JP2016157660A - 電気接続構造および電気接続部材 - Google Patents
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Abstract
Description
ところが、特許文献1の電気接続部材500および電極基板600では、リード線層3が接合剤層4の表面から突出しており、また、細長片配線61も基板6の表面から突出しているため、接合剤層4および基板6の表面同士が密着せず、接合しないので、接合強度は低い(図6)。
これに対しては、電気接続部材500および電極基板600において、リード線層3に金属ナノインク(低温焼結可能な、金属ナノ粒子を含むインクをいう。)を塗布し、細長片配線61との間で低温焼結させることにより、接合強度を高くすることができる。
しかし、接合剤層4から突出したリード線層3の表面に金属ナノインク15を塗布した場合、電気接続部材500を電極基板600に押し付ける際に金属ナノインク15が接合剤層4と基板6の間に流れ出し(図5)、焼結により形成される導電性薄膜により、隣接するリード線層3がショートしてしまうおそれがある。また、金属ナノインクとして特願2014−184381号明細書に記載のカプセル化金属ナノインクを用いた場合、カプセルが破壊される際に金属ナノインクが飛散し、隣接するリード線層3がショートしてしまうおそれがある。
(1)基板と、前記基板上に設けられた絶縁性粘着剤層と、導体配線とを有する電気接続部材において、
前記電気接続部材には前記絶縁性粘着剤層側に開口する凹部が設けられ、
前記導体配線は前記凹部の中に配置され、
前記導体配線上に金属ナノインクが配置され、かつ、
前記金属ナノインクの全量が前記凹部に収容される
ことを特徴とする電気接続部材。
(2)前記金属ナノインクが、保護剤で被覆された金属ナノ粒子をカプセルの内部に複数個有し、外部からの刺激で前記カプセルを破壊して導電性薄膜を形成するカプセル化金属ナノインクであることを特徴とする、(1)に記載の電気接続部材。
(3)前記カプセルを破壊し、さらに200℃未満の温度で熱処理をして、導電性薄膜を形成することを特徴とする、(2)に記載の電気接続部材。
(4)前記保護剤が両親媒性分子であり、前記金属ナノ粒子が疎水性有機溶媒に分散され、かつ、前記カプセルが親水性化合物誘導体から構成されることを特徴とする、(2)または(3)に記載の電気接続部材。
(5)前記疎水性有機溶媒のn−オクタノール/水分配係数が2以上であることを特徴とする、(4)に記載の電気接続部材。
(6)前記親水性化合物誘導体の水に対する接触角が90°以下であることを特徴とする、(4)または(5)に記載の電気接続部材。
(7)前記両親媒性分子のHLB値が0〜13であることを特徴とする、(4)〜(6)のいずれか1項に記載の電気接続部材。
(8)前記基板がフレキシブル基板であることを特徴とする、(1)〜(7)のいずれか1項に記載の電気接続部材。
(9)(1)〜(8)のいずれか1項に記載の電気接続部材に電極を備える電子部品を搭載した電子部品アセンブリの実装構造であって、前記絶縁性粘着剤層の凹部の中で前記金属ナノインクを焼結することで、前記導体配線と前記電極とを接合し、前記絶縁性粘着剤層の表面と前記電子部品の表面とが粘着することを特徴とする電子部品アセンブリの実装構造。
(10)(1)〜(8)のいずれか1項に記載の電気接続部材を製造するために用いられる中間部材であって、
基板と、前記基板上に設けられた絶縁性粘着剤層と、導体配線とを有し、
前記中間部材には前記絶縁性粘着剤層側に開口する凹部が設けられ、かつ、
前記導体配線は前記凹部の中に配置される
ことを特徴とする中間部材。
1.1)電気接続部材
本発明の電気接続部材は、基板と、基板上に設けられた絶縁性粘着剤層と、導体配線とを有する電気接続部材において、電気接続部材には絶縁性粘着剤層側に開口する凹部が設けられ、導体配線は凹部の中に配置され、導体配線上に金属ナノインクが配置され、かつ、金属ナノインクの全量が前記凹部に収容されることを特徴とする電気接続部材である。
図1(A)は、本発明の電気接続部材100の斜視図であり、図1(B)は断面図である。
図1(A)および図1(B)に示す電気接続部材100では、基板111上に絶縁性粘着剤層112が設けられる。
電気接続部材100には、絶縁性粘着層112側の表面に開口する凹部113が設けられる。凹部113は底部113a、側壁部113bおよび開口部113cを有する。凹部113の深さは絶縁性粘着剤層112の厚さ未満である。すなわち、底部113aは絶縁性粘着剤層112の基板側とは反対側の表面と同一レベルの面よりも基板111寄りで、かつ、絶縁性粘着剤層112と基板111との界面と同一レベルの面よりも絶縁性粘着剤層112の基板111側とは反対側の表面寄りにある。凹部113の大きさ、すなわち、凹部113の深さおよび開口部113cの大きさは、接続対象の電子部品200の電極214と嵌合するように設定される。なお、凹部113の深さは、開口部113cにおける絶縁性粘着剤層112の基板側とは反対側の表面と同一レベルの面から底部113aまでの距離である。
凹部113の中に導体配線114が配置される。より詳細には、導体配線114は凹部113の底部113a上に配置される。
導体配線114の上には金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)が配置される。金属ナノインク115の全量は凹部113に収容される。すなわち、金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)によって形成される層の導体配線114とは反対側の表面は絶縁性粘着層112の表面よりも凹んでいる。すなわち、導体配線114の厚さと金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)によって形成される層の厚さとの合計は凹部113の深さ未満である。
電気接続部材の基板111は、リジッド基板、リジッド・フレキシブル基板およびフレキシブル基板のいずれでもよいが、耐屈曲性が高いことから、フレキシブル基板が好ましい。
電気接続部材の絶縁性粘着剤層112は、それを構成する絶縁性粘着剤の種類を選定することにより、繰り返し使用や永久接続とすることも可能である。
ラジカル重合性化合物としては、単官能、多官能アクリレート、マレイミド、チオール、ビニルエーテルなどのラジカル重合性の官能基を有するラジカル重合性化合物が挙げられる。
カチオン重合性化合物としては、エポキシ、オキタセン、ビニルエーテルなどの光カチオン重合性の官能基を有するカチオン重合性化合物が挙げられる。
なお、上記ラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物は、単独で用いられても併用して用いられてもよい。
1分子で開始ラジカルを生成する重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、アシルフォスフィン、チタノセン、チロアジン、ビスイミダゾール等の化合物が挙げられる。
また、2分子間の反応でラジカルを生成する重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、アミン、チオキサントン等の化合物が挙げられる。
イオン性酸発生型カチオン重合開始剤としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩等の化合物が挙げられる。
また、非イオン性酸発生型カチオン重合開始剤としては、例えば、スルホニルジアゾメタン、オキシムスルホネート、イミドスルホネート、ニトロベンジルスルホネート等の化合物が挙げられる。
導体配線114を形成する導電性材料としては、例えば、銅、銀、金、白金、炭素、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウムなどの金属材料を用いることが出来る。なお上記金属は単独で用いても複数を混合して用いてもよい。さらには、導電性粒子はメッキコートしてもよく、形状は、球状でも鎖状でもフレーク状でもよい。また、上記導電性材料をウレタン樹脂などのバインダー樹脂中に分散させたものを印刷法により印刷し、焼成したものを用いてもよい。
また、「5.金属ナノインク」で説明する金属ナノインクを用いて形成した導体配線も好ましい。
本発明の電子部品アセンブリの実装構造は、本発明の電気接続部材に電極を備える電子部品を搭載した電子部品アセンブリの実装構造であって、絶縁性粘着剤層の凹部の中で金属ナノインクを焼結することで、導体配線と電極とを接合し、絶縁性粘着剤層の表面と電子部品の表面とが粘着することを特徴とする電子部品アセンブリの実装構造である。
図1(C)は、電気接続部材100および電子部品200の断面図である。図1(D)は、電気接続部材100と電子部品200とが接続された状態にある電子部品アセンブリの断面図である。また、図1(E)は、複数の電極214の厚さが異なる場合の電気接続部材100および電子部品200の断面図である。図1(F)は、複数の電極214の厚さが異なる場合の電気接続部材100と電子部品200とが接続された状態にある電子部品アセンブリの断面図である。
電気接続部材100は「1.1)電気接続部材」において説明したとおりである。
電子部品200では基板211上に電極214が配置される。電子部品200の電極214の幅は電気接続部材100の凹部113の幅より狭く、電極214が凹部113に嵌まりこむことが可能である。また、電気接続部材100の凹部113の開口部113cにおける絶縁性粘着剤層112の基板側とは反対側の表面と同一レベルの面から導体配線114の上面までの距離d1は、電子部品200の電極214の厚さd2よりも小さくなるように設定する。
電気接続部材100と電子部品200とを接続する際、図1(C)に示すように、電子部品200の電極214を対応する凹部113に嵌合させ、電子部品の電極214を導体配線114に押し付けることにより、図1(D)に示すように、電気接続部材100と電子部品200とが互いに接続される。このとき、図1(D)に示すように、絶縁性粘着剤層112と基板211とが粘着することにより機械的結合が行われる構造となっている。
電子部品200は基板211とその上に配置された電極214を有する。
電子部品200の基板211は表面実装型の電子機器に使用されるものであれば特に限定されることなく使用することができる。また、例えば、上述した電気接続部材100の基板111と同様のものを使用することもできる。
電子部品200の電極214は表面実装型の電子機器に使用されるものであれば特に限定されることなく使用することができる。また、例えば、上述した電気接続部材100の導体配線114と同様のものを使用することもできる。
電子部品200としては、表面実装型の電子部品が好ましい。
本発明の電気接続部材を製造するために用いられる中間部材(単に「本発明の中間部材」または「中間部材」という場合がある)は、基板と、基板上に設けられた絶縁性粘着剤層と、導体配線とを有し、中間部材には絶縁性粘着剤層側に開口する凹部が設けられ、かつ、導体配線は凹部の中に配置されることを特徴とする中間部材である。
図2(A)は、本発明の中間部材101の斜視図であり、図2(B)は断面図である。
図2(A)および図2(B)に示す中間部材101では、基板111上に絶縁性粘着剤層112が設けられる。
中間部材101には、絶縁性粘着層112側の表面に開口する凹部113が設けられる。凹部113は底部113a、側壁部113bおよび開口部113cを有する。凹部113の深さは絶縁性粘着剤層112の厚さ未満である。すなわち、底部113aは絶縁性粘着剤層112の基板側とは反対側の表面と同一レベルの面よりも基板111寄りで、かつ、絶縁性粘着剤層112と基板111との界面と同一レベルの面よりも絶縁性粘着剤層112の基板111側とは反対側の表面寄りにある。凹部113の大きさ、すなわち、凹部113の深さおよび開口部113cの大きさは、中間部材101から製造される電気接続部材100の接続対象である電子部品200の電極214と嵌合するように設定される。なお、凹部113の深さは、開口部113cにおける絶縁性粘着剤層112の基板側とは反対側の表面と同一レベルの面から底部113aまでの距離である。
凹部113の中に導体配線114が配置される。より詳細には、導体配線114は凹部113の底部113a上に配置される。
導体配線114の厚さは、凹部113の深さ未満である。
図2(C)には、凹部113の底部113aが、絶縁性粘着剤層112と基板111との界面と同一レベルに存在する例、すなわち、底部113aに基板111の絶縁性粘着剤層112側表面が露出する例を示す。
図2(D)には、凹部113の底部113aが、絶縁性粘着剤層112と基板111との界面と同一レベルの面よりも基板111の絶縁性粘着剤層112とは反対側の表面寄りの位置に存在する例、すなわち、絶縁性粘着剤層112を貫通する孔と基板111の絶縁性粘着剤層112側表面に開口する凹部とが一体となって凹部113が形成される例を示す。
本発明の電気接続部材100は、中間部材101の導体配線114上に金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)を配置したものであり、金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)の全量が凹部113に収容される。
金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)の全量が凹部113に収容されることにより、金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)を導体配線114上に配置して形成される層の、導体配線114とは反対側の表面が、絶縁性粘着剤層112の基板111とは反対側の表面と同一レベルの面よりも基板111寄りに位置する。
導体配線114上に金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)を配置する方法、または導体配線114上に金属ナノインク115(または、カプセル化金属ナノインク115a)の層を形成する方法としては、コンマコーターなどの各種塗工装置、グラビア印刷などの各種印刷方式、ディスペンサーやスプレーを用いる方式などの方法が挙げられる。カプセル化されていない金属ナノインクの層を形成する方法としては、インクジェット法も好ましいものとして挙げられる。
なお、図2(A)〜図2(D)ではいずれも2か所に凹部113が設けられているが、必要に応じて1か所でも3か所以上でもよい。
本発明の電気接続部材の従来の電気接続部材と比較して有利な点について説明する。
本発明の電気接続部材を電子部品等の接続対象物に押し付けると、接続対象物の突出した電極が電気接続部材の絶縁性接着剤層側の凹部に挿入され、金属ナノインクの低温焼結反応が起きることで、接続対象物の電極と電気接続部材の導体配線とが接合されるのに加えて、接続対象物の基板の電極側表面と電気接続部材の絶縁性粘着剤層側の表面とが密着して接合するので、接合強度が高い。
本発明の電気接続部材では、金属ナノインク(または、カプセル化金属ナノインク)が凹部に配置されていることから、電気接続部材を接続対象物に押し付けても、金属ナノインクが絶縁性粘着剤層と接続対象物との間に流れ出すことはなく、また、カプセル化金属ナノインクを用いた場合、カプセルが破壊される際に金属ナノインクが飛散することも防止されるので、隣接する電極とのショートを防止することができる。
金属ナノインクとしては、例えば、特開2010−265543号公報に記載された被覆銀超微粒子の分散液、特開2012−72418号公報に記載された被覆銅微粒子の分散液、特開2012−162757号公報に記載された被覆金属微粒子の分散液、特開2014−31542号公報に記載された被覆銀微粒子の分散液、特開2014−40630号公報に記載された被覆銀微粒子の分散液、国際公開第2011/119630号に記載された被覆銀超微粒子の分散液などが挙げられるが、これらに限定されず、以下に説明するものを好適に用いることができる。
金属ナノインクは、金属ナノ粒子と保護剤および溶媒とからなる低温焼結インクであって、室温環境下で溶媒の蒸発に伴い保護剤が金属ナノ粒子から脱離し、導電性の薄膜を与えるものである。
上記金属ナノ粒子の種類は特に限定されず、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムなどの金属種のナノ粒子が挙げられ、これらの金属種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。
金属ナノ粒子は、レーザーアブレーション法、化学的還元法、有機金属化合物の熱分解による方法、金属塩化物の気相中での還元による方法、酸化物の水中還元法など、種々の公知の方法により製造されたものを用いることができる。
化学的還元法では、金属ナノ粒子が保護剤により安定化され溶媒に分散された状態で得られるため、化学還元法で合成された金属ナノ粒子を用いることが特に好ましい。
上記保護剤は、金属ナノ粒子の溶媒への分散性を確保できるものであれば特に限定されないが、好ましくは両親媒性分子〔1つの分子内に水(水相)になじむ「親水基」と油(有機相)になじむ「親油基」(疎水基)との両方を持つ分子を総称していう。〕である。両親媒性分子のHLB値〔Hydrophile−Lipophile Balance:両親媒性分子の水と油(水に不溶性の有機化合物)への親和性の程度を表す値をいう。〕は、好ましくは0〜13であり、より好ましくは0〜8であり、さらに好ましくは0〜6であり、いっそう好ましくは0〜3である。溶媒が疎水性有機溶媒である場合には、HLB値が小さい方が好ましい。ここで、HLB値は、保護剤を同定し、グリフィン法により求めたものである。
上記溶媒は保護剤で被覆された金属ナノ粒子を安定して分散できるものであれば特に限定されないが、疎水性有機溶媒が好ましい。疎水性有機溶媒としては、n−オクタノール/水分配係数〔化学物質を有機溶媒(n-オクタノール)と水の2層になった液体にとかし、平衡状態になった時にそれぞれの溶液に溶けている量の比を分配係数と言い、対数値で表す。〕が2以上であるものが好ましい。ここで、n−オクタノール/水分配係数(Log10POW)は、JIS Z 7260−117:2006「分配係数(1−オクタノール/水)測定試験」に従って測定したものである。
金属ナノインクとしては、低温焼結性金属ナノインクが好ましく、とりわけ、室温焼結性金属ナノインクが好ましい。
低温焼結性金属ナノインクは、200℃未満、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは100℃以下、いっそう好ましくは50℃以下、の温度で熱処理をすることにより焼結して、基材上に金属膜を形成することができる金属ナノインクである。また、室温焼結性金属ナノインクは、低温焼結性金属ナノインクの中でも特に低い温度で焼結することができる金属ナノインクであり、熱処理をすることなく、室温(外部系から加熱も冷却もしていない状態のことをいう)で焼結して、基材上に金属膜を形成することができる金属ナノインクである。
金属ナノインクとしては、カプセル化金属ナノインクが好ましい。
カプセル化金属ナノインクは、保護剤で被覆された金属ナノ粒子をカプセルの内部に複数個有するカプセル化金属ナノインクであって、外部からの刺激でカプセルを破壊して導電性薄膜を形成できるカプセル化金属ナノインクである。その模式図を図4(A)に示す。また、実際に作製したカプセル化金属ナノインクの例を図4(B)に示す。
なお、カプセル化金属ナノインクの詳細は、特願2014−184381号明細書に記載されている。
金属ナノインク(低温焼結インク)のカプセル化は、界面反応法、in situ重合法、液中硬化被覆法、相分離法、液中乾燥法など公知の方法をインク溶媒の極性などに合わせて適宜調整しながら用いることができる。
金属ナノインク52は、金属ナノ粒子55と保護剤54および溶媒53とからなる低温焼結インクであって、室温環境下で溶媒の蒸発に伴い保護剤が金属ナノ粒子から脱離し、導電性の薄膜を与えるものである。
金属ナノインクの詳細は既に説明したとおりである。
カプセル壁51は、内包された金属ナノインク52を所望のタイミングでカプセル外に放出させることができるものであれば特に限定はされない。内包インクをカプセル外に放出する際にカプセルは破壊される。ここでの破壊とは、例えば、カプセルに圧力が加えられ変形することでカプセルが破壊されるといった物理的なプロセスが好ましい。また、例えば、内包する金属ナノインクを変質させない程度の熱を加えることによりカプセルを溶解するプロセスも好ましい。一方、カプセル壁と内包されたインクとの平衡状態を変化させることでカプセルを破壊に至らしめる化学的なプロセスを併せて用いることによっても内包インクをカプセル外に放出させることが可能である。例えば、フォトクロミック材料であるスピロピラン類、アゾベンゼン類、ジアリールエテン類、スチルベン類を分子骨格に含むポリマーによりカプセル壁を構成した場合には光を照射されることで分子が異性化し分子構造が変化することでカプセル壁の体積や電子的な構造が変化し、内包するインクとの相互作用の程度や力学的な強度を変化させることができる。また、カプセル周辺のpHを変化させることでアミノ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基のイオン化状態を変化させ、ポリマーの相溶性の変化や静電反発を伴う体積の変化を通じてカプセル壁の物性を制御することも可能である。さらに、カプセルに電場を印加することでイオンの移動や酸化還元反応を誘起させ、カプセル壁の物理化学的な性質を不均一化させることで平衡状態を変化させることも可能である。以上の刺激応答性材料により直接カプセルが構成されていてもよく、例えば、添加剤としてカプセル内に分散されていてもよい。
カプセル壁51は、親水性化合物誘導体から構成されることが好ましい。後述する分散液とする場合に、水系分散液とすることができ、取扱いが容易となるからである。
カプセル化金属ナノインクは、分散媒に分散して、カプセル化金属ナノインクの分散液としてもよい。分散液とすることにより、カプセル化金属ナノインクの保存安定性をさらに高めることができる。
以下に、図1(C)および図1(D)を参照しながら、カプセル化金属ナノインク115aの平均粒径について説明する。
電気接続部材100の導体配線114の幅をL1、導体配線114の高さをH1、電気接続部材100の凹部113の深さをH2、カプセル化金属ナノインク115aにより形成される層(以下「カプセル化金属ナノインク層」という。)の厚さをH3、電子部品200の電極214の電気接続面が凹凸形状を有する場合の算術平均粗さをRa、カプセル化金属ナノインク115aのカプセルの平均粒径をφとする。
L1は、10μm未満となると高精細に電極配線を作製することが困難であるので、10μmから300μmの範囲であることが好ましい。
導体配線114の上面と絶縁性粘着剤層112の表面との高低差H2−H1はH3以上であることが好ましい。H2−H1がH3以下であると、実装部品を押圧してカプセルが破壊された際に、カプセル内包物が飛散し、電気接続部材100の凹部113の隔壁効果が低下してしまう。
Raは0.74×H3以下であることが好ましい。Raが0.74×H3を超えると、実装部品を押圧し、導体配線114上に導電性薄膜116が形成されても、電気接続面の高低差を埋没させるには不十分なため、電気特性が不安定となる。
φは1μm以上であることが好ましい。φが1μm未満では、押圧が分散され、カプセルを十分に破壊することが困難となるおそれがある。また、φはL1の1/2以下であることが好ましい。φがL1の1/2を超えると、導体配線114上に配置されるカプセル数が1個となって、電極214の電気接続面の凹凸形状にカプセルが追従することが困難となる。また、導体配線114上に配置されるカプセルの数が多いほど、電極214の電気接続面の凹凸形状への追従性が向上することから、φは、L1の1/3以下であることが好ましく、L1の1/4以下であることがより好ましく、L1の1/5以下であることがさらに好ましい。したがって、φは、1μm以上かつL1の1/2以下であることが好ましく、1μm以上かつL1の1/3以下であることがより好ましく、1μm以上かつL1の1/4以下であることがいっそう好ましく、1μm以上かつL1の1/5以下であることがさらに好ましい。
ただし、本発明の範囲は実施例に限定されない。
特開2012−162757号公報の実施例1に記載された方法により、金属ナノインク(以下「室温焼結インク」という場合がある)を調製した。
アルギン酸ナトリウム1.0gを秤とり、ミリQ水に溶解して、全量を100mLまでメスアップし、1.0%(w/v)アルギン酸ナトリウム水溶液を調製した。
1.0%(w/v)アルギン酸ナトリウム水溶液と、室温焼結インクをそれぞれ別の注射器状装置から滴々と20%(w/v)の塩化カルシウム水溶液中に加えた。二つの注射器状装置の先端を近付け、それぞれの滴下速度を調節することで、アルギン酸ナトリウム水溶液に包まれた室温焼結インクが塩化カルシウム水溶液に滴下され、アルギン酸ナトリウム水溶液は速やかにゲル化し、室温焼結インクを内包した(図4(B)参照)。
約30分後、アルギン酸カルシウムからなるカプセルに室温焼結インクを内包したカプセル化金属ナノインクを塩化カルシウム水溶液から取り出し、室温下で24時間空気乾燥させることにより、カプセル化金属ナノインクを作製した。カプセル化金属ナノインクの平均粒径は3μmであった。
4 接合剤層
5 接合基材
6 基板
15 金属ナノインク
50,115a カプセル化金属ナノインク
51 カプセル壁
52 金属ナノインク
53 溶媒
54 保護剤
55 金属ナノ粒子
61 細長片配線
100 電気接続部材
111 基板
112 絶縁性粘着剤層
113 凹部
113a 底部
113b 側壁部
113c 開口部
114 導体配線
115 金属ナノインク
116 導電性薄膜
200 電子部品
211 基板
214 電極
500 電気接続部材
600 電極基板
電気接続部材の基板111は、リジッド基板、リジッド・フレキシブル基板、フレキシブル基板のいずれでもよいが、耐屈曲性が高いことから、フレキシブル基板が好ましい。
ラジカル重合性化合物としては、単官能アクリレート、多官能アクリレート、マレイミド、チオール、ビニルエーテルなどのラジカル重合性の官能基を有するラジカル重合性化合物が挙げられる。
カチオン重合性化合物としては、エポキシ、オキタセン、ビニルエーテルなどの光カチオン重合性の官能基を有するカチオン重合性化合物が挙げられる。
なお、上記ラジカル重合性化合物、上記カチオン重合性化合物のいずれも、1種類が単独で用いられてもよいし、2種類以上が併用されてもよい。
導体配線114を形成する導電性材料としては、例えば、銅、銀、金、白金、炭素、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウムなどの金属材料を用いることが出来る。なお、上記金属は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。さらには、導電性粒子はメッキコートしてもよく、形状は、球状でも鎖状でもフレーク状でもよい。また、上記導電性材料をウレタン樹脂などのバインダー樹脂中に分散させたものを印刷法により印刷し、焼成したものを用いてもよい。
また、「5.金属ナノインク」で説明する金属ナノインクを用いて形成した導体配線も好ましい。
電子部品200の電極214は表面実装型の電子機器に使用されるものであれば特に限定されることなく使用することができる。例えば、上述した電気接続部材100の導体配線114と同様のものを使用することもできる。
なお、図2(A)〜図2(D)ではいずれも2か所に凹部113が設けられているが、必要に応じて、1か所でもよいし、3か所以上でもよい。
金属ナノインクとしては、例えば、特開2010−265543号公報に記載された被覆銀超微粒子の分散液、特開2012−72418号公報に記載された被覆銅微粒子の分散液、特開2012−162767号公報に記載された被覆金属微粒子の分散液、特開2014−31542号公報に記載された被覆銀微粒子の分散液、特開2014−40630号公報に記載された被覆銀微粒子の分散液、国際公開第2011/119630号に記載された被覆銀超微粒子の分散液などが挙げられるが、これらに限定されず、以下に説明するものを好適に用いることができる。
上記金属ナノ粒子の種類は特に限定されず、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムなどの金属種のナノ粒子が挙げられ、これらの金属種は、1種類が単独で用いられてもよいし、2種類以上が併用されてもよい。
金属ナノ粒子は、レーザーアブレーション法、化学的還元法、有機金属化合物の熱分解による方法、金属塩化物の気相中での還元による方法、酸化物の水中還元法など、種々の公知の方法により製造されたものを用いることができる。
化学的還元法では、金属ナノ粒子が保護剤により安定化され溶媒に分散された状態で得られるため、化学還元法で合成された金属ナノ粒子を用いることが特に好ましい。
特開2012−162767号公報の実施例1に記載された方法により、金属ナノインク(以下「室温焼結インク」という場合がある)を調製した。
アルギン酸ナトリウム1.0gを秤とり、ミリQ水に溶解して、全量を100mLまでメスアップし、1.0%(w/v)アルギン酸ナトリウム水溶液を調製した。
1.0%(w/v)アルギン酸ナトリウム水溶液と、室温焼結インクをそれぞれ別の注射器状装置から滴々と20%(w/v)の塩化カルシウム水溶液中に加えた。二つの注射器状装置の先端を近付け、それぞれの滴下速度を調節することで、アルギン酸ナトリウム水溶液に包まれた室温焼結インクが塩化カルシウム水溶液に滴下され、アルギン酸ナトリウム水溶液は速やかにゲル化し、室温焼結インクを内包した(図4(B)参照)。
約30分後、アルギン酸カルシウムからなるカプセルに室温焼結インクを内包したカプセル化金属ナノインクを塩化カルシウム水溶液から取り出し、室温下で24時間空気乾燥させることにより、カプセル化金属ナノインクを作製した。カプセル化金属ナノインクの平均粒径は3μmであった。
(1)基板と、前記基板上に設けられた絶縁性粘着剤層と、導体配線とを有する電気接続部材において、
前記電気接続部材には前記絶縁性粘着剤層側に開口する凹部が設けられ、
前記導体配線は前記凹部の中に配置され、
前記導体配線上に金属ナノインクが配置され、かつ、
前記金属ナノインクの全量が前記凹部に収容される
ことを特徴とする電気接続部材。
(2)前記金属ナノインクが、保護剤で被覆された金属ナノ粒子をカプセルの内部に複数個有し、外部からの刺激で前記カプセルを破壊して導電性薄膜を形成するカプセル化金属ナノインクであることを特徴とする、(1)に記載の電気接続部材。
(3)前記カプセルを破壊し、さらに200℃未満の温度で熱処理をして、導電性薄膜を形成できる、(2)に記載の電気接続部材。
(4)前記保護剤が両親媒性分子であり、前記金属ナノ粒子が疎水性有機溶媒に分散され、かつ、前記カプセルが親水性化合物誘導体から構成されることを特徴とする、(2)または(3)に記載の電気接続部材。
(5)前記疎水性有機溶媒のn−オクタノール/水分配係数が2以上であることを特徴とする、(4)に記載の電気接続部材。
(6)前記親水性化合物誘導体の水に対する接触角が90°以下であることを特徴とする、(4)または(5)に記載の電気接続部材。
(7)前記両親媒性分子のHLB値が0〜13であることを特徴とする、(4)〜(6)のいずれか1項に記載の電気接続部材。
(8)前記基板がフレキシブル基板であることを特徴とする、(1)〜(7)のいずれか1項に記載の電気接続部材。
(9)(1)〜(8)のいずれか1項に記載の電気接続部材に電極を備える電子部品を搭載した電子部品アセンブリの実装構造の製造方法であって、
前記絶縁性粘着剤層の凹部の中で前記金属ナノインクを焼結して、前記導体配線と前記電極とを接合せしめ、
前記絶縁性粘着剤層の表面と前記電子部品の表面とを粘着させる
電子部品アセンブリの実装構造の製造方法。
(10)(1)〜(8)のいずれか1項に記載の電気接続部材を製造するために用いられる中間部材であって、
基板と、前記基板上に設けられた絶縁性粘着剤層と、導体配線とを有し、
前記中間部材には前記絶縁性粘着剤層側に開口する凹部が設けられ、かつ、
前記導体配線は前記凹部の中に配置される
ことを特徴とする中間部材。
Claims (10)
- 基板と、前記基板上に設けられた絶縁性粘着剤層と、導体配線とを有する電気接続部材において、
前記電気接続部材には前記絶縁性粘着剤層側に開口する凹部が設けられ、
前記導体配線は前記凹部の中に配置され、
前記導体配線上に金属ナノインクが配置され、かつ、
前記金属ナノインクの全量が前記凹部に収容される
ことを特徴とする電気接続部材。 - 前記金属ナノインクが、保護剤で被覆された金属ナノ粒子をカプセルの内部に複数個有し、外部からの刺激で前記カプセルを破壊して、導電性薄膜を形成するカプセル化金属ナノインクであることを特徴とする、請求項1に記載の電気接続部材。
- 前記カプセルを破壊し、さらに200℃未満の温度で熱処理をして、導電性薄膜を形成することを特徴とする、請求項2に記載の電気接続部材。
- 前記保護剤が両親媒性分子であり、前記金属ナノ粒子が疎水性有機溶媒に分散され、かつ、前記カプセルが親水性化合物誘導体から構成されることを特徴とする、請求項2または3に記載の電気接続部材。
- 前記疎水性有機溶媒のn−オクタノール/水分配係数が2以上であることを特徴とする、請求項4に記載の電気接続部材。
- 前記親水性化合物誘導体の水に対する接触角が90°以下であることを特徴とする、請求項4または5に記載の電気接続部材。
- 前記両親媒性分子のHLB値が0〜13であることを特徴とする、請求項4〜6のいずれか1項に記載の電気接続部材。
- 前記基板がフレキシブル基板であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気接続部材。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の電気接続部材に電極を備える電子部品を搭載した電子部品アセンブリの実装構造であって、前記絶縁性粘着剤層の凹部の中で前記金属ナノインクを焼結することで、前記導体配線と前記電極とを接合し、前記絶縁性粘着剤層の表面と前記電子部品の表面とが粘着することを特徴とする電子部品アセンブリの実装構造。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の電気接続部材を製造するために用いられる中間部材であって、
基板と、前記基板上に設けられた絶縁性粘着剤層と、導体配線とを有し、
前記中間部材には前記絶縁性粘着剤層側に開口する凹部が設けられ、かつ、
前記導体配線は前記凹部の中に配置される
ことを特徴とする中間部材。
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