JP2014029856A - 絶縁性粒子付き導電性粒子、導電材料及び接続構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る絶縁性粒子付き導電性粒子1は、導電部12を少なくとも表面に有する導電性粒子2と、導電性粒子2の表面上に配置された複数の第1の絶縁性粒子3と、複数の第2の絶縁性粒子4とを備える。複数の第2の絶縁性粒子4の内の少なくとも一部が、導電性粒子2に接触しないように、第1の絶縁性粒子3の表面上に配置されている。
【選択図】図1
Description
子付き導電性粒子、並びに該絶縁性粒子付き導電性粒子を用いた導電材料及び接続構造体を提供することである。
図1に、本発明の第1の実施形態に係る絶縁性粒子付き導電性粒子を断面図で示す。
上記導電性粒子は、少なくとも表面に導電部を有していればよい。該導電部は導電層であることが好ましい。導電性粒子は、基材粒子と、基材粒子の表面上に配置された導電層を有する導電性粒子であってもよく、全体が導電部である金属粒子であってもよい。なかでも、コストを低減したり、導電性粒子の柔軟性を高くして、電極間の導通信頼性を高めたりする観点からは、基材粒子と、基材粒子の表面上に配置された導電部とを有する導電性粒子が好ましい。
(メタ)アクリレート等の酸素原子含有(メタ)アクリレート類;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル含有単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル等のビニルエーテル類;酢酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等の酸ビニルエステル類;エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン等の不飽和炭化水素;トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロエチル(メタ)アクリレート、塩化ビニル、フッ化ビニル、クロルスチレン等のハロゲン含有単量体等が挙げられる。
ルにより形成された導電部の表面には、酸化により水酸基が存在する。このような水酸基を有する導電部の表面(導電性粒子の表面)に、化学結合を介して、第1の絶縁性粒子を付着させることができる。
起により上記酸化被膜を効果的に排除できる。このため、電極と導電部とがより一層確実に接触し、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。さらに、電極間の接続時に、導電性粒子の突起によって、導電性粒子と電極との間の絶縁性粒子を効果的に排除できる。このため、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。
上記第1,第2の絶縁性粒子は、絶縁性を有する粒子である。上記第1,第2の絶縁性粒子はそれぞれ、導電性粒子よりも小さい。絶縁性粒子付き導電性粒子を用いて電極間を接続すると、上記第1,第2の絶縁性粒子により、隣接する電極間の短絡を防止できる。具体的には、複数の絶縁性粒子付き導電性粒子が接触したときに、複数の絶縁性粒子付き導電性粒子における導電性粒子間には上記第1,第2の絶縁性粒子が存在するので、上下の電極間ではなく、横方向に隣り合う電極間の短絡を防止できる。なお、電極間の接続の際に、2つの電極で絶縁性粒子付き導電性粒子を加圧することにより、導電部と電極との間の上記第1,第2の絶縁性粒子を容易に排除できる。導電性粒子の表面に突起が設けられている場合には、導電部と電極との間の上記第1,第2の絶縁性粒子をより一層容易に排除できる。
は表面に、例えばカルボキシル基、水酸基等の化学結合可能な官能基を有することが好ましく、水酸基を有することがより好ましい。無機粒子は比較的硬く、特にシリカ粒子は比較的硬い。このような硬い絶縁性粒子を備える絶縁性粒子付き導電性粒子を用いた場合には、絶縁性粒子付き導電性粒子とバインダー樹脂とを混練する際に、導電性粒子の表面から、硬い絶縁性粒子が脱離しやすい傾向がある。これに対して、本発明に係る絶縁性粒子付き導電性粒子を用いた場合には、硬い第1の絶縁性粒子を用いたとしても、上記混練の際に、第2の絶縁性粒子によって第1の絶縁性粒子が脱離するのを抑制できる。上記第2の絶縁性粒子は、例えばクッション性を付与する役割を果たす。
物、及び(メタ)アクリロイル基を有するリン酸化合物等が挙げられる。上記表面処理物質は、(メタ)アクリロイル基を有するシラン化合物であることも好ましい。上記(メタ)アクリロイル基を有するシラン化合物としては、(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン及び(メタ)アクリロキシプロピルトリジメトキシシラン等が挙げられる。
ート、アシッドホスホオキシプロピルメタクリレート、アシッドホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノメタクリレート及びアシッドホスホオキシポリオキシプロピレングリコールモノメタクリレート等が挙げられる。上記P−OH基含有化合物は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係る導電材料は、本発明に係る絶縁性粒子付き導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む。本発明に係る絶縁性粒子付き導電性粒子をバインダー樹脂中に分散させる際には、導電性粒子の表面から第1,第2の絶縁性粒子が脱離し難い。本発明に係る絶縁性粒子付き導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散され、導電材料として用いられることが好ましい。上記導電材料は、異方性導電材料であることが好ましい。
上述した絶縁性粒子付き導電性粒子を用いて、又は該絶縁性粒子付き導電性粒子とバインダー樹脂とを含む導電材料を用いて、接続対象部材を接続することにより、接続構造体を得ることができる。
31,41を用いてもよい。
ルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物層の材料としては、3価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び3価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記3価の金属元素としては、Sn、Al及びGa等が挙げられる。
(無電解めっき前処理工程)
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樹脂により形成された樹脂粒子(平均粒子径3μm)10gについて、水酸化ナトリウム水溶液によるアルカリ脱脂、酸中和、二塩化スズ溶液におけるセンシタイジングを行った。
パラジウム触媒が付与された樹脂粒子10gをイオン交換水300mLに分散させ、分散液を作製した。分散液に金属ニッケル粒子(平均粒子径50nm)1gを3分間かけて添加し、金属ニッケル粒子が付着した樹脂粒子を作製した。
次に、イオン交換水500mLにコハク酸ナトリウムを溶解させたコハク酸ナトリウム1重量%溶液を調製した。この溶液に金属ニッケル粒子とパラジウムが付着された樹脂粒子10gを加え、混合し、スラリーを調製した。スラリーに硫酸を添加し、スラリーのpHを5に調整した。
4ツ口セパラブルカバー、攪拌翼、三方コック、冷却管及び温度プローブを取り付けた1000mLセパラブルフラスコに、メタクリル酸グリシジル45mmol、メタクリル酸メチル380mmol、ジメタクリル酸エチレングリコール13mmol、アシッドホ
スホオキシポリオキシエチレングリコールメタクリレート0.5mmol、及び2,2’−アゾビス{2−[N−(2−カルボキシエチル)アミジノ]プロパン}1mmolを含むモノマー組成物を入れた。該モノマー組成物を固形分が10重量%となるように蒸留水を添加した後、150rpmで攪拌し、窒素雰囲気下60℃で24時間重合を行った。反応終了後、凍結乾燥して、アシッドホスホオキシポリオキシエチレングリコールメタクリレートに由来するP−OH基を表面に有する第1の絶縁性粒子(平均粒子径400nm)を得た。
上記で得られた絶縁性粒子をそれぞれ超音波照射下で蒸留水に分散させ、絶縁性粒子の10重量%水分散液を得た。得られた導電性粒子A10gを蒸留水500mLに分散させ、第1の絶縁性粒子の水分散液4gと第2の絶縁性粒子の水分散液2gとの混合液を添加し、室温で8時間攪拌した。3μmのメッシュフィルターで濾過した後、更にメタノールで洗浄、乾燥し、絶縁性粒子付き導電性粒子を得た。
第1,第2の絶縁性粒子の水分散液の添加量を下記の表1に示ように変更したこと以外は実施例1と同様にして、絶縁性粒子付き導電性粒子を得た。
上記で得られた第1,第2の絶縁性粒子をそれぞれ超音波照射下で蒸留水に分散させ、第1の絶縁性粒子の10重量%水分散液と第2の絶縁性粒子の10重量%水分散液とを得た。得られた導電性粒子A10gを蒸留水500mLに分散させ、第2の絶縁性粒子の水分散液1gを添加し、室温で4時間攪拌した。3μmのメッシュフィルターで濾過した後、更にメタノールで洗浄、乾燥し、第2の絶縁性粒子付き導電性粒子を得た。その後、再度蒸留水500mLに分散させ、第1の絶縁性粒子の水分散液2gを添加し、室温で4時間攪拌した。3μmのメッシュフィルターで濾過した後、更にメタノールで洗浄、乾燥し、絶縁性粒子付き導電性粒子を得た。
第1,第2の絶縁性粒子の水分散液の添加量を下記の表1に示ように変更したこと以外は比較例1と同様にして、絶縁性粒子付き導電性粒子を得た。
(1)第2の絶縁性粒子の全個数の内、導電性粒子に接触しないように第1の絶縁性粒子の表面上に配置されている第2の絶縁性粒子の個数の割合X1
A:個数の割合X1が30%以上
B:個数の割合X1が10%以上、30%未満
C:個数の割合X1が0%を超え、10%未満
D:個数の割合X1が0%
得られた絶縁性粒子付き導電性粒子において、第2の絶縁性粒子の全個数の内、第1の絶縁性粒子における導電性粒子側とは反対の表面上に配置されている第2の絶縁性粒子の個数の割合X2(%)を求めた。該個数の割合X2を下記の基準で判定した。
A:個数の割合X2が20%以上
B:個数の割合X2が5%以上、20%未満
C:個数の割合X2が5%未満
得られた絶縁性粒子付き導電性粒子において、第2の絶縁性粒子の全個数の内、第1の絶縁性粒子に接触しないように導電性粒子の表面上に配置されている第2の絶縁性粒子の個数の割合X3(%)を求めた。該個数の割合X3を下記の基準で判定した。
A:個数の割合X3が15%以上
B:個数の割合X3が10%以上、15%未満
C:個数の割合X3が0%を超え、10%未満
D:個数の割合X3が0%
得られた絶縁性粒子付き導電性粒子において、導電性粒子1個当たりの、導電性粒子の表面上に配置されている第1の絶縁性粒子の平均個数Y1を求めた。該平均個数Y1を下記の基準で判定した。
A:平均個数Y1が10個以上、100個以下
B:平均個数Y1が3個以上、10個未満
C:平均個数Y1が3個未満
得られた絶縁性粒子付き導電性粒子において、第1の絶縁性粒子1個当たりの、第1の絶縁性粒子の表面上に配置されている第2の絶縁性粒子の平均個数Y2を求めた。該平均個数Y2を下記の基準で判定した。
A:平均個数Y2が3個以上、100個以下
B:平均個数Y2が1個以上、3個未満
C:平均個数Y2が1個未満
得られた絶縁性粒子付き導電性粒子を含有量が10重量%となるように、三井化学社製「ストラクトボンドXN−5A」に添加し、分散させ、異方性導電ペーストを得た。
○:抵抗値が5Ω以下の接続構造体の個数の割合が80%以上
△:抵抗値が5Ω以下の接続構造体の個数の割合が50%以上、80%未満
×:抵抗値が5Ω以下の接続構造体の個数の割合が50%未満
上記(6)導通性の評価で得られた20個の接続構造体において、隣接する電極間のリークの有無を、テスターで抵抗を測定することにより評価した。絶縁性を下記の基準で判定した。
○:抵抗値が108Ω以上の接続構造体の個数の割合が80%以上
△:抵抗値が108Ω以上の接続構造体の個数の割合が50%以上、80%未満
×:抵抗値が108Ω以上の接続構造体の個数の割合が50%未満
2…導電性粒子
3…第1の絶縁性粒子
4…第2の絶縁性粒子
11…基材粒子
12…導電部
21…絶縁性粒子付き導電性粒子
22…導電性粒子
26…導電部
27…芯物質
28…突起
31…絶縁性粒子付き導電性粒子
32…導電性粒子
36…導電部
37…突起
41…絶縁性粒子付き導電性粒子
81…接続構造体
82…第1の接続対象部材
82a…第1の電極
83…第2の接続対象部材
83a…第2の電極
84…接続部
Claims (9)
- 導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と、
前記導電性粒子の表面上に配置された複数の第1の絶縁性粒子と、
複数の第2の絶縁性粒子とを備え、
複数の前記第2の絶縁性粒子の内の少なくとも一部が、前記導電性粒子に接触しないように、前記第1の絶縁性粒子の表面上に配置されている、絶縁性粒子付き導電性粒子。 - 前記第2の絶縁性粒子の平均粒子径が、前記第1の絶縁性粒子の平均粒子径よりも小さい、請求項1に記載の絶縁性粒子付き導電性粒子。
- 前記第2の絶縁性粒子の全個数の内の10%以上が、前記導電性粒子に接触しないように、前記第1の絶縁性粒子の表面上に配置されている、請求項1又は2に記載の絶縁性粒子付き導電性粒子。
- 前記第1の絶縁性粒子の表面に、化学結合を介して、前記第2の絶縁性粒子が付着している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁性粒子付き導電性粒子。
- 前記導電性粒子の表面に、化学結合を介して、前記第1の絶縁性粒子が付着している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁性粒子付き導電性粒子。
- 前記第1の絶縁性粒子が、前記導電性粒子の表面上に、ハイブリダイゼーション法により配置されておらず、
前記第2の絶縁性粒子が、前記第1の絶縁性粒子の表面上に、ハイブリダイゼーション法により配置されていない、請求項1〜5のいずれか1項に記載の絶縁性粒子付き導電性粒子。 - 前記導電性粒子が、前記導電部の外表面に突起を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁性粒子付き導電性粒子。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の絶縁性粒子付き導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む、導電材料。
- 第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、
第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材と、
前記第1の接続対象部材と、前記第2の接続対象部材を接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項1〜7のいずれか1項に記載の絶縁性粒子付き導電性粒子により形成されているか、又は前記絶縁性粒子付き導電性粒子とバインダー樹脂とを含む導電材料により形成されており、
前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記絶縁性粒子付き導電性粒子における前記導電性粒子により電気的に接続されている、接続構造体。
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