JP7277331B2 - 導電性粒子、導電材料及び接続構造体 - Google Patents

導電性粒子、導電材料及び接続構造体 Download PDF

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Description

本発明は、電極間の電気的な接続等に用いることができる導電性粒子に関する。また、本発明は、上記導電性粒子を用いた導電材料及び接続構造体に関する。
異方性導電ペースト及び異方性導電フィルム等の異方性導電材料が広く知られている。該異方性導電材料では、バインダー樹脂中に導電性粒子が分散されている。また、上記導電性粒子として、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された導電部とを有する導電性粒子が用いられることがある。
上記異方性導電材料は、各種の接続構造体を得るために用いられている。上記異方性導電材料を用いる接続としては、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続(FOG(Film on Glass))、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続(COF(Chip on Film))、半導体チップとガラス基板との接続(COG(Chip on Glass))、並びにフレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続(FOB(Film on Board))等が挙げられる。
例えば、近年、上記異方性導電材料は、スマートウォッチやスマートグラスのウェアラブルディスプレイ等の電子機器等に用いられている。
上記異方性導電材料に用いることができる上記導電性粒子が、下記の特許文献1~3に開示されている。
下記の特許文献1には、樹脂粒子と、上記樹脂粒子の表面に形成された金属被覆層(導電層)とを備える導電性粒子が開示されている。上記導電性粒子では、ハロゲンイオンの含有量が30μg/g以下、又は、アルカリ金属イオンの含有量が50μg/g以下である。特許文献1では、高温高湿下や長期の連続使用といった過酷な条件下においても、金属被覆層が腐食せず、導電性が低下し難いことが記載されている。
下記の特許文献2には、導電層を少なくとも外表面に有する導電性粒子が開示されている。上記導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた液を、密封下において121℃で24時間加熱したときに、加熱後の液における水相中の有機酸の濃度が、導電性粒子1g当たり300μg以下である。特許文献2では、上記導電性粒子を用いて電極間を電気的に接続した場合に、電極の腐食を抑制できること、及び、電極間の導通信頼性を高めることができることが記載されている。
また、特許文献3には、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された導電層をと備える導電性粒子が開示されている。上記導電層は、ニッケルを含む導電層である。上記ニッケルを含む導電層は、ニッケルとリンとを含み、かつリンの含有量が5.0重量%以上である第1の領域と、ニッケルとボロンとを含み、かつボロンの含有量が0.5重量%以上である第2の領域とを有する。上記ニッケルを含む導電層の厚み方向において、上記第1の領域の内側端部分が上記第2の領域の全体よりも上記基材粒子側に位置しており、上記第2の領域の外側端部分が上記第1の領域の全体よりも上記基材粒子側とは反対側に位置している。
特開2004-014409号公報 WO2011/115105A1 特開2015-109267号公報
スマートウォッチやスマートグラスのウェアラブルディスプレイ等の電子機器では、常時電源がONの状態で使用されることがある。また、ウェアラブルディスプレイ等の電子機器は、高温高湿下にて高い電圧下で使用されることがある。
しかしながら、特許文献1,2に記載のような導電性粒子を用いた導電材料では、導電接続後の電子機器が高温高湿下で使用されると、導電部にマイグレーションが発生することがある。従来の導電材料では、導電接続後の電子機器が高温高湿下で長期間使用されると、接続抵抗が高くなることがある。
また、特許文献3に記載のようなニッケルを含む導電層は、無電解Niめっきにより形成されることがある。無電解Ni-Bめっき及び無電解純Niめっきにより、ニッケルを含む導電部を形成すると、ニッケルを含む導電部を比較的硬質にすることができ、導電接続後の初期の接続抵抗を低くすることができる。
しかしながら、無電解Ni-Bめっき及び無電解純Niめっきでは、還元剤として、ジメチルアミンボランやヒドラジン等が使用される。これらの還元剤は、ニッケルを含む導電部に残存しやすい。このため、無電解Ni-Bめっきにより形成された導電部を有する導電性粒子を含む導電材料では、導電接続後の電子機器が高温高湿下で長期間使用されると、接続抵抗が高くなりやすいという問題がある。
本発明の目的は、導電接続後の接続構造体が高温高湿下で長期間使用されたときに、導通信頼性を高めることができる導電性粒子を提供することである。また、本発明の目的は、上記導電性粒子を用いた導電材料及び接続構造体を提供することである。
本発明の広い局面によれば、アミン化合物及びヒドラジン化合物の内の少なくとも一方である窒素含有化合物を含む導電性粒子であり、前記導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱したときに、加熱後の前記測定用液における水相中の前記窒素含有化合物の含有量が1000μg以下である、導電性粒子が提供される。
本発明の広い局面によれば、窒素含有化合物であるアミン化合物を含む導電性粒子であり、前記導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱したときに、加熱後の前記測定用液における水相中の前記アミン化合物の含有量が1000μg以下である、導電性粒子が提供される。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電性粒子は、基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された導電部とを備える。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電部が、ニッケルと、前記窒素含有化合物とを含む。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電性粒子は、前記導電部の外表面に突起を有する。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電部の外表面の全表面積100%中、前記突起がある部分の表面積が25%以上である。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電性粒子は、前記導電部内において、複数の前記突起を形成するように、前記導電部内において、前記導電部の表面を隆起させている複数の芯物質を備える。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電性粒子は、前記導電部の外表面上に配置された絶縁性物質を備える。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記基材粒子が、樹脂粒子又は有機無機ハイブリッド粒子である。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電部の外表面が防錆処理されている。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電部の外表面が、炭素数6~22のアルキル基を有する化合物により防錆処理されている。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、前記導電部の外表面が、リンを含まない化合物により防錆処理されている。
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、粒子径が1μm以上10μm以下である。
本発明の広い局面によれば、上述した導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む、導電材料が提供される。
本発明の広い局面によれば、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、前記接続部の材料が、上述した導電性粒子であるか、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であり、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、接続構造体が提供される。
本発明に係る導電性粒子は、アミン化合物及びヒドラジン化合物の内の少なくとも一方である窒素含有化合物を含む導電性粒子である。本発明に係る導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱する。本発明に係る導電性粒子では、加熱後の上記測定用液における水相中の上記窒素含有化合物の含有量が1000μg以下である。本発明に係る導電性粒子では、上記の構成が備えられているので、導電接続後の接続構造体が高温高湿下で長期間使用されたときに、導通信頼性を高めることができる。
本発明に係る導電性粒子は、窒素含有化合物であるアミン化合物を含む導電性粒子である。本発明に係る導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱する。本発明に係る導電性粒子では、加熱後の上記測定用液における水相中の上記アミン化合物の含有量が1000μg以下である。本発明に係る導電性粒子では、上記の構成が備えられているので、導電接続後の接続構造体が高温高湿下で長期間使用されたときに、導通信頼性を高めることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る導電性粒子を示す断面図である。 図2は、本発明の第2の実施形態に係る導電性粒子を示す断面図である。 図3は、本発明の第3の実施形態に係る導電性粒子を示す断面図である。 図4は、本発明の第4の実施形態に係る導電性粒子を示す断面図である。 図5は、本発明の第1の実施形態に係る導電性粒子を用いた接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
以下、本発明の詳細を説明する。
(導電性粒子)
本発明に係る導電性粒子は、アミン化合物及びヒドラジン化合物の内の少なくとも一方である窒素含有化合物を含む導電性粒子である。本発明に係る導電性粒子は、アミン化合物を含んでいてもよく、ヒドラジン化合物を含んでいてもよく、アミン化合物とヒドラジン化合物との双方を含んでいてもよい。本発明に係る導電性粒子としては、窒素含有化合物であるアミン化合物を含む導電性粒子、及び、窒素含有化合物であるヒドラジン化合物を含む導電性粒子が挙げられる。
本発明に係る導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱する。本発明に係る導電性粒子では、加熱後の上記測定用液における水相(以下、水相(X)と記載することがある)中の上記窒素含有化合物の含有量が1000μg以下である。
本発明に係る導電性粒子では、上記の構成が備えられているので、導電接続後の接続構造体が高温高湿下で長期間使用されたときに、導通信頼性を高めることができる。
高温高湿下での導通信頼性をより一層高める観点からは、アミン化合物及びヒドラジン化合物の内の少なくとも一方である窒素含有化合物を含む導電性粒子において、上記水相(X)中の上記窒素原子含有化合物の含有量は、好ましくは1000μg以下、より好ましくは500μg以下、さらに好ましくは200μg以下である。アミン化合物及びヒドラジン化合物の内の少なくとも一方である窒素含有化合物を含む導電性粒子において、上記水相(X)中の上記窒素原子含有化合物の含有量は、0μgを超え、50μg以上であってもよく、100μg以上であってもよい。
上記窒素含有化合物であるアミン化合物を含む導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱する。この導電性粒子では、加熱後の上記測定用液における水相(X)中の上記アミン化合物の含有量が1000μg以下であることが好ましい。この場合には、高温高湿下での導通信頼性をより一層高めることができる。上記窒素含有化合物であるアミン化合物を含む導電性粒子は、ヒドラジン化合物を含んでいなくてもよい。
高温高湿下での導通信頼性をより一層高める観点からは、窒素含有化合物であるアミン化合物を含む導電性粒子において、上記水相(X)中の上記アミン化合物の含有量は、好ましくは1000μg以下、より好ましくは500μg以下、さらに好ましくは200μg以下である。窒素含有化合物であるアミン化合物を含む導電性粒子において、上記水相(X)中の上記アミン化合物の含有量は、0μgを超え、50μg以上であってもよく、100μg以上であってもよい。
上記窒素含有化合物であるヒドラジン化合物を含む導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱する。この導電性粒子では、加熱後の上記測定用液における水相(X)中の上記ヒドラジン化合物の含有量が1000μg以下であることが好ましい。この場合には、高温高湿下での導通信頼性をより一層高めることができる。上記窒素含有化合物であるヒドラジン化合物を含む導電性粒子は、アミン化合物を含んでいなくてもよい。
高温高湿下での導通信頼性をより一層高める観点からは、窒素含有化合物であるヒドラジン化合物を含む導電性粒子において、上記水相(X)中の上記ヒドラジン化合物の含有量は、好ましくは1000μg以下、より好ましくは500μg以下、さらに好ましくは200μg以下、特に好ましくは60μg以下である。窒素含有化合物であるヒドラジン化合物を含む導電性粒子において、上記水相(X)中の上記ヒドラジン化合物の含有量は、0μgを超え、50μg以上であってもよく、100μg以上であってもよい。
上記特定の窒素含有化合物の含有量を少なくする方法としては、以下の方法等が挙げられる。
導電層を形成する際に用いられる無電解めっき液中に含有する窒素含有化合物の濃度を少なくし、導電層中に取り込まれる窒素含有化合物及び導電層の最外層に吸着する窒素含有化合物を少なくする方法。導電層に存在する窒素含有化合物を熱水煮沸洗浄にて除去する方法。導電層に存在する窒素含有化合物を有機酸化合物又は無機酸化合物で置換して除去する方法。導電層に存在する窒素含有化合物をオゾン水や過酸化水素水等の酸化剤を使用して導電層の表面をエッチングすることで除去する方法。導電層に存在する窒素含有化合物を強力な酸化力を有する酸素プラズマを照射して除去する方法。導電層に存在する窒素含有化合物を超臨界COにより除去する方法。導電層に存在する窒素含有化合物を紫外線と紫外線から発生したオゾンから分離した活性酸素とにより除去する方法。導電層に存在する窒素含有化合物をマイクロバブルの発生により除去する方法。導電層に存在する窒素含有化合物を強力超音波振動により除去する方法。
上記導電性粒子の粒子径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上であり、好ましくは1000μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは10μm以下である。上記導電性粒子の粒子径が、上記下限以上及び上記上限以下であると、上記導電性粒子を用いて電極間を接続した場合に、導電性粒子と電極との接触面積が十分に大きくなり、かつ導電部を形成する際に凝集した導電性粒子が形成され難くなる。また、導電性粒子を介して接続された電極間の間隔が大きくなりすぎず、かつ導電部が基材粒子の表面から剥離し難くなる。
上記導電性粒子の粒子径は、平均粒子径であることが好ましく、数平均粒子径であることが好ましい。上記導電性粒子の粒子径は、例えば、任意の導電性粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各導電性粒子の粒子径の平均値を算出したり、粒度分布測定装置を用いたりして求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察では、1個当たりの導電性粒子の粒子径は、円相当径での粒子径として求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察において、任意の50個の導電性粒子の円相当径での平均粒子径は、球相当径での平均粒子径とほぼ等しくなる。粒度分布測定装置では、1個当たりの導電性粒子の粒子径は、球相当径での粒子径として求められる。上記導電性粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置を用いて算出することが好ましい。測定の精度の高さから、粒度分布測定装置は、レーザー回折式粒度分布測定装置であることが好ましい。
上記導電性粒子の粒子径の変動係数(CV値)は、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下である。上記導電性粒子の粒子径の変動係数が、上記上限以下であると、電極間の導通信頼性及び絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記変動係数(CV値)は、以下のようにして測定できる。
CV値(%)=(ρ/Dn)×100
ρ:導電性粒子の粒子径の標準偏差
Dn:導電性粒子の粒子径の平均値
上記導電性粒子の形状は特に限定されない。上記導電性粒子の形状は、球状であってもよく、球状以外の形状であってもよく、扁平状等の形状であってもよい。
以下、図面を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。なお、図1及び後述する図において、異なる箇所は互いに置き換え可能である。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る導電性粒子を示す断面図である。
図1に示す導電性粒子1は、基材粒子2と、導電部3とを有する。導電部3は、基材粒子2の表面上に配置されている。第1の実施形態では、導電部3は、基材粒子2の表面に接している。導電性粒子1は、基材粒子2の表面が導電部3により被覆された被覆粒子である。
導電性粒子1では、導電部3は、単層の導電層である。上記導電性粒子では、上記導電部が上記基材粒子の表面の全体を覆っていてもよく、上記導電部が上記基材粒子の表面の一部を覆っていてもよい。上記導電性粒子では、上記導電部は、単層の導電層であってもよく、2層以上の層から構成される多層の導電層であってもよい。
導電性粒子1は、後述する導電性粒子11,21とは異なり、芯物質を有さない。導電性粒子1は表面に突起を有さない。導電性粒子1は球状である。導電部3は外表面に突起を有さない。このように、本発明に係る導電性粒子は導電性の表面に突起を有していなくてもよく、球状であってもよい。また、導電性粒子1は、後述する導電性粒子11,21とは異なり、絶縁性物質を有さない。但し、導電性粒子1は、導電部3の外表面上に配置された絶縁性物質を有していてもよい。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る導電性粒子を示す断面図である。
図2に示す導電性粒子11は、基材粒子2と、導電部12と、複数の芯物質13と、複数の絶縁性物質14とを有する。導電部12は、基材粒子2の表面上に基材粒子2に接するように配置されている。
導電性粒子11では、導電部12は、単層の導電層である。上記導電性粒子では、上記導電部が上記基材粒子の表面の全体を覆っていてもよく、上記導電部が上記基材粒子の表面の一部を覆っていてもよい。上記導電性粒子では、上記導電部は、単層の導電層であってもよく、2層以上の層から構成される多層の導電層であってもよい。
導電性粒子11は導電性の表面に、複数の突起11aを有する。導電部12は外表面に、複数の突起12aを有する。複数の芯物質13が、基材粒子2の表面上に配置されている。複数の芯物質13は、導電部12内に埋め込まれている。芯物質13は、突起11a,12aの内側に配置されている。導電部12は、複数の芯物質13を被覆している。複数の芯物質13により導電部12の外表面が隆起されており、突起11a,12aが形成されている。
導電性粒子11は、導電部12の外表面上に配置された絶縁性物質14を有する。導電部12の外表面の少なくとも一部の領域が、絶縁性物質14により被覆されている。絶縁性物質14は絶縁性を有する材料により形成されており、絶縁性粒子である。このように、本発明に係る導電性粒子は、導電部の外表面上に配置された絶縁性物質を有していてもよい。但し、本発明に係る導電性粒子は、絶縁性物質を必ずしも有していなくてもよい。
図3は、本発明の第3の実施形態に係る導電性粒子を示す断面図である。
図3に示す導電性粒子21は、基材粒子2と、導電部22と、複数の芯物質13と、複数の絶縁性物質14とを有する。導電部22は全体で、基材粒子2側に第1の導電部22Aと、基材粒子2側とは反対側に第2の導電部22Bとを有する。
導電性粒子11と導電性粒子21とでは、導電部のみが異なっている。すなわち、導電性粒子11では、1層構造の導電部12が形成されているのに対し、導電性粒子21では、2層構造の第1の導電部22A及び第2の導電部22Bが形成されている。第1の導電部22Aと第2の導電部22Bとは別の導電部として形成されている。
第1の導電部22Aは、基材粒子2の表面上に配置されている。基材粒子2と第2の導電部22Bとの間に、第1の導電部22Aが配置されている。第1の導電部22Aは、基材粒子2に接している。第2の導電部22Bは、第1の導電部22Aに接している。従って、基材粒子2の表面上に第1の導電部22Aが配置されており、第1の導電部22Aの表面上に第2の導電部22Bが配置されている。導電性粒子21は導電性の表面に、複数の突起21aを有する。導電部22は外表面に複数の突起22aを有する。第1の導電部22Aは外表面に、複数の突起22Aaを有する。第2の導電部22Bは外表面に、複数の突起22Baを有する。
図4は、本発明の第4の実施形態に係る導電性粒子を示す断面図である。
図4に示す導電性粒子31は、全体が導電部である。導電性粒子31は、中心部分及び表面部分の双方が、導電部により形成されている。導電性粒子31は、基材粒子を有さない。
以下、導電性粒子の他の詳細について説明する。
(基材粒子)
上記基材粒子の材料は特に限定されない。上記基材粒子の材料は、有機材料であってもよく、無機材料であってもよい。上記有機材料のみより形成された基材粒子としては、樹脂粒子等が挙げられる。上記無機材料のみにより形成された基材粒子としては、金属を除く無機粒子等が挙げられる。上記有機材料と上記無機材料との双方により形成された基材粒子としては、有機無機ハイブリッド粒子等が挙げられる。初期の接続抵抗をより一層低くし、導通信頼性をより一層高める観点からは、上記基材粒子は、樹脂粒子又は有機無機ハイブリッド粒子であることが好ましく、樹脂粒子であることがより好ましい。
上記基材粒子は、金属粒子でなくてもよい。
上記有機材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン等のポリオレフィン樹脂;ポリメチルメタクリレート及びポリメチルアクリレート等のアクリル樹脂;ポリカーボネート、ポリアミド、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ジビニルベンゼン重合体、並びにジビニルベンゼン共重合体等が挙げられる。上記ジビニルベンゼン共重合体等としては、ジビニルベンゼン-スチレン共重合体及びジビニルベンゼン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。上記基材粒子の圧縮特性を好適な範囲に容易に制御できるので、上記基材粒子の材料は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を1種又は2種以上重合させた重合体であることが好ましい。
上記基材粒子を、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を重合させて得る場合、上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体としては、非架橋性の単量体と架橋性の単量体とが挙げられる。
上記非架橋性の単量体としては、ビニル化合物として、スチレン、α-メチルスチレン、クロルスチレン等のスチレン単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル等のビニルエーテル化合物;酢酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等の酸ビニルエステル化合物;塩化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン含有単量体;(メタ)アクリル化合物として、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート化合物;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の酸素原子含有(メタ)アクリレート化合物;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル含有単量体;トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロエチル(メタ)アクリレート等のハロゲン含有(メタ)アクリレート化合物;α-オレフィン化合物として、ジイソブチレン、イソブチレン、リニアレン、エチレン、プロピレン等のオレフィン化合物;共役ジエン化合物として、イソプレン、ブタジエン等が挙げられる。
上記架橋性の単量体としては、ビニル化合物として、ジビニルベンゼン、1,4-ジビニロキシブタン、ジビニルスルホン等のビニル単量体;(メタ)アクリル化合物として、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物;アリル化合物として、トリアリル(イソ)シアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルフタレート、ジアリルアクリルアミド、ジアリルエーテル;シラン化合物として、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、n-デシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、トリメトキシシリルスチレン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のシランアルコキシド化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジメトキシメチルビニルシシラン、ジメトキシエチルビニルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ジエトキシエチルビニルシラン、エチルメチルジビニルシラン、メチルビニルジメトキシシラン、エチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、エチルビニルジエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の重合性二重結合含有シランアルコキシド;デカメチルシクロペンタシロキサン等の環状シロキサン;片末端変性シリコーンオイル、両末端シリコーンオイル、側鎖型シリコーンオイル等の変性(反応性)シリコーンオイル;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体等が挙げられる。
上記基材粒子は、上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を重合させることによって得ることができる。上記の重合方法としては特に限定されず、ラジカル重合、イオン重合、重縮合(縮合重合、縮重合)、付加縮合、リビング重合、及びリビングラジカル重合等の公知の方法が挙げられる。また、他の重合方法としては、ラジカル重合開始剤の存在下での懸濁重合が挙げられる。
上記無機材料としては、シリカ、アルミナ、チタン酸バリウム、ジルコニア、カーボンブラック、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、ソーダ石灰ガラス及びアルミナシリケートガラス等が挙げられる。
上記基材粒子は、有機無機ハイブリッド粒子であってもよい。上記基材粒子は、コアシェル粒子であってもよい。上記基材粒子が有機無機ハイブリッド粒子である場合に、上記基材粒子の材料である無機物としては、シリカ、アルミナ、チタン酸バリウム、ジルコニア及びカーボンブラック等が挙げられる。上記無機物は金属ではないことが好ましい。上記シリカにより形成された基材粒子としては特に限定されないが、加水分解性のアルコキシシリル基を2つ以上持つケイ素化合物を加水分解して架橋重合体粒子を形成した後に、必要に応じて焼成を行うことにより得られる基材粒子が挙げられる。上記有機無機ハイブリッド粒子としては、架橋したアルコキシシリルポリマーとアクリル樹脂とにより形成された有機無機ハイブリッド粒子等が挙げられる。
上記有機無機ハイブリッド粒子は、コアと、該コアの表面上に配置されたシェルとを有するコアシェル型の有機無機ハイブリッド粒子であることが好ましい。上記コアが有機コアであることが好ましい。上記シェルが無機シェルであることが好ましい。上記基材粒子は、有機コアと上記有機コアの表面上に配置された無機シェルとを有する有機無機ハイブリッド粒子であることが好ましい。
上記有機コアの材料としては、上述した有機材料等が挙げられる。
上記無機シェルの材料としては、上述した基材粒子の材料として挙げた無機物が挙げられる。上記無機シェルの材料は、シリカであることが好ましい。上記無機シェルは、上記コアの表面上で、金属アルコキシドをゾルゲル法によりシェル状物とした後、該シェル状物を焼成させることにより形成されていることが好ましい。上記金属アルコキシドはシランアルコキシドであることが好ましい。上記無機シェルはシランアルコキシドにより形成されていることが好ましい。
上記基材粒子の粒子径は、上記導電性粒子の粒子径を考慮して、選択することができる。上記基材粒子の粒子径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上である。上記基材粒子の粒子径は、好ましくは1000μm以下、より好ましくは500μm以下、より一層好ましくは300μm以下、さらに好ましくは50μm以下、さらに一層好ましくは10μm以下、特に好ましくは3μm以下である。上記基材粒子の粒子径が上記下限以上であると、導電性粒子と電極との接触面積が大きくなるため、電極間の導通信頼性をより一層高めることができ、導電性粒子を介して接続された電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。さらに、基材粒子の表面に導電部を無電解めっきにより形成する際に、凝集した導電性粒子を形成され難くすることができる。上記基材粒子の粒子径が上記上限以下であると、導電性粒子が十分に圧縮されやすく、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができ、さらに電極間の間隔をより小さくすることができる。
上記基材粒子の粒子径は、1μm以上3μm以下であることが特に好ましい。上記基材粒子の粒子径が、1μm以上3μm以下の範囲内であると、基材粒子の表面に導電部を形成する際に凝集し難くなり、凝集した導電性粒子が形成され難くなる。
上記基材粒子の粒子径は、平均粒子径であることが好ましく、数平均粒子径であることが好ましい。上記基材粒子の粒子径は、任意の基材粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各基材粒子の粒子径の平均値を算出したり、粒度分布測定装置を用いたりして求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察では、1個当たりの基材粒子の粒子径は、円相当径での粒子径として求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察において、任意の50個の基材粒子の円相当径での平均粒子径は、球相当径での平均粒子径とほぼ等しくなる。粒度分布測定装置では、1個当たりの基材粒子の粒子径は、球相当径での粒子径として求められる。上記基材粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置を用いて算出することが好ましい。測定の精度の高さから、粒度分布測定装置は、レーザー回折式粒度分布測定装置であることが好ましい。導電性粒子において、上記基材粒子の粒子径を測定する場合には、例えば、以下のようにして測定できる。
導電性粒子の含有量が30重量%となるように、Kulzer社製「テクノビット4000」に添加し、分散させて、導電性粒子検査用埋め込み樹脂を作製する。検査用埋め込み樹脂中に分散した導電性粒子の中心付近を通るようにイオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製「IM4000」)を用いて、導電性粒子の断面を切り出す。そして、電界放射型走査型電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて、画像倍率を25000倍に設定し、50個の導電性粒子を無作為に選択し、各導電性粒子の基材粒子を観察する。各導電性粒子における基材粒子の粒子径を計測し、それらを算術平均して基材粒子の粒子径とする。
(導電部)
本発明に係る導電性粒子は、導電部を有する。本発明に係る導電性粒子は、基材粒子と、上記基材粒子の表面上に配置された導電部とを備えていてもよい。上記導電部は、金属を含むことが好ましい。上記導電部を構成する金属は特に限定されない。
上記導電部を構成する金属としては、金、銀、パラジウム、銅、白金、亜鉛、鉄、錫、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、タリウム、ゲルマニウム、カドミウム、ケイ素、タングステン、モリブデン及びこれらの合金等が挙げられる。また、上記導電部を構成する金属及としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)及びはんだ等が挙げられる。上記導電部を構成する金属は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
電極間の接続抵抗をより一層効果的に低くする観点からは、上記導電部は、ニッケル、金、パラジウム、銀、又は銅を含むことが好ましく、ニッケル、金又はパラジウムを含むことがより好ましく、ニッケルを含むことが特に好ましい。
ニッケルを含む導電部100重量%中のニッケルの含有量は、好ましくは10重量%以上、より好ましくは50重量%以上、より一層好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。上記ニッケルを含む導電部100重量%中のニッケルの含有量は、97重量%以上であってもよく、97.5重量%以上であってもよく、98重量%以上であってもよく、100重量%であってもよい。
ニッケルを含む導電部は、ボロンを含むことが好ましい。初期の接続抵抗を効果的に低くする観点からは、ニッケルとボロンとを含む導電層100重量%中、ボロンの含有量は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1.0重量%以上、好ましくは10.0重量%以下、より好ましくは3.0重量%以下である。
なお、導電部の表面には、酸化により水酸基が存在することが多い。一般的に、ニッケルにより形成された導電部の表面には、酸化により水酸基が存在する。このような水酸基を有する導電部の表面(導電性粒子の表面)に、化学結合を介して、絶縁性物質を配置できる。
上記導電部は、1つの層により形成されていてもよい。上記導電部は、複数の層により形成されていてもよい。すなわち、上記導電部は、2層以上の積層構造を有していてもよい。上記導電部が複数の層により形成されている場合には、最外層を構成する金属は、金、ニッケル、パラジウム、銅又は錫と銀とを含む合金であることが好ましく、金であることがより好ましい。最外層を構成する金属がこれらの好ましい金属である場合には、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。また、最外層を構成する金属が金である場合には、耐腐食性がより一層高くなる。最外層を構成する金属は、ニッケルであってもよい。
上記基材粒子の表面上に導電部を形成する方法は特に限定されない。上記導電部を形成する方法としては、無電解めっきによる方法、電気めっきによる方法、物理的な衝突による方法、メカノケミカル反応による方法、物理的蒸着又は物理的吸着による方法、並びに金属粉末もしくは金属粉末とバインダーとを含むペーストを基材粒子の表面にコーティングする方法等が挙げられる。上記導電部を形成する方法は、無電解めっき、電気めっき又は物理的な衝突による方法であることが好ましい。上記物理的蒸着による方法としては、真空蒸着、イオンプレーティング及びイオンスパッタリング等の方法が挙げられる。また、上記物理的な衝突による方法としては、シーターコンポーザ(徳寿工作所社製)等が用いられる。
上記導電部の厚みは、好ましくは0.005μm以上、より好ましくは0.01μm以上であり、好ましくは10μm以下、より好ましくは1μm以下、さらに好ましくは0.3μm以下である。上記導電部の厚みは、導電部が多層である場合には導電部全体の厚みである。導電部の厚みが、上記下限以上及び上記上限以下であると、十分な導電性が得られ、かつ導電性粒子が硬くなりすぎずに、電極間の接続の際に導電性粒子を十分に変形させることができる。
上記導電部が複数の層により形成されている場合に、最外層の導電部の厚みは、好ましくは0.001μm以上、より好ましくは0.01μm以上であり、好ましくは0.5μm以下、より好ましくは0.1μm以下である。上記最外層の導電部の厚みが、上記下限以上及び上記上限以下であると、最外層の導電部による被覆が均一になり、耐腐食性が十分に高くなり、かつ電極間の接続抵抗を十分に低くすることができる。また、上記最外層を構成する金属が金である場合には、最外層の厚みが薄いほど、コストを低くすることができる。
上記導電部の厚みは、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、導電性粒子の断面を観察することにより測定できる。上記導電部の厚みについては、任意の導電部の厚み5箇所の平均値を1個の導電性粒子の導電部の厚みとして算出することが好ましく、導電部全体の厚みの平均値を1個の導電性粒子の導電部の厚みとして算出することがより好ましい。上記導電部の厚みは、任意の導電性粒子10個について、各導電性粒子の導電部の厚みの平均値を算出することにより求めることが好ましい。
上記導電部は、上記窒素含有化合物を含むことが好ましい。上記導電部は、窒素含有化合物である上記アミン化合物を含むことが好ましい。上記導電部は、窒素含有化合物であるヒドラジン化合物を含むことが好ましい。本発明に係る導電性粒子が特定の窒素含有化合物を含んでいても、本発明に係る導電性粒子では、上記水相(X)中の特定の窒素含有化合物の含有量が少ないので、高温高湿下での導通信頼性を効果的に高めることができる。
上記導電部は、ニッケルと、上記窒素含有化合物とを含むことが好ましい。上記導電部は、ニッケルと、窒素含有化合物である上記アミン化合物とを含むことが好ましい。上記導電部は、ニッケルと、窒素含有化合物であるヒドラジン化合物とを含むことが好ましい。本発明に係る導電性粒子が特定の窒素含有化合物を含んでいても、本発明に係る導電性粒子では、上記水相(X)中の特定の窒素含有化合物の含有量が少ないので、高温高湿下での導通信頼性を効果的に高めることができる。
無電解Niめっきにより、ニッケルを含む導電部を形成する際に、めっき錯化剤及びめっき還元剤等が用いられる。上記めっき錯化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が用いられてもよい。上記めっき還元剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が用いられてもよい。
上記めっき錯化剤としては、アミン化合物及びヒドラジン化合物等が挙げられる。
上記めっき錯化剤としてのアミン化合物としては、ピリシン、2-アミノピリジン、3-アミノピリジン、4-アミノピリジン、エチレンジアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ベンジルアミン、メチレンジアミン、エタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、エチレンジアミン四酢酸(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid:EDTA)、エチレンジアミン四酢酸のアルカリ金属塩、EDTA誘導体、及びグリシン等が挙げられる。
上記めっき錯化剤としてのヒドラジン化合物としては、ヒドラジン及びヒドラジンの誘導体等が挙げられる。上記ヒドラジン化合物としては、ヒドラジン、水添ヒドラジン、硝酸ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジン、マレイン酸ヒドラジン、リン酸ヒドラジン、炭酸ヒドラジン、ジメチルヒドラジン、アセトヒドラジド、カルボヒドラジド、及びヒドラジンヒドラート等が挙げられる。
上記めっき還元剤としては、アミンボラン化合物などのアミン化合物等が挙げられる。上記アミンボラン化合物としては、ジメチルアミンボラン(DMAB)、及びトリメチルアミンボラン(TMAB)等が挙げられる。
上記導電部は、アミン化合物又はヒドラジン化合物を含むめっき錯化剤を用いて形成されているか、又は、アミン化合物又はヒドラジン化合物を含むめっき還元剤を用いて形成されている導電部であってもよい。上記導電部は、アミン化合物又はヒドラジン化合物を含むめっき錯化剤を用いて形成されている導電部であってもよく、アミン化合物又はヒドラジン化合物を含むめっき還元剤を用いて形成されている導電部であってもよい。
(芯物質及び突起)
上記導電性粒子は、上記導電部の外表面に突起を有することが好ましい。上記突起は、複数であることが好ましい。導電性粒子により接続される電極の表面には、酸化被膜が形成されていることが多い。導電部の表面に突起を有する導電性粒子を用いた場合には、電極間に導電性粒子を配置して圧着させることにより、突起により上記酸化被膜を効果的に排除できる。このため、電極と導電部とがより一層確実に接触し、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。さらに、導電性粒子が絶縁性物質を備える場合に、又は導電性粒子がバインダー樹脂に分散されて導電材料として用いられる場合に、導電性粒子の突起によって、導電性粒子と電極との間の絶縁性物質又はバインダー樹脂をより一層効果的に排除できる。このため、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。
上記導電性粒子は、上記導電部内において、複数の上記突起を形成するように、上記導電部内において、上記導電部の表面を隆起させている複数の芯物質を備えることが好ましい。
上記突起を形成する方法としては、基材粒子の表面に芯物質を付着させた後、無電解めっきにより導電部を形成する方法、並びに基材粒子の表面に無電解めっきにより導電部を形成した後、芯物質を付着させ、さらに無電解めっきにより導電部を形成する方法等が挙げられる。また、上記突起を形成するために、上記芯物質を用いなくてもよい。
上記突起を形成する他の方法としては、基材粒子の表面上に導電部を形成する途中段階で、芯物質を添加する方法等が挙げられる。また、突起を形成するために、上記芯物質を用いずに、基材粒子に無電解めっきにより導電部を形成した後、導電部の表面上に突起状にめっきを析出させ、さらに無電解めっきにより導電部を形成する方法等を用いてもよい。
基材粒子の表面に芯物質を付着させる方法としては、基材粒子の分散液中に、芯物質を添加し、基材粒子の表面に芯物質を、ファンデルワールス力により集積させ、付着させる方法、並びに基材粒子を入れた容器に、芯物質を添加し、容器の回転等による機械的な作用により基材粒子の表面に芯物質を付着させる方法等が挙げられる。付着させる芯物質の量を制御する観点からは、基材粒子の表面に芯物質を付着させる方法は、分散液中の基材粒子の表面に芯物質を集積させ、付着させる方法であることが好ましい。
上記芯物質を構成する物質としては、導電性物質及び非導電性物質が挙げられる。上記導電性物質としては、金属、金属の酸化物、黒鉛等の導電性非金属及び導電性ポリマー等が挙げられる。上記導電性ポリマーとしては、ポリアセチレン等が挙げられる。上記非導電性物質としては、シリカ、アルミナ及びジルコニア等が挙げられる。酸化被膜をより一層効果的に排除する観点からは、上記芯物質は硬い方が好ましい。電極間の接続抵抗をより一層効果的に低くする観点からは、上記芯物質は、金属であることが好ましい。
上記金属は特に限定されない。上記金属としては、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、鉛、錫、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム等の金属、並びに錫-鉛合金、錫-銅合金、錫-銀合金、錫-鉛-銀合金及び炭化タングステン等の2種類以上の金属で構成される合金等が挙げられる。電極間の接続抵抗をより一層効果的に低くする観点からは、上記金属は、ニッケル、銅、銀又は金であることが好ましい。上記金属は、上記導電部(導電層)を構成する金属と同じであってもよく、異なっていてもよい。
上記芯物質の形状は特に限定されない。芯物質の形状は塊状であることが好ましい。芯物質としては、粒子状の塊、複数の微小粒子が凝集した凝集塊、及び不定形の塊等が挙げられる。
上記芯物質の粒子径は、好ましくは0.001μm以上、より好ましくは0.05μm以上であり、好ましくは0.9μm以下、より好ましくは0.2μm以下である。上記芯物質の粒子径が、上記下限以上及び上限以下であると、電極間の接続抵抗をより一層効果的に低くすることができる。
上記芯物質の粒子径は、平均粒子径であることが好ましく、数平均粒子径であることがより好ましい。芯物質の粒子径は、任意の芯物質50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各芯物質の粒子径の平均値を算出することや、粒度分布測定装置を用いて求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察では、1個当たりの芯物質の粒子径は、円相当径での粒子径として求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察において、任意の50個の芯物質の円相当径での平均粒子径は、球相当径での平均粒子径とほぼ等しくなる。粒度分布測定装置では、1個当たりの芯物質の粒子径は、球相当径での粒子径として求められる。上記芯物質の平均粒子径は、粒度分布測定装置を用いて算出することが好ましい。測定の精度の高さから、粒度分布測定装置は、レーザー回折式粒度分布測定装置であることが好ましい。
初期の接続抵抗をより一層低くし、高温高湿下での導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電部の外表面の全表面積100%中、上記突起がある部分の表面積は好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは50%以上である。上記突起がある部分の表面積は、95%以下であってもよく、90%以下であってもよく、80%以下であってもよい。
上記突起がある部分の表面積は、突起の存在密度の指標である。上記導電性粒子について、日立ハイテクノロジーズ社製の走査型電子顕微鏡(SEM)により、倍率10000倍で粒子観察を行い、突起の存在密度を調べることができる。
突起とは、導電部の隆起している部分を意味する。上記突起がある部分の表面積は、導電性粒子の正投影面において突起として現れている部分の面積の比率を測定することにより求めることができる。
上記導電性粒子1個当たりの上記突起の数は、好ましくは3個以上、より好ましくは5個以上である。上記突起の数の上限は特に限定されない。上記突起の数の上限は導電性粒子の粒子径等を考慮して適宜選択できる。上記突起の数が、上記下限以上であると、電極間の接続抵抗をより一層効果的に低くすることができる。
上記突起の数は、任意の導電性粒子を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察して算出することができる。上記突起の数は、任意の導電性粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各導電性粒子における突起の数の平均値を算出することにより求めることが好ましい。
上記突起の高さは、好ましくは0.001μm以上、より好ましくは0.05μm以上であり、好ましくは0.9μm以下、より好ましくは0.2μm以下である。上記突起の高さが、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間の接続抵抗をより一層効果的に低くすることができる。
上記突起の高さは、任意の導電性粒子における突起を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察して算出することができる。上記突起の高さは、導電性粒子1個当たりのすべての突起の高さの平均値を1個の導電性粒子の突起の高さとして算出することが好ましい。上記突起の高さは、任意の導電性粒子50個について、各導電性粒子の突起の高さの平均値を算出することにより求めることが好ましい。
(絶縁性物質)
上記導電性粒子は、上記導電部の外表面上に配置された絶縁性物質を備えることが好ましい。この場合には、上記導電性粒子を電極間の接続に用いると、隣接する電極間の短絡をより一層効果的に防止できる。具体的には、複数の導電性粒子が接触したときに、複数の電極間に絶縁性物質が存在するので、上下の電極間ではなく横方向に隣り合う電極間の短絡を防止できる。なお、電極間の接続の際に、2つの電極で導電性粒子を加圧することにより、導電性粒子の導電部と電極との間の絶縁性物質を容易に排除できる。さらに、導電部の外表面に突起を有する導電性粒子である場合には、導電性粒子の導電部と電極との間の絶縁性物質をより一層容易に排除できる。
上記絶縁性物質としては、絶縁層及び絶縁性粒子等が挙げられる。電極間の圧着時に上記絶縁性物質をより一層容易に排除できることから、上記絶縁性物質は、絶縁性粒子であることが好ましい。
上記絶縁性物質の材料としては、上述した有機材料、上述した無機材料、及び上述した基材粒子の材料として挙げた無機物等が挙げられる。上記絶縁性物質の材料は、上述した有機材料であることが好ましい。
上記絶縁性物質の他の材料としては、ポリオレフィン化合物、(メタ)アクリレート重合体、(メタ)アクリレート共重合体、ブロックポリマー、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂の架橋物、熱硬化性樹脂及び水溶性樹脂等が挙げられる。上記絶縁性物質の材料は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記ポリオレフィン化合物としては、ポリエチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体及びエチレン-アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。上記(メタ)アクリレート重合体としては、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリドデシル(メタ)アクリレート及びポリステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。上記ブロックポリマーとしては、ポリスチレン、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、SB型スチレン-ブタジエンブロック共重合体、及びSBS型スチレン-ブタジエンブロック共重合体、並びにこれらの水素添加物等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、ビニル重合体及びビニル共重合体等が挙げられる。上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びメラミン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂の架橋物としては、ポリエチレングリコールメタクリレート、アルコキシ化トリメチロールプロパンメタクリレートやアルコキシ化ペンタエリスリトールメタクリレート等の導入が挙げられる。上記水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド及びメチルセルロース等が挙げられる。また、重合度の調整に、連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、チオールや四塩化炭素等が挙げられる。
上記導電部の表面上に上記絶縁性物質を配置する方法としては、化学的方法、及び物理的もしくは機械的方法等が挙げられる。上記化学的方法としては、界面重合法、粒子存在下での懸濁重合法及び乳化重合法等が挙げられる。上記物理的もしくは機械的方法としては、スプレードライ、ハイブリダイゼーション、静電付着法、噴霧法、ディッピング及び真空蒸着による方法等が挙げられる。電極間を電気的に接続した場合に、絶縁信頼性及び導通信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記導電部の表面上に上記絶縁性物質を配置する方法は、物理的方法であることが好ましい。
上記導電部の外表面、及び上記絶縁性物質の外表面はそれぞれ、反応性官能基を有する化合物によって被覆されていてもよい。上記導電部の外表面と上記絶縁性物質の外表面とは、直接化学結合していなくてもよく、反応性官能基を有する化合物によって間接的に化学結合していてもよい。上記導電部の外表面にカルボキシル基を導入した後、該カルボキシル基がポリエチレンイミン等の高分子電解質を介して絶縁性物質の外表面の官能基と化学結合していても構わない。
上記絶縁性物質が絶縁性粒子である場合、上記絶縁性粒子の粒子径は、導電性粒子の粒子径及び導電性粒子の用途等によって適宜選択できる。上記絶縁性粒子の粒子径は、好ましくは10nm以上、より好ましくは100nm以上、さらに好ましくは300nm以上、特に好ましくは500nm以上であり、好ましくは4000nm以下、より好ましくは2000nm以下、さらに好ましくは1500nm以下、特に好ましくは1000nm以下である。絶縁性粒子の粒子径が上記下限以上であると、導電性粒子がバインダー樹脂中に分散されたときに、複数の導電性粒子における導電部同士が接触し難くなる。絶縁性粒子の粒子径が上記上限以下であると、電極間の接続の際に、電極と導電性粒子との間の絶縁性粒子を排除するために、圧力を高くしすぎる必要がなくなり、高温に加熱する必要もなくなる。
上記絶縁性粒子の粒子径は、平均粒子径であることが好ましく、数平均粒子径であることが好ましい。絶縁性粒子の粒子径は、任意の絶縁性粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各絶縁性粒子の粒子径の平均値を算出したり、粒度分布測定装置を用いたりして求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察では、1個当たりの絶縁性粒子の粒子径は、円相当径での粒子径として求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察において、任意の50個の絶縁性粒子の円相当径での平均粒子径は、球相当径での平均粒子径とほぼ等しくなる。粒度分布測定装置では、1個当たりの絶縁性粒子の粒子径は、球相当径での粒子径として求められる。上記絶縁性粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置を用いて算出することが好ましい。上記導電性粒子において、上記絶縁性粒子の粒子径を測定する場合には、例えば、以下のようにして測定できる。
導電性粒子を含有量が30重量%となるように、Kulzer社製「テクノビット4000」に添加し、分散させて、導電性粒子検査用埋め込み樹脂を作製する。その検査用埋め込み樹脂中の分散した導電性粒子の中心付近を通るようにイオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製「IM4000」)を用いて、導電性粒子の断面を切り出す。そして、電界放射型走査型電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて、画像倍率5万倍に設定し、50個の導電性粒子を無作為に選択し、各導電性粒子の絶縁性粒子を観察する。各導電性粒子における絶縁性粒子の粒子径を計測し、それらを算術平均して絶縁性粒子の粒子径とする。
上記導電性粒子の粒子径の、上記絶縁性粒子の粒子径に対する比(導電性粒子の粒子径/絶縁性粒子の粒子径)は、好ましくは4以上、より好ましくは8以上であり、好ましくは200以下、より好ましくは100以下である。上記比(導電性粒子の粒子径/絶縁性粒子の粒子径)が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間を電気的に接続した場合に、絶縁信頼性及び導通信頼性をより一層効果的に高めることができる。
(導電材料)
本発明に係る導電材料は、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て用いられることが好ましく、バインダー樹脂中に分散されて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、電極間の電気的な接続に用いられることが好ましい。上記導電材料は回路接続用導電材料であることが好ましい。上記導電材料では、上述した導電性粒子が用いられているので、電極間の接続抵抗をより一層効果的に低くすることができ、導電性粒子同士の凝集の発生をより一層効果的に抑制することができる。上記導電材料では、上述した導電性粒子が用いられているので、電極間の絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記バインダー樹脂は特に限定されない。上記バインダー樹脂として、公知の絶縁性の樹脂が用いられる。上記バインダー樹脂は、熱可塑性成分(熱可塑性化合物)又は硬化性成分を含むことが好ましく、硬化性成分を含むことがより好ましい。上記硬化性成分としては、光硬化性成分及び熱硬化性成分が挙げられる。上記光硬化性成分は、光硬化性化合物及び光重合開始剤を含むことが好ましい。上記熱硬化性成分は、熱硬化性化合物及び熱硬化剤を含むことが好ましい。
上記バインダー樹脂としては、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記バインダー樹脂は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記ビニル樹脂としては、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型樹脂であってもよい。上記硬化性樹脂は、硬化剤と併用されてもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体としては、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーとしては、スチレン-ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル-スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。
上記導電材料は、上記導電性粒子及び上記バインダー樹脂の他に、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤及び難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
上記バインダー樹脂中に上記導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ、特に限定されない。上記バインダー樹脂中に上記導電性粒子を分散させる方法としては、以下の方法等が挙げられる。上記バインダー樹脂中に上記導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法。上記導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、上記バインダー樹脂中に添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法。上記バインダー樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、上記導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法。
上記導電材料の25℃での粘度(η25)は、好ましくは30Pa・s以上、より好ましくは50Pa・s以上であり、好ましくは400Pa・s以下、より好ましくは300Pa・s以下である。上記導電材料の25℃での粘度が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間の絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができ、電極間の導通信頼性をより一層効果的に高めることができる。上記粘度(η25)は、配合成分の種類及び配合量により適宜調整することができる。
上記粘度(η25)は、例えば、E型粘度計(東機産業社製「TVE22L」)等を用いて、25℃及び5rpmの条件で測定することができる。
本発明に係る導電材料は、導電ペースト及び導電フィルム等として使用され得る。本発明に係る導電材料が、導電フィルムである場合には、導電性粒子を含む導電フィルムに、導電性粒子を含まないフィルムが積層されていてもよい。上記導電ペーストは、異方性導電ペーストであることが好ましい。上記導電フィルムは、異方性導電フィルムであることが好ましい。
上記導電材料100重量%中、上記バインダー樹脂の含有量は、好ましくは10重量%以上、より好ましくは30重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上であり、好ましくは99.99重量%以下、より好ましくは99.9重量%以下である。上記バインダー樹脂の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間に導電性粒子が効率的に配置され、導電材料により接続された接続対象部材の接続信頼性をより一層高めることができる。
上記導電材料100重量%中、上記導電性粒子の含有量は、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上であり、好ましくは80重量%以下、より好ましくは60重量%以下、さらに好ましくは40重量%以下、特に好ましくは20重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。上記導電性粒子の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間の接続抵抗をより一層効果的に低くすることができる。上記導電性粒子の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間の導通信頼性及び絶縁信頼性をより一層高めることができる。
(防錆処理)
導電性粒子の腐食を抑え、電極間の接続抵抗をより一層低くする観点からは、上記導電部の外表面は防錆処理されていることが好ましい。
導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電部の外表面は、炭素数6~22のアルキル基を有する化合物により、防錆処理されていることが好ましい。上記導電部の外表面は、リンを含まない化合物により防錆処理されていてもよく、炭素数6~22のアルキル基を有しかつリンを含まない化合物により防錆処理されていてもよい。導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電部の外表面は、アルキルリン酸化合物又はアルキルチオールにより、防錆処理されていることが好ましい。防錆処理により、導電部の外表面に、防錆膜を形成できる。
上記防錆膜は、炭素数6~22のアルキル基を有する化合物(以下、化合物Aともいう)により形成されていることが好ましい。上記導電部の外表面は、上記化合物Aにより表面処理されていることが好ましい。上記アルキル基の炭素数が6以上であると、導電部全体で錆がより一層生じ難くなる。上記アルキル基の炭素数が22以下であると、導電性粒子の導電性が高くなる。導電性粒子の導電性をより一層高める観点からは、上記化合物Aにおける上記アルキル基の炭素数は16以下であることが好ましい。上記アルキル基は直鎖構造を有していてもよく、分岐構造を有していてもよい。上記アルキル基は、直鎖構造を有することが好ましい。
上記化合物Aは、炭素数6~22のアルキル基を有していれば特に限定されない。上記化合物Aは、炭素数6~22のアルキル基を有するリン酸エステル若しくはその塩、炭素数6~22のアルキル基を有する亜リン酸エステル若しくはその塩、又は炭素数6~22のアルキル基を有するアルコキシシランであることが好ましい。上記化合物Aは、炭素数6~22のアルキル基を有するアルキルチオール、又は、炭素数6~22のアルキル基を有するジアルキルジスルフィドであることが好ましい。上記炭素数6~22のアルキル基を有する化合物Aは、リン酸エステル若しくはその塩、亜リン酸エステル若しくはその塩、アルコキシシラン、アルキルチオール又はジアルキルジスルフィドであることが好ましい。これらの好ましい化合物Aの使用により、上記第2の導電部に錆をより一層生じ難くすることができる。錆をより一層生じ難くする観点からは、上記化合物Aは、上記リン酸エステル若しくはその塩、亜リン酸エステル若しくはその塩、又は、アルキルチオールであることが好ましく、上記リン酸エステル若しくはその塩、又は、亜リン酸エステル若しくはその塩であることがより好ましい。上記化合物Aは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記化合物Aは、上記導電部の外表面と反応可能な反応性官能基を有することが好ましい。上記化合物Aは、上記絶縁性物質と反応可能な反応性官能基を有することが好ましい。上記防錆膜は、上記導電部と化学結合していることが好ましい。上記防錆膜は、上記絶縁性物質と化学結合していることが好ましい。上記防錆膜は、上記導電部及び上記絶縁性物質の双方と化学結合していることがより好ましい。上記反応性官能基の存在により、及び上記化学結合により、上記防錆膜の剥離が生じ難くなり、この結果、上記導電部に錆がより一層生じ難くなり、かつ導電性粒子の表面から絶縁性物質が意図せずにより一層脱離し難くなる。
上記炭素数6~22のアルキル基を有するリン酸エステル又はその塩としては、例えば、リン酸ヘキシルエステル、リン酸ヘプチルエステル、リン酸モノオクチルエステル、リン酸モノノニルエステル、リン酸モノデシルエステル、リン酸モノウンデシルエステル、リン酸モノドデシルエステル、リン酸モノトリデシルエステル、リン酸モノテトラデシルエステル、リン酸モノペンタデシルエステル、リン酸モノヘキシルエステルモノナトリウム塩、リン酸モノヘプチルエステルモノナトリウム塩、リン酸モノオクチルエステルモノナトリウム塩、リン酸モノノニルエステルモノナトリウム塩、リン酸モノデシルエステルモノナトリウム塩、リン酸モノウンデシルエステルモノナトリウム塩、リン酸モノドデシルエステルモノナトリウム塩、リン酸モノトリデシルエステルモノナトリウム塩、リン酸モノテトラデシルエステルモノナトリウム塩及びリン酸モノペンタデシルエステルモノナトリウム塩等が挙げられる。上記リン酸エステルのカリウム塩を用いてもよい。
上記炭素数6~22のアルキル基を有する亜リン酸エステル又はその塩としては、例えば、亜リン酸ヘキシルエステル、亜リン酸ヘプチルエステル、亜リン酸モノオクチルエステル、亜リン酸モノノニルエステル、亜リン酸モノデシルエステル、亜リン酸モノウンデシルエステル、亜リン酸モノドデシルエステル、亜リン酸モノトリデシルエステル、亜リン酸モノテトラデシルエステル、亜リン酸モノペンタデシルエステル、亜リン酸モノヘキシルエステルモノナトリウム塩、亜リン酸モノヘプチルエステルモノナトリウム塩、亜リン酸モノオクチルエステルモノナトリウム塩、亜リン酸モノノニルエステルモノナトリウム塩、亜リン酸モノデシルエステルモノナトリウム塩、亜リン酸モノウンデシルエステルモノナトリウム塩、亜リン酸モノドデシルエステルモノナトリウム塩、亜リン酸モノトリデシルエステルモノナトリウム塩、亜リン酸モノテトラデシルエステルモノナトリウム塩及び亜リン酸モノペンタデシルエステルモノナトリウム塩等が挙げられる。上記亜リン酸エステルのカリウム塩を用いてもよい。
上記炭素数6~22のアルキル基を有するアルコキシシランとしては、例えば、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、トリデシルトリメトキシシラン、トリデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン及びペンタデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。
上記炭素数6~22のアルキル基を有するアルキルチオールとしては、例えば、ヘキシルチオール、ヘプチルチオール、オクチルチオール、ノニルチオール、デシルチオール、ウンデシルチオール、ドデシルチオール、トリデシルチオール、テトラデシルチオール、ペンタデシルチオール及びヘキサデシルチオール等が挙げられる。上記アルキルチオールは、アルキル鎖の末端にチオール基を有することが好ましい。
上記炭素数6~22のアルキル基を有するジアルキルジスルフィドとしては、例えば、ジヘキシルジスルフィド、ジヘプチルジスルフィド、ジオクチルジスルフィド、ジノニルジスルフィド、ジデシルジスルフィド、ジウンデシルジスルフィド、ジドデシルジスルフィド、ジトリデシルジスルフィド、ジテトラデシルジスルフィド、ジペンタデシルジスルフィド及びジヘキサデシルジスルフィド等が挙げられる。
(接続構造体)
本発明に係る接続構造体は、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、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを接続している接続部とを備える。本発明に係る接続構造体では、上記接続部の材料が、上述した導電性粒子であるか、又は上記導電性粒子とバインダー樹脂とを含む導電材料である。本発明に係る接続構造体では、上記第1の電極と上記第2の電極とが上記導電性粒子により電気的に接続されている。
上記接続構造体は、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材との間に、上記導電性粒子又は上記導電材料を配置する工程と、熱圧着することにより導電接続する工程とを経て、得ることができる。上記導電性粒子が上記絶縁性物質を有する場合には、上記熱圧着時に、上記絶縁性物質が上記導電性粒子から脱離することが好ましい。
上記導電性粒子が単独で用いられた場合には、接続部自体が導電性粒子である。即ち、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とが上記導電性粒子により接続される。上記接続構造体を得るために用いられる上記導電材料は、異方性導電材料であることが好ましい。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る導電性粒子を用いた接続構造体を模式的に正面断面図である。
図5に示す接続構造体51は、第1の接続対象部材52と、第2の接続対象部材53と、第1,第2の接続対象部材52,53を接続している接続部54とを備える。接続部54は、導電性粒子1を含む導電材料を硬化させることにより形成されている。なお、図5では、導電性粒子1は、図示の便宜上、略図的に示されている。導電性粒子1に代えて、導電性粒子11,21等の他の導電性粒子を用いてもよい。
第1の接続対象部材52は表面(上面)に、複数の第1の電極52aを有する。第2の接続対象部材53は表面(下面)に、複数の第2の電極53aを有する。第1の電極52aと第2の電極53aとが、1つ又は複数の導電性粒子1により電気的に接続されている。従って、第1,第2の接続対象部材52,53が導電性粒子1により電気的に接続されている。
上記接続構造体の製造方法は特に限定されない。接続構造体の製造方法の一例としては、第1の接続対象部材と第2の接続対象部材との間に上記導電材料を配置し、積層体を得た後、該積層体を加熱及び加圧する方法等が挙げられる。上記熱圧着の圧力は好ましくは40MPa以上、より好ましくは60MPa以上であり、好ましくは90MPa以下、より好ましくは70MPa以下である。上記熱圧着の加熱の温度は、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上であり、好ましくは140℃以下、より好ましくは120℃以下である。上記熱圧着の圧力及び温度が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間の導通信頼性及び絶縁信頼性をより一層高めることができる。また、上記導電性粒子が上記絶縁性粒子を有する場合には、導電接続時に導電性粒子の表面から絶縁性粒子が容易に脱離できる。
上記導電性粒子が上記絶縁性粒子を有する場合には、上記積層体を加熱及び加圧する際に、上記導電性粒子と、上記第1の電極及び上記第2の電極との間に存在している上記絶縁性粒子を排除することができる。例えば、上記加熱及び加圧の際には、上記導電性粒子と、上記第1の電極及び上記第2の電極との間に存在している上記絶縁性粒子が、上記導電性粒子の表面から容易に脱離する。なお、上記加熱及び加圧の際には、上記導電性粒子の表面から一部の上記絶縁性粒子が脱離して、上記導電部の表面が部分的に露出することがある。上記導電部の表面が露出した部分が、上記第1の電極及び上記第2の電極に接触することにより、上記導電性粒子を介して第1の電極と第2の電極とを電気的に接続することができる。
上記第1の接続対象部材及び第2の接続対象部材は、特に限定されない。上記第1の接続対象部材及び第2の接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、半導体パッケージ、LEDチップ、LEDパッケージ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びに樹脂フィルム、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル、リジッドフレキシブル基板、ガラスエポキシ基板及びガラス基板等の回路基板等の電子部品等が挙げられる。上記第1の接続対象部材及び第2の接続対象部材は、電子部品であることが好ましい。
上記接続対象部材に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極、銀電極、SUS電極、及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極、銀電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極、銀電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物層の材料としては、3価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び3価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記3価の金属元素としては、Sn、Al及びGa等が挙げられる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
(実施例1)
基材粒子Aとして、粒子径が3.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-203」)を用意した。
上記基材粒子Aの表面上に、以下のようにして導電層を形成した。
パラジウム触媒液5重量%を含むアルカリ溶液100重量部に、上記基材粒子A10重量部を、超音波分散器を用いて分散させた後、溶液をろ過することにより、基材粒子Aを取り出した。
次いで、基材粒子Aをジメチルアミンボラン1重量%溶液100重量部に添加し、基材粒子Aの表面を活性化させた。表面が活性化された基材粒子Aを十分に水洗した後、蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、分散液を得た。
次に、アルミナ粒子スラリー(平均粒子径150nm)1重量部を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Aを含む懸濁液(1)を得た。
また、硫酸ニッケル0.12mol/L、トリエタノールアミン0.15mol/L、グリシン0.2mol/L及びジメチルアミンボラン0.30mol/Lを含み、かつアンモニア水でpH7.5に調整されたニッケル-ボロンめっき液を用意した。
また、DL-リンゴ酸0.1mol/Lを含むアミン化合物除去液(pH2.8)を用意した。
また、2-エチルヘキシルアジッドホスフェイト0.05mol/Lを含む防錆剤溶液を用意した。
得られた懸濁液(1)を40℃にて攪拌しながら、上記ニッケル-ボロンめっき液(pH7.5)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行い、導電部としてニッケル-ボロン導電層(ボロン含有量1.5重量%)を形成した。
その後、pHが安定するまで攪拌し、水素の発泡が停止するのを確認し、無電解ニッケル-ボロンめっき後の懸濁液(2)を得た。
その後、懸濁液(2)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(3)を得た。
得られた懸濁液(3)を50℃にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、上記アミン化合物除去液をゆっくりと添加し、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(4)を得た(洗浄工程)。
その後、懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子をエタノール500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(5)を得た。
得られた懸濁液(5)を30℃にて攪拌しながら、粒子の表面を防錆処理するために、上記防錆剤溶液をゆっくりと添加し、10分間撹拌し、防錆処理後の後の懸濁液(6)を得た。
その後、懸濁液(6)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(実施例2)
1回目の洗浄工程に用いる洗浄液として、オゾン水生成装置(MTK社製)で生成された50ppmオゾン水(pH5.5、DL-リンゴ酸溶液にてpH調整)を用意した。
また、2回目の洗浄工程に用いる洗浄液として、実施例1と同様のDL-リンゴ酸0.1mol/Lを含むアミン化合物除去液(pH2.8)を用意した。
実施例1と同様の懸濁液(3)を25℃にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、上記50ppmオゾン水をゆっくりと添加し、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(4)を得た(1回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(5)を得た。
次に、得られた懸濁液(5)を50℃にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、上記アミン化合物除去液をゆっくりと添加し、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(6)を得た(2回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(6)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子をエタノール500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(7)を得た。
得られた懸濁液(7)を30℃にて攪拌しながら、粒子の表面を防錆処理するために、実施例1と同様の防錆剤溶液をゆっくりと添加し、10分間撹拌し、防錆処理後の後の懸濁液(8)を得た。
その後、懸濁液(8)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(実施例3)
以下の変更をしたこと以外は、実施例2と同様にして、導電性粒子を得た。
1回目の洗浄工程に用いる洗浄液を変更した。具体的には、オゾン水生成装置(MTK社製)で生成された50ppmオゾン水を、5%過酸化水素水(pH4.5、DL-リンゴ酸溶液にてpH調整)に変更した。
(実施例4)
実施例1と同様の懸濁液(1)を40℃にて攪拌しながら、実施例1と同様のニッケル-ボロンめっき液(pH7.5)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行い、導電部としてニッケル-ボロン導電層(ボロン含有量1.5重量%)を形成した。
その後、pHが安定するまで攪拌し、水素の発泡が停止するのを確認し、無電解ニッケル-ボロンめっき後の懸濁液(2)を得た。
その後、懸濁液(2)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(3)を得た。
得られた懸濁液(3)を95℃の煮沸した蒸留水中にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(4)を得た(1回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(5)を得た。
得られた懸濁液(5)を50℃にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、実施例1と同様のアミン化合物除去液をゆっくりと添加し、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(6)を得た(2回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(6)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子をエタノール500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(7)を得た。
得られた懸濁液(7)を30℃にて攪拌しながら、粒子の表面を防錆処理するために、実施例1と同様の上記防錆剤溶液をゆっくりと添加し、10分間撹拌し、防錆処理後の後の懸濁液(8)を得た。
その後、懸濁液(8)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(実施例5)
導電層形成用めっき液として、硫酸ニッケル0.12mol/L、グリシン0.25mol/L及び硫酸ヒドラジニウム1.50mol/Lを含み、かつアンモニア水でpH9.0に調整された高純度ニッケルめっき液を用意した。
実施例1と同様の懸濁液(1)を70℃にて攪拌しながら、上記高純度ニッケルめっき液(pH9.0)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行い、導電部として高純度ニッケル導電層を形成した。
その後、pHが安定するまで攪拌し、水素の発泡が停止するのを確認し、無電解高純度ニッケルめっき後の懸濁液(2)を得た。
その後、懸濁液(2)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(3)を得た。
その後、懸濁液(3)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(4)を得た。
得られた懸濁液(4)を95℃の煮沸した蒸留水中にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(5)を得た(1回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(5)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(6)を得た。
得られた懸濁液(6)を50℃にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、実施例1と同様のアミン化合物除去液をゆっくりと添加し、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(7)を得た(1回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(7)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子をエタノール500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(8)を得た。
得られた懸濁液(8)を30℃にて攪拌しながら、粒子の表面を防錆処理するために、実施例1と同様の防錆剤溶液をゆっくりと添加し、10分間撹拌し、防錆処理後の後の懸濁液(9)を得た。
その後、懸濁液(9)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(実施例6)
導電層形成用めっき液として、硫酸ニッケル0.12mol/L、クエン酸0.1mol/L、グリシン0.1mol/L及びジメチルアミンボラン0.15mol/Lを含み、かつアンモニア水でpH9.5に調整されたニッケル-ボロンめっき液を用意した。
実施例1と同様の懸濁液(1)を60℃にて攪拌しながら、上記ニッケル-ボロンめっき液(pH9.5)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行い、導電部としてニッケル-ボロン導電層(ボロン含有量0.5重量%)を形成した。
その後、pHが安定するまで攪拌し、水素の発泡が停止するのを確認し、無電解ニッケル-ボロンめっき後の懸濁液(2)を得た。
その後、懸濁液(2)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(3)を得た。
得られた懸濁液(3)を95℃の煮沸した蒸留水中にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(4)を得た(1回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(5)を得た。
得られた懸濁液(5)を50℃にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、実施例1と同様のアミン化合物除去液をゆっくりと添加し、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(6)を得た(2回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(6)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子をエタノール500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(7)を得た。
得られた懸濁液(7)を30℃にて攪拌しながら、粒子の表面を防錆処理するために、実施例1と同様の防錆剤溶液をゆっくりと添加し、10分間撹拌し、防錆処理後の後の懸濁液(8)を得た。
その後、懸濁液(8)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(実施例7)
導電層形成用めっき液として、硫酸ニッケル0.12mol/L、グリシン0.35mol/L及び硫酸ヒドラジニウム0.75mol/Lを含み、かつアンモニア水でpH12.0に調整された高純度ニッケルめっき液を用意した。
実施例1と同様の懸濁液(1)を85℃にて攪拌しながら、上記高純度ニッケルめっき液(pH12.0)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行い、導電部として高純度ニッケル導電層を形成した。
その後、pHが安定するまで攪拌し、水素の発泡が停止するのを確認し、無電解高純度ニッケルめっき後の懸濁液(2)を得た。
その後、懸濁液(2)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(3)を得た。
その後、懸濁液(3)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(4)を得た。
得られた懸濁液(4)を95℃の煮沸した蒸留水中にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(5)を得た(1回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(5)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(6)を得た。
得られた懸濁液(6)を50℃にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、実施例1と同様のアミン化合物除去液をゆっくりと添加し、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(7)を得た(2回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(7)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子をエタノール500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(8)を得た。
得られた懸濁液(8)を30℃にて攪拌しながら、粒子の表面を防錆処理するために、実施例1と同様の防錆剤溶液をゆっくりと添加し、10分間撹拌し、防錆処理後の後の懸濁液(9)を得た。
その後、懸濁液(9)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(実施例8)
1層目の導電層形成用めっき液として、硫酸ニッケル0.08mol/L、トリエタノールアミン0.15mol/L、グリシン0.2mol/L及びジメチルアミンボラン0.30mol/Lを含み、かつアンモニア水でpH7.5に調整されたニッケル-ボロンめっき液を用意した。
2層目の導電層形成用めっき液として、硫酸ニッケル0.04mol/L、グリシン0.25mol/L及び硫酸ヒドラジニウム1.50mol/Lを含み、かつアンモニア水でpH9.0に調整された高純度ニッケルめっき液を用意した。
実施例1と同様の懸濁液(1)を50℃にて攪拌しながら、1層目の導電層形成用めっき液として、上記ニッケル‐ボロンめっき液(pH7.5)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行い、導電部としてニッケル-ボロン導電層(ボロン含有量1.2重量%)を形成した。
その後、pHが安定するまで攪拌し、水素の発泡が停止するのを確認し、無電解ニッケル-ボロンめっき後の懸濁液(2)を得た。
その後、懸濁液(2)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(3)を得た。
懸濁液(3)を75℃にて攪拌しながら、2層目の導電層形成用めっき液として上記高純度ニッケルめっき液(pH9.0)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行い、導電部として1層目にニッケル-ボロン導電層(ボロン含有量1.2重量%)が形成され、2層目に高純度ニッケル導電層を形成した。
その後、pHが安定するまで攪拌し、水素の発泡が停止するのを確認し、無電解ニッケル-ボロンめっき後の懸濁液(4)を得た。
その後、懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(5)を得た。
その後、懸濁液(5)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(6)を得た。
得られた懸濁液(6)を95℃の煮沸した蒸留水中にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(7)を得た(1回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(7)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(8)を得た。
得られた懸濁液(8)を50℃にて攪拌しながら、粒子の表面のアミン化合物を除去するために、実施例1と同様のアミン化合物除去液をゆっくりと添加し、5分間撹拌し、アミン化合物を除去した後の懸濁液(9)を得た(1回目の洗浄工程)。
その後、懸濁液(9)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子をエタノール500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(10)を得た。
得られた懸濁液(10)を30℃にて攪拌しながら、粒子の表面を防錆処理するために、実施例1と同様の防錆剤溶液をゆっくりと添加し、10分間撹拌し、防錆処理後の後の懸濁液(11)を得た。
その後、懸濁液(11)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(実施例9)
アルミナ粒子スラリーをニッケルスラリー(150nm)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子を得た。
(実施例10)
上記基材粒子Aを、基材粒子Aと粒子径のみが異なり、粒子径が1.5μmである基材粒子Bに変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子を得た。
(実施例11)
上記基材粒子Aを、基材粒子Aと粒子径のみが異なり、粒子径が10μmである基材粒子Cに変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子を得た。
(実施例12)
攪拌機及び温度計が取り付けられた500mLの反応容器内に、0.13重量%のアンモニア水溶液300gを入れた。次に、反応容器内のアンモニア水溶液中に、メチルトリメトキシシラン4.1gと、ビニルトリメトキシシラン19.2gと、シリコーンアルコキシオリゴマー(信越化学工業社製「X-41-1053」)0.7gとの混合物をゆっくりと添加した。撹拌しながら、加水分解及び縮合反応を進行させた後、25重量%アンモニア水溶液2.4mLを添加した後、アンモニア水溶液中から粒子を単離して、得られた粒子を酸素分圧10-17atm、350℃で2時間焼成して、粒子径が3.0μmの有機無機ハイブリッド粒子(基材粒子D)を得た。上記基材粒子Aを上記基材粒子Dに変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子を得た。
(実施例13)
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を用意した。上記セパラブルフラスコ内に、イオン交換水を入れ、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%となるように秤取した。その後、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、平均粒子径220nm及びCV値10%の絶縁性粒子を得た。
絶縁性粒子を超音波照射下でイオン交換水に分散させ、絶縁性粒子の10重量%水分散液を得た。
実施例1で得られた導電性粒子10gをイオン交換水500mLに分散させ、絶縁性粒子の水分散液4gを添加し、室温で6時間攪拌した。0.3μmのメッシュフィルターでろ過した後、更にメタノールで洗浄し、乾燥し、絶縁性粒子が付着した導電性粒子を得た。
走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、導電性粒子の表面に絶縁性粒子による被覆層が1層のみ形成されていた。画像解析により導電性粒子の中心より2.5μmの面積に対する絶縁性粒子の被覆面積(即ち絶縁性粒子の粒子径の投影面積)を算出したところ、被覆率は40%であった。
(実施例14)
実施例1と同様の懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(実施例15)
アルミナ粒子スラリー(平均粒子径150nm)の添加量を1重量部から0.33重量部に変更し、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積を26%に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子を得た。
(実施例16)
アルミナ粒子スラリー(平均粒子径150nm)の添加量を1重量部から1.33重量部に変更し、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積を99%に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子を得た。
(比較例1)
実施例1と同様の懸濁液(3)をろ過することにより、粒子を取り出し、純水で十分に洗浄した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(4)を得た(洗浄工程)。
懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(比較例2)
実施例5と同様の懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し純水で十分に洗浄した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(5)を得た(洗浄工程)。
その後、懸濁液(5)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(比較例3)
実施例8と同様の懸濁液(6)をろ過することにより、粒子を取り出し、純水で十分に洗浄した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(7)を得た(洗浄工程)。
その後、懸濁液(7)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が74%であった。
(比較例4)
実施例1と同様の基材粒子Aをジメチルアミンボラン1重量%溶液100重量部に添加し、基材粒子Aの表面を活性化させた。表面が活性化された基材粒子Aを十分に水洗した後、蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(1)を得た。
得られた懸濁液(1)を40℃にて攪拌しながら、上記ニッケル-ボロンめっき液(pH7.5)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行い、導電部としてニッケル-ボロン導電層(ボロン含有量1.5重量%)を形成した。
その後、pHが安定するまで攪拌し、水素の発泡が停止するのを確認し、無電解ニッケル-ボロンめっき後の懸濁液(2)を得た。
その後、懸濁液(2)をろ過することにより、粒子を取り出し、十分に水洗した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(3)を得た。
その後、懸濁液(3)をろ過することにより、粒子を取り出し、純水で十分に洗浄した。この粒子を蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(4)を得た(洗浄工程)。
その後、懸濁液(4)をろ過することにより、粒子を取り出し、エタノール洗浄し、乾燥することにより、導電性粒子を得た。
得られた導電性粒子では、基材粒子Aの表面上に導電部(厚み102nm)が形成されていた。得られた導電性粒子では、導電部の外表面の全表面積100%中、突起がある部分の表面積が0%であった。
(評価)
(1)窒素含有化合物の残存量の評価
開口を有する石英管を用意し、洗浄した。この石英管内に、得られた導電性粒子1gと、イオン交換水(比抵抗18MΩ)10mLとを入れた。次に、ガスバーナーにより石英管の開口を溶融し、密封し、試験体を得た。121℃のオーブン内に試験体を入れ、121℃で48時間加熱した。その後、石英管を開封した。石英管内の加熱後の液を0.1μmのメンブランフィルターでろ過し、加熱後の液における水相を取り出した。ろ過した水相中の有機酸の濃度をイオンクロマトグラフ装置(DIONEX社製「ICS-3000」)を用いて測定した。
(2)初期の接続抵抗A
得られた導電性粒子を含有量が10重量%となるように、三井化学社製「ストラクトボンドXN-5A」に添加し、分散させて、異方性導電ペーストを作製した。
L/Sが30μm/30μmであるITO電極パターンを上面に有する透明ガラス基板を用意した。また、L/Sが30μm/30μmであるAu電極パターンを下面に有する半導体チップを用意した。
上記透明ガラス基板上に、作製直後の異方性導電ペーストを厚さ30μmとなるように塗工し、異方性導電ペースト層を形成した。次に、異方性導電ペースト層上に上記半導体チップを、電極同士が対向するように積層した。
その後、異方性導電ペースト層の温度が185℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、3MPaの圧力をかけて異方性導電ペースト層を185℃で硬化させて、接続構造体を得た。
上記接続構造体15個の上下の電極間の接続抵抗を、4端子法により測定した。2つの接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。初期の接続抵抗を下記の基準で判定した。
[初期の接続抵抗Aの判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が8.0Ω以下
○ :接続抵抗の平均値が8.0Ωを超え10.0Ω以下
△ :接続抵抗の平均値が10.0Ωを超え15.0Ω以下
× :接続抵抗の平均値が15.0Ωを超える
(3)耐マイグレーション性試験後の接続抵抗B(導通信頼性)
上記(2)の初期の接続抵抗Aの評価で得られた接続構造体の測定用端子間に10Vの電圧を印加した状態で85℃及び85%RHの雰囲気下にて100時間暴露した。この間、測定用端子間の接続抵抗Bを測定した。耐マイグレーション性を下記基準で判定した。
[耐マイグレーション性試験後の接続抵抗Bの判定基準]
○○○:接続抵抗Bが接続抵抗Aの1倍未満
○○ :接続抵抗Bが接続抵抗Aの1倍以上、1.5倍未満
○ :接続抵抗Bが接続抵抗Aの1.5倍以上、2倍未満
△ :接続抵抗Bが接続抵抗Aの2倍以上、5倍未満
× :接続抵抗Bが接続抵抗Aの5倍以上
(4)初期の接続抵抗C
接続構造体の作製:
以下の成分を配合して、配合物を得た。
熱硬化性化合物であるエポキシ化合物(ナガセケムテックス社製「EP-3300P」)20重量部
熱硬化性化合物であるエポキシ化合物(DIC社製「EPICLONHP-4032D」)15重量部
熱硬化剤である熱カチオン発生剤(三新化学社製 サンエイド「SI-60」)5重量部
フィラーであるシリカ(平均粒子径0.25μm)20重量部
得られる異方性導電ペースト100重量%中で導電性粒子の含有量が10重量%となるように、得られた配合物に導電性粒子を添加した後、遊星式攪拌機を用いて2000rpmで5分間攪拌することにより、異方性導電ペーストを得た。
L/Sが20μm/20μmのAl-Ti4%電極パターン(Al-Ti4%電極厚み1μm)を上面に有するガラス基板を用意した。また、L/Sが20μm/20μmの金電極パターン(金電極厚み20μm)を下面に有する半導体チップを用意した。
上記ガラス基板の上面に、作製直後の異方性導電ペーストを厚さ20μmとなるように塗工し、異方性導電材料層を形成した。次に、異方性導電材料層の上面に上記半導体チップを、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電材料層の温度が170℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、2.5MPaの圧力をかけて、異方性導電材料層を170℃で硬化させ、接続構造体を得た。
接続抵抗の測定:
上記接続構造体15個の上下の電極間の接続抵抗を、4端子法により測定した。2つの接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。初期の接続抵抗を下記の基準で判定した。
[初期の接続抵抗Cの判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が8.0Ω以下
○ :接続抵抗の平均値が8.0Ωを超え10.0Ω以下
△ :接続抵抗の平均値が10.0Ωを超え15.0Ω以下
× :接続抵抗の平均値が15.0Ωを超える
(5)耐マイグレーション性試験後の接続抵抗D(導通信頼性)
上記(4)の初期の接続抵抗Cの評価で得られた接続構造体を20Vの電圧を印加した状態で85℃及び85%RHの雰囲気下にて100時間放置した。接続構造体を上記条件で放置したことによって、バインダー樹脂中に浸入した水とバインダー樹脂中に含まれる酸の反応によって、接続構造体における電極間の接続部分が酸の存在下に一定期間晒された。放置後の接続構造体において、接続構造体の対向する電極間の接続抵抗Dを4端子法により測定した。また、酸の存在下に晒された後の接続抵抗を下記の基準で判定した。
[耐マイグレーション性試験後の接続抵抗Dの判定基準]
○○○:接続抵抗Dが接続抵抗Cの3倍未満
○○ :接続抵抗Dが接続抵抗Cの3倍以上、3.5倍未満
○ :接続抵抗Dが接続抵抗Cの3.5倍以上、4倍未満
△ :接続抵抗Dが接続抵抗Cの4倍以上、5倍未満
× :接続抵抗Dが接続抵抗Cの5倍以上
(6)絶縁性A
上記の(2)初期の接続抵抗Aの評価で得られた接続構造体の隣り合う電極20個においてリークが生じているか否かを、テスターで測定した。絶縁性を下記の基準で判定した。
[絶縁性Aの判定基準]
○:リーク箇所が全くない
×:リーク箇所がある
(7)絶縁性B
上記の(4)初期の接続抵抗Cの評価で得られた接続構造体の隣り合う電極20個においてリークが生じているか否かを、テスターで測定した。絶縁性を下記の基準で判定した。
[絶縁性Bの判定基準]
○:リーク箇所が全くない
×:リーク箇所がある
詳細及び結果を下記の表1~4に示す。
Figure 0007277331000001
Figure 0007277331000002
Figure 0007277331000003
Figure 0007277331000004
1…導電性粒子
2…基材粒子
3…導電部
11…導電性粒子
11a…突起
12…導電部
12a…突起
13…芯物質
14…絶縁性物質
21…導電性粒子
21a…突起
22…導電部
22a…突起
22A…第1の導電部
22Aa…突起
22B…第2の導電部
22Ba…突起
31…導電性粒子
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

Claims (15)

  1. アミン化合物及びヒドラジン化合物の内の少なくとも一方である窒素含有化合物を含む導電性粒子であり、
    前記導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱したときに、加熱後の前記測定用液における水相中の前記窒素含有化合物の含有量が1000μg以下である、導電性粒子。
  2. 窒素含有化合物であるアミン化合物を含む導電性粒子であり、
    前記導電性粒子1gをイオン交換水10mLに加えた測定用液を、密封条件下において121℃で48時間加熱したときに、加熱後の前記測定用液における水相中の前記アミン化合物の含有量が1000μg以下である、導電性粒子。
  3. 基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された導電部とを備える、請求項1又は2に記載の導電性粒子。
  4. 前記導電部が、ニッケルと、前記窒素含有化合物とを含む、請求項3に記載の導電性粒子。
  5. 前記導電部の外表面に突起を有する、請求項3又は4に記載の導電性粒子。
  6. 前記導電部の外表面の全表面積100%中、前記突起がある部分の表面積が25%以上である、請求項5に記載の導電性粒子。
  7. 前記導電部内において、複数の前記突起を形成するように、前記導電部内において、前記導電部の表面を隆起させている複数の芯物質を備える、請求項5又は6に記載の導電性粒子。
  8. 前記導電部の外表面上に配置された絶縁性物質を備える、請求項3~7のいずれか1項に記載の導電性粒子。
  9. 前記基材粒子が、樹脂粒子又は有機無機ハイブリッド粒子である、請求項3~8のいずれか1項に記載の導電性粒子。
  10. 前記導電部の外表面が防錆処理されている、請求項3~9のいずれか1項に記載の導電性粒子。
  11. 前記導電部の外表面が、炭素数6~22のアルキル基を有する化合物により防錆処理されている、請求項10に記載の導電性粒子。
  12. 前記導電部の外表面が、リンを含まない化合物により防錆処理されている、請求項10又は11に記載の導電性粒子。
  13. 粒子径が1μm以上10μm以下である、請求項1~12のいずれか1項に記載の導電性粒子。
  14. 請求項1~13のいずれか1項に記載の導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む、導電材料。
  15. 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、
    前記接続部の材料が、請求項1~13のいずれか1項に記載の導電性粒子であるか、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であり、
    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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