JPWO2003081606A1 - 導電性粒子および接着剤 - Google Patents

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Abstract

多様な被着体の接続に用いることができる導電性粒子３０を提供するものであり、導電性粒子３０は、樹脂粒子３１と、樹脂粒子３１の周囲に配置された第１の導電性粒子と、その周囲に配置され、樹脂粒子３１よりも柔らかい第１の樹脂被膜２５と、その周囲に配置された第２の導電性薄膜３６とを有しており、接続する被着体の例えば電極１３の表面部分が硬い場合は、押圧によって第１の樹脂被膜３５と第２の導電性薄膜３６とが破壊され、第２の導電性薄膜３６が電極１３と金属配線１７に接触する。電極１３の表面部分が柔らかい場合は、表面側の第２の導電性薄膜が電極１３に接触することによって、被着休の表面状態に係わりなく、すなわち多様な被着体の接続に用いることができるようにした。

Description

技術分野
本発明は、導電性粒子および接着剤特に導電性粒子を含有する接着剤に関する。
背景技術
被着体相互の接続、例えば半導体チップを基板上に接続するとか、テープキャリアパッケージ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ、以下ＴＣＰと略記する）と液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下ＬＣＤと略記する）とを接続することによって各種電気装置を製造する場合等において、その接続を、導電性粒子が含有された接着剤によって行うことが、しばしば行われるいる。
図９は、ＬＣＤ１１１と、ＴＣＰ１１５とが、導電性粒子１３０を含有する接着剤１２５によって貼り合されることによって構成された電気装置１０１の要部の概略断面図を示す。
ＴＣＰ１１５は、ベースフィルム１１６と、このベースフィルム１１６の表面に被着形成された金属配線１１７とを有して成る。
ＬＣＤ１１１は、ガラス基板からなる基板１１２と、この基板１１２の表面に、ＴＣＰ１１５の金属配線１１７と対向するよう配置された電極１１３とを有している。
電極１１３と金属配線１１７との間には、接着剤１２５中の導電性粒子１３０が挟み込まれ、これら導電性粒子１３０によって、互いに対応する電極１１３と金属配線１１７とが電気的に接続され、同時に接着剤１２５によってＬＣＤ１１１とＴＣＰ１１５との機械的接合がなされる。
このようにして、ＬＣＤ１１１とＴＣＰ１１５とが、電気的および機械的に接続される。
ところで、ＬＣＤ１１１の電極１１３がアルミニウムやクロムのような酸化しやすい金属からなる場合、これら金属の自然酸化によって電極１１３表面には酸化薄膜が形成される。この場合、電極１１３表面に酸化被膜が形成された場合、導電性粒子１３０を、電極１１３と金属配線１１７とで挟み込んだだけでは、電気的導通の信頼性が低い。しかし、導電性粒子１３０として、金属粒子等の硬い粒子を用いれば、これら導電性粒子１３０が、加熱押圧の工程で電極１１３表面の酸化被膜を突き破り、導電性粒子１３０と電極１１３とが直接接触するので、電気装置１０１の導通部の信頼性が高くなる。
ところが、被着体であるＬＣＤ１１１の電極１１３が柔らかい場合や、電極１１３のパターンが微細である場合、上述したような硬い導電性粒子１３０を用いると、加熱押圧の工程で、基板１１２や金属配線１１７が変形、破損する場合がある。
また、金属粒子は、接着剤のバインダーに比べて線膨張係数や弾性率が小さいので、加熱押圧終了後バインダーが反発（変形回復）する際に、導電性粒子１３０と金属配線１１７との接触が離れてしまう場合がある。
このような、被着体を相互に接続するためには、図１０に概略断面図を示すように、樹脂粒子１４１の表面に導電性薄膜１４２が被着された構成による導電性粒子１４０が用いられている。
この樹脂粒子１４１は、金属粒子に比べて柔らかく、接着剤中のバインダーとほぼ等しい線膨張係数を有している。
したがって、このような導電性粒子１４０を用いると、柔らかい被着体が破損しないだけではなく、接着剤中のバインダーと共に樹脂粒子１４１も変形回復するので、導電性粒子１４０と金属配線との接触が維持される。
しかし、このような導電性粒子１４０は、金属粒子からなる導電性粒子に比べ柔らかいため、被着体が硬い場合には、樹脂粒子１４１が押圧によって過剰に変形し、導電性薄膜１４２に亀裂が生じ、接続部における導通抵抗が高くなる場合がある。
また、例えば電極表面に自然酸化等による酸化被膜が生成されている場合は、導電性粒子１４０が、この酸化被膜を突き破ることができない場合があり、電気装置１０１の導通信頼性が低くなる。
このように、被着体の種類によって導電性粒子の種類を変える必要があり、同一種類の導電性粒子を多様な被着体の接続に用いることは困難であった。
発明の開示
本発明は、上述した導通抵抗が高くなったり、導通信頼性の低下の問題を解決することができるようにした導電性粒子および接着剤を提供する。
すなわち、本発明による導電性粒子は、樹脂粒子と、この樹脂粒子の周囲に配置された第１の導電性薄膜と、この第１の導電性薄膜の周囲に配置された第１の樹脂被膜と、この第１の樹脂被膜の周囲に配置された第２の導電性薄膜とを有して成るものであり、その樹脂粒子を構成する樹脂が、第１の樹脂被膜を構成する樹脂よりも硬い樹脂によって構成する。
また、本発明による接着剤は、上述した本発明による導電性粒子と、熱硬化性樹脂を有するバインダーとによって構成する。
すなわち、この接着剤における導電性粒子は、上述したように、樹脂粒子と、この樹脂粒子の周囲に配置された第１の導電性薄膜と、この第１の導電性薄膜の周囲に配置された第１の樹脂被膜と、この第１の樹脂被膜の周囲に配置された第２の導電性薄膜とを有して成るものであり、その樹脂粒子を構成する樹脂が、第１の樹脂被膜を構成する樹脂よりも硬い樹脂によって構成する。
上述した本発明による導電性粒子によれば、この導電性粒子が、被着体間に介在されて押圧された状態で、被着体が、硬い場合でも、柔らかい場合でも、確実に被着体間の接合を良好に行うことができる。
すなわち、被着体が硬い場合は、押圧によって先ず第１の樹脂被膜が変形し、この樹脂被膜上の第２の導電性薄膜が破壊されるが、更に押圧されると、第１の樹脂被膜の破壊によって第１の導電性薄膜が露呈して、この第１の導電性薄膜によって、被着体間の電気的接続がなされる。このとき、樹脂粒子は硬いので、第１の導電性薄膜は良好に被着体と接触することができる。
また、被着体が柔らかい場合は、第１の樹脂被膜の変形が殆どなされないことから、第２の導電性薄膜が破壊されることなく、これによって、被着体間の電気的接続がなされる。
そして、このような本発明による導電性粒子が用いられた本発明による接着剤は、導電性粒子が、上述したように、被着体間に両者の電気的接続を良好に行うことができると共に、バインダーとの共働によって、より良好な電気的接続と機械的接合を強固に行うことができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明による導電性粒子は、前述したように、その基本的構成は、樹脂粒子と、この樹脂粒子の周囲に配置された第１の導電性薄膜と、この第１の導電性薄膜の周囲に配置された第１の樹脂被膜と、この第１の樹脂被膜の周囲に配置された第２の導電性薄膜とを有して成るものであり、その樹脂粒子を構成する樹脂が、第１の樹脂被膜を構成する樹脂よりも硬い樹脂によって構成する。
第１の樹脂被膜の膜厚が、樹脂粒子の直径の１／２０倍以上６倍以下であり、かつ、０．１μｍ以上の導電性粒子とすることが望ましい。
これは第１の樹脂被膜の膜厚が、樹脂粒子の直径の１／２０未満では、被着体が例えば電極の表面に硬い高抵抗の酸化膜を持たない被着体に対する接続において、変形が不足し、接続の信頼性を低下するおそれが生じ、また、樹脂粒子の直径の６倍を越えるときは、上述した酸化膜等を持つ場合において、第１の樹脂被膜を突き破れず、第１の導電性膜と被着体との接触不良を発生するおそれが生じることによる。
また、第２の導電性薄膜の膜厚は、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下とし得る。
これは、この膜厚が、０．０５μｍ未満では、第２の導電性薄膜の抵抗が高くなるおそれがあり、また、０．３μｍを越えると凝集が生じ易くなり、第１の樹脂被膜における安定した動作を阻害するおそれが生じることによる。
また、第２の導電性薄膜の周囲には、更に第２の樹脂被膜が形成された構成とすることができる。
上述した第１および第２の導電性薄膜は、ニッケルまたは金のいずれか一方または両方によって構成することができる。
また、これら第１および第２の導電性薄膜は、ニッケル被膜と、その表面に形成された金被膜とによって構成することができる。
上述した導電性粒子において、第１および第２の導電性薄膜は、第１の導電性薄膜の重量と、第２の導電性薄膜の重量との合計が、導電性粒子全体の重畳の４０％以上であり、かつ、第１の導電性薄膜の膜厚が、樹脂粒子の直径の１／１００以上１／２以下とされ、第２の導電性薄膜の膜厚が、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下の構成とすることができる。
これは、第１および第２の導電性薄膜が、導電性粒子全体の重畳の４０％未満では、上述した酸化膜が生成された電極に対しての電気的接続の信頼性が充分得られないこと、また第１の導電性薄膜の膜厚が、樹脂粒子の直径の１／１００未満では、第１の導電性薄膜の抵抗が大きくなること、そして、１／２を越えるとこの第１の導電性薄膜を例えばメッキ等によって形成する場合に凝集が発生するおそれが生じてくることによる。
また、第１の導電性薄膜の、第１の樹脂被膜が形成された側の表面には、凸部が形成された構成とすることができる。
この凸部は、各導電性粒子に１個以上とすることによって、目的とする電気的接続に当たって導電性粒子が被着体の例えば電極に対して凸部を介在させて押圧されることから、確実に凸部の機能、例えば電極表面の硬い酸化物を突き破る効果をもって、電気的接続を行わしめることができる。
そして、この凸部は、平均個数が５個以上とすることが、より好ましいものである。
そして、この凸部の平均高さは、０．０５μｍ以上の導電性粒子とし得る。
また、本発明による接着剤は、熱硬化性樹脂を有するバインダーと、上述した本発明による導電性粒子とが分散された構成とする。
本発明による導電性粒子の樹脂粒子を構成する樹脂の１０％圧縮変形時のＫ値は、第１の樹脂被膜を構成する樹脂の１０％圧縮変形時のＫ値よりも大きく、かつ、樹脂粒子を構成する樹脂の破壊強度は、第１の樹脂被膜を構成する樹脂の破壊強度よりも大きい。したがって、樹脂粒子は第１の樹脂被膜よりも硬い。
尚、Ｋ値とは、特公平７−９５１６５号公報に記載されているように、測定目的物質（樹脂粒子の樹脂、または、第１の樹脂被膜の樹脂）の１０％圧縮変形時における圧縮弾性率であり、下記式（１）によって表される。
Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ−３／２・Ｒ−１／２（単位：ｋｇｆ／ｍｍ２）
・・・（１）
この式（１）中のＦは、測定目的物質の１０％圧縮変形時における荷重値（ｋｇｆ）を、Ｓは測定目的物質の１０％圧縮変形時における圧縮変形（ｍｍ２）を、Ｒは測定目的物質の半径（ｍｍ）をそれぞれ示している。
また、本発明で破壊強度とは、島津製作所（株）社製の微小圧縮試験機を用い、測定試料に設定荷重まで付加を与えたときに、測定試料が破裂（圧裂）したときの荷重（単位、ｇｆ）のことである。
そして、本発明による導電性粒子を、被着体間例えば電極間に配置し、被着体を押圧した場合、導電性粒子のうち、柔らかい第１の樹脂被膜が押圧によって変形する。電極の少なくとも表面部分が硬い場合には、押圧によって第１の樹脂被膜の変形が大きく、第１の樹脂被膜と、その表面に形成された第２の導電性薄膜とが破壊され、第１の導電性薄膜が各電極に接触する。
このとき、樹脂粒子は硬いので押圧による変形が小さく、樹脂粒子表面の第１の導電性薄膜は破壊されない。
また、電極表面に硬い酸化被膜が形成されている場合には、押圧によって酸化被膜が第１の導電性薄膜に突き破られ、電極と第１の導電性薄膜とが直接接触するので、得られる電気装置の導通抵抗が低くなる。
他方、少なくとも表面部分が柔らかい電極で導電性粒子を挟み込んだ場合、硬い電極の場合よりも小さい荷重で押圧を行うと、第１の樹脂被膜は変形するが、その変形の程度が少なく、第１の導電性薄膜は破壊されない。このとき、電極に掛かる荷重は、柔らかい第１の樹脂被膜によって緩和されるので、被着体や電極が変形、破壊されない。
このように、本発明の導電性粒子は多様な被着体（電極）の接続に用いることができる。
樹脂粒子のＫ値が１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上２０００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であり、かつ、その破壊強度が０．５ｇｆ以上１０ｇｆ以下であれば、導電性樹脂粒子が電極に押圧されたときに、樹脂粒子が硬い酸化被膜を突き破ることができる。
また、第１の樹脂被膜のＫ値が、５０ｋｇｆ／ｍｍ２以上５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であり、かつ、その破壊強度が０．１ｇｆ以上３ｇｆ以下であれば、第１の樹脂被膜は硬い電極の場合に破壊されるが、柔らかい電極の場合に破壊されない。
尚、樹脂粒子や、第１の樹脂被膜は、加熱によって重合等の化学反応が起こらない樹脂で構成されているものであり、電極の間に導電性粒子を挟んで加熱押圧を行う場合に、樹脂粒子や第１の樹脂被膜の破壊強度やＫ値は変化しない。
また、第２の導電性薄膜の表面に、絶縁性の樹脂からなる第２の樹脂被膜を形成しておけば、導電性粒子が隣接する配線の両方に接触した場合でも該配線間がショートしないので、得られる電気装置の導通信頼性がより高くなる。
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこの実施の形態例に限定されるものではない。
先ず、図１の各工程における概略断面図を参照して、本発明による導電性粒子の例を、その製造方法と共に説明する。
図１Ａに示すように、樹脂粒子３１を作製する。
図１Ｂに示すように、樹脂粒子３１の表面にメッキ法により第１の導電性薄膜３２を被着する。この第１の導電性薄膜３２の表面には複数の凸部３７が点在形成されている。
図１Ｃに示すように、第１の導電性薄膜３２の表面に、第１の樹脂被膜３５を形成する。この第１の樹脂被膜３５は、樹脂粒子３１を構成する樹脂よりも柔らかい樹脂によって構成され、その膜厚は０．５μｍ以上５μｍ以下とされる。この第１の樹脂被膜３５の膜厚は、凸部３７の高さよりも大とされて、第１の導電性薄膜３２の表面と、凸部３７は全てこの第１の樹脂被膜３５によって覆われている。
図１Ｄに示すように、第１の樹脂被膜３５の表面にメッキ法により第２の導電性薄膜３６を形成する。このようにして、本発明による導電性粒子３０を構成する。
この構成を有する各導電性粒子３０を、熱硬化性樹脂を主成分とするバインダー中に分散、混練して例えばペースト状の接着剤を作製する。
図２を参照して、この接着剤によって構成された接着フィルムを作製する場合の一例を説明する。
図２Ａに示すように、剥離フィルム２１を用意する。
図２Ｂに示すように、剥離フィルム２１の表面にペースト状の接着剤を所定量塗布し、乾燥して、接着剤の塗布層２５を形成する。このようにして、剥離フィルム２１に接着剤の塗布層２５が形成された接着フィルム２０を構成する。
次に、図３および図４を参照して、接着フィルム２０を用いてＬＣＤ１１とＴＣＰ１５とを接続する場合の一例を説明する。
ＬＣＤ１１は、図３Ａに示すように、ＬＣＤが構成された基板１２の表面に、ＴＣＰの金属配線と接続されるべき電極１３が形成されて成る。これら電極１３は、後述するＴＣＰの金属配線に対応する位置に配置されている。
図３Ｂに示すように、このＬＣＤ１１に、前述した接着フィルム２０を、基板１２の電極１３が配列部分に差し渡って接着フィルム２０の塗布層２５を押しつける。
この状態で、図３Ｃに示すように、接着フィルム２０の剥離フィルム２１を剥離する。この剥離は、剥離フィルム２１と接着剤の塗布層２５との接着力が、接着剤の塗布層２５の、基板１２およびこの上の電極１３に対する接着力に比し、十分小さいことから、接着剤の塗布層２５が、電極１３に密着された状態で、塗布層２５を基板１２上に残して、剥離することができる。
その後、図３Ｄに示すように、前述した接着剤の塗布層２５を介してＬＣＤ１１上にＴＣＰ１５を載置する。
このＴＣＰ１５は、ベースフィルム１６上に金属配線１７が形成されて成る。そして、このＴＣＰ１５を、その金属配線１７がこれに接続されるべき、ＬＣＤ１１の対応する電極１３と、接着剤の塗布層２５を介して対向するように重ね合せる。
この状態で、ＴＣＰ１５と、ＬＣＤ１１とを相互に押圧する。このような押圧を行いながら、加熱する。
このようにすると、図４に示すように、塗布層２５が加熱軟化し、金属配線１７が、この軟化塗布層２５を押し退け、残留する塗布層２５中の導電性粒子３０が金属配線１７と電極１３によってこれらと接触して挟み込まれる。
このようにして、後述するように、導電性粒子３０の第１の導電性薄膜３２、または第２の導電性薄膜３６によってＴＣＰ１５の金属配線１７と、ＬＣＤ１１の電極１３とが接続され、電気装置１が構成される。そして、塗布層２５中の熱硬化性樹脂が加熱によって重合され、塗布層２５が硬化されることによって、ＬＣＤ１１とＴＣＰ１５とは機械的にも接続される。
図５は、図４中、破線５０で囲んで示した、導電性粒子３０が金属配線１７と電極１３との間に挟み込まれた部分の拡大断面図である。
この状態では、導電性粒子３０の第２の導電性薄膜３６が、互いに対向する電極１３と金属配線１７の両方に接触して両者間の電気的接続がなされた状態を示している。
しかしながら、導電性粒子３０による電極１３と金属配線１７との接続態様は、電極１３の表面部分が硬い場合と、柔らかい場合とで相違する。
先ず、図６Ａ〜図６Ｃを参照し、電極１３の表面部分が硬い場合について説明する。
すなわち、図６においては、電極１３が、硬い電極１３ａである場合、すなわち例えばアルミニウムより成り、表面が自然酸化されて、電極本体１８ａの表面に酸化被膜１９ａが形成された場合を示している。
この場合、酸化被膜１９ａは硬いので、この酸化被膜１９ａと金属配線１７との間に挟まれた導電性粒子３０の第１の樹脂被膜３５は、上述した押圧によって変形し、図６Ａに示すように、第１の樹脂被膜３５の表面の第２の導電性薄膜３６が破壊される。
更に押圧を続けると、押圧によって第１の樹脂被膜３５が更に変形し、酸化被膜１９ａ、金属配線１７とそれぞれ接触する部分の膜厚が薄くなる。
第１の樹脂被膜３５の薄くなった部分が、第１の導電性薄膜３２によって、そして、この例におけるように凸部３７が形成される場合は、より良好にに突き破られ、図６Ｂに示すように、第１の導電性薄膜３２が、金属配線１７と酸化被膜１９ａとの両方に接触することになる。
このとき、樹脂粒子３１は硬いので、押圧による樹脂粒子３１の変形の程度は小さく、樹脂粒子３１とその表面の第１の導電性薄膜３２とは破損せず、電極１３ａの酸化被膜１９ａが、第１の導電性薄膜３２の例えば凸部３７によって突き破られて図６Ｃに示すように、第１の導電性薄膜３２が、電極本体１８ａと直接接触する。このようにして、金属配線１７と電極本体１８ａとが第１の導電性薄膜３２を介して電気的に接続される。
次に、図７を参照して電極１３の表面部分が柔らかい電極１３ｂである場合について説明する。この電極１３ｂは、例えば、銅からなる電極本体１８ｂと、電極本体１８ｂ表面に形成された金メッキ被膜１９ｂとで構成される。
この場合、押圧によって第１の樹脂被膜３５は変形するが、金メッキ被膜１９ｂは酸化被膜１９ａに比べ柔らかいので、変形の程度が小さく、第１の樹脂被膜３５表面の第２の導電性薄膜３６も破壊されず、電極１３ｂと金属配線１７とは第２の導電性薄膜３６によって電気的に接続される。
このとき、押圧によって電極１３ｂに掛かる荷重は、第１の樹脂被膜３５が変形することによって緩和されるので、電極１３ｂが変形、破損することがない。
尚、上述した例では、導電性粒子３０の表面に第２の導電性薄膜３６が露出して形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図８で示すように、図１Ａ〜図１Ｄの工程で作製した導電性粒子３０の表面に、更に絶縁性の樹脂からなる第２の樹脂被膜３９を被覆した導電性粒子４０とすることもできる。
この導電性粒子４０は、絶縁性の第２の樹脂被膜３９で覆われているため、この導電性粒子４０が、隣接する電極にそれぞれ接触した場合でも電極間が短絡しない。しかしながら、上述したＴＣＰ１５と、ＬＣＤ１１との押圧による圧潰によって、金属配線１７とこれに対向する電極１３との間においては、この第２の樹脂被膜３９が退かれて第２の導電性薄膜３６が露出することによって図５におけると同様に、あるいは図６で示したと同様の動作によって第１の導電性薄膜３２が、金属配線１７と電極１３とに接触して両者間の接続がなされる。
また、上述の例では、第１の導電性薄膜３２の表面に凸部３７が１個以上形成されている場合で、この場合、酸化被膜１９ａの破壊を効果的に行うことができるものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の導電性薄膜３２の表面に、凸部が形成されない場合においても、図６で説明した動作に準じた動作を得ることができる。
また、上述した例では、剥離フィルム２１上に、導電性粒子が含有された接着剤の塗布層２５を形成した接着フィルム２０を用いて、電気装置１を製造した場合であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、液状の接着剤を被着体表面に塗布して塗布層を形成し、この塗布層表面に他の被着体を貼り合わせても良い。
また、第１の導電性薄膜３２の表面の凸部３７は、メッキ法、固着法等によって構成することができる。
例えばメッキ法としては、無電解メッキ法により第１の導電性薄膜３６を形成する際に、温度や液濃度などの諸条件を制御することで、第１の導電性薄膜３２を形成すると同時に、その表面に凸部３７を形成する方法である。
また、固着法は、第１の導電性薄膜３６の表面に樹脂（例えばアクリル・スチレン樹脂）を付着させた後、Ｎｉ（ニッケル）粒子のような金属微粒子と共にハイブリダイゼーション装置で攪拌し、第１の導電性薄膜３６の表面に樹脂を介して金属微粒子を付着させて凸部３７とするものである。
しかしながら、凸部３７の形成は、このような方法に限定されるものではない。
次に、本発明による導電性粒子の実施例を、比較例とともに詳細に説明する。
〔実施例１〕
この実施例においては、前述した導電性粒子３０を作製した例である。
この場合、先ず、ジビニルベンゼンの重合体からなり、１０％圧縮変形時のＫ値が６００ｋｇｆ／ｍｍ２、破壊強度が３．２ｇｆの樹脂を用いて直径２μｍの樹脂粒子３１を作製した。次いで、樹脂粒子３１表面に、膜厚０．１５μｍのニッケル被膜をメッキ法により形成した後、このニッケル被膜表面に、膜厚０．０２μｍの金被膜をメッキ法により形成し、ニッケル被膜と金薄膜とからなる第１の導電性薄膜３２を形成した。この第１の導電性薄膜３２の表面には凸部は形成されていない。
次いで、１０％圧縮変形時のＫ値が３００ｋｇｆ／ｍｍ２、破壊強度が１．３ｇｆのアクリル樹脂からなる粉体状の樹脂材料を用いて、この樹脂材料と、第１の導電性薄膜３２が形成された状態の樹脂粒子３１とを、ハイブリダイゼーション装置によって混合し、樹脂粒子３１に形成された第１の導電性薄膜３２の表面に更に樹脂材料を静電付着させた。その後、この樹脂材料が静電付着した状態の樹脂粒子３１を攪拌し、樹脂材料を溶融させて一体化させ、第１の導電性薄膜３２上に、膜厚２μｍの第１の樹脂被膜３５を形成した。
次いで、この第１の樹脂被膜３５の表面に、第１の導電性薄膜３２と同じ条件で第２の導電性薄膜３６を形成して導電性粒子３０を得た。
〔実施例２〕
この実施例においては、前述した導電性粒子４０を作製した例である。
この場合、まず、実施例１同様の方法によって導電性粒子３０を作製した。そして、この導電性粒子３０の第２の導電性薄膜３６表面に、アクリル・スチレン樹脂からなる膜厚０．１μｍの第２の樹脂被膜３９を形成して導電性粒子４０を得た。
上述した実施例１および実施例２の導電性粒子３０および４０のそれぞれについて、第１、第２の導電性薄膜３２、３６の重量の合計を、各導電性粒子３０および４０における全体の重量で除したものに、それぞれ１００を乗じ、実施例１、２の導電性粒子の３０および４０の各金属含有率（金属化率）を求めたところ、これらの金属化率は、それぞれ５０％であった。
〔実施例３〕
この実施例においては、実施例１と同様の方法によって、導電性粒子３０を作製したが、この実施例３においては、その第１の導電性薄膜３２を、膜厚０．０１μｍのニッケル被膜と、膜厚０．０１μｍの金被膜とによる構成とした。
〔実施例４〕
この実施例においては、実施例３によって得た導電性粒子３０を用いて実施例２と同様の方法によって、導電性粒子４０を作製した。
〔実施例５〕
この実施例においては、実施例１と同様の方法によって、導電性粒子３０を作製したが、この実施例５においては、樹脂粒子３１の直径を０．５μｍとし、第１の樹脂被膜３５の膜厚を３μｍとした。
〔実施例６〕
この実施例においては、実施例５によって得た導電性粒子３０を用いて実施例２と同様の方法によって、導電性粒子４０を作製した。
〔実施例７〕
この実施例においては、実施例１と同様の方法によって、導電性粒子３０を作製したが、この実施例７においては、第１の導電性薄膜３６を、メッキ法によって形成し、１個あたりの導電性粒子３０に対して、１２個の凸部３７を、点在形成した場合である。
〔実施例８〕
この実施例においては、実施例７によって得た導電性粒子３０を用いて実施例２と同様の方法によって、導電性粒子４０を作製した。
〔実施例９〕
この実施例においては、実施例１と同様方法によって、導電性粒子３０を作製したが、この実施例９においては、第１の樹脂被膜３５の厚さを０．１μｍとし、第１の樹脂被膜３５の厚さを樹脂粒子３１の直径の１／２０とした場合である。
〔実施例１０〕
この実施例においては、実施例１と同様の方法によって、導電性粒子３０を作製したが、この実施例１０においては、凸部３７を２個とした場合である。
〔実施例１１〕
この実施例においては、実施例１と同様の方法によって、導電性粒子３０を作製したが、この実施例１１においては、凸部３７を５個とした場合である。
上述した実施例１〜１１の導電性粒子３０、４０に対して次の「抵抗試験」を行った。
〔抵抗試験〕
熱酸化性樹脂であるエポキシ樹脂を含有する液状のバインダー（ここではソニーケミカル（株）社製の異方導電性接着剤（商品名「ＣＰ８０００」）に用いられるバインダーを用いた）を用意し、このバインダー９５容量部に対して、実施例１〜８の各導電性粒子をそれぞれ５容量部分散させ、８種類の液状接着剤を作製した。その後、これらの接着剤を、剥離フィルム２１の表面に塗布し、乾燥し、図２Ｂで説明した接着フィルム２０を８種類作製した。
一方、ガラス基板１２上にアルミニウム薄膜からなる電極１３が形成されたＬＣＤ１１と、ベースフィルム１６上に幅２５μｍの金属配線１７が、２５μｍの間隔で配置（５０μｍピッチ）されたＴＣＰ１５とを用意した。そしてこれらＬＣＤ１１とＴＣＰ１５とを上述した８種類の接着フィルムを用いて、それぞれ図３Ａ〜Ｄ、図４の工程で８種類の電気装置１を作製した。尚、電極１３の表面には硬い酸化被膜１９ａが形成されていた。
これら８種類の電気装置１について、四端子法による２本の金属配線１７から定常電流（Ｉ）を導入し、他の２本の金属配線１７間の電圧降下（Ｖ）を測定し、Ｖ＝ＲＩの式から抵抗Ｒ（単位：ｍΩ）を求めた。得られた測定値が２０ｍΩ未満の場合を◎、２０ｍΩ以上５０ｍΩ未満の場合を○、５０ｍΩ以上１００ｍΩ未満の場合を△、１００ｍΩ以上の場合を×として評価した。上記導通抵抗試験の評価結果を、各導電性粒子３０、４０の金属化率と共に下記表１の「抵抗試験」の「ＬＣＤ」の欄に記載する。
〔ＩＴＯガラスに対する抵抗試験〕
ＬＣＤ１１に代えて、表面にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）薄膜からなる電極（ＩＴＯ電極）が形成されたＩＴＯガラス基板を用いた以外は「導通抵抗試験」と同じ条件で抵抗Ｒの値を求め、得られた測定値について「導通抵抗試験」と同じ条件で評価した。尚、ＩＴＯ薄膜は上述した酸化被膜１９ａよりも柔らかいため、ＩＴＯ電極は、その表面部分がＬＣＤ１１の電極１３に比べて柔らかくなっている。
その結果を下記表１、「抵抗試験」の「ＩＴＯ基板」の欄に記入する。
Figure 2003081606
表１における比較例１〜１２は、次のものである。
〔比較例１〕
この比較例においては、実施例１と同様の方法によって、導電性粒子を作製したが、この比較例１においては、その第１の導電性薄膜３２を、膜厚０．０１μｍのニッケル被膜と、膜厚０．００５μｍの金被膜とによる構成とした。
〔比較例２〕
この比較例においては、比較例１によって得た導電性粒子を用いて実施例２と同様の方法によって、導電性粒子を作製した。
〔比較例３〕
この比較例においては、実施例１と同様の方法によって導電性粒子を作製したが、この比較例３においては、樹脂粒子３１を、第２の樹脂被膜３９を構成したアクリル樹脂によって構成した。
〔比較例４〕
この比較例においては、比較例３によって得た導電性粒子を用いて実施例２と同様の方法によって、導電性粒子を作製した。
〔比較例５〕
この比較例においては、実施例１と同様の方法によって導電性粒子を作製したが、この比較例５においては、樹脂粒子３１の直径を０．３μｍとした。
〔比較例６〕
この比較例においては、比較例５によって得た導電性粒子を用いて実施例２と同様の方法によって、導電性粒子を作製した。
〔比較例７〕
この比較例においては、実施例１と同様の方法によって導電性粒子を作製したが、この比較例７においては、樹脂粒子３１の直径を５μｍとした。
〔比較例８〕
この比較例においては、比較例７によって得た導電性粒子を用いて実施例２と同様の方法によって、導電性粒子を作製した。
〔比較例９〕
この比較例においては、実施例１と同様の方法によって導電性粒子を作製したが、この実施例９においては、樹脂粒子３１を、第１の樹脂被膜３５に用いたアクリル樹脂によって構成した。
〔比較例１０〕
この比較例においては、比較例９によって得た導電性粒子を用いて実施例２と同様の方法によって、導電性粒子を作製した。
〔比較例１１〕
この比較例においては、実施例１と同様の方法によって導電性粒子を作製したが、この実施例９においては、樹脂粒子の直径を０．４μｍとし、第１の樹脂被膜３５の厚さを３μｍとした場合で、第１の樹脂被膜の厚さが樹脂粒子の６倍を越える厚さとした。
〔比較例１２〕
この比較例においては、比較例１２で得た導電性粒子を用いて実施例２と同様の方法によって、第２の樹脂被膜を形成した。
上述した各比較例１〜１２の導電性粒子を用いて、上述した実施例１による導電性粒子を用いて接着フィルムを作製したと同様の方法によって接着フィルムを作製し、同様の方法で電気装置を作製した。すなわち、１２種類の接着フィルムを作製し、１２種類の電気装置を作製した。
そして、これら電気装置を用いて前述したと同じ条件で「導通抵抗試験」をそれぞれ行った。
これらの試験結果を、比較例１〜１２の導電性粒子の金属化率と共に上記表１に記載した。
上記表１から明らかなように、樹脂粒子のＫ値が第１の樹脂被膜のＫ値よりも大きく、かつ、樹脂粒子の破壊強度が第１の樹脂被膜の破壊強度より大きい実施例１〜８の導電性粒子３０、４０は、比較例１〜１０に比べて、被着体の電極の種類にかかわらず抵抗試験の結果が優れていた。
このことから、本発明の導電性粒子を用いれば、被着体の電極が硬い場合であっても、柔らかい場合であっても、導通信頼性の高い電気装置１が得られることが確認された。
樹脂粒子が柔らかい比較例３、４、９、１０や、第１の樹脂被膜の膜厚が樹脂粒子の直径よりも大きい比較例５、６のうち、特に、第２の樹脂被膜を形成した比較例４、６、１０を用いた場合の導通抵抗値は著しく高かった。これは、熱圧着時に第２の樹脂被膜が破壊されず、電極と金属配線間の導通が充分にとれなかったためと推測される。
上述したように、本発明の導電性粒子は、樹脂粒子と、樹脂粒子表面に形成された第１の導電性薄膜と、第１の導電性薄膜表面に形成された第１の樹脂被膜と、第１の樹脂被膜が形成された第２の導電性薄膜を有する構成とし、更に、その樹脂粒子は、第１の樹脂被膜よりも硬い樹脂によって構成した。
この構成としたことから、導電性粒子と接触する表面部分が硬い被着体（電極）の接続を行う場合は、押圧によって第１の樹脂被膜と共に、第２の導電性薄膜が破壊されるが、樹脂粒子と、その表面の第１の導電性薄膜とは破壊されることがなく、第１の導電性薄膜によって相互に電気的に接続されるべき、被着体間の電気的接続を良好に行うことができた。
また、電極の硬い表面部分が酸化被膜からなる場合は、酸化被膜が第１の導電性薄膜によって突き破られるので、電気装置の導通抵抗を低めることができるものである。
特に、凸部３７を５個以上設けるときは、より第１の導電性薄膜によって突き破る効果を高めることができ、電気装置の導通抵抗を低めることができるものである。
他方、表面部分が柔らかい電極を、弱い圧力で接続する場合には、第１の樹脂被膜は押圧によって圧縮変形するが破壊されず、被着体の第１の樹脂被膜表面の第２の導電性薄膜によって電気で接続が得られる。
このように、本発明の導電性粒子は、同一構成で、多様な被着体の電気的接続、および機械的接合を確実に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明による導電性粒子の一例の製造工程における概略断面図である。
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明による接着剤を用いて接着フィルムを製造する一例の製造工程における概略断面図である。
図３Ａ〜図３Ｄは、本発明による接着剤を用いてＬＣＤとＴＣＰとを接続する一例の製造工程の前半の概略断面図である。
図４は、本発明によるの接着剤を用いてＬＣＤとＴＣＰとを接続する一例の製造工程の後半の概略断面図である。
図５は、本発明による導電性粒子が、電極と金属配線との間に挟まれた状態を示す概略断面図である。
図６Ａ〜図６Ｃは、電極の表面部分が硬い場合の導電性粒子の変形の態様を示す概略断面図である。
図７は、電極の表面部分が柔らかい場合の、本発明による導電性粒子の変形の態様を示す概略断面図である。
図８は、本発明による導電性粒子の他の例の概略断面図である。
図９は、従来の接着剤を用いて作製された電気装置を示す概略断面図である。
図１０は、従来の接着剤に用いられる導電性粒子の一例の概略断面図である。
引用符号の説明引用符号 事項
１，１０１ ・・・・・・ 電気装置
１１，１１１ ・・・・・・ ＬＣＤ（液晶表示装置）
１２，１１２ ・・・・・・ 基板
１３，１３ａ，１３ｂ，１１３ ・・・・・・ 電極
１５，１１５ ・・・・・・ ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）
１６，１１６ ・・・・・・ ベースフィルム
１７，１１７ ・・・・・・ 金属配線
１９ａ ・・・・・・ 酸化被膜
１９ｂ ・・・・・・ メッキ被膜
２０ ・・・・・・ 接着フィルム
２１ ・・・・・・ 剥離フィルム
２５，１２５ ・・・・・・ 接着剤の塗布層
３０，４０，１３０，１４０ ・・・・・・ 導電性粒子
３１ ・・・・・・ 樹脂粒子
３２ ・・・・・・ 第１の導電性薄膜
３５ ・・・・・・ 第１の樹脂被膜
３６ ・・・・・・ 第２の導電性薄膜
３７ ・・・・・・ 凸部
３９ ・・・・・・ 第２の樹脂被膜
１４２ ・・・・・・ 導電性薄膜

Claims (11)

  1. 樹脂粒子と、該樹脂粒子の周囲に配置された第１の導電性薄膜と、前記第１の導電性薄膜周囲に配置された第１の樹脂被膜と、前記第１の樹脂被膜の周囲に配置された第２の導電性薄膜とを有し、
    前記樹脂粒子は、前記第１の樹脂被膜より硬い樹脂より成ることを特徴とする導電性粒子。
  2. 前記第１の樹脂被膜の膜厚が、前記樹脂粒子の直径の１／２０倍以上６倍以下であり、かつ、０．１μｍ以上であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の導電性粒子。
  3. 前記第２の導電性薄膜の膜厚が、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下とされたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の導電性粒子。
  4. 前記第２の導電性薄膜の周囲に、第２の樹脂被膜が形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の導電性粒子。
  5. 前記第１、第２の導電性薄膜が、ニッケルまたは金のいずれか一方または両方を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の導電性粒子。
  6. 前記第１、第２の導電性薄膜は、ニッケル被膜と、前記ニッケル被膜表面に形成された金被膜とからなることを特徴とする請求項５記載の導電性粒子。
  7. 前記第１の導電性薄膜の重量と、前記第２の導電性薄膜の重量との合計が、前記導電性粒子全体の重量の４０％以上であり、かつ、前記第１の導電性薄膜の膜厚が、前記樹脂粒子の直径の１／１００以上１／２以下、前記第２の導電性薄膜の膜厚が０．０５μｍ以上０．３μｍ以下としたことを特徴とする請求の範囲の第１項に記載の導電性粒子。
  8. 前記第１の導電性薄膜の前記第１の樹脂被膜が配置された側の表面に少なくとも一個以上の凸部が形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の記載の導電性粒子。
  9. 前記第１の導電性薄膜表面に形成された前記凸部の平均個数が５個以上としたことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の導電性粒子。
  10. 前記第１の導電性薄膜表面に形成された前記凸部の平均高さが０．０５μｍ以上としたことを特徴とする請求の範囲第８項または第９項に記載の導電性粒子。
  11. 熱硬化性樹脂を有するバインダーと、請求の範囲第１項に記載の導電性粒子とを有することを特徴とする接着剤。
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