are connected as an anisotropic conductive material, the adhesive is volatilized when heated, causing problems such as voids.

また、異方性導電材料として電極間接続を行う場合に関し、特許文献3には、鉛フリーSnZn系合金と、少なくともエポキシ樹脂および有機カルボン酸を含有するハンダ付け用フラックスとを含有するハンダ組成物が記載されており、このようなハンダ組成物を用いることで、フラックスの洗浄を必要とせず、印刷性やハンダ付け性等の経時変化を防止できるとしている。
しかしながら、フラックスをハンダ組成物中に直接混合させた場合、バインダー樹脂の劣化が進行してしまうという問題があった。また、ハンダ組成物に含まれる各導電性微粒子が充分な濡れ性を発揮するためには多量のフラックスを添加する必要があった。
In addition, regarding the case of connecting electrodes as an anisotropic conductive material, Patent Document 3 discloses a solder composition containing a lead-free SnZn-based alloy and a soldering flux containing at least an epoxy resin and an organic carboxylic acid. By using such a solder composition, it is said that it is not necessary to wash the flux, and it is possible to prevent changes over time such as printability and solderability.
However, when the flux is directly mixed in the solder composition, there has been a problem that the deterioration of the binder resin proceeds. In addition, in order for each conductive fine particle contained in the solder composition to exhibit sufficient wettability, it is necessary to add a large amount of flux.

特開2001−220691号公報JP 2001-220691 A 特開2003−247083号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-247083 特開2003−010997号公報JP 2003-010997 A

本発明は、高い接続信頼性を実現することができ、かつ、電極の接続工程を簡略化することが可能な導電性微粒子、該導電性微粒子を用いてなる異方性導電材料、及び、接続構造体を提供することを目的とする。 The present invention provides conductive fine particles that can realize high connection reliability and can simplify the electrode connection process, an anisotropic conductive material using the conductive fine particles, and connection An object is to provide a structure.

本発明は、基材微粒子の表面に低融点金属層が形成された導電性基材粒子と、シェルの外表面に極性基を有するフラックス内包マイクロカプセルとを有する導電性微粒子であって、前記フラックス内包マイクロカプセルが、前記低融点金属層の表面に固着しており、かつ、フラックス内包マイクロカプセルの含有量が0.04〜4vol%である導電性微粒子である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention relates to conductive fine particles comprising conductive base particles having a low melting point metal layer formed on the surface of the base fine particles, and flux-encapsulating microcapsules having polar groups on the outer surface of the shell, wherein the flux The encapsulated microcapsules are conductive fine particles that are fixed to the surface of the low-melting-point metal layer, and the content of the flux-encapsulated microcapsules is 0.04 to 4 vol%.
The present invention is described in detail below.

本発明の導電性微粒子は、基材微粒子の表面に低融点金属層が形成された導電性基材粒子と、シェルの外表面に極性基を有するフラックス内包マイクロカプセルとを有する導電性微粒子であって、前記フラックス内包マイクロカプセルが、前記低融点金属層の表面に固着している。
本発明の導電性微粒子は、フラックス内包マイクロカプセルが、低融点金属層の表面に固着していることにより、低融点金属層を溶融させて導電接続を行う場合、内包されていたフラックスが外部に溶出する。これにより、従来行われていたフラックスの塗布工程が不要となり、更に、必要最低限のフラックスしか溶出しないため、余剰フラックスの洗浄工程も不要となる。その結果、電極の接続工程を大幅に簡略化することができる。また、余分のフラックスが生じることによって、作業環境の悪化等を招くこともない。
更に、フラックスを内包するマイクロカプセルをホットメルト接着剤で表面に固着させる場合と比較して、容易に製造できるだけでなく、マイクロカプセルの脱離等の不具合の発生を防止することができる。
加えて、フラックスをハンダ組成物中に直接混合させる場合と異なり、バインダー樹脂の汚染を招きにくい。
The conductive fine particles of the present invention are conductive fine particles having conductive base material particles having a low melting point metal layer formed on the surface of the base material fine particles, and flux-encapsulating microcapsules having polar groups on the outer surface of the shell. The flux-encapsulating microcapsules are fixed to the surface of the low melting point metal layer.
In the conductive fine particles of the present invention, the flux-encapsulated microcapsules are fixed to the surface of the low melting point metal layer, so that when the low melting point metal layer is melted to conduct conductive connection, the encapsulated flux is externally exposed. Elute. This eliminates the need for a flux application process that has been performed in the past, and further eliminates a minimum required flux, thereby eliminating the need for a surplus flux cleaning process. As a result, the electrode connection process can be greatly simplified. Further, the generation of extra flux does not cause deterioration of the working environment.
Furthermore, as compared with the case where the microcapsules enclosing the flux are fixed to the surface with a hot melt adhesive, not only can they be manufactured easily, but also the occurrence of problems such as detachment of the microcapsules can be prevented.
In addition, unlike the case where the flux is directly mixed into the solder composition, the binder resin is hardly contaminated.

図1は、本発明の導電性微粒子の一例を示す断面図である。図1に示すように、本発明の導電性微粒子は、基材微粒子1と、低融点金属層2と、シェル4内にフラックス3を内包するフラックス内包マイクロカプセル5とから構成されており、低融点金属層2の表面にフラックス内包マイクロカプセル5が固着した構造となっている。
図2は、本発明の導電性微粒子を電極に接続した場合の状態を示す断面図である。図2に示すように、低融点金属層2が熱で溶融する際に、フラックス内包マイクロカプセル5のシェル4も熱により破壊されることで、フラックス3´が電極6上に溶出する。この場合、フラックス3´の量は必要最低限となり、電極6付近上にのみ存在する構成となる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of conductive fine particles of the present invention. As shown in FIG. 1, the conductive fine particles of the present invention are composed of base material fine particles 1, a low melting point metal layer 2, and flux-encapsulating microcapsules 5 that enclose a flux 3 in a shell 4. The structure is such that the flux-encapsulating microcapsules 5 are fixed to the surface of the melting point metal layer 2.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where the conductive fine particles of the present invention are connected to an electrode. As shown in FIG. 2, when the low melting point metal layer 2 is melted by heat, the shell 4 of the flux-encapsulating microcapsule 5 is also destroyed by heat, so that the flux 3 ′ is eluted on the electrode 6. In this case, the amount of flux 3 ′ is the minimum necessary, and the structure exists only on the vicinity of the electrode 6.

上記基材微粒子は特に限定されず、例えば、樹脂微粒子、無機微粒子、有機無機ハイブリッド微粒子、金属微粒子等が挙げられる。上記基材微粒子としては、特に樹脂微粒子が好ましい。 The substrate fine particles are not particularly limited, and examples thereof include resin fine particles, inorganic fine particles, organic-inorganic hybrid fine particles, and metal fine particles. As the substrate fine particles, resin fine particles are particularly preferable.

上記樹脂微粒子は特に限定されず、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等で構成される樹脂微粒子が挙げられる。
上記ポリオレフィン樹脂は特に限定されず、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、ポリブタジエン樹脂等が挙げられる。上記アクリル樹脂は特に限定されず、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリメチルアクリレート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
The resin fine particles are not particularly limited, and include, for example, polyolefin resin, acrylic resin, polyalkylene terephthalate resin, polysulfone resin, polycarbonate resin, polyamide resin, phenol formaldehyde resin, melamine formaldehyde resin, benzoguanamine formaldehyde resin, urea formaldehyde resin, and the like. Resin fine particles.
The polyolefin resin is not particularly limited, and examples thereof include polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyisobutylene resin, and polybutadiene resin. The acrylic resin is not particularly limited, and examples thereof include polymethyl methacrylate resin and polymethyl acrylate resin. These resins may be used alone or in combination of two or more.

上記樹脂微粒子を作製する方法は特に限定されず、例えば、重合法による方法、高分子保護剤を用いる方法、界面活性剤を用いる方法等が挙げられる。
上記重合法は特に限定されず、乳化重合、懸濁重合、シード重合、分散重合、分散シード重合等の重合法が挙げられる。
The method for producing the resin fine particles is not particularly limited, and examples thereof include a polymerization method, a method using a polymer protective agent, and a method using a surfactant.
The polymerization method is not particularly limited, and examples thereof include emulsion polymerization, suspension polymerization, seed polymerization, dispersion polymerization, and dispersion seed polymerization.

上記無機微粒子は特に限定されず、例えば、シリカ、アルミナ等の金属酸化物で構成される微粒子が挙げられる。上記有機無機ハイブリッド微粒子は特に限定されず、例えば、オルガノシロキサン骨格の中にアクリルポリマーを含有するハイブリッド微粒子が挙げられる。
上記金属微粒子は特に限定されず、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、金、銀等の金属からなる微粒子が挙げられる。なかでも、銅微粒子が好ましい。上記銅微粒子は、実質的に銅金属のみで形成された銅微粒子であってもよく、銅金属を含有する銅微粒子であってもよい。なお、上記基材微粒子が銅微粒子である場合は、後述する導電層を形成しなくてもよい。
The inorganic fine particles are not particularly limited, and examples thereof include fine particles composed of metal oxides such as silica and alumina. The organic-inorganic hybrid fine particles are not particularly limited, and examples thereof include hybrid fine particles containing an acrylic polymer in an organosiloxane skeleton.
The metal fine particles are not particularly limited, and examples thereof include fine particles made of metals such as aluminum, copper, nickel, iron, gold, and silver. Of these, copper fine particles are preferred. The copper fine particles may be copper fine particles formed substantially only of copper metal, or may be copper fine particles containing copper metal. In addition, when the said base material microparticles | fine-particles are copper microparticles | fine-particles, it is not necessary to form the conductive layer mentioned later.

上記基材微粒子が樹脂微粒子である場合、上記樹脂微粒子の10%K値の好ましい下限は1000MPa、好ましい上限は15000MPaである。上記10%K値が1000MPa未満であると、樹脂微粒子を圧縮変形させると、樹脂微粒子が破壊されることがある。上記10%K値が15000MPaを超えると、導電性微粒子が電極を傷つけることがある。上記10%K値のより好ましい下限は2000MPa、より好ましい上限は10000MPaである。 When the substrate fine particles are resin fine particles, the preferred lower limit of the 10% K value of the fine resin particles is 1000 MPa, and the preferred upper limit is 15000 MPa. If the 10% K value is less than 1000 MPa, the resin fine particles may be destroyed when the resin fine particles are compressed and deformed. When the 10% K value exceeds 15000 MPa, the conductive fine particles may damage the electrode. The more preferable lower limit of the 10% K value is 2000 MPa, and the more preferable upper limit is 10,000 MPa.

なお、上記10%K値は、微小圧縮試験器(例えば、島津製作所社製「PCT−200」)を用い、樹脂微粒子を直径50μmのダイアモンド製円柱の平滑圧子端面で、圧縮速度2.6mN/秒、最大試験荷重10gの条件下で圧縮した場合の圧縮変位(mm)を測定し、下記式により求めることができる。
K値(N/mm)=(3/√2)・F・S−3/2・R−1/2
F:樹脂微粒子の10%圧縮変形における荷重値(N)
S:樹脂微粒子の10%圧縮変形における圧縮変位(mm)
R:樹脂微粒子の半径(mm)
The 10% K value is obtained by using a micro compression tester (for example, “PCT-200” manufactured by Shimadzu Corporation), and using a smooth indenter end face of a diamond cylinder having a diameter of 50 μm and a compression speed of 2.6 mN / The compression displacement (mm) when compressed under conditions of seconds and a maximum test load of 10 g can be measured and determined by the following equation.
K value (N / mm 2) = ( 3 / √2) · F · S -3/2 · R -1/2
F: Load value at 10% compression deformation of resin fine particles (N)
S: Compression displacement (mm) in 10% compression deformation of resin fine particles
R: radius of resin fine particles (mm)

上記基材微粒子の平均粒子径は特に限定されないが、好ましい下限は1μm、好ましい上限は2000μmである。上記基材微粒子の平均粒子径が1μm未満であると、基材微粒子が凝集しやすく、凝集した基材微粒子の表面に低融点金属層を形成した導電性微粒子を用いると、隣接する電極間を短絡させることがある。上記基材微粒子の平均粒子径が2000μmを超えると、回路基板等の電極間の接続に適した範囲を超えることがある。上記基材微粒子の平均粒子径のより好ましい下限は3μm、より好ましい上限は1000μmである。
なお、上記基材微粒子の平均粒子径は、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を用いて無作為に選んだ50個の基材微粒子の粒子径を測定し、測定した粒子径を算術平均することにより求めることができる。
The average particle diameter of the substrate fine particles is not particularly limited, but a preferable lower limit is 1 μm and a preferable upper limit is 2000 μm. When the average particle diameter of the above-mentioned substrate fine particles is less than 1 μm, the substrate fine particles are likely to aggregate. When conductive fine particles in which a low melting point metal layer is formed on the surface of the aggregated substrate fine particles are used, a gap between adjacent electrodes can be obtained. May cause a short circuit. When the average particle diameter of the base material fine particles exceeds 2000 μm, the range suitable for connection between electrodes such as a circuit board may be exceeded. The more preferable lower limit of the average particle diameter of the substrate fine particles is 3 μm, and the more preferable upper limit is 1000 μm.
The average particle size of the above-mentioned substrate fine particles is obtained by measuring the particle size of 50 randomly selected substrate fine particles using an optical microscope or an electron microscope and arithmetically averaging the measured particle sizes. Can do.

上記基材微粒子の平均粒子径の変動係数は特に限定されないが、10%以下であることが好ましい。上記変動係数が10%を超えると、導電性微粒子の接続信頼性が低下することがある。なお、上記変動係数とは、粒子径分布から得られる標準偏差を平均粒子径で除して得られる値を百分率(%)で示した数値である。 The coefficient of variation of the average particle diameter of the substrate fine particles is not particularly limited, but is preferably 10% or less. If the coefficient of variation exceeds 10%, the connection reliability of the conductive fine particles may be lowered. The coefficient of variation is a numerical value obtained by dividing the standard deviation obtained from the particle size distribution by the average particle size and expressed as a percentage (%).

上記基材微粒子の形状は、対向する電極の間隔を維持できる形状であれば特に限定されないが、真球形状であることが好ましい。また、上記基材微粒子の表面は平滑であってもよいし、突起を有していてもよい。 The shape of the substrate fine particles is not particularly limited as long as the distance between the opposing electrodes can be maintained, but a true spherical shape is preferable. Further, the surface of the substrate fine particles may be smooth or may have a protrusion.

本発明の導電性微粒子は、上記低融点金属層の表面に、フラックスを内包するフラックス内包マイクロカプセルが固着している。本発明では、フラックス内包マイクロカプセルが低融点金属層に直接固着した構造であるため、接着剤を使用して接着する場合のような不具合が生じず、実装時やバインダー混合時にマイクロカプセルの脱離に起因する不良が生じにくい。 In the conductive fine particles of the present invention, a flux-encapsulating microcapsule that encloses a flux is fixed to the surface of the low melting point metal layer. In the present invention, since the flux-encapsulated microcapsules are directly bonded to the low melting point metal layer, there is no problem as in the case of bonding using an adhesive, and the microcapsules are detached when mounting or mixing the binder. Defects caused by the are less likely to occur.

上記フラックス内包マイクロカプセルは、シェルとフラックスとから構成される。
上記フラックス内包カプセルに使用されるフラックスは特に限定されず、例えば、ロジン、ロジン誘導体等のロジン類を主成分とする非活性ロジンフラックス、上記ロジン類と活性化剤とを主成分とする活性ロジンフラックス、カルボン酸、ジカルボン酸を主成分とするフラックス等が挙げられる。
上記活性化剤は特に限定されず、例えば、トリエタノールアミン塩酸塩、トリエチレンテトラミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、塩酸アニリンなどのアミン化合物の有機酸又は無機酸の塩等が挙げられる。
上記カルボン酸は特に限定されず、例えば、ステアリン酸、アジピン酸、アントラニル酸、ラウリン酸、グリコール酸、アゼライン酸、コハク酸、セバシン酸等が挙げられる。
The flux-encapsulating microcapsule is composed of a shell and a flux.
The flux used for the above-mentioned capsule containing the flux is not particularly limited. For example, an inactive rosin flux mainly composed of rosins such as rosin and rosin derivatives, and an active rosin mainly composed of the above rosins and an activator. Examples thereof include flux, carboxylic acid, and flux mainly composed of dicarboxylic acid.
The activator is not particularly limited, and examples thereof include organic acid or inorganic acid salts of amine compounds such as triethanolamine hydrochloride, triethylenetetramine hydrochloride, cyclohexylamine hydrochloride, and aniline hydrochloride.
The carboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include stearic acid, adipic acid, anthranilic acid, lauric acid, glycolic acid, azelaic acid, succinic acid, and sebacic acid.

また、本発明の導電性微粒子では、フラックス内包マイクロカプセルを用いることで、フラックスとして市販のフラックスをそのまま使用することができる。従って、予め活性化等を行われている市販のフラックスを好適に使用できるという利点を有する。
更に、液状、ペースト状等のフラックスの形態を問わず、広範な範囲のフラックスを使用することができる。
Moreover, in the electroconductive fine particle of this invention, a commercially available flux can be used as it is as a flux by using a flux inclusion microcapsule. Therefore, it has an advantage that a commercially available flux that has been activated in advance can be suitably used.
Furthermore, a wide range of fluxes can be used regardless of the form of flux such as liquid or paste.

上記フラックス内包マイクロカプセルのシェルとしては、外表面に極性基を有し、かつ、上記フラックスをその内部に内包でき、低融点金属層の融点以下の加熱で溶融又は破壊される材質であれば特に限定されず、例えば、(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、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、塩化ビニリデン等の重合体やこれらの共重合体、ポリビニルアルコール(ポバール)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(エバール)、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリビ
ニルエーテル、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等、セルロース誘導体等が挙げられる。
As the shell of the flux-encapsulating microcapsule, a material having a polar group on the outer surface and capable of encapsulating the flux inside thereof and being melted or broken by heating below the melting point of the low melting point metal layer is particularly used. For example, polymers such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinylidene chloride, copolymers thereof, polyvinyl alcohol (Poval), Examples include ethylene-vinyl alcohol copolymer (eval), polystyrene, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl ether, urea resin, urethane resin, melamine resin, and cellulose derivatives.

また、上記シェル部分がアクリロニトリル、メタアクリロニトリル、塩化ビニリデン等の重合性モノマーを重合させて得られる重合体や共重合体である場合、多官能重合性モノマーを架橋剤として用いて架橋された架橋体であることが好ましい。 When the shell part is a polymer or copolymer obtained by polymerizing a polymerizable monomer such as acrylonitrile, methacrylonitrile, vinylidene chloride, etc., a crosslinked product crosslinked using a polyfunctional polymerizable monomer as a crosslinking agent It is preferable that

上記多官能重合性モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ト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、トリメチロールプロパンジ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、ブタジエン等が挙げられる。 Examples of the polyfunctional polymerizable monomer include trimethylolpropane triacrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, 1.6-hexanediol di (meth) ) Acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, divinylbenzene, butadiene and the like.

上記フラックス内包マイクロカプセルは、シェルの外表面に極性基を有する。上記極性基を有することで、ヘテロ凝集によって低融点金属層に固着され、フラックス内包マイクロカプセルの脱離を防止することができる。
上記極性基としては、例えば、スルホン酸基、リン酸基、カルボン酸基及び水酸基からなる群より選択される少なくとも1の官能基が好ましい。
The flux-encapsulating microcapsule has a polar group on the outer surface of the shell. By having the said polar group, it adheres to a low melting-point metal layer by hetero-aggregation, and can detach | leave the flux inclusion microcapsule.
As the polar group, for example, at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a carboxylic acid group, and a hydroxyl group is preferable.

上記フラックス内包マイクロカプセルは、例えば、フラックスを溶媒に分散させた後、(メタ)アクリル酸エチル、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等の重合性モノマーを添加し、これらの重合性モノマーを重合させることで製造することができる。 The flux-encapsulating microcapsules are produced, for example, by dispersing a flux in a solvent, adding a polymerizable monomer such as ethyl (meth) acrylate, acrylonitrile, methacrylonitrile, and polymerizing these polymerizable monomers. be able to.

本発明の導電性微粒子の全体積に対するフラックス内包マイクロカプセルの含有量の下限は0.04vol%、上限は4vol%である。上記フラックス内包マイクロカプセルの含有量が0.04vol%未満であると、溶出されるフラックスの量が少なくなり、ハンダの濡れ性等が不充分となる。上記フラックス内包マイクロカプセルの含有量が4vol%を超えると、余剰のフラックスが多くなるため洗浄工程が必要となる場合や、異方性導電材料として電極間接続を行う場合に関し余剰なフラックス及びカプセルのシェルの揮発分がボイドとなる等を招く。上記フラックス内包マイクロカプセルの含有量の好ましい下限は0.1vol%、好ましい上限は2.5vol%である。 The lower limit of the content of the flux-encapsulating microcapsules with respect to the total volume of the conductive fine particles of the present invention is 0.04 vol%, and the upper limit is 4 vol%. When the content of the above-described flux-encapsulating microcapsules is less than 0.04 vol%, the amount of flux to be eluted decreases, and the wettability of solder becomes insufficient. If the content of the above-mentioned flux-encapsulating microcapsules exceeds 4 vol%, excessive flux increases, and a cleaning process is required, or when an interelectrode connection is performed as an anisotropic conductive material, excess flux and capsules The volatile content of the shell causes voids. The minimum with preferable content of the said flux inclusion microcapsule is 0.1 vol%, and a preferable upper limit is 2.5 vol%.

上記フラックス内包マイクロカプセルの平均粒子径の好ましい下限0.1μm、好ましい上限は100μmである。 A preferable lower limit of 0.1 μm and a preferable upper limit of the average particle size of the flux-encapsulating microcapsules are 100 μm.

また、上記フラックス内包マイクロカプセルの平均粒子径は、導電性基材粒子の平均粒子径の1/10以下であることが好ましい。導電性基材粒子の平均粒子径の1/10を超えると、フラックス内包マイクロカプセルが外力により導電微粒子表面から脱離しやすいことがある。 Moreover, it is preferable that the average particle diameter of the said flux inclusion | inner_cover microcapsule is 1/10 or less of the average particle diameter of electroconductive base material particle | grains. If it exceeds 1/10 of the average particle diameter of the conductive substrate particles, the flux-encapsulated microcapsules may be easily detached from the surface of the conductive fine particles due to external force.

本発明の導電性微粒子は、基材微粒子の表面に低融点金属層が形成されている。上記低融点金属層は、加熱工程により溶融して電極に接合するため、接続信頼性を高めることができる。 In the conductive fine particles of the present invention, a low melting point metal layer is formed on the surface of the base fine particles. Since the low-melting-point metal layer is melted and bonded to the electrode by a heating process, connection reliability can be improved.

上記低融点金属層は、錫又は錫と他の金属の合金からなる。上記合金は特に限定されず、例えば、錫−銅合金、錫−銀合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金、錫−インジウム合金等が挙げられる。なかでも、形成される低融点金属層の融点を低下させることができることから、錫−銀合金が好適である。 The low melting point metal layer is made of tin or an alloy of tin and another metal. The said alloy is not specifically limited, For example, a tin-copper alloy, a tin-silver alloy, a tin-bismuth alloy, a tin-zinc alloy, a tin-indium alloy etc. are mentioned. Among these, a tin-silver alloy is preferable because the melting point of the low melting point metal layer to be formed can be lowered.

更に、上記低融点金属層と電極との接合強度を向上させるために、上記低融点金属層に、ニッケル、アンチモン、アルミニウム、鉄、金、チタン、リン、ゲルマニウム、テルル、ガリウム、コバルト、マンガン、クロム、モリブデン、パラジウム、インジウム等の金属を含有させてもよい。なかでも、上記低融点金属層と電極との接合強度を向上させる効果に優れていることから、上記低融点金属微粒子にニッケル、アンチモン、アルミニウムを含有させることが好適である。
上記低融点金属層に含有される金属の合計に占める上記金属の含有量は特に限定されないが、好ましい下限は0.0001重量%、好ましい上限は2重量%である。上記金属の含有量が0.0001重量%未満であると、上記低融点金属層と電極との接合強度が充分に得られないことがある。上記金属の含有量が2重量%を超えると導電性微粒子の融点が変わることがある。
Further, in order to improve the bonding strength between the low-melting-point metal layer and the electrode, the low-melting-point metal layer includes nickel, antimony, aluminum, iron, gold, titanium, phosphorus, germanium, tellurium, gallium, cobalt, manganese, A metal such as chromium, molybdenum, palladium, or indium may be contained. Especially, since it is excellent in the effect which improves the joining strength of the said low melting metal layer and an electrode, it is suitable to make the said low melting metal fine particle contain nickel, antimony, and aluminum.
The content of the metal in the total of metals contained in the low melting point metal layer is not particularly limited, but a preferred lower limit is 0.0001% by weight and a preferred upper limit is 2% by weight. When the content of the metal is less than 0.0001% by weight, the bonding strength between the low melting point metal layer and the electrode may not be sufficiently obtained. If the metal content exceeds 2% by weight, the melting point of the conductive fine particles may change.

上記低融点金属層の厚さは特に限定されないが、好ましい下限は0.1μm、好ましい上限は200μmである。上記低融点金属層の厚さが0.1μm未満であると、リフローして溶融させても充分に電極に接合できないことがあり、上記低融点金属層の厚さが200μmを超えると、上記低融点金属層を形成する際に凝集が生じやすく、凝集した導電性微粒子は隣接電極間の短絡を引き起こすことがある。上記低融点金属層の厚さのより好ましい下限は0.2μm、より好ましい上限は50μmである。
なお、上記低融点金属層の厚さは、無作為に選んだ10個の導電性微粒子の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察して測定し、測定値を算術平均した厚さである。
Although the thickness of the said low melting metal layer is not specifically limited, A preferable minimum is 0.1 micrometer and a preferable upper limit is 200 micrometers. When the thickness of the low-melting-point metal layer is less than 0.1 μm, it may not be able to be sufficiently bonded to the electrode even when reflowed and melted. When the thickness of the low-melting-point metal layer exceeds 200 μm, Aggregation tends to occur when the melting point metal layer is formed, and the aggregated conductive fine particles may cause a short circuit between adjacent electrodes. The minimum with more preferable thickness of the said low melting metal layer is 0.2 micrometer, and a more preferable upper limit is 50 micrometers.
The thickness of the low-melting-point metal layer is a thickness obtained by observing and measuring the cross section of 10 randomly selected conductive fine particles with a scanning electron microscope (SEM) and arithmetically averaging the measured values. .

上記低融点金属層は、上記基材微粒子の表面に直接形成されていてもよい。また、上記低融点金属層は、上記低融点金属層と上記基材微粒子との間に、更に、導電層(下地金属層)が形成されていてもよい。
上記導電層を形成する金属は特に限定されず、例えば、金、銀、銅、亜鉛、鉄、鉛、錫、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、カドミウム等が挙げられる。なかでも、導電性に優れることから、上記導電層を形成する金属は、金、銅又はニッケルであることが好ましい。
The low melting point metal layer may be formed directly on the surface of the substrate fine particles. In the low melting point metal layer, a conductive layer (underlying metal layer) may be further formed between the low melting point metal layer and the base particle.
The metal forming the conductive layer is not particularly limited, and examples thereof include gold, silver, copper, zinc, iron, lead, tin, aluminum, cobalt, indium, nickel, chromium, antimony, bismuth, germanium, and cadmium. . Especially, since it is excellent in electroconductivity, it is preferable that the metal which forms the said conductive layer is gold, copper, or nickel.

上記基材微粒子の表面に、上記導電層を形成させる方法は特に限定されず、例えば、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンスパッタリング法等が挙げられる。 The method for forming the conductive layer on the surface of the substrate fine particles is not particularly limited, and examples thereof include an electroless plating method, an electrolytic plating method, a vacuum deposition method, an ion plating method, and an ion sputtering method.

上記導電層の厚さは特に限定されないが、好ましい下限は0.1μm、好ましい上限は100μmである。上記導電層の厚さが0.1μm未満であると、導電性が充分に得られないことがある。上記導電層の厚さが100μmを超えると、導電性微粒子の柔軟性が低下することがある。上記導電層の厚さのより好ましい下限は0.2μm、より好ましい上限は50μmである。
なお、上記導電層の厚さは、無作為に選んだ10個の導電性微粒子の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察して測定し、これらを算術平均した厚さである。
Although the thickness of the said conductive layer is not specifically limited, A preferable minimum is 0.1 micrometer and a preferable upper limit is 100 micrometers. If the thickness of the conductive layer is less than 0.1 μm, sufficient conductivity may not be obtained. When the thickness of the conductive layer exceeds 100 μm, the flexibility of the conductive fine particles may be lowered. A more preferable lower limit of the thickness of the conductive layer is 0.2 μm, and a more preferable upper limit is 50 μm.
The thickness of the conductive layer is a thickness obtained by observing and measuring a section of 10 randomly selected conductive fine particles with a scanning electron microscope (SEM) and arithmetically averaging them.

本発明の導電性微粒子の製造方法は、上述のような構成の導電性微粒子が得られる方法であれば特に限定されないが、例えば、樹脂微粒子の表面に導電層及び低融点金属層が形成された導電性基材粒子を用いる場合は、以下の方法により製造することができる。 The method for producing conductive fine particles of the present invention is not particularly limited as long as the conductive fine particles having the above-described configuration can be obtained. For example, a conductive layer and a low melting point metal layer are formed on the surface of the resin fine particles. In the case of using conductive substrate particles, it can be produced by the following method.

まず、樹脂微粒子の表面に導電層を形成させるために、樹脂微粒子の表面に無電解メッキ法により下地メッキ層としてニッケル層(以下、下地ニッケルメッキ層ともいう)を形成させる。次に、下地ニッケルメッキ層の表面に銅等の導電層を形成させる。
上記導電層を形成させる方法は特に限定されず、例えば、電解メッキ法、無電解メッキ法等による方法が挙げられる。
First, in order to form a conductive layer on the surface of the resin fine particles, a nickel layer (hereinafter also referred to as a base nickel plating layer) is formed on the surface of the resin fine particles by an electroless plating method. Next, a conductive layer such as copper is formed on the surface of the underlying nickel plating layer.
The method for forming the conductive layer is not particularly limited, and examples thereof include a method using an electrolytic plating method, an electroless plating method, or the like.

次に、上記導電層の表面に錫を含有する低融点金属層を形成することで導電性基材粒子を作製する。
上記低融点金属層を形成させる方法は特に限定されず、例えば、電解メッキ法による方法が挙げられる。
Next, conductive base material particles are produced by forming a low melting point metal layer containing tin on the surface of the conductive layer.
The method for forming the low melting point metal layer is not particularly limited, and examples thereof include a method using an electrolytic plating method.

次に、低融点金属層の表面に、シェルの外表面に極性基を有するフラックス内包マイクロカプセルを固着させる。
上記低融点金属層の表面にフラックス内包マイクロカプセルを固着させる方法は、特に限定されず、例えば、導電性基材粒子とフラックス内包マイクロカプセルとを水に入れて混合することでヘテロ凝集により固着させる方法等が挙げられる。
なお、上記方法では、混合時の条件を変化させることでフラックス内包マイクロカプセルの固着量を制御することができる。
Next, a flux-encapsulating microcapsule having a polar group on the outer surface of the shell is fixed to the surface of the low melting point metal layer.
The method for fixing the flux-encapsulating microcapsules to the surface of the low melting point metal layer is not particularly limited. For example, the conductive base material particles and the flux-encapsulating microcapsules are mixed in water and mixed by heteroaggregation. Methods and the like.
In the above method, the amount of the flux-encapsulating microcapsules can be controlled by changing the mixing conditions.

このような製造方法で得られた導電性微粒子は、低融点金属層の表面にフラックス内包マイクロカプセルが固着したものとなる。これにより、BGAによる接続において、低融点金属層を溶融させて導電接続を行う場合、内包されていたフラックスが外部に溶出するため、従来行われていたフラックスの塗布工程が不要となる。また、必要最低限のフラックスしか溶出しないため、余剰フラックスの洗浄工程も不要となり、電極の接続工程を大幅に簡略化することができる。更に、余分のフラックスが生じることによる作業環境の悪化等を招くことを防止することができる。 The conductive fine particles obtained by such a production method are such that flux-encapsulated microcapsules are fixed to the surface of the low melting point metal layer. Thereby, in the connection by BGA, when conducting the conductive connection by melting the low melting point metal layer, the flux contained therein is eluted to the outside, so that the flux application step which has been conventionally performed is not necessary. Moreover, since only the minimum necessary flux is eluted, the cleaning process of the surplus flux becomes unnecessary, and the electrode connecting process can be greatly simplified. Furthermore, it is possible to prevent the working environment from deteriorating due to the extra flux.

本発明の導電性微粒子をバインダー樹脂に分散させることにより異方性導電材料を製造することができる。このような異方性導電材料もまた、本発明の1つである。 An anisotropic conductive material can be produced by dispersing the conductive fine particles of the present invention in a binder resin. Such an anisotropic conductive material is also one aspect of the present invention.

本発明の異方性導電材料として、例えば、異方性導電ペースト、異方性導電インク、異方性導電接着剤、異方性導電フィルム、異方性導電シート等が挙げられる。 Examples of the anisotropic conductive material of the present invention include anisotropic conductive paste, anisotropic conductive ink, anisotropic conductive adhesive, anisotropic conductive film, and anisotropic conductive sheet.

上記バインダー樹脂は特に限定されないが、絶縁性の樹脂が用いられ、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体、エラストマー等が挙げられる。
上記ビニル樹脂は特に限定されないが、例えば、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂等が挙げられる。
上記熱可塑性樹脂は特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
上記硬化性樹脂は特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂、湿気硬化型樹脂であってもよい。上記硬化性樹脂は硬化剤と併用してもよい。
上記熱可塑性ブロック共重合体は特に限定されないが、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。
上記エラストマーは特に限定されないが、例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。
これらの樹脂は、単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
The binder resin is not particularly limited, but an insulating resin is used, and examples thereof include a vinyl resin, a thermoplastic resin, a curable resin, a thermoplastic block copolymer, and an elastomer.
Although the said vinyl resin is not specifically limited, For example, a vinyl acetate resin, an acrylic resin, a styrene resin etc. are mentioned.
Although the said thermoplastic resin is not specifically limited, For example, polyolefin resin, ethylene-vinyl acetate copolymer, a polyamide resin etc. are mentioned.
Although the said curable resin is not specifically limited, For example, an epoxy resin, a urethane resin, a polyimide resin, an unsaturated polyester resin etc. are mentioned. The curable resin may be a room temperature curable resin, a thermosetting resin, a photocurable resin, or a moisture curable resin. The curable resin may be used in combination with a curing agent.
The thermoplastic block copolymer is not particularly limited. For example, styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, hydrogenated product of styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene -Hydrogenated product of isoprene-styrene block copolymer.
The elastomer is not particularly limited, and examples thereof include styrene-butadiene copolymer rubber and acrylonitrile-styrene block copolymer rubber.
These resins may be used alone or in combination of two or more.

本発明の異方性導電材料は、本発明の導電性微粒子、及び、上記バインダー樹脂の他に、本発明の課題達成を阻害しない範囲で、例えば、増量剤、可塑剤、粘接着性向上剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、有機溶媒等を含有しても
よい。
In addition to the conductive fine particles of the present invention and the above-mentioned binder resin, the anisotropic conductive material of the present invention is, for example, an extender, a plasticizer, and improved adhesiveness within a range that does not hinder the achievement of the present invention. Agents, antioxidants, heat stabilizers, light stabilizers, ultraviolet absorbers, colorants, flame retardants, organic solvents, and the like.

本発明の異方性導電材料の製造方法は特に限定されず、例えば、上記バインダー樹脂に本発明の導電性微粒子を添加し、均一に混合して分散させ、例えば、異方性導電ペースト、異方性導電インク、異方性導電接着剤等を製造する方法が挙げられる。また、上記バインダー樹脂に本発明の導電性微粒子を添加し、均一に分散させるか、又は、加熱溶解させて、離型紙や離型フィルム等の離型材の離型処理面に所定のフィルム厚さとなるように塗工し、例えば、異方性導電フィルム、異方性導電シート等を製造する方法も挙げられる。
また、上記バインダー樹脂と、本発明の導電性微粒子とを混合することなく、別々に用いて異方性導電材料としてもよい。
The method for producing the anisotropic conductive material of the present invention is not particularly limited. For example, the conductive fine particles of the present invention are added to the binder resin, and the mixture is uniformly mixed and dispersed. Examples thereof include a method for producing an anisotropic conductive ink, an anisotropic conductive adhesive, and the like. Further, the conductive fine particles of the present invention are added to the binder resin and uniformly dispersed or dissolved by heating, and a predetermined film thickness is applied to a release treatment surface of a release material such as release paper or release film. For example, a method for producing an anisotropic conductive film, an anisotropic conductive sheet or the like by coating may be used.
Moreover, it is good also as an anisotropic conductive material by using separately the said binder resin and the electroconductive fine particles of this invention, without mixing.

本発明の導電性微粒子又は本発明の異方性導電材料を用いてなる接続構造体もまた、本発明の1つである。 A connection structure using the conductive fine particles of the present invention or the anisotropic conductive material of the present invention is also one aspect of the present invention.

本発明の接続構造体は、一対の回路基板間に、本発明の導電性微粒子又は本発明の異方性導電材料を充填することにより、一対の回路基板間を接続させた導電接続構造体である。 The connection structure of the present invention is a conductive connection structure in which a pair of circuit boards are connected by filling the pair of circuit boards with the conductive fine particles of the present invention or the anisotropic conductive material of the present invention. is there.

本発明によれば、高い接続信頼性を実現することができ、かつ、電極の接続工程を簡略化することが可能な導電性微粒子、該導電性微粒子を用いてなる異方性導電材料、及び、接続構造体を提供することができる。 According to the present invention, conductive fine particles that can realize high connection reliability and can simplify the electrode connection step, an anisotropic conductive material using the conductive fine particles, and A connection structure can be provided.

本発明の導電性微粒子の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the electroconductive fine particles of this invention. 本発明の導電性微粒子を電極に接続した場合の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state at the time of connecting the electroconductive fine particles of this invention to an electrode.

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ない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(導電性微粒子の作製)
テトラメチロールメタンテトラアクリレートとジビニルベンゼンとの共重合体からなる樹脂微粒子(平均粒子径10μm)の表面に、電気めっきにより厚さ1μmの銅層を形成し、銅層形成樹脂微粒子を得た。得られた銅層形成樹脂微粒子に電気めっきにより厚さ1.5μmの錫層を形成し、導電性基材粒子を得た。
次いで、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジブチルエーテル、アゾビスイソブチロニトリル、フラックス(デルタラックス523H、千住金属工業社製)の混合液と、水、p−スチレンスルホン酸ナトリウム、GM−14(部分けん化ポリビニルアルコール)、亜硝酸ナトリウムの混合液とをそれぞれ調製し、ホモジナイザーを用いて混合乳化することでエマルション液を作製した。
エマルション液を攪拌しながら加熱重合することで、フラックスを内包する平均粒子径1μmのフラックス内包マイクロカプセルを作製した。
その後、得られた導電性基材粒子50gとフラックス内包マイクロカプセル0.0125gとを水中に添加し、ケミカルスターラーを用いて混合することで、フラックス内包マイクロカプセルを表面に固着させた導電性微粒子を得た。なお、導電性微粒子全体に対するフラックス内包マイクロカプセルの付着量は0.1vol%であった。
Example 1
(Preparation of conductive fine particles)
A copper layer having a thickness of 1 μm was formed by electroplating on the surface of resin fine particles (average particle diameter 10 μm) made of a copolymer of tetramethylolmethane tetraacrylate and divinylbenzene, to obtain copper layer-forming resin fine particles. A 1.5 μm thick tin layer was formed on the obtained copper layer-forming resin fine particles by electroplating to obtain conductive base particles.
Next, a mixed solution of methyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, dibutyl ether, azobisisobutyronitrile, flux (Deltalux 523H, manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.), water, sodium p-styrenesulfonate, GM-14 (Partially saponified polyvinyl alcohol) and a mixed solution of sodium nitrite were prepared, and mixed and emulsified using a homogenizer to prepare an emulsion solution.
Flux-encapsulated microcapsules with an average particle diameter of 1 μm encapsulating the flux were prepared by heating and polymerizing the emulsion while stirring.
Thereafter, 50 g of the obtained conductive substrate particles and 0.0125 g of the flux-encapsulated microcapsules are added to water and mixed using a chemical stirrer, whereby the conductive fine particles having the flux-encapsulated microcapsules fixed to the surface are obtained. Obtained. The amount of the flux-encapsulating microcapsules attached to the entire conductive fine particles was 0.1 vol%.

(異方性導電ペーストの作製)
得られた導電性微粒子20g、バインダー樹脂としてエポキシ樹脂(油化シェルエポキシ
社製「エピコート828」)100g、トリスジメチルアミノエチルフェノール2g、及び、トルエン100gを、遊星式攪拌機を用いて充分に混合し、異方性導電ペーストを得た。
(Preparation of anisotropic conductive paste)
20 g of the obtained conductive fine particles, 100 g of an epoxy resin (“Epicoat 828” manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) as binder resin, 2 g of trisdimethylaminoethylphenol, and 100 g of toluene are sufficiently mixed using a planetary stirrer. An anisotropic conductive paste was obtained.

(実施例2)
フラックス内包マイクロカプセルの付着量を0.05vol%とした以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子及び異方性導電ペーストを作製した。
(Example 2)
Conductive fine particles and anisotropic conductive paste were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the flux-encapsulating microcapsules was 0.05 vol%.

(実施例3)
フラックス内包マイクロカプセルの付着量を2vol%とした以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子及び異方性導電ペーストを作製した。
(Example 3)
Conductive fine particles and anisotropic conductive paste were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the flux-encapsulated microcapsules was 2 vol%.

(比較例1)
フラックス内包マイクロカプセルの付着量を0.01vol%とした以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子及び異方性導電ペーストを作製した。
(Comparative Example 1)
Conductive fine particles and anisotropic conductive paste were produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of the flux-encapsulating microcapsules was 0.01 vol%.

(比較例2)
フラックス内包マイクロカプセルの付着量を5vol%とした以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子及び異方性導電ペーストを作製した。
(Comparative Example 2)
Conductive fine particles and anisotropic conductive paste were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the flux-encapsulating microcapsules was 5 vol%.

(比較例3)
フラックス内包カプセルを表面に固着させなかった以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子及び異方性導電ペーストを作製した。
(Comparative Example 3)
Conductive fine particles and anisotropic conductive paste were prepared in the same manner as in Example 1 except that the flux-encapsulating capsule was not fixed to the surface.

(比較例4)
フラックス内包カプセルの表面にホットメルト接着剤(アロンメルトPES120L、東亜合成株式会社製)を塗布した後、導電性微粒子50gとフラックス内包マイクロカプセル0.0125gとを加熱しながら混合し、導電性微粒子表面にフラックス内包カプセルを固着させた以外は実施例1と同様に導電性微粒子及び異方性導電ペーストを作製した。
(Comparative Example 4)
After applying a hot melt adhesive (Aron Melt PES120L, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) to the surface of the flux-encapsulating capsule, 50 g of the conductive fine particles and 0.0125 g of the flux-encapsulating microcapsule are mixed while heating, Conductive fine particles and anisotropic conductive paste were prepared in the same manner as in Example 1 except that the flux-encapsulating capsule was fixed.

(比較例5)
比較例3で得られた導電性微粒子50g、バインダー樹脂としてエポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製「エピコート828」)100g、トリスジメチルアミノエチルフェノール2g、フラックス(千住金属工業社製「デルタラックス523H」)0.125g、及び、トルエン100gを、遊星式攪拌機を用いて充分に混合し、異方性導電ペーストを得た。
(Comparative Example 5)
50 g of conductive fine particles obtained in Comparative Example 3, 100 g of epoxy resin (“Epicoat 828” manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) as binder resin, 2 g of trisdimethylaminoethylphenol, flux (“Delta Lux 523H” manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.) ) 0.125 g and 100 g of toluene were sufficiently mixed using a planetary stirrer to obtain an anisotropic conductive paste.

<評価>
実施例及び比較例で得られた導電性微粒子について以下の評価を行った。結果を表1に示した。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the electroconductive fine particles obtained by the Example and the comparative example. The results are shown in Table 1.

(1)粘度上昇率
得られた異方性導電ペーストの粘度を25℃、50%環境下にてE型粘度計(商品名:VISCOMETER TV−22、TOKI SANGYO CO.LTD社製、使用ローター:φ15mm)を用いて測定した。その後、同条件で2日間放置した後、更に粘度測定を行い、得られた値から粘度上昇率を測定した。
(1) Viscosity increase rate The viscosity of the obtained anisotropic conductive paste is 25 ° C. and 50% environment under an E-type viscometer (trade name: VISCOMETER TV-22, manufactured by TOKI SANGYO CO. LTD, rotor used: (φ15 mm). Then, after leaving it for 2 days under the same conditions, the viscosity was further measured, and the viscosity increase rate was measured from the obtained value.

(2)リーク確認
得られた異方性導電ペーストを、線幅50μm及び線間隔50μmのアルミニウム電極を線上に10本有するガラス基板に一定量塗布し、同様のアルミニウム電極を有するガラス
基板を、各電極同士が対向し重なり合う様に位置合わせをし、貼り合わせることで接続構造体を得た。
この接続構造体をガラス基板の両底面から250℃で熱圧着し、低融点金属層の溶融による電極間接合、及び、バインダー樹脂の熱硬化を行った。
次に得られた接続構造体に125℃、250時間の熱疲労試験を行い、試験後の電極間の導通、及び、隣接する電極間のリークの有無を確認した。
(2) Leakage confirmation The anisotropic conductive paste obtained was applied to a glass substrate having 10 aluminum electrodes having a line width of 50 μm and a line spacing of 50 μm on the line, and a glass substrate having the same aluminum electrode was applied to each glass substrate. The connection structure was obtained by aligning the electrodes so that the electrodes face each other and overlap, and bonding them together.
This connection structure was subjected to thermocompression bonding at 250 ° C. from both bottom surfaces of the glass substrate, interelectrode bonding by melting of the low melting point metal layer, and thermosetting of the binder resin.
Next, the obtained connection structure was subjected to a thermal fatigue test at 125 ° C. for 250 hours to confirm the continuity between the electrodes after the test and the presence or absence of leakage between the adjacent electrodes.

Figure 2011113804
Figure 2011113804

本発明によれば、高い接続信頼性を実現することができ、かつ、電極の接続工程を簡略化することが可能な導電性微粒子、該導電性微粒子を用いてなる異方性導電材料、及び、接続構造体を提供することができる。 According to the present invention, conductive fine particles that can realize high connection reliability and can simplify the electrode connection step, an anisotropic conductive material using the conductive fine particles, and A connection structure can be provided.

Claims (10)

基材微粒子の表面に低融点金属層が形成された導電性基材粒子と、シェルの外表面に極性基を有するフラックス内包マイクロカプセルとを有する導電性微粒子であって、
前記フラックス内包マイクロカプセルが、前記低融点金属層の表面に固着しており、
かつ、前記フラックス内包マイクロカプセルの含有量が0.04〜4vol%である
ことを特徴とする導電性微粒子。
Conductive fine particles having conductive base particles in which a low melting point metal layer is formed on the surface of the base fine particles, and flux-encapsulating microcapsules having polar groups on the outer surface of the shell,
The flux-encapsulating microcapsule is fixed to the surface of the low melting point metal layer,
And the content of the said flux inclusion | inner_cover microcapsule is 0.04-4 vol%, The electroconductive fine particles characterized by the above-mentioned.
極性基は、スルホン酸基、リン酸基、カルボン酸基及び水酸基からなる群より選択される少なくとも1の官能基であることを特徴とする請求項1記載の導電性微粒子。 The conductive fine particle according to claim 1, wherein the polar group is at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a carboxylic acid group, and a hydroxyl group. フラックス内包マイクロカプセルの平均粒子径は、導電性基材粒子の平均粒子径の1/10以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の導電性微粒子。 The conductive fine particles according to claim 1 or 2, wherein the average particle size of the flux-encapsulating microcapsules is 1/10 or less of the average particle size of the conductive base particles. フラックス内包マイクロカプセルは、低融点金属層の融点以下の加熱で溶融又は破壊されることを特徴とする請求項1、2又は3記載の導電性微粒子。 The conductive fine particles according to claim 1, 2 or 3, wherein the flux-encapsulating microcapsules are melted or broken by heating below the melting point of the low melting point metal layer. 低融点金属層は、錫又は錫と他の金属との合金からなることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の導電性微粒子。 5. The conductive fine particles according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the low melting point metal layer is made of tin or an alloy of tin and another metal. 基材微粒子は、樹脂微粒子であることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の導電性微粒子。 The conductive fine particles according to claim 1, wherein the base fine particles are resin fine particles. 基材微粒子は、銅微粒子であることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の導電性微粒子。 6. The conductive fine particles according to claim 1, wherein the base fine particles are copper fine particles. 基材微粒子は、更に、基材微粒子と低融点金属層との間に導電層を有することを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の導電性微粒子。 The conductive fine particles according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, further comprising a conductive layer between the substrate fine particles and the low melting point metal layer. 請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の導電性微粒子がバインダー樹脂に分散されてなることを特徴とする異方性導電材料。 An anisotropic conductive material, wherein the conductive fine particles according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 are dispersed in a binder resin. 請求項1、2、3、4、5、6、7或いは8記載の導電性微粒子、又は、請求項9記載の異方性導電材料を用いてなることを特徴とする接続構造体。 A connection structure comprising the conductive fine particles according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, or the anisotropic conductive material according to claim 9.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014002893A1 (en) * 2012-06-25 2014-01-03 株式会社村田製作所 Anisotropic conductive sheet and electrode bonding method using same
WO2022239776A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 積水化学工業株式会社 Conductive particles, conductive material, and connection structure

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