JP7007322B2 - 基材粒子、導電性粒子、導電材料及び接続構造体 - Google Patents
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本発明に係る基材粒子では、基材粒子を10%圧縮したときの圧縮弾性率の基材粒子を30%圧縮したときの圧縮弾性率に対する比(10%K値/30%K値)が1.5以上である。
F:基材粒子が10%又は30%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:基材粒子が10%又は30%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:基材粒子の半径(mm)
L1:負荷を与えるときの原点用荷重値から反転荷重値に至るまでの圧縮変位
L2:負荷を解放するときの反転荷重値から原点用荷重値に至るまでの除荷変位
上記導電性粒子は、上述した基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された導電層とを備える。
上記導電材料は、上述した導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む。上記導電性粒子は、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。上記導電材料は、電極の電気的な接続に好適に用いられる。上記導電材料は、回路接続材料であることが好ましい。
上述した導電性粒子を用いて、又は上述した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。
(1)基材粒子の作製
種粒子として平均粒子径0.85μmのポリスチレン粒子を用意した。該ポリスチレン粒子3.0gと、イオン交換水500gと、ポリビニルアルコールの5重量%水溶液120gとを混合し、超音波により分散させた後、セパラブルフラスコに添加し、均一に撹拌した。
得られた基材粒子を洗浄し、乾燥した。その後、無電解めっき法により、得られた基材粒子の表面に、ニッケル層を形成し、導電性粒子を作製した。なお、ニッケル層の厚さは0.1μmであった。
内部形成材料として、有機化合物Aのイソボルニルアクリレートの添加量を49gから39.2gに変更したこと、並びに表面部形成材料として、有機化合物Bのジビニルベンゼンの添加量を49gから58.8gに変更したこと以外は、実施例1と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
内部形成材料として、有機化合物Aをイソボルニルアクリレートから、テトラメチロールメタンジメタクリレートに変更したこと以外は、実施例1と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
表面部形成材料として、有機化合物Bのジビニルベンゼンの添加量を49gから22gに変更したこと、並びに表面部形成材料として、ビニルトリメトキシシラン22gを更に添加したこと以外は、実施例1と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
表面部形成材料として、ビニルトリメトキシシランをビニルトリエトキシシランに変更したこと以外は、実施例4と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
表面部形成材料として、ビニルトリメトキシシランを3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランに変更したこと以外は、実施例4と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
加熱開始時に25%アンモニア水溶液15ml添加したこと以外は、実施例4と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
基材粒子の作製において、種粒子として平均粒子径0.85μmのポリスチレン粒子を用意した。該ポリスチレン粒子1.1gと、イオン交換水98gと、ポリビニルアルコールの5重量%水溶液120gとを混合し、超音波により分散させた後、セパラブルフラスコに添加し、均一に撹拌した。
基材粒子の作製において、種粒子として平均粒子径0.85μmのポリスチレン粒子を用意した。該ポリスチレン粒子3.0gと、イオン交換水265gと、ポリビニルアルコールの5重量%水溶液60gとを混合し、超音波により分散させた後、セパラブルフラスコに添加し、均一に撹拌した。
内部形成材料として、有機化合物Aをイソボルニルアクリレート49gから、テトラメチロールメタンジメタクリレート34.3g及びイソボルニルアクリレート14.7gに変更したこと、並びに表面部形成材料として、有機化合物Bをジビニルベンゼン49gから、テトラメチロールメタンジメタクリレート19.6g、ベンジルアクリレート24.5g及びペンタエリスリトールテトラアクリレート4.9gに変更したこと以外は、実施例1と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
内部形成材料として、有機化合物Aをイソボルニルアクリレート49gから、ジビニルベンゼン42.8g及びスチレン6.1gに変更したこと、表面部形成材料として、有機化合物Bをジビニルベンゼン49gから、ジビニルベンゼン42.8g及びスチレン6.1gに変更したこと、反応条件を、加熱を開始して75℃で5時間、その後85℃で6時間反応の条件から、加熱を開始して80℃で5時間、その後90℃で6時間の条件に変更したこと以外は、実施例1と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
内部形成材料として、有機化合物Aをイソボルニルアクリレートからシクロヘキシルメタクリレートに変更したこと以外は、実施例1と同様にして基材粒子および導電性粒子を作製した。
(1)パラジウム付着工程
実施例1で得られた基材粒子を用意した。得られた基材粒子をエッチングし、水洗した。次に、パラジウム触媒を8重量%含むパラジウム触媒化液100mL中に樹脂粒子を添加し、攪拌した。その後、ろ過し、洗浄した。pH6の0.5重量%ジメチルアミンボラン液に基材粒子を添加し、パラジウムが付着された基材粒子を得た。
パラジウムが付着された基材粒子をイオン交換水300mL中で3分間攪拌し、分散させ、分散液を得た。次に、金属ニッケル粒子スラリー(平均粒径100nm)1gを3分間かけて上記分散液に添加し、芯物質が付着された基材粒子を得た。
実施例1と同様にして、基材粒子の表面上に、ニッケル層を形成し、導電性粒子を作製した。なお、ニッケル層の厚さは0.1μmであった。
(1)絶縁性粒子の作製
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が取り付けられた1000mLのセパラブルフラスコに、メタクリル酸メチル100mmolと、N,N,N-トリメチル-N-2-メタクリロイルオキシエチルアンモニウムクロライド1mmolと、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩1mmolとを含むモノマー組成物を固形分率が5重量%となるようにイオン交換水に秤取した後、200rpmで攪拌し、窒素雰囲気下70℃で24時間重合を行った。反応終了後、凍結乾燥して、表面にアンモニウム基を有し、平均粒径220nm及びCV値10%の絶縁性粒子を得た。
実施例1で得られた基材粒子を用いて、ニッケル粒子スラリーを使用せずに、めっき浴内に反応によりニッケル芯物質を生成し、生成した芯物質と共に無電解ニッケルめっきを共析出させることで、ニッケル層の外表面に複数の突起を有する導電性粒子を得た。
実施例15の導電性粒子を使用して、実施例14で作製した絶縁性粒子を実施例14と同様にして付着させることで、絶縁性粒子が付着した導電性粒子を得た。
種粒子として平均粒子径1.30μmのポリスチレン粒子48gと、イオン交換水100gと、メタノール342gと、ポリビニルピロリドンの5重量%水溶液6gとを混合し、超音波により分散させた後、セパラブルフラスコに添加し、均一に撹拌して、ポリスチレン粒子懸濁液を作製した。
種粒子として平均粒子径0.85μmのポリスチレン粒子を用意した。該ポリスチレン粒子3.0gと、イオン交換水500gと、ポリビニルアルコールの5重量%水溶液120gとを、混合し、超音波により分散させた後、セパラブルフラスコに添加し、均一に撹拌した。
有機化合物Bのジビニルベンゼンの添加量を49gから22gに変更したこと、並びに有機化合物A及びBとともにビニルトリメトキシシラン22gを更に添加したこと以外は、比較例2と同様にして基材粒子及び導電性粒子を作製した。
コアの作製:
種粒子として平均粒子径0.85μmのポリスチレン粒子を用意した。該ポリスチレン粒子3.0gと、イオン交換水500gと、ポリビニルアルコールの5重量%水溶液120gとを、混合し、超音波により分散させた後、セパラブルフラスコに添加し、均一に撹拌した。
得られた重合体粒子(有機コア)30gと、界面活性剤であるヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド6gと、25重量%のアンモニア水溶液24gとを、2-プロパノール540g及び純水20g中に入れ、混合し、重合体粒子の分散液を得た。この分散液に、テトラエトキシシラン67gと、2-プロパノール360gとを添加して、ゾルゲル反応による縮合反応を行った。テトラエトキシシランを重合体粒子の表面に析出させて、シェルを形成し、粒子を得た。得られた粒子を熱水で2回、メタノールで2回洗浄し、乾燥することでコアシェル粒子(基材粒子)を得た。得られたコアシェル粒子の粒径は3.01μmであった。コアの粒径とコアシェル粒子の粒径とから、シェルの厚みは0.13μmと算出された。
(1)基材粒子の平均粒子径
得られた基材粒子について、粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製「Multisizer4」)を用いて、約100000個の粒径を測定し、平均粒子径及び標準偏差を測定した。
得られた基材粒子の上記圧縮弾性率(10%K値及び30%K値)、並びに上記荷重値(10%荷重値及び30%荷重値)を、23℃の条件で、上述した方法により、微小圧縮試験機(フィッシャー社製「フィッシャースコープH-100」)を用いて測定した。10%K値/30%K値並びに、10%荷重値/30%荷重値を求めた。
基材粒子の上記圧縮回復率及び破壊変位率、並びに、基材粒子の圧縮試験における屈曲部の有無を、上述した方法により、微小圧縮試験機(フィッシャー社製「フィッシャースコープH-100」)を用いて測定した。
得られた基材粒子の超薄切片試料を作製し、四酸化オスミウムで染色を行った。染色後の基材粒子を透過型電子顕微鏡で観察を行った。内部組成比は粒子中心部のコントラストおよび半径の1/2部のコントラスト、表層部のコントラストの比から評価を行った。
接続構造体の作製:
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製「エピコート1009」)10重量部と、アクリルゴム(重量平均分子量約80万)40重量部と、メチルエチルケトン200重量部と、マイクロカプセル型硬化剤(旭化成イーマテリアルズ社製「HX3941HP」)50重量部と、シランカップリング剤(東レダウコーニングシリコーン社製「SH6040」)2重量部とを混合し、導電性粒子を含有量が3重量%となるように添加し、分散させ、樹脂組成物を得た。
得られた接続構造体の対向する電極間の接続抵抗を4端子法により測定した。
○○:接続抵抗が3.0Ω以下
○:接続抵抗が3.0Ωを超え、4.0Ω以下
△:接続抵抗が4.0Ωを超え、5.0Ω以下
×:接続抵抗が5.0Ωを超える
上記(5)接続抵抗の評価で得られた接続構造体を85℃及び85%(高温高湿下)で100時間放置した。放置後に、スプリングバックに伴う接続抵抗の上昇を評価した。放置後の接続構造体の対向する電極間の接続抵抗を4端子法により測定した。放置後の接続構造体の接続抵抗から、接続構造体の耐衝撃性を下記の基準で判定した。なお、接続抵抗が上昇している場合に、スプリングバックが大きく生じていることを確認した。
○○:放置前の接続抵抗に対して、放置後の接続抵抗の上昇率が15%未満
○:放置前の接続抵抗に対して、放置後の接続抵抗の上昇率が15%以上、30%未満 △:放置前の接続抵抗に対して、放置後の接続抵抗の上昇率が30%以上、50%未満 ×:放置前の接続抵抗に対して、放置後の接続抵抗の上昇率が50%以上
STN型液晶表示素子の作製:
イソプロピルアルコール70重量部と水30重量部とを含む分散媒に、得られるスペーサ分散液100重量%中で実施例1~12の加熱前の液晶表示素子用スペーサ(基材粒子)を固形分濃度が2重量%となるように添加し、撹拌し、液晶表示素子用スペーサ分散液を得た。
2…導電層
11…基材粒子
11A…基材粒子
21…導電性粒子
22…導電層
22A…第1の導電層
22B…第2の導電層
31…導電性粒子
31a…突起
32…導電層
32a…突起
33…芯物質
34…絶縁性物質
51…接続構造体
52…第1の接続対象部材
52a…第1の電極
53…第2の接続対象部材
53a…第2の電極
54…接続部 81…液晶表示素子
82…透明ガラス基板
83…透明電極
84…配向膜
85…液晶
86…シール剤
Claims (14)
- 10%圧縮したときの圧縮弾性率の30%圧縮したときの圧縮弾性率に対する比が1.5以上であり、
圧縮試験での圧縮変位-圧縮荷重曲線において、50%圧縮するまでの間に屈曲部が存在せず、かつ50%圧縮してから80%圧縮するまでの間に屈曲部が存在し、
前記10%圧縮したときの圧縮弾性率、前記30%圧縮したときの圧縮弾性率、及び前記圧縮試験での圧縮変位-圧縮荷重曲線はそれぞれ、25℃、圧縮速度0.3mN/秒、及び最大試験荷重20mNの条件下で基材粒子を圧縮して測定され、
コアと、前記コアの表面上に配置されたシェルとを備えるコアシェル粒子ではなく、
基材粒子内で、コアとシェルとの界面が存在せず、
内部形成材料が有機化合物であり、
内部形成材料の組成と表面部形成材料の組成とが異なる、基材粒子。 - 10%圧縮したときの圧縮弾性率が1000N/mm2以上、5000N/mm2以下
である、請求項1に記載の基材粒子。 - 10%圧縮したときの荷重値の30%圧縮したときの荷重値に対する比が0.25以上である、請求項1又は2に記載の基材粒子。
- 内部形成材料の組成と表面部形成材料の組成とが異なり、かつ、表面部形成材料が、芳香族(ジ)ビニル化合物、(メタ)アクリル化合物及びシランアルコキシドからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1~3のいずれか1項に記載の基材粒子。
- 内部形成材料の組成と表面部形成材料の組成とが異なり、かつ、内部形成材料と表面部形成材料とがそれぞれ、芳香族(ジ)ビニル化合物、(メタ)アクリル化合物及びシランアルコキシドからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項4に記載の基材粒子。
- 内部形成材料が、(メタ)アクリル化合物であり、
表面部形成材料が、芳香族(ジ)ビニル化合物及びシランアルコキシドの内の少なくとも1種である、請求項1~5のいずれか1項に記載の基材粒子。 - 中心に、芳香族(ジ)ビニル重合体、(メタ)アクリル重合体及び芳香族(ジ)ビニル-(メタ)アクリル共重合体を含まないか、又は芳香族(ジ)ビニル重合体、(メタ)アクリル重合体及び芳香族(ジ)ビニル-(メタ)アクリル共重合体からなる群から選択される少なくとも1種を25%未満で含み、
表面に、シランアルコキシドの重縮合物を含まないか、又はシランアルコキシドの重縮合物を25%未満で含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の基材粒子。 - 表面上に導電層が形成され、前記導電層を有する導電性粒子を得るために用いられるか、又は液晶表示素子用スペーサとして用いられる、請求項1~7のいずれか1項に記載の基材粒子。
- 表面上に導電層が形成され、前記導電層を有する導電性粒子を得るために用いられる、請求項8に記載の基材粒子。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の基材粒子と、
前記基材粒子の表面上に配置された導電層とを備える、導電性粒子。 - 前記導電層の外表面上に配置された絶縁性物質をさらに備える、請求項10に記載の導電性粒子。
- 前記導電層の外表面に突起を有する、請求項10又は11に記載の導電性粒子。
- 導電性粒子と、バインダー樹脂とを含み、
前記導電性粒子が、請求項1~9のいずれか1項に記載の基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された導電層とを備える、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の接続対象部材とを接続している接続部とを備え、
前記接続部が、導電性粒子により形成されているか、又は前記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、
前記導電性粒子が、請求項1~9のいずれか1項に記載の基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された導電層とを備え、
前記第1の電極と前記第2の電極とが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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