JPH11329059A

JPH11329059A - プローブ用導電性微粒子、その製造方法及び導電検査用プローブ

Info

Publication number: JPH11329059A
Application number: JP10129186A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kodera; 嘉秋小寺; Kazuo Ukai; 和男鵜飼; Kazuhiko Kamiyoshi; 和彦神吉
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】厚膜の貴金属被覆層を有する耐久性に優れた
プローブ用導電性微粒子を提供する。【解決手段】平均粒子径が１０〜１０００μｍの球状
高分子粒子の表面に貴金属被覆層が形成されてなるプロ
ーブ用導電性微粒子であって、前記貴金属被覆層の厚み
が、前記球状高分子粒子の半径の０．０１〜０．４倍で
あるプローブ用導電性微粒子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ用導電性
微粒子、その製造方法及びそれを用いてなる導電検査用
プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、導電検査用プローブに使用する
導電性微粒子として、金属粉、半田ボール等が用いられ
ている。しかしながら、金属粉は真球度に乏しく、ま
た、半田ボールは粒径分布が広く、空気酸化を受け易
い。このため、これら金属粉や半田ボールを導電検査用
プローブに使用した場合には、耐久性に乏しい。

【０００３】また、最近では、導電検査用プローブとし
て、ニッケル製のプローブの端子に金メッキが施された
金属製の針が用いられている。しかしながら、上記構成
の導電検査用プローブは、弾力性に欠けるため耐久性に
乏しく、使用回数が限られることとなる。

【０００４】特開平１−２４２７８２号公報には、有機
質又は無機質の芯材の表面に、無電解メッキ法による金
属が被覆された導電性微粒子が開示されている。しかし
ながら、無電解メッキ法を用いた場合には、形成される
金属被覆層が薄いため、導電性微粒子の電気容量が小さ
く、金属被覆層が破壊されやすい。このため、導電検査
用プローブに使用した場合、繰り返し圧縮における耐久
性に乏しく、使用回数が限られることとなる。

【０００５】特開平８−２２５６２５号公報には、弾力
性微粒子に金属メッキによる被覆層が形成された導電性
微粒子が開示されており、この導電性微粒子は、繰り返
し圧縮使用したときの強度低下が少ない。このため、導
電検査用プローブに使用した場合、繰り返し圧縮におけ
る耐久性に優れる。しかしながら、この場合にも、形成
される金属被覆層は薄いため、導電性微粒子の電気容量
が小さくなり、金属被覆層が破壊されやすい。このた
め、導電検査用プローブに使用した場合、繰り返し導通
における耐久性に乏しく、使用回数が限られることとな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、厚膜の貴金属被覆層を有する耐久性に優れたプロー
ブ用導電性微粒子、その製造方法及びそれを用いた導電
検査用プローブを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のプローブ用導電
性微粒子は、平均粒子径が１０〜１０００μｍの球状高
分子粒子の表面に貴金属被覆層が形成されてなるプロー
ブ用導電性微粒子であって、上記貴金属被覆層の厚み
が、前記球状高分子粒子の半径の０．０１〜０．４倍で
あることを特徴とするものである。以下に本発明を詳述
する。

【０００８】本発明のプローブ用導電性微粒子は、平均
粒子径が１０〜１０００μｍの球状高分子粒子の表面に
貴金属被覆層が形成されてなるプローブ用導電性微粒子
であって、上記貴金属被覆層の厚みが、前記球状高分子
粒子の半径の０．０１〜０．４倍である。上記プローブ
用導電性微粒子を構成する上記球状高分子粒子は、平均
粒子径が１０〜１０００μｍである。１０μｍ未満であ
ると、電気メッキ時において粒子の凝集が起こりやす
く、１０００μｍを超えると、貴金属被覆層が厚くなり
すぎコスト高の原因となるため、上記範囲に限定され
る。より好ましくは、３０〜１００μｍである。上記球
状高分子粒子の平均粒子径は、導電検査用プローブが触
針するパッド、プローブとパッドのピッチ間距離により
選択される。また、上記球状高分子粒子は、導電検査用
プローブの検査精度を高くするため粒子径分布は狭い方
が好ましいが、プローブ自体の撓みが存在するため、変
動係数は５％程度以内であればよい。

【０００９】上記球状高分子粒子に使用される単量体と
しては特に限定されず、例えば、アクリル酸、メタクリ
ル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロト
ン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸類；アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、
アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アク
リル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、ア
クリル酸ステアリル等のアクリル酸エステル類；メタク
リル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロ
ピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチ
ル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラ
ウリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ドデシ
ル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸β−ヒドロ
キシエチル、メタクリル酸ヒドロキシメチル等のメタク
リル酸エステル類；スチレン、ビニルトルエン、α−メ
チルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｔ−ブチルスチ
レン、クロルスチレン等のスチレン系単量体；ブタジエ
ン、イソプレン等のジエン系単量体；エチレン、塩化ビ
ニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メチロール
アクリルアミド、ステアリン酸ビニル、アクリルアセテ
ート、アジピン酸ジアリル、イタコン酸ジメチル、マレ
イン酸ジエチル、アリルアルコール、塩化ビニリデン、
ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ヒドロキ
シアクリルアミド、２−ビニル−２−オキサゾリン、２
−イソプロペニル−２−オキサゾリン、ジメチルアミノ
エチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリ
ルグリシジルエーテル、モノメチルフマレート等を挙げ
ることができる。これらは単独で使用してもよく、２種
以上を併用してもよい。これらの種類、組み合わせ等は
特に限定されない。

【００１０】更に、上記重合性単量体とともに任意の架
橋性化合物、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフ
タレン、その誘導体等の芳香族ジビニル化合物；エチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコー
ルジ（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、１，３−ブタンジオールジ
（メタ）アクリレート等のジエチレン性又はトリエチレ
ン性不飽和カルボン酸エステル；Ｎ，Ｎ−ジビニルアニ
リン、ジビニルエーテル、ジビニルサルファイド、ジビ
ニルスルホン酸等のジビニル化合物及び３個以上のビニ
ル基を有する化合物を１種又は２種以上使用することが
できる。上記架橋性化合物の使用量は、該架橋性化合物
と上記重合性単量体との合計量に対し、０．００５〜１
００重量％が好ましい。

【００１１】上記球状高分子粒子を重合する方法として
は特に限定されず、例えば、懸濁重合、乳化重合等を挙
げることができる。

【００１２】また、上記球状高分子粒子は、１０％圧縮
時の圧縮弾性率Ｋ₁₀値が１００〜６００ｋｇｆ／ｍｍ²
であり、かつ、圧縮変形２０％負荷後の変形回復率が１
０％以上であるのが好ましい。これは、導電検査用プロ
ーブとして用いたときの繰り返し圧縮後の強度低下を少
なくして耐久性を高めるため、弾力性が必要であるから
である。１０％圧縮時の圧縮弾性率Ｋ₁₀値が１００ｋｇ
ｆ／ｍｍ²未満であると、弾力性が低くなりすぎ、６０
０ｋｇｆ／ｍｍ²を超えると、弾力性が高くなりすぎ、
得られる導電性微粒子がプローブとして用いられた場合
に、好ましい弾力性が得られない場合がある。圧縮変形
２０％負荷後の変形回復率が１０％未満であると、プロ
ーブとして用いられた場合に、繰り返し圧縮使用したと
きの強度低下が大きくなり、弾力性に欠けるため耐久性
が乏しくなる。上記特性を有する球状高分子粒子を得る
ためには、架橋構造をもつ球状高分子粒子であることが
好ましい。

【００１３】上記球状高分子粒子の表面には、貴金属被
覆層が形成されている。上記貴金属被覆層を構成する貴
金属は、得られる導電性微粒子の耐久性を高めるため、
空気酸化しにくいＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄであることが
好ましい。

【００１４】上記貴金属被覆層の厚みは、上記球状高分
子粒子の半径の０．０１〜０．４倍である。０．０１倍
未満であると、得られた導電性微粒子の電気容量が低く
なり、０．４倍を超えると、貴金属の被覆量が多くなり
コスト高となるため、上記範囲に限定される。上記球状
高分子粒子の平均粒径が１０μｍの場合は、上記貴金属
被覆層の厚みは１〜２μｍのものが好ましい。また、上
記球状高分子粒子の平均粒径が１０００μｍの場合は、
上記貴金属被覆層の厚みは５〜１０μｍのものが好まし
い。

【００１５】上記プローブ用導電性微粒子は、上記球状
高分子粒子にメッキを施して、貴金属被覆層を形成する
ことにより製造される。メッキを施す方法としては特に
限定されず、例えば、電気メッキ等が挙げられる。ただ
し、電気メッキを行う前に、貴金属被覆層の密着性を上
げるために、無電解メッキによりメッキ層を形成するこ
とが好ましい。

【００１６】無電解メッキのみによって、貴金属をメッ
キして導電性微粒子を得た場合、導電性微粒子の電気抵
抗がプローブ用途として必要とされる１Ω以下であると
きはプローブ用導電性微粒子として使用可能であるが、
メッキ厚みが薄いため、電気容量が０．３Ａ以下とな
り、０．３Ａ以上の電流を流すと貴金属被覆層が破壊さ
れ、耐久性に乏しいものとなる。

【００１７】また、電気メッキを行う場合は、高速回転
メッキ装置を用いて行うことにより、メッキによる被覆
層がより厚くなり、導電性微粒子の電気容量が１Ａ以上
となって好ましい。上記高速回転メッキ装置を用いて電
気メッキを行う場合には、電気メッキ中の上記球状高分
子粒子どうしの凝集を防止するため、ダミー粒子を添加
することが好ましい。これにより、粒子どうしの凝集が
防止されて電気メッキが行われるため、貴金属被覆層が
より厚く、かつ、均一になり、得られた導電性微粒子の
電気容量が大きくなり、繰り返し導通における耐久性に
優れたものとなる。

【００１８】ダミー粒子としては、上記球状高分子粒子
の平均粒径の３倍以上の粒径を有し、かつ、密度が３．
０ｇｒ／ｃｍ³以上、特に好ましくは、５．０ｇｒ／ｃ
ｍ³以上の球状絶縁粒子を用いる。ダミー粒子の粒径が
上記球状高分子粒子の平均粒径の３倍未満であると、得
られた導電性微粒子とダミー粒子との分別がしにくくな
り、密度が３．０ｇｒ／ｃｍ³未満であると、ニッケル
メッキ粒子どうしの凝集を防止することがしにくくな
る。

【００１９】ダミー粒子の材質は、電気メッキ中にメッ
キされて肥大化することなく、再使用可能な絶縁体であ
ることが好ましく、形状は、導電性微粒子にキズをつけ
ず、又は、導電性微粒子を破壊することのない球状であ
るのが好ましい。ダミー粒子としては特に限定されず、
例えば、球状のセラミック粒子等が挙げられる。上記球
状のセラミック粒子としては、ジルコニア粒子、アルミ
ナ粒子、窒化珪素粒子等が好ましい。

【００２０】上記プローブ用導電性微粒子を用いた上記
導電検査用プローブも本発明の一つである。また、上記
プローブ用導電性微粒子を、ボールグリッドアレー（Ｂ
ＧＡ）、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）等に用
いることができる。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００２２】実施例１〜７表１に示した球状高分子粒子のうちａ〜ｃの各粒子を用
いて、通常の条件によりエッチングを行った。次に、上
記球状高分子粒子に触媒を吸着させた後、ニッケルとし
て上村工業社製のＢＥＬニッケルを用いて無電解ニッケ
ルメッキを行い、ニッケルでメッキされた粒子（以下、
ニッケルメッキ粒子という）を得た。次に、高速回転メ
ッキ装置（上村工業社製、フロースループレーターＲＰ
−１特型）を使用し、Ａｕメッキ液を用い、得られたニ
ッケルメッキ粒子にダミー粒子をそれぞれ添加して、所
定の電流密度で電気メッキを行い各導電性微粒子を得
た。

【００２３】電気メッキ時の上記各ニッケルメッキ粒子
の表面積は１００ｄｍ²であり、高速回転メッキ装置の
周速は２１Ｈｚで、各実施例で同じ条件とした。ダミー
粒子の添加量は、見かけ容積で、上記各ニッケルメッキ
粒子の１／２とした。ニッケルメッキ粒子のメッキ厚
み、電気メッキ時の各電流密度、ダミー粒子の各材質と
平均粒径、各導電性微粒子のメッキ厚みはそれぞれ表２
に記載した。

【００２４】評価方法（１）導電性微粒子の凝集状態の評価得られた各導電性微粒子について、粒子の凝集状態を光
学顕微鏡で観察し、以下の評価基準によって評価した。
その結果を表２に記載した。 ○ 導電性微粒子の凝集が観察されない。 △ 導電性微粒子の全体の０．１％未満に凝集が観察さ
れる。 × 導電性微粒子の全体の０．１％以上に凝集が観察さ
れる。（２）導電性微粒子の損傷状態の評価得られた各導電性微粒子について、粒子の損傷状態を走
査型電子顕微鏡で観察し、以下の評価基準によって評価
した。その結果を表２に記載した。 ○ 導電性微粒子の損傷が観察されない。 △ 導電性微粒子の全体の０．１％未満に損傷が観察さ
れる。 × 導電性微粒子の全体の０．１％以上に損傷が観察さ
れる。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】比較例１〜４ダミー粒子を用いないこと、又は、粒径２．０ｍｍ、長
さ５ｍｍのステンレスのダミー粒子を用いたこと以外は
実施例１〜７と同様にして、各導電性微粒子を得た。得
られた各導電性微粒子について、粒子の凝集状態及び損
傷状態を、実施例１〜７と同様にして観察した。その結
果を表３に記載した。

【００２８】

【表３】

【００２９】実施例８〜１４表１に示した球状高分子粒子のうちａ〜ｇの各粒子を用
いて、実施例１〜７と同様にして無電解ニッケルメッキ
を行い、ニッケルメッキ粒子を得た。これらの得られた
ニッケルメッキ粒子に、所定のメッキ液を用いて、実施
例１〜７と同様にして電気メッキを行い、各導電性微粒
子を得た。

【００３０】ダミー粒子は所定の粒径のジルコニア粒子
（ＺｒＯ₂＝６．０ｇｒ／ｃｍ³）を用いた。ダミー粒
子の添加量は、実施例１〜７と同条件とした。ニッケル
メッキ粒子のメッキ厚み、電気メッキ時の各メッキ液と
各電流密度、ダミー粒子の各粒径、各導電性微粒子のメ
ッキ厚みをそれぞれ表４に記載した。

【００３１】評価方法（１）導電性微粒子のメッキの割れ状態評価得られた各導電性微粒子について、微小圧縮試験機（島
津製作所社製、ＰＣＴ−２００型）を用いて、２０％圧
縮５０回繰り返し試験を行い、粒子のメッキ割れ状態を
光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で観察し、以下の評価基
準によって評価した。その結果を表４に記載した。 ○ 導電性微粒子のメッキ割れが観察されない。 △ 導電性微粒子の全体の１０％未満にメッキ割れが観
察される。 × 導電性微粒子のメッキ全体の１０％以上にメッキ割
れが観察される。（２）導電性微粒子の破壊状態の評価得られた各導電性微粒子について、微小圧縮試験機（島
津製作所社製、ＰＣＴ−２００型）を用いて、２０％圧
縮５０回繰り返し試験を行い、粒子の破壊状態を光学顕
微鏡と走査型電子顕微鏡で観察し、以下の評価基準によ
って評価した。その結果を表４に記載した。 ○ 導電性微粒子の破壊が観察されない。 △ 導電性微粒子の全体の１％未満に破壊が観察され
る。 × 導電性微粒子のメッキ全体の１％以上に破壊が観察
される。

【００３２】

【表４】

【００３３】比較例５〜８表１に示した球状高分子粒子のうち、架橋構造を有さな
いｈ〜ｋの各粒子を用いること以外は実施例８〜１４と
同様にして、導電性微粒子を得た。得られた各導電性微
粒子について、メッキ割れ状態及び破壊状態を、実施例
８〜１４と同様にして観察した。その結果を表５に記載
した。

【００３４】

【表５】

【００３５】実施例１５〜１９表１に示した球状高分子粒子のうちａ、ｂ、又は、ｇ粒
子を用いて、実施例１〜７と同様にして無電解ニッケル
メッキを行い、ニッケルメッキ粒子を得た。これらの得
られたニッケルメッキ粒子に、実施例１〜７と同様にし
て電気メッキを行い、各導電性微粒子を得た。ダミー粒
子は所定の粒径のジルコニアボール（ＺｒＯ₂＝６．０
ｇｒ／ｃｍ³）を用いた。ダミー粒子の添加量は、実施
例１〜７と同条件とした。ニッケルメッキ粒子のメッキ
厚み、電気メッキ時の各メッキ液と各電流密度、ダミー
粒子の各粒径、各導電性微粒子のメッキ厚みはそれぞれ
表６に記載した。

【００３６】得られた各導電性微粒子について、微小粒
子電気抵抗測定機（積水化学工業社製）を用いて、電気
抵抗値と電気容量値とを測定した。電気抵抗値は、１２
１℃で相対湿度１００％のプレッシャークッカーテスト
（以下、ＰＣＴテストという）の前後で測定した。電気
容量値は、微小圧縮試験機（島津製作所社製、ＰＣＴ−
２００型）を用いて、１０％圧縮５０回繰り返し試験の
前後で測定した。その結果を表６に記載した。

【００３７】

【表６】

【００３８】比較例９〜１３表１に示した球状高分子粒子のうち、ａ、ｂ、ｇ、又
は、ｌ粒子を用いたこと、電気メッキ時のメッキ液とし
てＮｉメッキ液又は半田メッキ液を用いたこと、又は、
電気メッキに替えてＡｕによる置換メッキを行ったこと
以外は実施例１５〜１９と同様にして、各導電性微粒子
を得た。得られた各導電性微粒子について、電気抵抗値
と電気容量値とを、実施例１５〜１９と同様にして測定
した。その結果を表７に記載した。

【００３９】

【表７】

【００４０】表２に示したように、実施例１〜７の導電
性微粒子は、電気メッキ時にダミー粒子としてセラミッ
ク粒子を添加することにより、粒子の凝集が少なく、粒
子の損傷が少ないものであった。これらの得られた導電
性微粒子は、電気メッキ時における粒子の凝集が少ない
ため、貴金属被覆層が厚く形成され、また、粒子の損傷
が少ないため、均一な貴金属被覆層が形成され、耐久性
に優れたものであった。しかしながら、表３に示したよ
うに、比較例１〜４の導電性微粒子は、電気メッキ時に
おける粒子の凝集が多いため、貴金属被覆層が薄く形成
され、又は、損傷が多いため、不均一な貴金属被覆層が
形成され、耐久性に乏しいものであった。

【００４１】表４に示したように、実施例８〜１４の導
電性微粒子は、２０％圧縮５０回繰り返し試験後の粒子
のメッキ割れが少なく、粒子の破壊が少ないものであっ
た。従って、これらの得られた導電性微粒子は、繰り返
し圧縮における耐久性に優れたものであった。しかしな
がら、表５に示したように、比較例５〜８の導電性微粒
子は、上記メッキ割れが多く、又は、上記破壊が多いた
め、繰り返し圧縮後の耐久性に乏しいものであった。

【００４２】表６に示したように、実施例１５〜１９の
導電性微粒子は、ＰＣＴテスト前後の電気抵抗値、及
び、１０％圧縮５０回繰り返し試験後の電気容量値の変
化の少ないものであった。従って、これらの得られた導
電性微粒子は、繰り返し導通における耐久性に優れたも
のであった。しかしながら、表７に示したように、比較
例９の導電性微粒子は、上記電気抵抗値の変化が多い。
また、比較例１０〜１３の導電性微粒子は、上記電気容
量値が小さい。従って、これらの得られた導電性微粒子
は、繰り返し導通における耐久性に乏しいものであっ
た。

【００４３】

【発明の効果】本発明のプローブ用導電性微粒子は、上
述の構成からなるので、厚膜の貴金属被覆層を有し、耐
久性に優れ、導電検査用プローブ用の導電性微粒子とし
て好適である。本発明のプローブ用導電性微粒子の製造
方法は、上述の構成からなるので、厚く均一な貴金属被
覆層を形成することができ、得られたプローブ用導電性
微粒子は、耐久性に優れたものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒子径が１０〜１０００μｍの球状
高分子粒子の表面に貴金属被覆層が形成されてなるプロ
ーブ用導電性微粒子であって、前記貴金属被覆層の厚み
が、前記球状高分子粒子の半径の０．０１〜０．４倍で
あることを特徴とするプローブ用導電性微粒子。
【請求項２】球状高分子粒子は、１０％圧縮時の圧縮
弾性率Ｋ₁₀値が１００〜６００ｋｇｆ／ｍｍ²であり、
かつ、圧縮変形２０％負荷後の変形回復率が１０％以上
であることを特徴とする請求項１記載のプローブ用導電
性微粒子。
【請求項３】貴金属被覆層を構成する貴金属は、Ａ
ｕ、Ｐｔ、Ａｇ又はＰｄであることを特徴とする請求項
１又は２記載のプローブ用導電性微粒子。
【請求項４】請求項１、２又は３記載のプローブ用導
電性微粒子の製造方法であって、電気メッキにより貴金
属被覆層を形成することを特徴とするプローブ用導電性
微粒子の製造方法。
【請求項５】高速回転電気メッキ装置を用い、球状高
分子粒子に前記球状高分子粒子の３倍以上の粒径を有
し、かつ、密度が３．０ｇｒ／ｃｍ³以上の球状絶縁粒
子を、ダミー粒子として添加し、電気メッキを行うこと
を特徴とする請求項４記載のプローブ用導電性微粒子の
製造方法。
【請求項６】請求項１、２又は３記載のプローブ用導
電性微粒子を用いてなることを特徴とする導電検査用プ
ローブ。
【請求項７】請求項４又は５記載のプローブ用導電性
微粒子の製造方法により製造されたプローブ用導電性微
粒子を用いてなることを特徴とする導電検査用プロー
ブ。