JPWO2009057612A1 - 回路接続材料及び回路部材の接続構造 - Google Patents

回路接続材料及び回路部材の接続構造 Download PDF

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    • H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
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    • H01L2224/29399—Coating material
    • H01L2224/294—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29438—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29439—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/29399—Coating material
    • H01L2224/294—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29438—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29447—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
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    • H01L2224/294—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29438—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29455—Nickel [Ni] as principal constituent
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    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H01L2224/32148—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked the layer connector connecting to a bonding area protruding from the surface
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    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/32227—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the layer connector connecting to a bond pad of the item
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Abstract

回路電極が形成された２つの回路部材を、回路電極を対向させて電気的に接続するための回路接続材料であって、回路接続材料は、接着剤組成物と導電粒子とを含有し、導電粒子は、有機高分子化合物からなる核体及び該核体を覆う金属層を備え、金属層が導電粒子の外側に向けて突起している突起部を有し、金属層がニッケル又はニッケル合金から構成され、導電粒子に圧力をかけた場合、突起部の内側部分の金属層が核体にめり込む、回路接続材料。

Description

本発明は、回路接続材料及び回路部材の接続構造に関する。
液晶ディスプレイとテープキャリアパッケージ（以下、「ＴＣＰ」という）との接続、フレキシブル回路基板（以下、「ＦＰＣ」という）とＴＣＰとの接続、又はＦＰＣとプリント配線板との接続といった回路部材同士の接続には、接着剤中に導電粒子を分散させた回路接続材料（例えば、異方導電性接着剤）が使用されている。
また、最近では半導体シリコンチップを基板に実装する場合、回路部材同士の接続のためにワイヤボンドを使用することなく、半導体シリコンチップをフェイスダウンして基板に直接実装する、いわゆるフリップチップ実装が行われている。このフリップチップ実装においても、回路部材同士の接続には異方導電性接着剤等の回路接続材料が使用されている（特許文献１〜５参照）。
特開昭５９−１２０４３６号公報 特開昭６０−１９１２２８号公報 特開平１−２５１７８７号公報 特開平７−９０２３７号公報 特開２００１−１８９１７１号公報 特開２００５−１６６４３８号公報
ところで、近年、電子機器の小型化、薄型化に伴い、回路部材に形成された回路の高密度化が進展し、隣接する電極との間隔や電極の幅が非常に狭くなる傾向がある。回路電極の形成は、回路の元となる金属を基板全面に形成し、回路電極を形成すべき部分にレジストを塗布、硬化し、それ以外の部分を酸又は塩基でエッチングするという工程で行われる。しかし、上述した高密度化された回路の場合には、基板全面に形成した金属の凹凸が大きいと凹部と凸部でエッチング時間が異なるために、精密なエッチングを行えず、隣接回路間のショートや断線が発生するという問題がある。このため、高密度回路の電極表面では凹凸が小さいこと、すなわち電極表面が平坦であることが望まれている。
しかしながら、このような相対向する平坦な回路電極同士を、前述した従来の回路接続材料を用いて接続した場合には、回路接続材料中に含まれる導電粒子と平坦電極との間に接着剤樹脂が残り、相対向する回路電極間において十分な電気的接続及び長期信頼性を確保できないという問題がある。
そこで、このような問題を解消することを目的として、表面側に複数の突起を有し、金属層の最外層が金（Ａｕ）である導電粒子を含有する回路接続材料を、相対向する回路電極同士の接続に用いることが提案されている（特許文献６参照）。
この回路接続材料を用いて接続した回路接続構造体は、相対向する回路電極間において十分な電気的接続及び長期信頼性を確保できるものの、対向する回路電極同士間のさらに良好な電気的接続を達成できると共に、回路電極間の電気特性の長期信頼性を更に高めることが求められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、対向する回路電極間の良好な電気的接続を達成できると共に、回路電極間の電気特性の長期信頼性を十分に高めることができる回路接続材料、これを用いた回路部材の接続構造及び回路部材の接続方法を提供することを目的とする。
従来の回路接続材料に用いられる表面に突起を有する導電粒子は、導電粒子を構成する金属層の最外層がＡｕから構成されている。Ａｕは比較的軟らかい金属であるため、回路接続時に圧力が加わると突起が変形してしまい、回路電極に対する長期的な接続性が得られ難くなることがある。そこで、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、導電粒子を構成する金属層（金属層が複数層ある場合はその最外層）の材質に着目し、Ａｕよりも硬い金属に変更することを考えた。そして、本発明者らは、対向する回路電極間の電気的接続には、導電粒子の金属層の硬さと、有機高分子化合物からなる核体に由来するプラスチックの反発力とに起因して回路接続時に発生する、突起部の内側部分の金属層の核体へのめり込みが影響することを見出した。すなわち、本発明の回路接続材料を用いた回路部材の接続では、回路接続時の圧力によって導電粒子表面の突起部が回路電極側にめり込むのと同時に、突起部の内側部分の金属層が核体側にもめり込み、プラスチックの反発力によりこの突起が回路電極側に押されることにより、回路電極に更にめり込んだ回路接続部を形成する。その結果、本発明の回路接続材料は、対向する回路電極間の良好な接続を発現し、回路電極間における電気的特性の長期信頼性を向上することができる。
本発明は、回路電極が形成された２つの回路部材を、回路電極を対向させて電気的に接続するための回路接続材料であって、回路接続材料は、接着剤組成物と導電粒子とを含有し、導電粒子は、有機高分子化合物からなる核体及び該核体を覆う金属層を備え、金属層が導電粒子の外側に向けて突起している突起部を有し、金属層がニッケル又はニッケル合金から構成され、導電粒子に圧力をかけた場合、突起部の内側部分の金属層が核体にめり込む回路接続材料を提供する。
本発明は、また、回路電極が形成された２つの回路部材を、回路電極を対向させて電気的に接続するための回路接続材料であって、回路接続材料は、接着剤組成物と導電粒子とを含有し、導電粒子は、有機高分子化合物からなる核体及び該核体を覆う複数の金属層を備え、金属層が導電粒子の外側に向けて突起している突起部を有し、金属層の最外層がニッケル又はニッケル合金から構成され、導電粒子に圧力をかけた場合、突起部の内側部分の金属層が核体にめり込む回路接続材料を提供する。
このような回路接続材料は、対向する回路電極間の良好な電気的接続を達成できると共に、回路電極間の電気特性の長期信頼性を十分に高めることができる。
本発明の回路接続材料において、上記金属層又は金属層の最外層のビッカース硬度が４００〜１０００であることが好ましい。これにより、より一層対向する回路電極間の電気的接続が良好となり、回路電極間の電気特性の長期信頼性を更に高めることができる。
また、本発明は、回路電極が形成され、回路電極が対向するように配置された２つの回路部材と、回路部材の間に介在し、加熱加圧して回路電極を電気的に接続する回路接続部材とを備え、回路接続部材は、本発明の回路接続材料の硬化物であり、回路接続材料が含有する導電粒子の突起部の内側部分で金属層が核体にめり込んでいる回路部材の接続構造を提供する。
この回路部材の接続構造は、上記回路接続材料を用いて作製されることから、回路電極間の良好な電気的接続が得ることができる。そして、導電粒子を介した対向する回路電極の間の良好な電気的接続状態は、回路接続材料の硬化物によって長期間にわたって保持されることによって、電気特性の長期信頼性を十分に高めることが可能となる。
上記回路部材の接続構造において、２つの回路部材の回路電極の少なくとも一方の表面が、インジウム−錫酸化物（以下、「ＩＴＯ」という）又はインジウム−亜鉛酸化物（以下、「ＩＺＯ」という）からなることが好ましい。このように回路電極の表面がＩＴＯ又はＩＺＯからなることで、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｔ族の金属、Ａｌ又はＣｒからなる電極に比べて、下地金属の酸化を防げるという利点がある。
さらに、本発明は、回路電極が形成され、回路電極が対向するように配置された２つの回路部材の間に上記回路接続材料を介在させ、回路接続材料が含有する導電粒子の突起部の内側部分の金属層が核体にめり込むように加熱加圧して回路電極を電気的に接続する回路部材の接続方法を提供する。これにより、回路電極間の電気特性の長期信頼性に十分に優れる回路部材の接続構造を作製することができる。
本発明の回路接続材料によれば、対向する回路電極間の良好な電気的接続を達成できると共に、回路電極間の電気特性の長期信頼性を十分に高めることができる。また、本発明によれば、回路電極間の電気特性の長期信頼性に十分に優れる回路部材の接続構造及びその接続方法を提供することができる。
本発明の回路部材の接続構造の一実施形態を示す断面図である。 本発明の回路接続材料を構成する導電粒子の種々の形態を示す断面図である。 本発明のフィルム状回路接続材料の一実施形態を示す断面図である。 実施例２で作製した回路部材の接続構造における接続部の断面ＳＥＭ写真である。
符号の説明
１…回路部材の接続構造、１０…回路接続部材、１１…絶縁性物質、１２…導電粒子、１４…突起（突起部）、２１…核体（粒子）、２１ａ…中核部（核体）、２１ｂ…突起部、２２…金属層、３０…第一の回路部材、３１…回路基板（第一の回路基板）、３１ａ…主面、３２…回路電極（第一の回路電極）、４０…第二の回路部材、４１…回路基板（第二の回路基板）、４１ａ…主面、４２…回路電極（第二の回路電極）、５０…フィルム状回路接続材料、５１…接着剤組成物、Ｈ…導電粒子の突起の高さ、Ｓ…隣接する突起間の距離。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
［回路部材の接続構造］
図１は、本発明の回路部材の接続構造の一例を示す概略断面図である。回路部材の接続構造１は、相互に対向する第１の回路部材３０及び第２の回路部材４０を備えており、第１の回路部材３０と第２の回路部材４０との間には、これらを接続する回路接続部材１０が設けられている。回路接続部材１０は、接着剤組成物と、表面に複数の突起１４を備えた導電粒子１２とを含む回路接続材料を硬化処理して得られるものである。従って、回路接続部材１０は、絶縁性物質１１と導電粒子１２とを含有している。ここで、絶縁性物質１１は、接着剤組成物の硬化物から構成されている。
第１の回路部材３０は、回路基板（第１の回路基板）３１と、回路基板３１の主面３１ａ上に形成される回路電極（第１の回路電極）３２とを備えている。第２の回路部材４０は、回路基板４１と、回路基板４１の主面４１ａ上に形成される回路電極（第１の回路電極）４２とを備えている。
回路基板３１、４１において、回路電極３２、４２の表面は平坦になっている。なお、本発明において「回路電極の表面が平坦」とは、回路電極の表面の凹凸が２０ｎｍ以下であることをいう。
回路電極３２、４２の厚みは、５０ｎｍ以上であることが望ましい。回路電極３２、４２の厚みが５０ｎｍ未満の場合、回路接続材料中の導電粒子１２の表面側にある突起部１４が圧着時に回路電極３２、４２を貫通し回路基板３１、４１と接触する可能性がある。その場合、回路電極３２、４２と導電粒子１２との接触面積が減少し接続抵抗が上昇する傾向がある。また、回路電極３２、４２の厚みは製造コスト等の点から、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下である。
回路電極３２、４２の材質として、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｔ族の金属又はＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｌ、Ｃｒが挙げられる。特に回路電極３２、４２の材質がＩＴＯ又はＩＺＯの場合に、電気的接続が顕著に良好となり本発明の効果が発揮される。また、回路電極３２、４２は、全体を上記物質で構成されていてもよいが、表面（最外層）のみを上記物質で構成されていてもよい。
回路基板３１、４１の材質は特に制限はされないが、通常は有機絶縁性物質、ガラス又はシリコンである。
第１の回路部材３０及び第２の回路部材４０の具体例としては、半導体チップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、プリント基板等の基板が挙げられる。これらの回路部材３０、４０には通常、回路電極（回路端子）３２、４２が多数（場合によっては単数でもよい）設けられている。また、回路部材の接続構造の形態としては、ＩＣチップとチップ搭載基板との接続構造、電気回路相互の接続構造の形態もある。
また、第１の回路部材３０において、第１の回路電極３２と回路基板３１との間に絶縁層がさらに設けられてもよいし、第２の回路部材４０において、第２の回路電極４２と回路基板４１との間に絶縁層がさらに設けられてもよい。絶縁層は、絶縁材料で構成されていれば特に制限されないが、通常は有機絶縁性物質、二酸化珪素又は窒化珪素から構成される。
そして、この回路部材の接続構造１においては、対向する回路電極３２と回路電極４２とが、導電粒子１２を介して電気的に接続されている。即ち、導電粒子１２が、回路電極３２、４２の双方に直接接触している。具体的には、導電粒子１２の突起（「突起部」ともいう）１４が、絶縁性物質１１を貫通して第１回路電極３２、第２の回路電極４２に接触している。
このため、回路電極３２、４２間の接続抵抗が十分に低減され、回路電極３２、４２間の良好な電気的接続が可能となる。したがって、回路電極３２、４２間の電流の流れを円滑にすることができ、回路の持つ機能を十分に発揮することができる。
導電粒子１２の複数の突起１４のうち一部の突起は、回路電極３２又は回路電極４２に食い込んでいることが好ましい。この場合、導電粒子１２の突起１４と回路電極３２，４２との接触面積がより増加し、接続抵抗をより低減させることができる。
回路部材の接続構造１において、第１の回路電極３２、第２の回路電極４２の少なくとも一方の表面積は１５０００μｍ２以下であり、且つ、第１の回路電極３２と第２の回路電極４２との間における平均導電粒子数が１個以上であることが好ましい。ここで、平均導電粒子数とは、回路電極１つあたりの導電粒子数の平均値を言う。この場合、対向する回路電極３２、４２間の接続抵抗をより十分に低減することができる。
また、平均導電粒子数が３個以上である場合には、さらに良好な接続抵抗を達成できる。これは、対向する回路電極３２、４２間の接続抵抗が十分に低くなるからである。また回路電極３２、４２間における平均導電粒子数が１個以下の場合には、接続抵抗が高くなりすぎ、電子回路が正常に動作しなくなることがある。
以下、回路接続部材１０について詳細に説明する。回路接続部材１０は、フィルム状となっており、上述したように、表面側に突起部１４を有する導電粒子１２と、接着剤組成物とを含有する回路接続材料を硬化処理することによって得られるものである。
回路接続部材１０は、絶縁性物質１１と導電粒子１２とを含有している。導電粒子１２はその詳細については後述するが、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、その表面側に複数の突起部１４を有している。そして、この回路部材の接続構造１においては、対向する回路電極３２と回路電極４２とが、導電粒子１２を介して電気的に接続されている。即ち、導電粒子１２が、回路電極３２、４２の双方に直接接触している。具体的には、導電粒子１２の突起部１４が、絶縁性物質１１を貫通して第１回路電極３２、第２の回路電極４２に接触している。また、導電粒子１２の突起部１４の内側部分の金属層２２は核体２１ａ側にめり込んでおり、その際、核体２１ａのプラスチックの反発力によって突起部１４は回路電極３２、４２側に押し上げられ、突起部１４は更に回路電極にめり込む様な状態になる。
このため、導電粒子１２と回路電極３２、４２の接触面積が増加し、回路電極３２、４２間の接続抵抗が十分に低減され、回路電極３２、４２間の良好な電気的接続が可能となる。従って、回路電極３２、４２間の電流の流れを円滑にすることができ、回路の持つ機能を十分に発揮することができる。
［回路接続材料］
（導電粒子）
導電粒子１２は、導電性を有する粒子（本体部）と、この粒子の表面上に形成された複数の突起部１４とから構成されている。ここで、複数の突起部１４は、導電性を有する金属で構成されている。図２は、本発明に係る回路接続材料に含まれる導電粒子の種々の形態を示す断面図である。
図２の（ａ）に示す導電粒子１２は、有機高分子化合物からなる核体２１と、核体２１の表面上に形成される金属層２２とで構成される。核体２１は、中核部２１ａと中核部２１ａの表面上に形成される突起部２１ｂとで構成される。金属層２２は、その表面側に、複数の突起部１４を有している。金属層２２は核体２１を覆っており、突起部２１ｂに対応する位置で導電粒子の外側に向けて突起し、その突起している部分が突起部１４となっている。
核体２１は、金属からなる核体に比べて、コストが低い上、熱膨張や圧着接合時の寸法変化に対して弾性変形範囲が広いため、回路接続材料として、より適している。
核体２１の中核部２１ａを構成する有機高分子化合物としては、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリブタジエン樹脂又はこれらの共重合体が挙げられ、これらを架橋したものを使用してもよい。
核体２１の中核部２１ａの平均粒径は、１〜４μｍであることが好ましく、２〜４μｍであることがより好ましく、２．５〜３．５μｍであることが更に好ましい。平均粒径が１μｍ未満であると、粒子の二次凝集が生じ、隣接する回路との絶縁性が不十分となる傾向がある。他方、平均粒径が４μｍを越えると、回路接続時に接着剤組成物を排除する面積が大きくなるため、接着剤組成物の排除が不十分となる傾向がある。なお、本明細書における核体２１の平均粒径は、中核部２１ａの平均粒径のことを指すものであり、粒度分布測定装置を使用することや、導電粒子の断面を電子顕微鏡で観察することで測定することができる。
核体２１の突起部２１ｂを構成する有機高分子化合物としては、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリブタジエン樹脂又はこれらの共重合体が挙げられ、これらを架橋したものを使用してもよい。突起部２１ｂを構成する有機高分子化合物は、中核部２１ａを構成する有機高分子化合物と同一であっても異なっていてもよい。なお、突起部２１ｂの平均粒径は５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
核体２１は、中核部２１ａの表面に中核部２１ａよりも小さな径を有する突起部２１ｂを複数個吸着させることにより形成することができる。突起部２１ｂを中核部２１ａの表面に吸着させる方法としては、例えば、双方もしくは一方の粒子をシラン、アルミ、チタン等の各種カップリング剤及び接着剤の希釈溶液で表面処理後に両者を混合し付着させる方法が挙げられる。
金属層２２の材質としては、Ｃｕ、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ａｇ又はＡｇ合金が挙げられ、Ｎｉ又はＮｉ合金であることが好ましい。また、金属層２２が複数の金属層から構成される場合、金属層２２の最外層の材質が、Ｎｉ又はＮｉ合金であることが好ましい。ニッケル合金としては、例えば、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ及びＮｉ−Ｃｒが挙げられる。
金属層２２の硬さとしては、ビッカース硬度が４００〜１０００であることが好ましく、５００〜８００であることがより好ましい。また、金属層２２が複数の金属層から構成される場合、金属層２２の最外層のビッカース硬度が４００〜１０００であることが好ましく、５００〜８００であることがより好ましい。金属層のビッカース硬度が４００未満の場合、回路電極接触時に突起の金属層が変形してしまい、回路電極に対するめり込みが弱くなり、接触面積が減少し接続抵抗は高くなる傾向にある。また、金属層のビッカース硬度で１０００を超えると、接続時の粒子変形によって金属層に割れが生じ、回路電極同士の導通経路が遮断される状態となり接続抵抗が増加する傾向にある。
金属層２２は、これらの金属を核体２１に対して無電解メッキ法を用いてメッキすることにより形成することができる。無電解メッキ法は、大きくバッチ方式と連続滴下方式とに分けられるが、いずれの方式を用いても金属層２２を形成することができる。
金属層２２の厚み（メッキの厚み）は、６５〜１２５ｎｍであることが好ましく、７５〜１００ｎｍであることがより好ましく、８０〜９０ｎｍであることがさらに好ましい。金属層２２の厚みをこのような範囲とすることで、回路電極３２、４２間の接続抵抗をより一層良好なものとすることができる。ここで、本明細書における導電粒子の金属層２２の厚みは、突起部１４を含まない金属層部分の厚みを指すものであり、電子顕微鏡により測定することができる。
金属層２２の厚みが６５ｎｍ未満ではメッキの厚みが薄いため接続抵抗が大きくなる傾向があり、１２５ｎｍを超えるとメッキ時に導電粒子間で凝結が発生し、隣接する回路電極間で短絡が生じ易くなる傾向がある。
また、導電粒子１２において金属層２２が核体２１から完全に剥離している粒子の混入率は、粒子２５万個中５％未満であることが好ましく、１．０％未満であることがより好まく、０．１％未満であることがさらに好ましい。金属層２２が核体２１から完全に剥離している粒子の混入率をこのような範囲とすることで、回路電極３２、４２間の導通を確実なものとすることができる。金属層２２が核体２１から完全に剥離している粒子の混入率が５％以上では導電に関与しない粒子が電極上に存在することによって接続抵抗が大きくなる傾向がある。
本発明における導電粒子１２は、部分的に核体２１が露出している場合もある。接続信頼性の点から、核体２１の表面積に対する金属層２２の被覆率は、７０％以上であることが好ましく、８０〜１００％であることがより好ましい。金属層２２の被覆率をこのような範囲とすることで、回路電極３２、４２間の接続抵抗をより一層良好なものとすることができる。金属層２２の被覆率が７０％未満では導電粒子表面の導通面積が小さくなるため接続抵抗が大きくなる傾向がある。
導電粒子１２の突起１４の高さＨは、６５〜５００ｎｍであることが好ましく、１００〜３００ｎｍであることがより好ましい。また、隣接する突起１４間の距離Ｓは、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。
また、隣接する突起１４間の距離Ｓは、導電粒子１２と回路電極３２、４２との間に接着剤組成物が入り込まず、十分に導電粒子１２と回路電極３２、４２とを接触させるためには、少なくとも５０ｎｍ以上であることが望ましい。なお、導電粒子１２の突起１４の高さＨ及び隣接する突起１４間の距離Ｓは、電子顕微鏡により測定することができる。
なお、導電粒子１２は、図２の（ｂ）に示すように、核体２１が中核部２１ａのみで構成されてもよい。言い換えると、図２の（ａ）に示す導電粒子１２において突起部２１ｂは設けられていなくてもよい。図２の（ｂ）に示す導電粒子１２は、核体２１ａの表面を金属メッキし、核体２１ａの表面上に金属層２２を形成することにより得ることができる。
ここで、突起１４を形成させるためのメッキ方法について説明する。例えば、突起１４は、メッキ反応の途中で、最初に使用したメッキ液よりも濃度の高いメッキ液を追加することでメッキ液濃度を不均一にすることにより形成することができる。また、メッキ液のｐＨを調節すること、例えば、ニッケルメッキ液のｐＨを６とすることでこぶ状の金属層、即ち突起１４を有する金属層２２を得ることができる（望月ら、表面技術、Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．４、４２９〜４３２頁、１９９７）。また、メッキ浴の安定性に寄与する錯化剤として、グリシンを用いた場合、平滑な金属層（皮膜）ができるのに対して、酒石酸やＤＬ−リンゴ酸を用いた場合、こぶ状の皮膜、即ち突起１４を有する金属層２２を得ることができる（荻原ら、非晶質めっき、Ｖｏｌ．３６、第３５〜３７頁、１９９４；荻原ら、回路実装学会誌、Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．３、１４８〜１５２頁、１９９５）。
金属層２２は、単一の金属の層からなるものであってもよく、複数の金属の層からなるものであってもよい。
（接着剤組成物）
接着剤組成物としては、（１）エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の潜在性硬化剤とを含有する組成物、（２）ラジカル重合性物質と、加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤とを含有する組成物、又は（１）と（２）との混合組成物が好ましい。
まず、（１）エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の潜在性硬化剤とを含有する組成物について説明する。上記エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、ハロゲン化されていてもよく、水素添加されていてもよい。これらのエポキシ樹脂は、２種以上を併用してもよい。
潜在性硬化剤としては、エポキシ樹脂を硬化させることができるものであればよい。このような潜在性硬化剤としては、アニオン重合性の触媒型硬化剤、カチオン重合性の触媒型硬化剤、重付加型の硬化剤が挙げられる。これらは、単独又は２種以上の混合物として使用できる。これらのうち、速硬化性において優れ、化学当量的な考慮が不要である点からは、アニオン又はカチオン重合性の触媒型硬化剤が好ましい。
アニオン又はカチオン重合性の触媒型硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ジアミノマレオニトリル、メラミン及びその誘導体、ポリアミンの塩、ジシアンジアミドが挙げられ、これらの変成物も使用することができる。重付加型の硬化剤としては、ポリアミン類、ポリメルカプタン、ポリフェノール、酸無水物が挙げられる。
アニオン重合型の触媒型硬化剤として第３級アミン類やイミダゾール類を配合した場合、エポキシ樹脂は１６０℃〜２００℃程度の中温で数１０秒〜数時間程度の加熱により硬化する。このため、可使時間（ポットライフ）が比較的長くなるので好ましい。
カチオン重合型の触媒型硬化剤としては、例えば、エネルギー線照射によりエポキシ樹脂を硬化させる感光性オニウム塩（芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩等が主として用いられる）が好ましい。
また、エネルギー線照射以外に加熱によって活性化しエポキシ樹脂を硬化させるものとして、脂肪族スルホニウム塩がある。この種の硬化剤は、速硬化性という特徴を有することから好ましい。
これらの潜在性硬化剤を、ポリウレタン系、ポリエステル系等の高分子物質、ニッケル、銅等の金属薄膜及びケイ酸カルシウム等の無機物で被覆してマイクロカプセル化したものは、可使時間が延長できるため好ましい。
次いで、（２）ラジカル重合性物質と、加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤とを含有する組成物について説明する。
ラジカル重合性物質は、ラジカルにより重合する官能基を有する物質である。このようなラジカル重合性物質としては、アクリレート（対応するメタクリレートも含む。以下同じ）化合物、アクリロキシ（対応するメタクリロキシも含む。以下同じ）化合物、マレイミド化合物、シトラコンイミド樹脂、ナジイミド樹脂が挙げられる。ラジカル重合性物質は、モノマー又はオリゴマーの状態で用いてもよく、モノマーとオリゴマーを併用することも可能である。
上記アクリレート化合物の具体例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、２−ヒドロキシ−１，３−ジアクリロキシプロパン、２，２−ビス［４−（アクリロキシメトキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（アクリロキシポリエトキシ）フェニル］プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス（アクリロイロキシエチル）イソシアヌレート、ウレタンアクリレートが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
また、必要によりハドロキノン、メチルエーテルハイドロキノン類等の重合禁止剤を適宜用いてもよい。さらに、耐熱性の向上の観点から、アクリレート化合物がジシクロペンテニル基、トリシクロデカニル基及びトリアジン環からなる群より選ばれる少なくとも１種の置換基を有することが好ましい。
上記マレイミド化合物は、分子中にマレイミド基を少なくとも２個以上含有するものである。このようなマレイミド化合物としては、例えば、１−メチル−２，４−ビスマレイミドベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ｍ−トルイレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ビフェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３’−ジメチルビフェニレン）ビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３’−ジメチルジフェニルメタン）ビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３’−ジエチルジフェニルメタン）ビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルメタンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルプロパンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−３，３’−ジフェニルスルホンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルエーテルビスマレイミド、２，２−ビス（４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ｓ−ブチル−４，８−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル）プロパン、１，１−ビス（４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル）デカン、４，４’−シクロヘキシリデン−ビス（１−（４−マレイミドフェノキシ）−２−シクロヘキシルベンゼン、２，２−ビス（４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパンを挙げることができる。これらは単独で又は２種以上を混合して使用できる。
上記シトラコンイミド樹脂は、分子中にシトラコンイミド基を少なくとも１個有するシトラコンイミド化合物を重合させてなるものである。シトラコンイミド化合物としては、例えば、フェニルシトラコンイミド、１−メチル−２，４−ビスシトラコンイミドベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレンビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ビフェニレンビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３−ジメチルビフェニレン）ビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３−ジメチルジフェニルメタン）ビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３−ジエチルジフェニルメタン）ビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルメタンビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルプロパンビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルエーテルビスシトラコンイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルスルホンビスシトラコンイミド、２，２−ビス（４−（４−シトラコンイミドフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ｓ−ブチル−３，４−（４−シトラコンイミドフェノキシ）フェニル）プロパン、１，１−ビス（４−（４−シトラコンイミドフェノキシ）フェニル）デカン、４，４’−シクロヘキシリデン−ビス（１−（４−シトラコンイミドフェノキシ）フェノキシ）−２−シクロヘキシルベンゼン、２，２−ビス（４−（４−シトラコンイミドフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパンが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を混合して使用できる。
上記ナジイミド樹脂は、分子中にナジイミド基を少なくとも１個有しているナジイミド化合物を重合してなるものである。ナジイミド化合物としては、例えば、フェニルナジイミド、１−メチル−２，４−ビスナジイミドベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレンビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ビフェニレンビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３−ジメチルビフェニレン）ビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３−ジメチルジフェニルメタン）ビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−（３，３−ジエチルジフェニルメタン）ビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルメタンビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルプロパンビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルエーテルビスナジイミド、Ｎ，Ｎ’−４，４−ジフェニルスルホンビスナジイミド、２，２−ビス（４−（４−ナジイミドフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ｓ−ブチル−３，４−（４−ナジイミドフェノキシ）フェニル）プロパン、１，１−ビス（４−（４−ナジイミドフェノキシ）フェニル）デカン、４，４’−シクロヘキシリデン−ビス（１−（４−ナジイミドフェノキシ）フェノキシ）−２−シクロヘキシルベンゼン、２，２−ビス（４−（４−ナジイミドフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパンが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を混合して使用できる。
また、上記ラジカル重合性物質に下記化学式（Ｉ）で示されるリン酸エステル構造を有するラジカル重合性物質を併用することが好ましい。この場合、金属等の無機物表面に対する接着強度が向上するため、回路電極同士の接着に好適である。
式中、ｎは１〜３の整数を示す。
上記リン酸エステル構造を有するラジカル重合性物質は、無水リン酸と２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートとの反応させることにより得られる。リン酸エステル構造を有するラジカル重合性物質として、具体的には、モノ（２−メタクリロイルオキシエチル）アシッドフォスフェート、ジ（２−メタクリロイルオキシエチル）アシッドフォスフェートがある。これらは単独で又は２種以上を混合して使用できる。
上記化学式（Ｉ）で示されるリン酸エステル構造を有するラジカル重合性物質の配合量は、ラジカル重合性物質と必要により配合するフィルム形成材との合計１００質量部に対して、０．０１〜５０質量部であることが好ましく、０．５〜５質量部がより好ましい。
上記ラジカル重合性物質は、アリルアクリレートと併用することもができる。この場合、アリルアクリレートの配合量は、ラジカル重合性物質と、必要により配合されるフィルム形成材との合計１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましく、０．５〜５質量部がより好ましい。
加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤は、加熱により分解して遊離ラジカルを発生する硬化剤である。このような硬化剤としては、過酸化化合物、アゾ系化合物が挙げられる。このような硬化剤は、目的とする接続温度、接続時間、ポットライフ等により適宜選定される。高反応性とポットライフの向上の観点から、半減期１０時間の温度が４０℃以上、かつ、半減期１分の温度が１８０℃以下の有機過酸化物が好ましく、半減期１０時間の温度が６０℃以上、かつ、半減期１分の温度が１７０℃以下の有機過酸化物がより好ましい。
上記硬化剤の配合量は、接続時間を２５秒以下とする場合、充分な反応率を得るためにラジカル重合性物質と必要により配合されるフィルム形成材との合計１００質量部に対して、２〜１０質量部程度であることが好ましく、４〜８質量部であることがより好ましい。なお、接続時間を限定しない場合の硬化剤の配合量は、ラジカル重合性物質と必要により配合されるフィルム形成材との合計１００質量部に対して、０．０５〜２０質量部であることが好ましく、０．１〜１０質量部であることがより好ましい。
加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤として、より具体的には、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステルパーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、シリルパーオキサイドが挙げられる。
また、回路電極３２、４２の腐食を抑えるという観点から、硬化剤は、硬化剤中に含有される塩素イオンや有機酸の濃度が５０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、さらに、加熱分解後に発生する有機酸が少ないものがより好ましい。
このような硬化剤として、具体的には、パーオキシエステル、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、シリルパーオキサイドが挙げられ、高反応性が得られるパーオキシエステルから選定されることがより好ましい。なお、上記硬化剤は、適宜混合して用いることができる。
パーオキシエステルとしては、クミルパーオキシネオデカノエート、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシノエデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノデート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ２−エチルヘキサノネート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（２−エチルヘキサノイルパーオキシ）ヘキサン、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシ−２−エチルヘキサノネート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノネート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノネート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｍ−トルオイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテートが挙げられる。
ジアルキルパーオキサイドとしては、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイドが挙げられる。
ハイドロパーオキサイドとして、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドが挙げられる。
ジアシルパーオキサイドとしては、イソブチルパーオキサイド、２，４―ジクロロベンゾイルパーオキサイド、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、スクシニックパーオキサイド、ベンゾイルパーオキシトルエン、ベンゾイルパーオキサイドが挙げられる。
パーオキシジカーボネートとしては、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ジ−２−エトキシメトキシパーオキシジカーボネート、ジ（２−エチルヘキシルパーオキシ）ジカーボネート、ジメトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ（３−メチル−３−メトキシブチルパーオキシ）ジカーボネートが挙げられる。
パーオキシケタールとしては、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１―（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）デカンが挙げられる。
シリルパーオキサイドとしては、ｔ−ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、ビス（ｔ−ブチル）ジメチルシリルパーオキサイド、ｔ−ブチルトリビニルシリルパーオキサイド、ビス（ｔ−ブチル）ジビニルシリルパーオキサイド、トリス（ｔ−ブチル）ビニルシリルパーオキサイド、ｔ−ブチルトリアリルシリルパーオキサイド、ビス（ｔ−ブチル）ジアリルシリルパーオキサイド、トリス（ｔ−ブチル）アリルシリルパーオキサイドが挙げられる。
これらの硬化剤は、単独で又は２種以上を混合して使用することができ、分解促進剤、抑制剤等を混合して用いてもよい。また、これらの硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質等で被覆してマイクロカプセル化してもよい。マイクロカプセル化した硬化剤は、可使時間が延長されるために好ましい。
接着剤組成物には、必要に応じて、フィルム形成材を添加して用いてもよい。フィルム形成材とは、液状物を固形化し構成組成物をフィルム形状とした場合に、そのフィルムの取扱いを容易とし、容易に裂けたり、割れたり、べたついたりしない機械的特性等を付与するものであり、通常の状態（常温常圧）でフィルムとしての取扱いができるものである。
フィルム形成材としては、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、キシレン樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。これらの中でも、接着性、相溶性、耐熱性、機械的強度に優れることからフェノキシ樹脂が好ましい。
フェノキシ樹脂は、２官能フェノール類とエピハロヒドリンとを高分子化するまで反応させるか、又は２官能エポキシ樹脂と２官能フェノール類とを重付加させることにより得られる樹脂である。フェノキシ樹脂は、例えば、２官能フェノール類１モルとエピハロヒドリン０．９８５〜１．０１５モルとをアルカリ金属水酸化物等の触媒の存在下、非反応性溶媒中で４０〜１２０℃の温度で反応させることにより得ることができる。
また、フェノキシ樹脂としては、樹脂の機械的特性や熱的特性の観点からは、特に２官能性エポキシ樹脂と２官能性フェノール類との配合当量比をエポキシ基／フェノール水酸基＝１／０．９〜１／１．１とし、アルカリ金属化合物、有機リン系化合物、環状アミン系化合物等の触媒の存在下、沸点が１２０℃以上のアミド系、エーテル系、ケトン系、ラクトン系、アルコール系等の有機溶剤中で、反応固形分が５０質量％以下の条件で５０〜２００℃に加熱して重付加反応させて得たものが好ましい。
上記２官能エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニルジグリシジルエーテル、メチル置換ビフェニルジグリシジルエーテルが挙げられる。
２官能フェノール類は、２個のフェノール性水酸基を有するものである。２官能フェノール類としては、例えば、ハイドロキノン類、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールフルオレン、メチル置換ビスフェノールフルオレン、ジヒドロキシビフェニル、メチル置換ジヒドロキシビフェニル等のビスフェノール類が挙げられる。
フェノキシ樹脂は、ラジカル重合性の官能基や、その他の反応性化合物により変性（例えば、エポキシ変性）されていてもよい。フェノキシ樹脂は、１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
接着剤組成物は、更に、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びアクリロニトリルのうち少なくとも一つをモノマー成分とした重合体又は共重合体を含んでいてもよい。ここで、応力緩和に優れることから、グリシジルエーテル基を含有するグリシジルアクリレートやグリシジルメタクリレートを含む共重合体系アクリルゴムを併用することが好ましい。これらのアクリルゴムの重量平均分子量は、接着剤の凝集力を高める点から２０万以上であることが好ましい。
導電粒子１２の配合量は、接着剤組成物１００体積部に対して０．１〜３０体積部であることが好ましく、その配合量は用途により使い分けることができる。過剰な導電粒子１２による回路電極の短絡等を防止する観点から、導電粒子１２の配合量は０．１〜１０体積部であることがより好ましい。
回路接続材料には、更に、ゴム微粒子、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤、フェノール樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート類を含有することもできる。
ゴム微粒子は、配合する導電粒子１２の平均粒径の２倍以下の平均粒径を有し、かつ導電粒子１２及び接着剤組成物の室温での貯蔵弾性率の１／２以下の貯蔵弾性率を有するものであればよい。特に、ゴム微粒子の材質が、シリコーン、アクリルエマルジョン、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ポリブタジエンゴムである微粒子は、単独で又は２種以上を混合して用いることが好適である。３次元架橋したこれらゴム微粒子は、耐溶剤性が優れており、接着剤組成物中に容易に分散される。
回路接続材料に充填剤を含有させる場合、接続信頼性等が向上するので好ましい。充填剤は、その最大径が導電粒子１２の粒径の１／２以下であれば使用できる。その最大径が導電粒子の粒径の１／２以下であれば使用できる。また、導電性を持たない粒子を併用する場合には、充填剤が導電性を持たない粒子の直径以下であれば使用できる。
充填剤の配合量は、接着剤組成物１００体積部に対して５〜６０体積部であることが好ましい。配合量が６０体積部を超えると、接続信頼性向上効果が飽和する傾向があり、５体積部未満では充填剤添加の効果が不充分となる傾向がある。
上記カップリング剤としては、ビニル基、アクリル基、エポキシ基又はイソシアネート基を含有する化合物が、接着性が向上するので好ましい。
［回路部材の接続方法］
次に、上述した回路部材の接続構造の製造方法について説明する。
先ず、上述した第１の回路電極３２を有する第１の回路部材３０と、第２の回路電極４２を有する第２の回路部材４０と、回路接続材料とを準備する。回路接続材料としては、例えば、フィルム状に成形した回路接続材料（以下、フィルム状回路接続材料という）５０を準備する。
図３は、本発明に係るフィルム状回路接続材料の一実施形態を示す断面図である。フィルム状回路接続材料５０は、上記回路接続材料をフィルム状に成形してなるものであり、回路接続材料は、通常、表面側に突起１４を有する導電粒子１２と、接着剤組成物５１とを含有するものである。一般的に、回路接続材料中に含まれる接着剤組成物は接着性を有し、第１及び第２の回路部材３０、４０に対する硬化処理により硬化する。フィルム状回路接続材料５０の厚みは、１０〜５０μｍであることが好ましい。
次に、第１の回路部材３０の上に、フィルム状回路接続材料５０を載せる。そして、第２の回路部材４０を、第１の回路電極３２と第２の回路電極４２とが相対向するようにフィルム状回路接続材料５０の上に載せる。これにより、第１の回路部材３０と第２の回路部材４０との間にフィルム状回路接続材料５０を介在させることが可能となる。このとき、フィルム状回路接続材料５０はフィルム状であり、取扱いが容易である。このため、このフィルム状回路接続材料５０によれば、第１の回路部材３０と第２の回路部材４０とを接続する際に、それらの間に容易に介在させることができ、第１の回路部材３０と第２の回路部材４０との接続作業を容易に行うことができる。
次に、第１の回路部材３０及び第２の回路部材４０を介してフィルム状回路接続材料５０を加熱しながら加圧して硬化処理を施し、第１及び第２の回路部材３０、４０の間に回路接続部材１０を形成する。硬化処理は、一般的な方法により行うことが可能であり、その方法は接着剤組成物により適宜選択される。
このとき、回路接続部材１０中の導電粒子１２の突起部１４は、絶縁性物質１１を貫通して第１回路電極３２、第２の回路電極４２に接触している。また、導電粒子１２の突起部１４の内側の金属層２２は核体２１側にめり込んでいる。その際、核体２１のプラスチック（有機高分子）の反発力によって突起部１４は回路電極３２、４２側に押し上げられ、突起部１４は更に回路電極にもめり込む様な状態になる。また、回路接続材料中の導電粒子１２の金属層又は最外層がＮｉ又はＮｉ合金である場合、Ａｕよりも硬いため、第１又は第２の回路電極３２、４２に対しては従来の最外層がＡｕである導電粒子よりも突起部１４がより深く食い込むこととなり、導電粒子１２と回路電極３２、４２との接触面積は増加し、接続抵抗が安定する。また、導電粒子１２の金属層又はその最外層のビッカース硬度を４００〜１０００の範囲とすることにより、突起部１４の回路電極３２、４２に対する食い込みが大きくなる。そして、回路接続材料が硬化処理されることにより接着剤組成物５１が硬化し、第１の回路部材３０及び第２の回路部材４０に対する高い接着強度が実現され、導電粒子１２と第１及び第２回路電極３２、４２とがしっかりと接触した状態が長期間にわたって保持される。このような接続構造の状態は、回路部材の接続構造の断面を電子顕微鏡で観察することにより確認することができる。また、回路基板として透明なガラス基板を用いた場合、ガラス基板を介して回路接続部の表面を観察することにより確認することができる
従って、第１及び／又は第２の回路電極３２、４２の表面における凹凸の有無に拘わらず、対向する第１及び第２回路電極３２、４２間の接続抵抗を充分に低減することができ、第１回路電極３２と第２回路電極４２との良好な電気的接続を達成できると共に第１及び第２回路電極３２、４２間の電気特性の長期信頼性を十分に高めることができる。
なお、上記実施形態では、フィルム状回路接続材料５０を用いて回路部材の接続構造を製造しているが、フィルム状回路接続材料５０に代えて、後述する回路接続材料を用いてもよい。この場合でも、回路接続材料を溶媒に溶解させ、その溶液を、第１の回路部材３０又は第２の回路部材４０のいずれかに塗布し乾燥させれば、第１及び第２の回路部材３０、４０間に介在させることができる。
なお、フィルム状回路接続材料５０は、支持体（ポリエチレンテレフタレートフィルム等）上に塗工装置（図示せず）を用いて上記回路接続材料を塗布し、所定時間熱風乾燥することにより作製することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに制限されるものではない。
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
［導電粒子の作製］
（核体の作製）
テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジビニルベンゼン及びスチレンモノマーの混合比を変えて、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイドを用いて懸濁重合した。次に、得られた重合体を分級することで約３μｍの平均粒径を有する核体を得た。
（導電粒子Ｎｏ．１の作製）
上記核体の表面に対して、無電解Ｎｉメッキ処理を施して、均一な厚み１００ｎｍのＮｉ層（金属層）を有する導電粒子Ｎｏ．１を作製した。
（導電粒子Ｎｏ．２の作製）
導電粒子Ｎｏ．１上にＡｕを２５ｎｍの厚みで置換メッキすることにより、均一な厚さを有するＡｕ層を形成し、導電粒子Ｎｏ．２を作製した。
（導電粒子Ｎｏ．３の作製）
特許第３６９６４２９号等に準じて、Ｎｉメッキ処理の際のメッキ液の仕込量、処理温度及び時間を調整しメッキの厚みを変更することにより、上記核体の表面にＮｉメッキの突起を形成した。これにより、突起も含めたＮｉ層の目標厚み１８０〜２１０ｎｍの導電粒子Ｎｏ．３を作製した。
（導電粒子Ｎｏ．４の作製）
導電粒子Ｎｏ．３上にＡｕを２５ｎｍの厚みで置換メッキすることにより、複数の突起を有するＡｕ層を形成し、導電粒子Ｎｏ．４を作製した。
上述のようにして作製した導電粒子Ｎｏ．１〜４について、電子顕微鏡（日立製作所社製、商品名「Ｓ−８００」）を用いて観察し、突起の高さ及び隣接する突起間の距離を計測した。各導電粒子の金属層材質、ビッカース硬度、突起の高さ及び突起間距離を表１に示す。
［回路接続材料の作製］
（フェノキシ樹脂溶液の調製）
フェノキシ樹脂（平均重量分子量４５０００、ユニオンカーバイド株式会社製、商品名「ＰＫＨＣ」）５０ｇを、トルエン／酢酸エチル＝５０／５０（質量比）の混合溶剤に溶解して、固形分４０質量％のフェノキシ樹脂溶液を調製した。
（ウレタンアクリレートの合成）
ポリカプロラクトンジオール（重量平均分子量：８００）４００質量部、２−ヒドロキシプロピルアクリレート１３１質量部、触媒としてジブチル錫ジラウレート０．５質量部及び重合禁止剤としてハイドロキノンモノメチルエーテル１．０質量部を攪拌しながら５０℃に加熱して混合した。次いで、この混合液に、イソホロンジイソシアネート２２２質量部を滴下し、更に攪拌しながら８０℃に昇温してウレタン化反応を行った。イソシアネート基の反応率が９９％以上になったことを確認した後、反応温度を下げてウレタンアクリレートを得た。
（回路接続材料Ａの作製）
上記フェノキシ樹脂溶液（固形分含量：５０ｇ）１２５ｇ、上記ウレタンアクリレート４９ｇ、リン酸エステル型アクリレート１ｇ及び加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤としてｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノネート５ｇとを混合して接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物１００質量部に対して導電粒子Ｎｏ．３を２．３質量部分散させて回路接続材料を調製した。
そして、この回路接続材料を、片面を表面処理した厚み５０μｍのＰＥＴフィルムに塗工装置を用いて塗布し、７０℃３分の熱風乾燥により、ＰＥＴフィルム上に厚みが１８μｍのフィルム状回路接続材料Ａを形成した。
（回路接続材料Ｂの作製）
導電粒子Ｎｏ．３に代えて、導電粒子Ｎｏ．１を２．３質量部用いた以外は回路接続材料Ａと同様にして、厚み１８μｍのフィルム状回路接続材料Ｂを作製した。
（回路接続材料Ｃの作製）
導電粒子Ｎｏ．３に代えて、導電粒子Ｎｏ．２を２．１質量部用いた以外は回路接続材料Ａと同様にして、厚み１８μｍのフィルム状回路接続材料Ｃを作製した。
（回路接続材料Ｄの作製）
導電粒子Ｎｏ．３に代えて、導電粒子Ｎｏ．４を２．１質量部用いた以外は回路接続材料Ａと同様にして、厚み１８μｍのフィルム状回路接続材料Ｄを作製した。
（実施例１）
第１の回路部材として、ポリイミドフィルム（厚み３８μｍ）と、ＳｎめっきＣｕ箔（厚み８μｍ）からなる２層構造を有するフレキシブル回路板（以下、ＦＰＣという）を準備した。このＦＰＣの回路については、ライン幅１８μｍ及びピッチ５０μｍとした。
次に、第２の回路部材として表面上にＩＴＯ回路電極（厚み５０ｎｍ、表面抵抗＜２０Ω）を備えるガラス基板（厚み１．１ｍｍ）を準備した。この第２の回路部材の回路については、ライン幅２５μｍ及びピッチ５０μｍとした。
そして、第２の回路部材上に所定のサイズ（１．５×３０ｍｍ）に裁断した回路接続材料Ａを貼付け、７０℃、１．０ＭＰａの条件で３秒間加熱、加圧を行い仮接続した。次いで、ＰＥＴフィルムを剥離した後、ＦＰＣと第２の回路部材とで回路接続材料Ａを挟むようにＦＰＣを配置し、ＦＰＣの回路と第２の回路部材の回路の位置合わせを行った。その後、１７０℃、３ＭＰａ、１０秒の条件でＦＰＣ上方から加熱、加圧を行いＦＰＣと第２の回路部材とを本接続した。このようにして、回路部材の接続構造を作製した。
（実施例２）
第１の回路部材として、実施例１と同様のＦＰＣを準備した。次に、第２の回路部材として表面上にＩＺＯ（最外層、厚み５０ｎｍ）／Ｃｒ（厚み２０ｎｍ）／Ａｌ（厚み１００ｎｍ）の３層構成の回路電極（表面抵抗＜２０Ω））を備えるガラス基板（厚み１．１ｍｍ）を準備した。この第２の回路部材の回路については、ライン幅２５μｍ及びピッチ５０μｍとした。そして、実施例１と同様に回路接続材料Ａを使用し、回路部材の接続構造を作製した。
（実施例３）
第１の回路部材として、実施例１と同様のＦＰＣを準備した。次に、第２の回路部材として表面上にＩＴＯ（最外層、厚み５０ｎｍ）／Ｃｒ（厚み２００ｎｍ）の２層構成の回路電極（表面抵抗＜２０Ω））を備えるガラス基板（厚み１．１ｍｍ）を準備した。この第２の回路部材の回路については、ライン幅２５μｍ、ピッチ５０μｍとした。そして、実施例１と同様に回路接続材料Ａを使用し、回路部材の接続構造を作製した。
（実施例４）
第１の回路部材として、実施例１と同様のＦＰＣを準備した。次に、第２の回路部材として表面上にＩＴＯ（最外層、厚み５０ｎｍ）／Ｔｉ（厚み１００ｎｍ）／Ａｌ（厚み２００ｎｍ）／Ｔｉ（厚み１００ｎｍ）の４層構成の回路電極（表面抵抗＜２０Ω））を備えるガラス基板（厚さ１．１ｍｍ）を準備した。この第２の回路部材の回路については、ライン幅２５μｍ及びピッチ５０μｍとした。そして、実施例１と同様に回路接続材料Ａを使用し、回路部材の接続構造を作製した。
（実施例５）
第１の回路部材として、実施例１と同様のＦＰＣを準備した。次に、第２の回路部材として表面上にＡｌ回路電極（厚み２００ｎｍ、表面抵抗＜５Ω）を備えるガラス基板（厚み１．１ｍｍ）を準備した。この第２の回路部材の回路については、ライン幅２５μｍ及びピッチ５０μｍとした。そして、実施例１と同様に回路接続材料Ａを使用し、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例１）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｂを用いた以外は実施例１と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例２）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｂを用いた以外は実施例２と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例３）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｂを用いた以外は実施例３と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例４）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｂを用いた以外は実施例４と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例５）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｂを用いた以外は実施例５と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例６）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｃを用いた以外は実施例１と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例７）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｃを用いた以外は実施例２と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例８）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｃを用いた以外は実施例３と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例９）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｃを用いた以外は実施例４と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例１０）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｃを用いた以外は実施例５と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例１１）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｄを用いた以外は実施例１と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例１２）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｄを用いた以外は実施例２と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例１３）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｄを用いた以外は実施例３と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例１４）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｄを用いた以外は実施例４と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
（比較例１５）
回路接続材料Ａに代えて、回路接続材料Ｄを用いた以外は実施例５と同様にして、回路部材の接続構造を作製した。
〔接続抵抗の測定〕
上記回路部材の接続構造について、第１の回路部材（ＦＰＣ）の回路電極と、第２の回路部材の回路電極との間の接続抵抗値をマルチメータ（株式会社エーディーシー社製、商品名「デジタル・マルチメータ７４６１Ａ」）を用いて測定した。接続抵抗値は、初期（接続直後）と、８０℃、９５％ＲＨの恒温恒湿槽中に５００時間保持（高温高湿処理）した後に測定した。結果を表２に示す。
表２において、接続抵抗値は、隣接回路間の抵抗３７点の平均値と標準偏差を３倍した値との和（ｘ＋３σ）で示している。また、抵抗増加率は、初期抵抗値から高温高湿処理後抵抗値の増加量を百分率で示しており、具体的には下記式：
抵抗増加率（％）＝［（処理後抵抗値−初期抵抗値）／初期抵抗値］×１００
より算出した。接続信頼性の改善効果の判断として、抵抗増加率１０％未満を改善効果有り、１０％以上２０％未満を従来品レベル、２０％以上を改善効果無し（ＮＧ）とした。
〔回路電極上に存在する導電粒子数〕
微分干渉顕微鏡を用いて、上記回路部材の接続構造における各回路電極上に存在する導電粒子数を目視にて計数（ｎ＝３８）した。その結果、実施例１〜１５、比較例１〜２５の回路電極上の平均導電粒子数は３２〜４５個の範囲内であり、回路接続材料や回路部材の違いによる導電粒子数の極端な増減は見られなかった。
表２に示すように、回路電極の全体又は表面がＩＴＯ又はＩＺＯで構成されている第２の回路部材を用いた場合、実施例１〜４の回路部材の接続構造では、抵抗増加率が７．５％未満と非常に小さいという結果が得られた。これに対し、比較例１〜４の接続構造の抵抗増加率は約２７〜３９％、比較例６〜９の接続構造の抵抗増加率は約２０〜２５％、比較例１１〜１４の接続構造の抵抗増加率は約１４〜１８％であった。
このことから、回路電極の全体又は表面がＩＴＯ及びＩＺＯで構成されている回路電極に対して、突起を有し、金属層又は金属層の最外層がＮｉである導電粒子を含む回路接続材料を接続に使用することにより、接続信頼性の改善が見られることがわかった。
また、Ａｌ回路電極を備える第２の回路部材を用いた場合、突起を有する導電粒子を含む回路接続材料で接続した実施例５、比較例１５では、抵抗増加率が約３．５％と少ない結果であった。この結果は、接続時にＡｌ回路電極表面の酸化膜を導電粒子表面の突起が突き破り回路電極と接触したためと考えられる。これに対して、突起が無い導電粒子を含む回路接続材料で接続した比較例５、１０では、比較例１０の抵抗増加率が約３４％、比較例１５の抵抗増加率が約１５％であった。
なお、突起を有し金属層がＮｉである導電粒子を用いた実施例５と、突起を有し最外層がＡｕである導電粒子を用いた比較例１５の抵抗増加率が同程度であることから、回路電極がＡｌで構成されている回路部材に対しては、導電粒子の最外層の金属種の違いによる接続信頼性の改善への効果は顕著ではない傾向にある。
また、実施例１〜５で作製した回路部材の接続構造の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果、導電粒子を構成する金属層の突起部の内側部分の金属層が核体にめり込んでいることが確認された。その一例として、実施例２で作製した回路部材の接続構造における接続部の断面ＳＥＭ写真を図４に示す。
以上より、本発明の回路部材の接続構造によれば、対向する回路電極間の良好な電気的接続を達成できると共に、高温高湿環境下や熱衝撃試験等においても安定した接続信頼性を十分に高めることができることが確認された。
本発明の回路接続材料によれば、対向する回路電極間の良好な電気的接続を達成できると共に、回路電極間の電気特性の長期信頼性を十分に高めることができる。また、本発明によれば、回路電極間の電気特性の長期信頼性に十分に優れる回路部材の接続構造及びその接続方法を提供することができる。

Claims (8)

  1. 回路電極が形成された２つの回路部材を、前記回路電極を対向させて電気的に接続するための回路接続材料であって、
    前記回路接続材料は、接着剤組成物と、導電粒子とを含有し、
    前記導電粒子は、有機高分子化合物からなる核体及び該核体を覆う金属層を備え、
    前記金属層が導電粒子の外側に向けて突起している突起部を有し、前記金属層がニッケル又はニッケル合金から構成され、
    前記導電粒子に圧力をかけた場合、前記突起部の内側部分の金属層が前記核体にめり込む、回路接続材料。
  2. 前記金属層のビッカース硬度が４００〜１０００である、請求項１記載の回路接続材料。
  3. 回路電極が形成された２つの回路部材を、前記回路電極を対向させて電気的に接続するための回路接続材料であって、
    前記回路接続材料は、接着剤組成物と、導電粒子とを含有し、
    前記導電粒子は、有機高分子化合物からなる核体及び該核体を覆う複数の金属層を備え、
    前記金属層が導電粒子の外側に向けて突起している突起部を有し、前記金属層の最外層がニッケル又はニッケル合金から構成され、
    前記導電粒子に圧力をかけた場合、前記突起部の内側部分の金属層が前記核体にめり込む、回路接続材料。
  4. 前記金属層の最外層のビッカース硬度が４００〜１０００である、請求項３記載の回路接続材料。
  5. 回路電極が形成され、前記回路電極が対向するように配置された２つの回路部材と、
    前記回路部材の間に介在し、加熱加圧して前記回路電極を電気的に接続する回路接続部材と、を備え、
    前記回路接続部材は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路接続材料の硬化物であり、前記回路接続材料が含有する導電粒子の突起部の内側部分で金属層が核体にめり込んでいる、回路部材の接続構造。
  6. 前記２つの回路部材の回路電極の少なくとも一方の表面が、インジウム−錫酸化物からなる、請求項５記載の回路部材の接続構造。
  7. 前記２つの回路部材の回路電極の少なくとも一方の表面が、インジウム−亜鉛酸化物からなる、請求項５又は６記載の回路部材の接続構造。
  8. 回路電極が形成され、前記回路電極が対向するように配置された２つの回路部材の間に請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路接続材料を介在させ、前記回路接続材料が含有する導電粒子の突起部の内側部分の金属層が核体にめり込むように加熱加圧して前記回路電極を電気的に接続する回路部材の接続方法。
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