JP6231374B2 - タッチスクリーンパネル用導電粒子、およびこれを含む導電材料 - Google Patents
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されている。このため、TSPと駆動モジュールとを連結するための導電粒子は、非常に柔らかくて変形し易いことが求められた。なぜなら、一般な導電粒子は、TSPに接合ボンディングを行う場合、ペーストから形成された電極が簡単に破損して短絡となり、或いは抵抗が急激に増加するという問題点があるためである。
V(%)=Sv/D*100
V(%)=Sv/D*100
(前処理)
脱イオン水1600gに分散安定剤「PVP−30K」15gを溶かした。該溶液にポリスチレンモノマー85gとメチルメタクリレートモノマー85gを入れて攪拌しながら懸濁液を作った。該懸濁液に重合剤としての過酸化ベンゾイル(Benzoyl peroxide)を1.5g添加し、攪拌してよく混合させた。モノマー懸濁液を85℃で加熱して重合反応を行い、反応が完結するまで12時間を維持した。合成が完了した後、懸濁液中の微粒子に対して濾過、洗浄、分級、乾燥工程を行って平均直径7.7μmのコア樹脂微粒子を得た。
一方、樹脂粒子に突起があるように無電解メッキを施す場合は、メッキの際に還元された金属粒子がくっ付く活性化核を樹脂コアの表面に処理する追加の工程が必要である。例えば、アルカリ溶液または酸溶液でエッチングした樹脂コア粒子に対して、脱イオン水に塩酸(HCl)と塩化錫(SnCl2)を溶かした溶液でセンシタイジング(sensitizing)を行い、脱イオン水に塩酸と塩化パラジウム(PdCl2)を溶かした溶液でアクセレレイション(acceleration)を行う。前記センシタイジングは絶縁物質の表面にSn2+イオンを吸着させる工程であり、アクセレレイションはSn2++Pd2+→Sn4++Pd0で表示される反応によって無電解メッキの触媒核(活性化核)を形成するための触媒処理工程である。本実施例1では、この方法により活性化核を形成した。
次に、3Lの反応器に脱イオン水2200mLを投入し、Ni塩として硫酸ニッケル240g、錯化剤として酢酸ナトリウム5g、安定剤としてPb−酢酸塩0.002g、および界面活性剤として3gのPEG−400を順次脱イオン水に溶解させてメッキ液(a)を製造した。前述した活性化核形成処理を済ませた、平均直径7.7μmのコア樹脂樹脂粒子50gをメッキ液(a)に入れ、ホモジナイザー(homogenizer)を用いて5分間分散処理を行った。分散処理の後、アンモニア水を用いてpHを6.5にした。
実施例1の前処理においてメチルメタクリレートモノマー140gとジビニルベンゼンモノマー10gを用いた他は、実施例1の前処理と同様の処理を行うことで、平均直径7.6μmのコア樹脂微粒子を作製した。その後、実施例1と同様の処理を行ったが、メッキ処理においては、溶液(b)を5分間20mL/minの速度で投入した後、残りは10mL/minの速度で投入した。これにより、平均直径8.05μm、Sv1.32μm、V16.4%、被覆層の層厚225nm、突起の高さ275nmの導電粒子を製造した。
実施例1の前処理においてヘキサンジオールジアクリレートモノマー85gとジビニルベンゼンモノマー85gを用いた他は実施例1の前処理と同様の処理を行うことで、平均直径10μmのコア樹脂微粒子を作製した。その後、実施例1と同様の処理を行ったが、メッキ処理においては、コア樹脂微粒子の使用量を30g、硫酸ニッケルの使用量を120g、次亜リン酸ナトリウムの使用量を140gに変更した。また、溶液(b)を5分間20mL/minの速度で投入した後、残りは12mL/minの速度で投入した。これにより、平均直径10.3μm、Sv1.61μm、V15.6%、被覆層の層厚150nmおよび突起の高さ72nmの導電粒子を製造した。
実施例1の前処理においてポリエチレングリコールジメタクリレート#400モノマー85gとエチルアクリレートモノマー85gとを用いた他は、実施例1の前処理と同様の処理を行うことで、平均直径9.66μmのコア樹脂微粒子を作製した。その後、実施例1と同様の処理を行ったが、メッキ処理においては、コア樹脂微粒子の使用量を30g、硫酸ニッケルの使用量を120g、次亜リン酸ナトリウムの使用量を140gに変更した。また、溶液(b)を5分間20mL/minの速度で投入した後、残りは9mL/minの速度で投入した。これにより、平均直径10.1μm、Sv0.62μm、V6.1%、被覆層の層厚220nmおよび突起の高さ157nmの導電粒子を製造した。
実施例1の前処理においてスチレンモノマー150gとジビニルベンゼンモノマー10gを用いた他は、実施例1の前処理と同様の処理を行うことで、平均直径14.9μmのコア樹脂微粒子を作製した。その後、実施例1と同様の処理を行ったが、メッキ処理においては、コア樹脂微粒子の使用量を30g、硫酸ニッケルの使用量を120g、次亜リン酸ナトリウムの使用量を140gに変更した。また、溶液(b)を5分間20mL/minの速度で投入した後、残りは8mL/minの速度で投入した。これにより、平均直径15.4μm、Sv3.4μm、V22.1%、被覆層の層厚250nmおよび突起の高さ184nmの導電粒子を製造した。
実施例1の前処理においてスチレンモノマー80gとメチルメタクリレートモノマー80gとを用いた他は実施例1と同様の処理を行うことで平均直径3.90μmのコア樹脂微粒子を作製した。その後、実施例1と同様の処理を行ったが、メッキ処理においては、コア樹脂微粒子の使用量を25g、硫酸ニッケルの使用量を120g、次亜リン酸ナトリウムの使用量を140gに変更した。また、溶液(b)を5分間20mL/minの速度で投入した後、残りは12mL/minの速度で投入した。これにより、平均直径4.08μm、Sv0.78μm、V19.5%、被覆層の層厚90nmおよび突起の高さ101nmの導電粒子を製造した。
実施例1で製造された導電粒子にAuメッキを施すことで、平均粒径8.0μm、Sv1.5μm、V18.8%、Ni/Au被覆層の層厚150nmおよび突起の高さ340nmのNi/Au導電粒子を製造した。なお、Auメッキは、Ni金属との置換反応により行われた。このため、Ni/Au被覆層の厚さは、実施例1のNi被覆層の厚さと略同一となる。
活性化核形成処理を行わなかったこと、及びメッキ処理において溶液(b)を定量ポンプで20mL/minの速度で添加し、しかる後に、20分間反応を維持させたこと以外は実施例1と同様の処理を行った。これにより、平均直径8.2μm、Sv1.52μm、V18.5%および被覆層の層厚250nmを有する、突起のない導電粒子を製造した。
実施例8で製造された導電粒子にAuメッキを施すことで、平均直径8.2μm、Sv1.50μm、V18.3%およびNi/Au被覆層の層厚250nmを有する、突起のないNi/Au導電粒子を製造した。なお、Auめっきは、Ni金属との置換反応により行われた。このため、Ni/Au被覆層の厚さは、実施例8のNi被覆層の厚さと略同一になる。
実施例1の前処理で製造されたコア樹脂微粒子にCuメッキを施した。CuメッキはCuめっき液MS−KAPA(MSC社製)製品を使用した。これにより、平均直径7.9μm、Sv1.30μm、V16.5%および被覆層の層厚100nmを有する、突起のない導電粒子を製造した。
2Lの反応器にDIW(脱イオン水)500gおよびEtOH500gを仕込み、アクリルアミド2gと少量の界面活性剤を添加し、120mLのAg2gを溶液に添加した後、溶液を65℃に2時間維持した。その後、実施例8で製造された導電粒子20gを上記溶液に入れて250rpmで12時間維持することで、平均直径8.2μm、Sv1.43μm、V17.4%、被覆層の層厚250nmおよび突起の高さ120nmのNi/Ag突起付き導電粒子を製造した。
実施例1の前処理においてモノマーエチレングリコールジメタクリレート85gとジビニルベンゼンモノマー85gを用いた他は実施例1と同様の処理を行うことで平均直径8.8μmのコア樹脂微粒子を作製した。その後、実施例1と同様の処理を行ったが、メッキ処理においては、コア樹脂微粒子55gを用いた。これにより、平均直径9.1μm、Sv4.25μmおよびV46.7%の導電粒子を製造した。Ni被覆層の層厚は150nm、突起の高さは154nmであった。
実施例1の前処理においてエチレングリコールジメタクリレートモノマー100gとジビニルベンゼンモノマー60gとを用いた他は、実施例1の前処理と同様の処理を行うことで、平均直径4.0μmのコア樹脂微粒子を作製した。その後、実施例1と同様の処理を行ったが、メッキ処理においては、コア樹脂微粒子の使用量を30gとした。これにより、平均直径4.25μm、Sv2.55μm、V46.7%、被覆層の層厚125nmおよび突起の高さ135nmの導電粒子を製造した。
(実験例1:接続抵抗の測定)
接続抵抗を測定するためにエポキシ樹脂と前記導電粒子を混合し、フィルム状に作って電極と接合させた後、初期抵抗を測定した。
Claims (8)
- 複数の電極を互いに電気的に接続するタッチパネル用の導電粒子であって、前記複数の電極のうちの少なくとも一方がペーストからなる電極であり、
樹脂微粒子、および前記樹脂微粒子の外面に形成される被覆層を有し、
前記導電粒子の平均直径は、4μm〜16μmであり、
前記被覆層の厚さは、100nm〜250nmであり、
下記式1によるV値が6≦V≦25であり、
前記導電粒子を圧縮変形させる場合、前記導電粒子の変形増加率の増加が発生する時点よりも前では、前記導電粒子は弾性変形をし、当該時点よりも後では、前記導電粒子は、塑性変形(破壊を除く)することを特徴とする、タッチスクリーンパネル用導電粒子。
(式1)
V(%)=Sv/D*100
(式中、Vは変曲開始変形率を示し、Svは前記導電粒子を前記導電粒子に加える外力(load)を増加させたときに前記導電粒子の前記変形増加率(=△圧縮変形量/△外力)の増加が発生する時点の圧縮変形量を示し、Dは前記導電粒子の平均直径(μm)を示し、前記変形増加率の増加が開始する時点における前記外力は、1.9〜13.5mNである。) - 前記被覆層は表面に高さ50nm〜500nmの突起を備えることを特徴とする、請求項1に記載のタッチスクリーンパネル用導電粒子。
- 前記突起が前記被覆層と同一の物質からなることを特徴とする、請求項2に記載のタッチスクリーンパネル用導電粒子。
- 前記被覆層は、Ni、Sn、Ag、Cu、Pd、Zn、W、P、BおよびAuよりなる群から選ばれる1種または2種以上の合金からなることを特徴とする、請求項1に記載のタッチスクリーンパネル用導電粒子。
- 前記被覆層の外面には、Au、Pt、AgおよびPdよりなる群から選ばれる1種または2種以上の合金からなる追加の被覆層をさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載のタッチスクリーンパネル用導電粒子。
- 前記導電粒子はTSP(Touch Screening Panel)用異方性導電フィルム(ACF)に含まれることを特徴とする、請求項1に記載のタッチスクリーンパネル用導電粒子。
- 請求項1〜6のいずれか1項のタッチスクリーンパネル用導電粒子を含む異方性導電材料。
- 請求項7の異方性導電材料を含む電子装置。
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