JP7220548B2 - 導電粒子用基材粒子およびその利用 - Google Patents
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Description
本発明は、以下構成を包含する。
本発明の一実施形態に係る導電粒子用基材粒子(以下、単に「導電粒子用基材粒子」とも称する。)は、平均粒子径が1.0μm~2.5μmであり、親水性単量体に由来する構造単位を有するもの(親水性単量体成分をポリマーのユニットに含むもの)である。
本発明の一実施形態に係る導電粒子(以下、単に「導電粒子」とも称する。)は、導電粒子用基材粒子の表面に、少なくとも一層の導電性金属層が形成されている。
本発明の一実施形態に係る異方性導電材料(以下、単に「異方性導電材料」とも称する。)は、上述した導電粒子を含むものであればよい。
前記導電粒子用基材粒子の製造方法としては、特に制限はなく、乳化重合、懸濁重合、分散重合、シード重合、ゾルゲルシード重合法等が挙げられるが、前記導電粒子用基材粒子の粒子径を所望の範囲にするには、例えば、シード重合法により導電粒子用基材粒子を合成した後、分級する方法等が好ましく採用される。導電粒子用基材粒子の合成にシード重合法を採用することにより、粒度分布の小さい導電粒子用基材粒子が得られる。さらに、合成後の導電粒子用基材粒子を分級し粗粒子を除去することにより、平均粒子径を所望の範囲に調整することができる。
各種物性の測定は以下の方法で行った。
シード粒子または導電粒子用基材粒子0.005部に、乳化剤であるポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩(第一工業製薬株式会社製「ハイテノール(登録商標)N-08」)の1%水溶液20部を加え、超音波で10分間分散させた後、粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製「コールターマルチサイザーIII型」)を用いて、30000個の粒子の粒子径(μm)を測定し、個数基準の平均分散粒子径を求めた。また、個数基準の平均分散粒子径、分散粒子径の標準偏差を求めるとともに、下記式に従って分散粒子径の個数基準のCV値(変動係数)を算出した。
粒子の変動係数(%)=100×(粒子径の標準偏差/個数基準平均分散粒子径)
<導電粒子用基材粒子の10%K値>
微小圧縮試験機(島津製作所社製「MCT-W500」)を用いて、室温(25℃)において、試料台(材質:SKS材平板)上に散布した粒子1個について、直径50μmの円形平板圧子(材質:ダイヤモンド)を用いて、「軟質表面検出」モードで、粒子の中心方向へ一定の負荷速度(0.387mN/秒)で荷重をかけた。そして、圧縮荷重(F)として、圧縮変位が粒子径の10%となったときの荷重(mN)を、ならびに、圧縮変位(S)として、粒子が変形により破壊したときの変位量(μm)を測定した。得られた圧縮荷重(F)、粒子の圧縮変位(S)および粒子半径(R)を下記式(1)にあてはめ、10%K値(E)を算出した。なお、測定は各試料について、異なる10個の粒子に対して行い、平均した値を測定値とした。
10%K値(E)=3×F/(22/1×S3/2×R1/2)・・・式(1)
<分散性の評価>
サンプル管に導電粒子用基材粒子0.1g、1%乳化水を4gおよびメタノール1.2gを加え、15分間スターラーで撹拌した。撹拌後、導電粒子用基材粒子の分散状態をマイクロスコープにて観察した。その結果を以下の条件で評価した。
○:単粒子に分散。
△1:単粒子が存在するが、2~5個未満の粒子が凝集している。
△2:5個以上の粒子が凝集する凝集塊が2つ以上存在する。
×:10個以上の粒子が凝集する凝集塊が存在する。
接続構造体について電極間の初期抵抗値Aを測定し、以下の条件で評価した。
◎:初期抵抗値Aが3Ω未満の場合。
○:初期抵抗値Aが3Ω以上5Ω以下の場合。
×:初期抵抗値Aが5Ωを超える場合。
低圧接続構造体を85℃、85%RHの雰囲気下に500時間放置した後、上記初期抵抗値Aと同様に抵抗値Bを測定し、下記式(4)に基づき抵抗値上昇率(%)を求めた。
抵抗値上昇率(%)=[(B-A)/A]×100・・・式(4)
求めた抵抗値上昇率を以下の条件で評価した。
◎:抵抗値上昇率(%)が1%未満の場合。
○:抵抗値上昇率(%)が1%以上3%以下の場合。
×:抵抗値上昇率(%)が3%を超える場合。
[実施例1]
<導電粒子用基材粒子の作製>
冷却管、温度計、滴下口を備えた四つ口フラスコに、イオン交換水1600部と、25%アンモニア水20部、メタノール400部を入れ、攪拌下、滴下口から、重合性シラン化合物(無機質成分)として3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)40部を添加し、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの加水分解、縮合反応を行って、メタクリロイル基を有するポリシロキサン粒子(シード粒子)の乳濁液を調製した。このポリシロキサン粒子の個数基準の平均分散粒子径は1.16μmであった。
基材とする導電粒子用基材粒子(1)に、水酸化ナトリウムによるエッチング処理を施した後、二塩化スズ溶液に接触させることによりセンシタイジングし、次いで二塩化パラジウム溶液に浸漬させることによりアクチベーティングする方法(センシタイジング-アクチベーション法)によって、パラジウム核を形成させた。次に、パラジウム核を形成させた導電粒子用基材粒子2部をイオン交換水400部に添加し、超音波分散処理を行った後、得られた導電粒子用基材粒子懸濁液を70℃の温浴で加温した。このように懸濁液を加温した状態で、別途70℃に加温した無電解めっき液(日本カニゼン(株)製「シューマーS680」)600部を加えることにより、無電解ニッケルめっき反応を生じさせた。水素ガスの発生が終了したことを確認した後、固液分離を行い、イオン交換水、メタノールの順で洗浄し、100℃で2時間真空乾燥して、ニッケルめっきを施した粒子を得た。次いで、得られたニッケルめっき粒子を、シアン化金カリウムを含有する置換金めっき液に加え、ニッケル層表面にさらに金めっきを施すことにより、導電粒子(1)を得た。
得られた異方性導電フィルム(1)を、抵抗測定用の線を有した全面アルミ蒸着ガラス基板と20μmピッチに銅パターンを形成したポリイミドフィルム基板との間に挟みこみ、1MPa、190℃で圧着することにより、接続構造体(1)(高圧接続構造体および低圧接続構造体)を作製した。作製した接続構造体(1)における初期抵抗値および抵抗値上昇率の評価を表1に示す。
実施例1の<導電粒子用基材粒子の作製>におけるスチレン(St)の代わりに、ジベニルベンゼン「DVB960」(新日鐵化学社製:ジビニルベンゼン96%、エチルビニルベンゼン4%含有)を用いた以外は、同様の手順で導電粒子用基材粒子(2)を得た。得られた導電粒子用基材粒子の平均分散粒子径、10%K値、変動係数および分散性の評価は表1に示すとおりであった。
実施例1の<導電粒子用基材粒子の作製>における親水性単量体である2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)の代わりに、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート「PME-400」(日油社製ブレンマー(登録商標)、表1中、「PME400」と記載。)を用いた以外は、同様の手順で導電粒子用基材粒子(3)を得た。得られた導電粒子用基材粒子の平均分散粒子径、10%K値、変動係数および分散性の評価は表1に示すとおりであった。
実施例1の<導電粒子用基材粒子の作製>における親水性単量体である2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)の代わりに、4-ヒドロキシブチルアクリレート(4HBA)を用いた以外は、同様の手順で導電粒子用基材粒子(4)を得た。得られた導電粒子用基材粒子の平均分散粒子径、10%K値、変動係数および分散性の評価は表1に示すとおりであった。
実施例1の<導電粒子用基材粒子の作製>における親水性単量体である2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)の代わりに、メタクリル酸(MAA)を用いた以外は、同様の手順で導電粒子用基材粒子(5)を得た。得られた導電粒子用基材粒子の平均分散粒子径、10%K値、変動係数および分散性の評価は表1に示すとおりであった。
実施例1の<導電粒子用基材粒子の作製>における親水性単量体である2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)の代わりに、ジメチルアミノエチルメタクリレート(DAM)「ライトエステルDM」(共栄社化学社製)を用いた以外は、同様の手順で導電粒子用基材粒子(6)を得た。得られた導電粒子用基材粒子の平均分散粒子径、10%K値、変動係数および分散性の評価は表1に示すとおりであった。
実施例の<導電粒子用基材粒子の作製>において親水性単量体である2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を用いず、Stの量を120部に増やした。それ以外は、実施例1と同様の手順で導電粒子用基材粒子(1’)を得た。得られた導電粒子用基材粒子の平均分散粒子径、10%K値、変動係数および分散性の評価は表1に示すとおりであった。
冷却管、温度計、滴下口を備えた四つ口フラスコに、イオン交換水1400部と、25%アンモニア水20部、メタノール600部を入れ、攪拌下、滴下口から、重合性シラン化合物(単量体成分)として3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)40部を添加し、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの加水分解、縮合反応を行って、メタクリロイル基を有するポリシロキサン粒子(シード粒子)の乳濁液を調製した。このポリシロキサン粒子の個数基準の平均分散粒子径は1.50μmであった。
Claims (5)
- 平均粒子径が1.0μm~2.5μmであり、
親水性単量体に由来する構造単位と、スチレン系単官能モノマーまたはスチレン系多官能モノマーに由来する構造単位と、を有し、
前記親水性単量体は、水酸基、アミノ基、および/またはエチレンオキシド鎖を有する、導電粒子用基材粒子であって、
前記導電粒子用基材粒子100重量%に対して、前記親水性単量体に由来する成分を10~25重量%含む、導電粒子用基材粒子。 - Si原子を含む有機無機複合粒子である、請求項1に記載の導電粒子用基材粒子。
- 請求項1または2に記載の導電粒子用基材粒子の表面に、少なくとも一層の導電性金属層が形成されている、導電粒子。
- 請求項3に記載の導電粒子を含む、異方性導電材料。
- 請求項3に記載の導電粒子と、バインダー樹脂とを含む、異方性導電ペースト。
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