JP4485508B2 - 導電性粒子の製造方法及びこれを使用した異方導電性フィルム - Google Patents

Description

本発明は、導電性粒子の製造方法及びその方法により製造された導電性粒子を含む異方導電性フィルムに関するものである。

電子機器の複合化及び多機能化に伴い小型化及び薄型化が進み、電子機器内部の集積回路のパッケージング接続問題がますます重要になっている。特に最近は、移動通信端末機に多様な機能が付与されると同時にスリムなデザインも要求されており、移動通信端末機用の接続素子の高密度パッケージングに対する研究が多く行われている。

高密度パッケージングの方法としては、フリップフロップ（flip-flop）方法、フェースダウン（face-down）方法などがあるが、異方導電性接着剤フィルム（anisotropic conductive film）を使用する簡単な接続技術が主に使用されている。

異方導電性接着剤フィルムは、金属コーティングされたプラスチック又は金属粒子などの電導性粒子を分散させたフィルム状接着剤として、ＬＣＤ実装分野における、ＬＣＤパネルとＴＣＰ（Tape Carrier Package）、又はＰＣＢ（Printed Circuit Board）とＴＣＰなどの電気的接続や、移動通信端末機用ＰＣＢの接着などに広く使用されている。

異方導電性接着剤フィルムは、導電性粒子と絶縁性接着剤とから成る。異方導電性接着剤フィルムは、導電性粒子がフィルムシート内部で均等に分布し、接続方向に導電性が良好であると共に、接続方向以外の方向に短絡が生じないことが必要である。

このような異方導電性接着剤フィルムとしては、例えば下記の文献に開示されているものがある。

韓国特許出願公開第１０−２００３−００７６９２８号明細書

韓国特許出願公開第１０−２００５−００４３６３９号明細書

このような異方導電性接着剤フィルムの組成物では、導電性粒子は、従来の金属粒子を使用する、金属基盤粒子に樹脂を被覆する、又は樹脂を基盤粒子として表面に金属を被覆することにより得られる。

しかし、従来の金属粒子を導電性粒子として使用する場合は、接着剤内での均等な分散が難しいという分散性の問題、形状及び直径にばらつきがあるという不均一性の問題、及び隣接する粒子と接触して短絡しやすいという問題がある。また、金属基盤粒子に樹脂を被覆する場合は、隣接する粒子と接触して短絡することは防げるものの、分散性及び不均一性の問題は依然として残る。

そのため、粒子の均一性及び分散性を確保できる樹脂を基本粒子として表面に金属を被覆する方法が最も広く使用される。また、金属表面が接続方向に対して垂直に接触すると短絡が起こるので、その金属被膜の上にさらに樹脂をコーティングした三重導電性粒子も使用される。

樹脂に金属を被覆する方法としては、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、溶射法などの物理的及び化学的方法がある。なかでも、高分子樹脂粒子全体に金属を均等に被覆するために、メッキ法が多く利用されている。

しかし、導電性粒子を形成する時に多く利用されるメッキ法は、環境に有害であり、金属層と高分子樹脂との密着力が弱いため、メッキ膜が剥離し、接続の機能を完全に行うことが困難である。

そこで、高分子樹脂と金属層の間の剥離現象を解決すべく、メッキ膜と高分子との密着力を増加させるために、既存の金属層として用いられる物質よりも密着力に優れているニッケルなどの金属層を高分子基盤粒子に下地メッキした後、金などの導電性に優れた金属をさらにメッキする方法が開発された。金を高分子上へメッキするのは困難であるため、ニッケルをバッファ層として高分子上に被覆した後、その上に金を被覆して２層を形成するようにしている。

図１は、従来の導電性粒子の製造方法を示すフローチャートである。

図１を参照して、まず、高分子樹脂の表面のほこりや油脂性物質を取り除く脱脂工程を行う（Ｓ１１０）。脱脂工程は、溶剤脱脂、アルカリ脱脂、電解脱脂などの方法を用いて行われる。

次に、脱脂工程で使用した薬品を洗い流す水洗工程を行う。この水洗工程は、次の工程を效率的に行うためのものであり、以降、各工程の間に行う。

続いて、樹脂表面の密着力を向上させるために微細な凹凸を形成するエッチング工程を行う（Ｓ１２０）。例えば、エッチング工程では、樹脂を、酸化剤を含む溶液に浸漬して樹脂表面を粗くすると共に、化学的な変化を生じさせて樹脂表面の密着力を向上させる。

次に、その後のメッキ工程を効率良く行うために、エッチング工程で強酸処理された樹脂表面を中和する表面調整工程を行う（Ｓ１３０）。

続いて、塩酸などでプレディップ（Pre-dip）処理と、触媒核を生成する触媒工程を行う（Ｓ１４０）。

そして、加速化工程（Ｓ１５０）を行った後、樹脂表面に無電解下地層メッキ（Ｓ１６０）と無電解導電層メッキ（Ｓ１７０）を行い、メッキ工程が完了する。無電解下地層メッキとしては、密着力を向上させるニッケルの層を形成する。無電解導電層としては、導電性に優れた金の層を形成する。

従来の製造方法では、脱脂（Ｓ１１０）、エッチング（Ｓ１２０）、表面調整（Ｓ１３０）、プレディップ／触媒処理（Ｓ１４０）、加速化（Ｓ１５０）などの前処理工程が必要であった。また、高分子樹脂と金属との密着力を向上させるために、高分子樹脂の表面に官能基を付着する前処理工程を追加する場合もあった。また、従来の製造方法では、ニッケルメッキ、金メッキといった２回のメッキ工程が必要であった。このような前処理工程やメッキ工程で使用される強酸や強塩基性などは人体に有害な物質を生成し、環境汚染の主要因となるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、従来の製造方法における前処理工程及びメッキ工程で発生する有害物質を減少させることができる導電性粒子の製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前記導電性粒子の製造方法を利用した異方導電性フィルムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、導電性粒子の製造方法であって、高分子樹脂基盤粒子を用意する工程と、前記高分子樹脂基盤粒子の表面にナノ粉末層を形成する工程と、形成されたナノ粉末層上に無電解メッキ処理を行う工程とを含む製造方法を提供する。

本発明に係る導電性粒子の製造方法では、前記高分子樹脂基盤粒子は、アクリル系、ウレタン系、エチレン系樹脂から成る群より選択される物質であることが望ましい。

また、本発明に係る導電性粒子の製造方法では、前記高分子樹脂基盤粒子は、約１〜３０μｍの大きさを有する球状粒子樹脂であることが望ましい。

本発明に係る導電性粒子の製造方法では、前記ナノ粉末は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、又はこれらの混合物或いは化合物から成る群より選択される物質であることが望ましい。

本発明に係る導電性粒子の製造方法では、前記ナノ粉末は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｓｎ−Ｐｄ、又はＳｎ−Ｐｔから成る群より選択される物質であることが望ましい。

また、本発明に係る導電性粒子の製造方法では、前記ナノ粉末層は、約１〜５００ｎｍの厚さを有することが望ましい。

本発明に係る導電性粒子の製造方法では、前記高分子樹脂基盤粒子の表面にナノ粉末層を形成する工程は、乾式物理的付着法により行われることが望ましい。

本発明に係る導電性粒子の製造方法では、前記無電解メッキ処理は、金メッキ処理であることが望ましい。

また、本発明に係る導電性粒子の製造方法では、前記高分子樹脂基盤粒子の表面にナノ粉末層を形成する工程の後に、前記ナノ粉末層の表面を水洗する工程をさらに含むことが望ましい。

また、本発明は、本発明に係る導電性粒子の製造方法により製造された導電性粒子を含む異方導電性フィルムを提供する。

本発明によれば、有害物質の発生の減少させることができる。その結果、工程の安全性を高めることができる。また、本発明によれば、製造コストを低減することができる。

以下、本発明に係る導電性粒子の製造方法及びこれを使用した異方導電性フィルムを実施するための最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図２は、本発明に係る導電性粒子の製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、本発明に係る導電性粒子の製造方法は、３つのステップから成る。

まず、高分子樹脂基盤粒子を用意する（Ｓ２１０）。高分子樹脂基盤粒子は、アクリル系、ウレタン系、エチレン系樹脂であることが望ましい。また、高分子樹脂基盤粒子は、直径が約１〜３０μｍの球状であることが望ましい。

次に、ステップＳ２１０で用意された高分子樹脂基盤粒子の表面にナノ粉末層を形成する（Ｓ２２０）。ナノ粉末層の形成は、例えば、乾式物理的付着法により行われる。ナノ粉末層は、導電性金属をメッキするための下地メッキ層の役割を果たす。

ナノ粉末は、ナノ粉末層の形成後、層の表面に無電解メッキ処理を行うことが可能な物質を使用する。ナノ粉末としては、例えば、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、又はこれらの混合物や化合物を使用することができる。また、ナノ粉末としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｓｎ−Ｐｄ、又はＳｎ−Ｐｔなどの物質を使用することもできる。ナノ粉末層は、約１〜５００ｎｍの厚さを有することが望ましい。

なお、図２では図示していないが、ナノ粉末層を形成する工程（Ｓ２２０）の後に、水洗工程を追加することができる。

そして、ステップＳ２３０で形成されたナノ粉末層上に、導電性に優れた金属を無電解メッキして導電層を形成する（Ｓ２５０）。導電性に優れた金属としては、例えば、金（Ａｕ）を使用することができる。

以上説明したように、本発明に係る導電性粒子の製造方法によれは、従来の製造方法では必要であった前処理過程を省略できる。また、本発明に係る導電性粒子の製造方法は、従来の製造方法では２回行われていたメッキ工程（電解下地層メッキと無電解導電層メッキ）を１回のメッキ工程（無電解導電層メッキ）に減らすことができる。したがって、前処理工程の省略とメッキ工程の減少とにより、有害物質の発生を減少させることができる。また、前処理工程の省略とメッキ工程の減少とにより、製造コストを低減することができる。

図３は、本発明に係る導電性粒子の製造方法により製造された導電性粒子の拡大図である。図３に示す導電性粒子は、２５ｇのＰＭＭＡボール（直径４μｍ）から成る高分子樹脂基盤粒子に、２５ｇの銅（厚さ９０ｎｍ）から成るナノ粉末を、ナラマシナリ社製造の混合装置を利用して１６０００ｒｐｍ、３分間で乾式物理的付着させた後、得られた生成物を水洗し、無電解金メッキ処理を行うことにより製造された。

また、本発明は、導電性粒子の製造方法により製造された導電性粒子を含む異方導電性フィルムを提供する。本発明に係る異方導電性フィルムは、図２に示した導電性粒子を使用して製造されること以外は、従来の異方導電性フィルムと同様であるので、製造に関する詳細な説明は省略する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能である。

従来の導電性粒子の製造方法を示すフローチャートである。 本発明に係る導電性粒子の製造方法を示すフローチャートである。 本発明に係る導電性粒子の製造方法により製造された導電性粒子の拡大図である。

Claims (6)

1. 導電性粒子の製造方法であって、
   アクリル系、ウレタン系、エチレン系樹脂から成る群より選択される物質で形成された約１〜３０μｍの大きさを有する球状粒子樹脂である高分子樹脂基盤粒子を用意する工程と、
   Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、又はこれらの混合物或いは化合物から成る群、又は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｓｎ−Ｐｄ、又はＳｎ−Ｐｔから成る群から選択される物質で形成されたナノ粉末より成る約１〜５００ｎｍの厚さを有するナノ粉末層を乾式物理的付着法により前記高分子樹脂基盤粒子の表面に形成する工程と、
   形成されたナノ粉末層上に無電解メッキ処理を行う工程と
   を含む製造方法。
2. 請求項１に記載の導電性粒子の製造方法であって、
   前記無電解メッキ処理は、金メッキ処理であることを特徴とする製造方法。
3. 請求項１に記載の導電性粒子の製造方法であって、
   前記高分子樹脂基盤粒子の表面にナノ粉末層を形成する工程の後に、
   前記ナノ粉末層の表面を水洗する工程をさらに含むことを特徴とする製造方法。
4. アクリル系、ウレタン系、エチレン系樹脂から成る群より選択される物質で形成された約１〜３０μｍの大きさを有する球状粒子樹脂である高分子樹脂基盤粒子を用意する工程と、
   Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、又はこれらの混合物或いは化合物から成る群、又は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｓｎ−Ｐｄ、又はＳｎ−Ｐｔから成る群から選択される物質で形成されたナノ粉末より成る約１〜５００ｎｍの厚さを有するナノ粉末層を乾式物理的付着法により前記高分子樹脂基盤粒子の表面に形成する工程と、
   形成されたナノ粉末層上に無電解メッキ処理を行う工程と
   を含む製造方法により製造された導電性粒子を含む異方導電性フィルム。
5. 請求項４に記載の異方導電性フィルムであって、
   前記無電解メッキ処理は、金メッキ処理であることを特徴とする異方導電性フィルム。
6. 請求項４に記載の異方導電性フィルムであって、
   前記高分子樹脂基盤粒子の表面にナノ粉末層を形成する工程の後に、
   前記ナノ粉末層の表面を水洗する工程をさらに含むことを特徴とする異方導電性フィルム。