JP6340876B2 - 導電粒子 - Google Patents
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Description
形態に限定されるものではない。
1)粒子試料を乗せたスライドガラスを200℃のホットプレート上に置き、粒子の中心方向に対して、加重をかける。
2)粒子試料が20%変形したときの圧縮変形弾性率(K20、20%K値)を、50秒間で50mNの加重をかけつつ測定を行った後、下記式に従って算出する。
K20(圧縮変形弾性率)=(3/√2)・F20・S20−3/2・R−1/2
F20:粒子を20%変形させるのに必要な荷重(N)
S20:20%変形時の粒子の変形量(m)
R:粒子の半径(m)
(第1の部分、第2の部分、第3の部分)
本実施形態の異方導電性接着剤は、上述した、本実施形態の導電粒子又は絶縁被覆導電粒子と、接着剤とを含有する。この異方導電性接着剤を、フィルム状に形成してなる異方導電性接着剤フィルムとして用いることが好ましい。
図8は、本実施形態の係る接続構造体を示す模式断面図である。図8に示す接続構造体800は、相互に対向する第1の回路部材91及び第2の回路部材92を備えており、第1の回路部材91と第2の回路部材92との間には、これらを接続する接続部100が設けられている。
上記接続構造体の製造方法について、図8を参照しながら説明する。本実施形態では、異方導電性接着剤を熱硬化させて接続構造体を製造する。
(1)導電粒子の作製
平均粒径3.0μmの架橋アクリル粒子を4g準備した。内部にTiO2ターゲットを備えたドラム(バレル)にアクリル粒子(架橋アクリル粒子)を投入し、バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させてアクリル粒子を転動、攪拌した。さらに、アクリル粒子に直接振動を加えてアクリル粒子の凝集を抑制しながら、スパッタを行った。ヒータによるバレルの加熱と、アクリル粒子へのスパッタの照射を間欠的に行い、アクリル粒子表面に高さ50nmのTiO2の核を点在させた。続けて、ターゲットをAuに変更し、バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、前述同様にバレルを回転・反転して、表面にTiO2の核が点在したアクリル粒子の凝集を抑制させながら、今度は連続的にスパッタを行い、厚さ20nmの連続したスパッタ層を形成した。バレル内を大気圧に戻し、TiO2の核に由来する複数の凸部を表面に有するスパッタ層を最外層として有する導電粒子を取り出した。
分子量70000のポリエチレンイミンの30質量%水溶液(和光純薬工業株式会社製)を、超純水で0.3質量%まで希釈した。この0.3質量%ポリエチレンイミン水溶液300mLに上記で得た導電粒子200gを加え、室温で15分間攪拌した。φ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過により、表面にポリエチレンが付着した導電粒子を取出した。取り出された導電粒子を超純水200gに入れて室温で5分間攪拌した。さらに、φ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過により導電粒子を取出し、メンブレンフィルタ上の導電粒子を200gの超純水で2回洗浄して、吸着していないポリエチレンイミンを除去した。
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名「PKHC」)100gと、アクリルゴム(ブチルアクリレート40質量部、エチルアクリレート30質量部、アクリロニトリル30質量部、グリシジルメタクリレート3質量部の共重合体、分子量:85万)75gとを、酢酸エチル400gに溶解し、溶液を得た。この溶液に、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂組成物(エポキシ当量185、旭化成エポキシ株式会社製、商品名「ノバキュアHX−3941」)300gを加え、撹拌して接着剤溶液を得た。
i)異方導電性接着フィルム(2×19mm)をIZO回路付きガラス基板に、80℃、0.98MPa(10kgf/cm2)で貼り付けた。
ii)セパレータを剥離し、チップのバンプとIZO回路付きガラス基板の位置合わせを行った。
iii)190℃、40gf/バンプ、10秒の条件でチップ上方から加熱及び加圧を行い、本接続を行った。
得られた接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を以下のように行った。評価の手順は他の実施例、比較例でも同様である。
チップ電極(バンプ)/ガラス電極(IZO)間の導通抵抗に関しては、導通抵抗の初期値と吸湿耐熱試験(温度85℃、湿度85%の条件で100、300、500、1000、2000時間放置)後の値を、20サンプルについて測定し、それらの平均値を算出した。得られた平均値から下記基準に従って導通抵抗を評価した。結果を表1に示す。なお、吸湿耐熱試験500時間後に、下記A又はBの基準を満たす場合は導通抵抗が良好といえる。
A:導通抵抗の平均値が2Ω未満
B:導通抵抗の平均値が2Ω以上5Ω未満
C:導通抵抗の平均値が5Ω以上10Ω未満
D:導通抵抗の平均値が10Ω以上20Ω未満
E:導通抵抗の平均値が20Ω以上
チップ電極間の絶縁抵抗に関しては、絶縁抵抗の初期値とマイグレーション試験(温度60℃、湿度90%、20V印加の条件で100、300、500、1000時間放置)後の値を、20サンプルについて測定し、全20サンプル中、絶縁抵抗値が109Ω以上となるサンプルの割合を算出した。得られた割合から下記基準に従って絶縁抵抗を評価した。結果を表1に示す。なお、吸湿耐熱試験500時間後に、下記A又はBの基準を満たした場合は絶縁抵抗が良好といえる。
A:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が100%
B:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が90%以上100%未満
C:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が80%以上90%未満
D:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が50%以上80%未満
E:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が50%未満
アクリル粒子表面にスパッタによってTiO2の核を点在させた後、表1に示す最外層の金属種にターゲットを変更したこと以外は、実施例1と同様にして、表1に示す材料のスパッタ層を有する実施例2〜12の導電粒子を作製した。作製した導電粒子は、表面に形成された凸部を有していた。続いて、実施例1と同様にして、導電粒子表面にアクリル絶縁粒子を配置した絶縁性導電粒子を作製し、これを用いて接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
(1)導電粒子の作製
平均粒径3.0μmの架橋アクリル粒子を4g準備した。分子量70000の30質量%ポリエチレンイミン水溶液(和光純薬工業株式会社製)を、超純水で0.3質量%まで希釈した。この0.3質量%ポリエチレンイミン水溶液300mLに上記アクリル粒子4gを加え、室温で15分攪拌した。φ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過によりアクリル粒子を取り出し、取り出されたアクリル粒子を超純水300gに入れて室温で5分攪拌した。次いでφ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過によりアクリル粒子を取り出し、メンブレンフィルタ上のアクリル粒子を200gの超純水で2回洗浄し、吸着していないポリエチレンイミンを除去して、ポリエチレンイミンが吸着したアクリル粒子を得た。
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記複合粒子を投入し、Auのターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させて複合粒子を転動、攪拌した。さらに、複合粒子に直接振動を加えて、複合粒子の凝集を抑制した。スパッタを行い、厚さ50nmの連続したスパッタ層を形成した。バレル内を大気圧に戻し、最外層としてスパッタ層を有する導電粒子を取り出した。スパッタ層は、シリカ粒子の核に由来する複数の凸部を有していた。
得られた導電粒子を用いたこと以外は実施例1同様にして、導電粒子の表面に平均粒径300nmのアクリル粒子を配置した絶縁被覆導電粒子を得た。
得られた絶縁被覆導電粒子を用いたこと以外は実施例1と同様にして、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
スパッタのターゲットをそれぞれ表1に示す最外層の金属種に変更したこと意外は、実施例16と同様にして、スパッタ層を最外層として有する実施例17〜27の導電粒子を作製した。作製した導電粒子は、表面に核に由来する形状の凸部を有していた。続いて、実施例1と同様にして、導電粒子表面に、アクリル絶縁粒子を配置した絶縁性導電粒子を作成した。さらに、得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
(1)導電粒子の作製
平均粒径3.0μmの架橋アクリル粒子を4g準備した。分子量70000の30質量%ポリエチレンイミン水溶液(和光純薬工業株式会社製)を、超純水で0.3質量%まで希釈した。この0.3質量%ポリエチレンイミン水溶液300mLに上記アクリル粒子4gを加え、室温で15分攪拌した。φ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過によりアクリル粒子を取り出し、取り出されたアクリル粒子を超純水300gに入れて室温で5分攪拌した。次いでφ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過によりアクリル粒子を取り出し、メンブレンフィルタ上のアクリル粒子を200gの超純水で2回洗浄し、吸着していないポリエチレンイミンを除去して、ポリエチレンイミンが吸着したアクリル粒子を得た。
第一の層形成用無電解ニッケルめっき液:
硫酸ニッケル・・・・・・・・・・・・・・・400g/L
次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・150g/L
酒石酸ナトリウム・2水和物・・・・・・・・120g/L
硝酸ビスマス水溶液(1g/L)・・・・・・・1mL/L
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記母粒子を投入し、Auのターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、アルゴンを1%になるように一定流速でバレル内に流した。その後、母粒子が転動、攪拌されるようにバレルを回転させ、ターゲットに電圧を印加し、母粒子の表面にスパッタ層を形成した。スパッタ層が20nmになるまでスパッタを行った後、真空容器内を大気圧に戻し、スパッタ層を有する導電粒子を取り出した。作製した導電粒子は、表面に凸部を有していた。続いて、実施例1と同様にして絶縁性導電粒子を作製した。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
ターゲットを表2に示す金属種に変更したこと以外は実施例31と同様にして、実施例32〜42のスパッタ層を有する導電粒子、及び絶縁性導電粒子を作製した。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
(1)導電粒子の作製
実施例1と同様の方法により、表面に高さ50nmのTiO2の核が点在したアクリル粒子を4g得た。得られたアクリル粒子4gを、共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を15分間照射した後、パラジウム触媒であるアトテックネオガント834(アトテックジャパン株式会社製:商品名)を8質量%含有するパラジウム触媒化液100mLに添加して、超音波を照射しながら30℃で30分攪拌した。その後、φ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過によりアクリル粒子を取出し、取り出されたアクリル粒子を水洗した。水洗後のアクリル粒子を、pH6.0に調整された0.5質量%ジメチルアミンボラン液に添加し、アクリル粒子の表面を活性化させた。
第一の層形成用無電解ニッケルめっき液:
硫酸ニッケル・・・・・・・・・・・・・・・400g/L
次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・150g/L
酒石酸ナトリウム・2水和物・・・・・・・・120g/L
硝酸ビスマス水溶液(1g/L)・・・・・・・1mL/L
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記母粒子を投入し、Auのターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させて母粒子46を転動、攪拌した。さらに、母粒子に直接振動を加えて、母粒子の凝集を抑制した。その後、ターゲットに電圧を印加し、母粒子の表面にスパッタ層を形成した。スパッタ層が20nmになるまでスパッタを行った後、バレル内を大気圧に戻し、スパッタ層を有する導電粒子を取り出した。
スパッタのターゲットをそれぞれ表2に示す最外層の金属種に変更したこと以外は実施例43と同様にして、ニッケル−リン合金被膜(第一の層)と、その表面上に形成されたスパッタ層とを有する導電粒子を作製した。作製した導電粒子は、表面に凸部を有していた。続いて、得られた導電粒子を用いたこと以外は実施例1と同様にして、絶縁性導電粒子を作製した。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例31と同様の方法により、第一の層(ニッケル膜)を最外層として有する導電粒子を得た。この導電粒子の表面に、実施例1と同様の手順で平均粒径300nmのアクリル粒子を配置して、絶縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例31と同様の方法により、第一の層(ニッケル膜)を最外層として有する導電粒子を得た。0.03mol/Lのエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、0.04mol/Lのクエン酸三ナトリウム及び0.01mol/Lのシアン化金カリウムを含み、水酸化ナトリウムでpH6に調整されためっき液を準備した。このめっき液を用いて、得られた導電粒子に対して、液温60℃の条件で厚さが平均20nmとなるまで置換金めっき処理を行った。濾過後、100mLの純水を用いて60秒洗浄し、ニッケル膜の外側に形成された厚さ20nmの金膜を有する導電粒子を得た。さらに、得られた導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で、平均粒径300nmのアクリル粒子を表面に配置した絶縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例43と同様の方法により、第一の層(ニッケル膜)を最外層として有する導電粒子を得た。得られた導電粒子の表面に、実施例1と同様の手順で平均粒径300nmのアクリル粒子を配置して、絶縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例43と同様の方法により、第一の層(ニッケル膜)を最外層として有する導電粒子を得た。0.03mol/Lのエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、0.04mol/Lのクエン酸三ナトリウム及び0.01mol/Lのシアン化金カリウムを含み、水酸化ナトリウムでpH6に調整されためっき液を準備した。このめっき液を用いて、得られた導電粒子に対して、液温60℃の条件で厚さが平均20nmとなるまで置換金めっき処理を行った。濾過後、100mLの純水を用いて60秒洗浄し、ニッケル膜の外側に形成された厚さ20nmの金膜を有する導電粒子を得た。得られた導電粒子の表面に、実施例1と同様の手順で平均粒径300nmのアクリル粒子を配置して、絶縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
TiO2の核が点在したアクリル粒子に代えて、核が設けられていないアクリル粒子を用いたこと以外は比較例4と同様にして、導電粒子及び絶縁被覆粒子を作製した。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
(1)導電粒子の作製
平均粒径3.0μmの架橋アクリル粒子を4g準備した。このアクリル粒子4gを、40℃の5質量%水酸化ナトリウム水溶液に入れ、共振周波数28kHzの超音波を照射することで分散し、アクリル粒子表面を調整した。その後、φ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過によりアクリル粒子を取出し、取り出されたアクリル粒子を2回水洗した。次に、アクリル粒子を20mlの水に入れ、共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を15分間照射した後、パラジウム触媒であるアトテックネオガント834(アトテックジャパン株式会社製:商品名)を8質量%含有するパラジウム触媒化液100mLに添加して、超音波を照射しながら30℃で30分攪拌した。その後、φ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア社製)を用いた濾過によりアクリル粒子を取出し、取り出されたアクリル粒子を水洗した。水洗後のアクリル粒子を、pH6.0に調整された0.5質量%ジメチルアミンボラン液に添加し、アクリル粒子の表面を活性化させた。
第一の層形成用無電解ニッケルめっき液:
硫酸ニッケル・・・・・・・・・・・・・・・400g/L
次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・150g/L
酒石酸ナトリウム・2水和物・・・・・・・・120g/L
硝酸ビスマス水溶液(1g/L)・・・・・・・1mL/L
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記母粒子を投入し、Auのターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させて母粒子を転動、攪拌した。さらに、母粒子に直接振動を加えて、母粒子の凝集を抑制した。スパッタを行い、厚さ20nmの連続したスパッタ層を形成した。バレル内を大気圧に戻し、凸部を有するスパッタ層を有する導電粒子を取り出した。
スパッタのターゲットをそれぞれ表3に示す最外層の金属種に変更したこと以外は、比較例7と同様にして、比較例7〜17のスパッタ層を有する導電粒子を作製した。作製した導電粒子は、表面に凸部を有していた。続いて、実施例1と同様にして、導電粒子表面にアクリル絶縁粒子を配置して、絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
(1)導電粒子の作製
比較例6と同様の方法により、ニッケル−リン合金皮膜を有する母粒子を準備した。
スパッタ層の形成
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記母粒子を投入し、TiO2のターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させて母粒子を転動、攪拌した。さらに、母粒子に直接振動を加えて、母粒子の凝集を抑制した。その後、バレルの加熱とスパッタを間欠的に行い、母粒子表面に高さ50nmのTiO2の核を点在させた。続いて、ターゲットをAuに変更し、バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、前述同様にバレルを回転・反転して、表面にTiO2の核が点在した母粒子の凝集を抑制させながら、今度は連続的にスパッタを行い、厚さ20nmの連続したスパッタ層(最外層)を形成した。バレル内を大気圧に戻し、凸部を有するスパッタ層(最外層)を有する導電粒子を取り出した。
母粒子の表面にTiO2の核を点在させた後、最外層を形成する際に、スパッタのターゲットを表4に示す最外層の金属種に変更したこと以外は、実施例55と同様にして、実施例56〜66のスパッタ層(最外層)を有する導電粒子を作製した。作製した導電粒子は、表面に凸部を有していた。続いて、実施例1と同様にして、導電粒子表面に、アクリル絶縁粒子を配置して、絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
導電粒子の作製
工程A(前処理工程)
平均粒径3.0μmの架橋アクリル粒子4gを、パラジウム触媒であるアトテックネオガント834(アトテックジャパン株式会社製、商品名)を8質量%含有するパラジウム触媒化液100mLに添加し、30℃で30分間攪拌した。その後、パラジウム触媒化液をφ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア株式会社製)で濾過し、水洗を行うことで、コア粒子としてのアクリル粒子を得た。その後、アクリル粒子をpH6.0に調整された0.5質量%ジメチルアミンボラン液に添加し、表面が活性化されたアクリル粒子を得た。その後、20mLの蒸留水に、表面が活性化されたアクリル粒子を浸漬し、超音波分散することで、アクリル粒子分散液を得た。
上記で得たアクリル粒子分散液を80℃に加温した水1000mLで希釈し、めっき安定剤として1g/Lの硝酸ビスマス水溶液を1mL添加した。次いで、アクリル粒子を4g含んだ分散液に、下記組成の第一の層形成用無電解ニッケルめっき液160mLを、5mL/分の滴下速度で滴下した。滴下終了後、10分間経過した後に、めっき液を加えた分散液を濾過し、濾過物を水で洗浄した後、80℃の真空乾燥機で乾燥した。このようにして、表4に示す80nmの膜厚のニッケル−リン合金被膜を第一の層として形成した。得られた第一の層を最外層として有する粒子は8gであった。
第一の層形成用無電解ニッケルめっき液:
硫酸ニッケル・・・・・・・・・・・・・・・400g/L
次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・150g/L
クエン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・・120g/L
硝酸ビスマス水溶液(1g/L)・・・・・・・1mL/L
次に、下記組成の無電解パラジウムめっき液1Lに、上記第一の層を最外層として有する粒子8gを浸漬し、該粒子の表面上にパラジウムを含む粒を凸部を形成するための核として形成した。反応時間は10分間、温度は60℃にて処理を行なった。
無電解パラジウムめっき液:
塩化パラジウム・・・・・・・・・・・・・・・0.07g/L
エチレンジアミン・・・・・・・・・・・・・・0.05g/L
ギ酸ナトリウム・・・・・・・・・・・・・・・0.2g/L
酒石酸・・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.11g/L
pH・・・・・・・・・・・・7
工程Cで得た粒子8.1gを、水洗及び濾過した後、70℃に加温した水1000mLに分散させた。この分散液に、めっき安定剤として1g/Lの硝酸ビスマス水溶液を1mL添加し、次いで、下記組成の第二の層形成用無電解ニッケルめっき液100mLを、5mL/分の滴下速度で滴下した。滴下終了後、10分間経過した後に、分散液を濾過し、濾過物を水で洗浄した後、80℃の真空乾燥機で乾燥した。このようにして、表4に示す80nmの膜厚のニッケル−リン合金被膜を第二の層として有する母粒子12gを得た。
第二の層形成用無電解ニッケルめっき液:
硫酸ニッケル・・・・・・・・・・・・・・・400g/L
次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・150g/L
酒石酸ナトリウム・2水和物・・・・・・・・120g/L
硝酸ビスマス水溶液(1g/L)・・・・・・・1mL/L
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記母粒子を投入し、Auのターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させて母粒子を転動、攪拌した。さらに、母粒子に直接振動を加えて、母粒子の凝集を抑制した。スパッタを行い、厚さ20nmの連続したスパッタ層を形成した。バレル内を大気圧に戻し、表面に凸部を有するスパッタ層を有する導電粒子を取り出した。
スパッタのターゲットをそれぞれ表4に示す最外層の金属種に変更したこと以外は、実施例67と同様にして、実施例68〜78のスパッタ層(最外層)を有する導電粒子を作製した。作製した導電粒子は、表面に凸部を有していた。続いて、実施例1と同様にして、導電粒子表面に、アクリル絶縁粒子を配置した絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例55と同様の方法により、ニッケル−リン合金皮膜(第一の層)の上に高さ50nmのTiO2の核を点在させた母粒子(導電粒子)を得た。この母粒子の表面に、実施例1と同様の手順で平均粒径300nmのアクリル粒子を配置して、絶縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
TiO2ターゲットの代わりにAuターゲットを用いたこと以外は実施例55と同様にして、ニッケル−リン合金皮膜の上に高さ50nmのAuの核を点在させた母粒子を得た。こ母粒子の表面に、実施例1と同様の手順で平均粒径300nmのアクリル粒子を配置して、絶縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例67と同様の方法により、ニッケル−リン合金被膜を第二の層として有する母粒子を得た。0.03mol/Lのエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、0.04mol/Lのクエン酸三ナトリウム及び0.01mol/Lのシアン化金カリウムを含み、水酸化ナトリウムでpH6に調整されためっき液を準備した。このめっき液を用いて、得られた母粒子に対して、液温60℃の条件で厚さが平均20nmとなるまで置換金めっき処理を行った。濾過後、100mLの純水を用いて60秒洗浄し、ニッケル膜の外側に形成された厚さ20nmの金膜(第二の層)を有する導電粒子を得た。さらに、得られた導電粒子の表面に、実施例1と同様の手順で平均粒径300nmのアクリル粒子を配置して、縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
工程A(前処理工程)
平均粒径3.0μmの架橋アクリル粒子4gを、パラジウム触媒であるアトテックネオガント834(アトテックジャパン株式会社製、商品名)を8質量%含有するパラジウム触媒化液100mLに添加し、30℃で30分間攪拌した後、φ3μmのメンブレンフィルタ(メルクミリポア株式会社製)で濾過し、取り出したアクリル粒子を水洗した。その後、アクリル粒子をpH6.0に調整された0.5質量%ジメチルアミンボラン液に添加し、アクリル粒子の表面を活性化させた。その後、20mLの蒸留水に、表面が活性化されたアクリル粒子を浸漬し、超音波分散することで、アクリル粒子分散液を得た。
工程B(第一の層(第1の部分、第2の部分及び第3の部分)の形成)
CuSO4・5H2O:0.03mol/L
NiSO4・6H2O:0.005mol/L
HCHO(ホルムアルデヒド):0.2mol/L
NaCN:0.0001mol/L
EDTA・4Na:0.2mol/L
NaOH:0.3mol/L
pH:12.7
補充液A:
CuSO4・5H2O:0.8mol/L
HCHO:1mol/L
NaCN:0.001mol/L
補充液B:
EDTA・4Na:1mol/L
NaOH:1mol/L
工程Bで得られた粒子(4g)を、下記組成の無電解パラジウムめっき液1Lに浸漬し、該粒子の表面上にパラジウムを含む粒を形成した。反応時間は10分間、温度は60℃にて処理を行なった。パラジウムを含む粒を有する粒子は4.05gであった。
無電解パラジウムめっき液:
塩化パラジウム・・・・・・・・・・・・・・・0.07g/L
エチレンジアミン・・・・・・・・・・・・・・0.05g/L
ギ酸ナトリウム・・・・・・・・・・・・・・・0.2g/L
酒石酸・・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.11g/L
pH・・・・・・・・・・・・7
工程D(第二の層(第五の部分)の形成)
第二の層(第五の部分)形成用無電解ニッケルめっき液
硫酸ニッケル・・・・・・・・・・・・・・・400g/L
次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・150g/L
酒石酸ナトリウム・2水和物・・・・・・・・120g/L
硝酸ビスマス水溶液(1g/L)・・・・・・・1mL/L
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記母粒子を投入し、Auのターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させて母粒子を転動、攪拌した。さらに、母粒子に直接振動を加えて、母粒子の凝集を抑制した。スパッタを行い、厚さ20nmの連続したスパッタ層を形成した。バレル内を大気圧に戻し、表面に凸部を有するスパッタ層を有する導電粒子を取り出した。
スパッタのターゲットをそれぞれ表5に示す最外層の金属種に変更したこと以外は、実施例79と同様にして、実施例80〜90のスパッタ層を有する導電粒子を作製した。作製した導電粒子は、表面に凸部を有していた。続いて、実施例1と同様にして、導電粒子表面にアクリル絶縁粒子を配置した絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
アクリル粒子を平均粒径3.0μmのシリカ粒子に変更したこと以外は、実施例79と同様にして、凸部を有するAuスパッタ層を有する導電粒子を作製した。得られた導電粒子表面に、実施例1と同様にして、アクリル絶縁粒子を配置して、絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
アクリル粒子を平均粒径3.0μmのシリカ粒子に変更し、ターゲットをPdターゲットに変更したこと以外は実施例79と同様にして、凸部を有するPdスパッタ層を有する導電粒子を作製した。得られた導電粒子表面に、実施例1と同様にして、アクリル絶縁粒子を配置して、絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
アクリル粒子を平均粒径3.0μmのシリカ粒子に変更し、ターゲットをWターゲットに変更したこと以外は実施例79と同様にして、凸部を有するWスパッタ層を有する導電粒子を作製した。得られた導電粒子表面に、実施例1と同様にして、アクリル絶縁粒子を配置して、絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例79の工程Aと工程Bを行い、Ni及びCuを含む第一の層を最外層として有する粒子を得た。
工程E(TiO2の核の形成)
バレルスパッタ装置のバレル内に、第一の層を有する上記粒子を投入し、TiO2のターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させて粒子を転動、攪拌した。さらに、粒子に直接振動を加えて、粒子の凝集を抑制した。その後、バレルの加熱とスパッタを間欠的に行い、第一の層の表面に高さ50nmのTiO2の核を点在させた。
続いて、実施例79の工程Dを行い、凸部を有する第二の層を有する母粒子を6g得た。
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記母粒子を投入し、Auのターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、バレル内が1Paになるようアルゴンを一定流速で流した。その後、バレルを回転・反転させて母粒子を転動、攪拌した。さらに、母粒子に直接振動を加えて、母粒子の凝集を抑制した。スパッタを行い、厚さ20nmの連続したスパッタ層を形成した。バレル内を大気圧に戻し、凸部を有するスパッタ層を有する導電粒子を取り出した。
スパッタのターゲットをそれぞれ表6に示す最外層の金属種に変更したこと以外は、実施例94と同様にして、実施例95〜105のスパッタ層を有する導電粒子を作製した。作製した導電粒子は、表面に凸部を有していた。続いて、実施例1と同様にして、導電粒子表面に、アクリル絶縁粒子を配置して、絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例79と同様の方法により、第一の層及び第二の層を有する母粒子(導電粒子)を得た。この導電粒子の表面に平均粒径300nmのアクリル粒子を配置して、絶縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例79と同様の方法により、第一の層及び第二の層を有する母粒子(導電粒子)を得た。0.03mol/Lのエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、0.04mol/Lのクエン酸三ナトリウム及び0.01mol/Lのシアン化金カリウムを含み、水酸化ナトリウムでpH6に調整されためっき液を準備した。このめっき液を用いて、上記母粒子に対して、液温60℃の条件で厚さが平均20nmとなるまで置換金めっき処理を行った。濾過後、100mLの純水を用いて60秒洗浄し、ニッケル膜の外側に形成された厚さ20nmの金膜を有する導電粒子を得た。さらに、得られた導電粒子の表面に、実施例1と同様の手順で平均粒径300nmのアクリル粒子を配置して、絶縁被覆導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例31と同様の方法で、アクリル粒子表面を覆うSiO2微粒子、及び第一の層としての80nmの無電解Niめっき層を有する母粒子を得た。
スパッタ層の形成
バレルスパッタ装置のバレル内に、上記母粒子を投入し、Auのターゲットを設置した。バレル内を1×10−4Pa以下に減圧した後、アルゴンを1%になるように一定流速でバレル内に流した。その後、母粒子が転動、攪拌されるようにバレルを回転させ、ターゲットに電圧を印加し、母粒子の表面にスパッタ層を形成した。スパッタの処理時間を調整して、表8に示す厚みのAuスパッタ層が形成されるまでスパッタを行い、実施例106〜113の導電粒子を得た。作製した導電粒子は、表面に凸部を有していた。得られた導電粒子の表面に、実施例1と同様にして、アクリル絶縁粒子を配置し、絶縁性導電粒子を得た。得られた絶縁被覆導電粒子を用いて、異方導電性接着フィルムを作成し、接続構造体の導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を行った。
実施例31と同様の方法で、アクリル粒子表面を覆うSiO2微粒子、及び第一の層としての80nmの無電解Niめっき層を有する母粒子を得た。
スパッタ層の形成
実施例31と同様の方法で、アクリル粒子表面を覆うSiO2微粒子、及び第一の層としての80nmの無電解Niめっき層を有する母粒子を得た。
断面の観察
最外層の厚み測定数:n
最外層の厚み:m1、m2、m3・・・m80
最外層の厚みの平均値:M
表面の分析(元素比率)
最外層の形成を置換金めっきで実施した比較例23〜26は、標準偏差が小さかったことから均一な厚みで最外層が形成できていたことがわかった。しかし、スパッタで最外層を形成した場合と比較して、同じ厚みでも表面元素比率が大きくなることが分かった。これは、置換めっき層のピンホールから下地のニッケル層が拡散しているためであると考えられる。また、置換めっき層によって、下地の無電解ニッケル層が溶解し、置換めっき層に混合して析出したことも影響し得る。同じ程度の最外層厚みで比較した場合、スパッタは置換めっきよりも安定した絶縁信頼性をもたらすことが確認された。
Claims (10)
- コア粒子と、該コア粒子の表面上に点在している核と、前記コア粒子及び前記核を囲む導電性の最外層と、を備え、
前記最外層が、スパッタ法により形成された層であり、その外側表面に形成された複数の凸部を有しており、
前記コア粒子が有機樹脂粒子であり、
前記核が、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、ニオブ、亜鉛、錫、セリウム及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む絶縁性の無機酸化物微粒子である、
導電粒子。 - 前記コア粒子と前記最外層との間に設けられた1層又は2層以上の内側導電層をさらに備える、請求項1に記載の導電粒子。
- 前記内側導電層のうち最も外側の層が、その外側表面に形成された複数の凸部を有している、請求項2に記載の導電粒子。
- 前記内側導電層が、ニッケル、銅又はこれらの合金を含有する、請求項2又は3に記載の導電粒子。
- 前記最外層の前記凸部の高さが、前記コア粒子の直径の0.0005倍以上0.1倍以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の導電粒子。
- 当該導電粒子の中心点を通る断面において前記中心点から内角45度で放射状に伸ばした8本の線を引き、これらの8本の線が前記最外層と交わる部分の長さを前記最外層の厚みとして測定して、8個の当該厚みの値を得たときに、それらの平均値が5nm以上であり、標準偏差が5.0以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の導電粒子。
- 当該導電粒子表面の元素組成をX線光電子分光分析により分析したときに、前記最外層を構成する元素に対する、前記最外層の内側で前記最外層に隣接する層を構成する元素の比率が、0.4以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の導電粒子。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電粒子と、
前記導電粒子の最外層の外側表面上に配置された複数の絶縁性粒子と、
を備える絶縁被覆導電粒子。 - 前記絶縁性粒子が、前記コア粒子の直径よりも小さく、前記最外層の前記凸部の高さよりも大きい直径を有する、請求項8に記載の絶縁被覆導電粒子。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電粒子、又は請求項8若しくは9に記載の絶縁被覆導電粒子と、
接着剤と、
を含有する異方導電性接着剤。
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