JPWO2020100992A1 - 金属被覆粒子、粒子連結体、粒子連結体の製造方法、接続材料及び接続構造体 - Google Patents

金属被覆粒子、粒子連結体、粒子連結体の製造方法、接続材料及び接続構造体 Download PDF

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Abstract

電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性を効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性を効果的に高めることができる金属被覆粒子を提供する。本発明に係る金属被覆粒子は、基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された金属部とを備える金属被覆粒子であり、前記金属被覆粒子を、大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、前記金属部が金属結合を形成する性質を有し、前記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、1個以上の発熱ピークが観察される。

Description

本発明は、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された金属部とを備える金属被覆粒子に関する。また、本発明は、上記金属被覆粒子を用いた粒子連結体、粒子連結体の製造方法、接続材料及び接続構造体に関する。
上記異方性導電材料は、各種の接続構造体を得るために使用されている。上記異方性導電材料による接続としては、例えば、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。
上記異方性導電材料により、例えば、フレキシブルプリント基板の電極とガラスエポキシ基板の電極とを電気的に接続する際には、ガラスエポキシ基板上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を配置する。次に、フレキシブルプリント基板を積層して、加熱及び加圧する。これにより、異方性導電材料を硬化させて、導電性粒子を介して電極間を電気的に接続して、接続構造体を得る。
下記の特許文献1には、コアと、該コアの表面を被覆する導電層と、該導電層の表面を被覆する絶縁層とを備える導電粒子が開示されている。上記コアは、融点又は軟化点がT(℃)の材料を主成分とする。上記導電層は、融点がT(℃)の材料を主成分とする。上記絶縁層は、軟化点がT(℃)の樹脂組成物から構成される。上記導電粒子では、上記T、上記T、及び上記Tが下記式(1)を満たす。特許文献1の実施例及び比較例では、導電層の材料としてはんだが用いられている。
>T>T (1)
下記の特許文献2には、芯粒子と、該芯粒子の表面を覆う表層とを有する導電粒子が開示されている。上記芯粒子は、樹脂材料を含む。上記表層は、はんだ材料を含む。上記導電粒子では、上記はんだ材料の融点は、上記樹脂材料の軟化点以下である。
特開2009−123684号公報 特開2017−216300号公報
導電性粒子を含む導電材料を用いて導電接続を行う際には、上方の複数の電極と下方の複数の電極とが電気的に接続されて、導電接続が行われる。導電性粒子は、上下の電極間に配置されることが望ましく、隣接する横方向の電極間には配置されないことが望ましい。導電接続においては、上下の電極間は電気的に接続されることが望ましく、隣接する横方向の電極間は電気的に接続されないことが望ましい。
導電性粒子を含む導電材料は、基板上の特定の位置に配置された後、大気雰囲気下で加熱されて導電接続が行われることがある。導電材料が導電性粒子の融点以上に加熱されることで、導電性粒子が溶融し、電極間にはんだ等の金属が凝集することで、上下の電極間が電気的に接続される。
従来のはんだを含む導電性粒子は、大気雰囲気下で放置されたり、大気雰囲気下で加熱されたりすると、はんだの表面が酸化されることがある。はんだの表面が酸化された導電性粒子は、導電接続時に十分に濡れ拡がることができず、上下の電極間を電気的に接続できないことがある。また、電子部品を作製する際には、リフロー等により、電極間を電気的に接続している接合部が繰り返し加熱されることがある。はんだにより形成された接合部が繰り返し加熱されると、該接合部が再溶融することがあり、電極間の電気的な接続を維持することができないことがある。結果として、電極間の導通信頼性を高めることが困難なことがある。
また、近年、電子回路の微細化及び狭小化が進行しており、従来のはんだを含む導電性粒子を用いて導電接続すると、はんだの溶融時に、はんだが濡れ拡がることがある。はんだが濡れ拡がることにより、隣接する電極間にブリッジが形成され、隣接する電極間の絶縁信頼性が低くなることがある。
本発明の目的は、電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性を効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性を効果的に高めることができる金属被覆粒子を提供することである。また、本発明の目的は、上記金属被覆粒子を用いた粒子連結体、粒子連結体の製造方法、接続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、基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された金属部とを備える金属被覆粒子であり、前記金属被覆粒子を、大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、前記金属部が金属結合を形成する性質を有し、前記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、1個以上の発熱ピークが観察される、金属被覆粒子が提供される。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、吸熱ピークが観察されない。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、4個以下の発熱ピークが観察される。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記金属部の外表面に突起を有する。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記突起の平均高さが、3nm以上2000nm以下である。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記突起の基部の平均径が、3nm以上2000nm以下である。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記金属部の外表面の全表面積100%中、前記突起がある部分の面積が、10%以上である。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記金属部の材料が、金、銀、銅、ニッケル、錫、インジウム、亜鉛、コバルト、鉄、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、ロジウム、イリジウム、ビスマス、リン、ホウ素又はこれらの合金を含む。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、10%圧縮したときの圧縮弾性率が、100N/mm以上60000N/mm以下である。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記金属被覆粒子をX線回折装置で測定し、(1,1,1)面、(2,0,0)面、(2,2,0)面、及び(3,1,1)面のピーク強度値の合計から強度比の割合を算出したときに、前記(1,1,1)面の強度比の割合が40%以上であり、前記(2,0,0)面の強度比の割合が30%以下であり、前記(2,2,0)面の強度比の割合が20%以下であり、前記(3,1,1)面の強度比の割合が20%以下である。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記金属被覆粒子20mgを、10℃/minの昇温速度で25℃から600℃まで大気雰囲気下で加熱して熱重量測定を行ったときに、前記金属被覆粒子の熱分解開始温度が180℃以上であるか、又は、前記金属被覆粒子が熱分解しない。
本発明に係る金属被覆粒子のある特定の局面では、前記金属部の外表面が、表面処理されている。
本発明の広い局面によれば、上述した金属被覆粒子と、複数の前記金属被覆粒子を連結する柱状連結部とを備える、粒子連結体が提供される。
本発明の広い局面によれば、上述した金属被覆粒子を、0MPa以上200MPa以下の圧力条件、並びに100℃以上400℃以下の加熱温度及び0.5分間以上300分間以下の加熱時間の加熱条件で処理して、粒子連結体を得る処理工程を備え、前記加熱処理工程において、複数の前記金属被覆粒子を連結する柱状連結部が形成される、粒子連結体の製造方法が提供される。
本発明の広い局面によれば、上述した金属被覆粒子と、バインダーとを含む、接続材料が提供される。
本発明の広い局面によれば、第1の接続対象部材と、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、上述した金属被覆粒子であるか、又は、前記金属被覆粒子とバインダーとを含む接続材料である、接続構造体が提供される。
本発明に係る金属被覆粒子は、基材粒子と、上記基材粒子の表面上に配置された金属部とを備える。本発明に係る金属被覆粒子では、上記金属被覆粒子を、大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、上記金属部が金属結合を形成する性質を有する。本発明に係る金属被覆粒子では、上記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、1個以上の発熱ピークが観察される。本発明に係る金属被覆粒子では、上記の構成が備えられているので、電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性を効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性を効果的に高めることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を模式的に示す断面図である。 図2は、本発明の第2の実施形態に係る金属被覆粒子を模式的に示す断面図である。 図3は、本発明の第3の実施形態に係る金属被覆粒子を模式的に示す断面図である。 図4は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた粒子連結体を模式的に示す断面図である。 図5は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた粒子連結体の変形例を模式的に示す断面図である。 図6は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた接続構造体を模式的に示す断面図である。 図7は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた接続構造体の第1の変形例を模式的に示す断面図である。 図8は、本発明の第1の実施形態に係る粒子連結体を用いた接続構造体の第2の変形例を模式的に示す断面図である。 図9は、実施例4の金属被覆粒子を用いて作製された粒子連結体の画像を示す図である。 図10(a),(b)は、導通検査用部材の一例を示す平面図及び断面図である。図10(b)は、図10(a)中のA−A線に沿う断面図である。 図11(a)〜(c)は、電子回路デバイスの電気特性を導通検査装置を用いて検査している様子を模式的に示す図である。 図12は、本発明の第1の実施形態に係る粒子連結体を用いた触覚フィードバック機能付きタッチパネルを模式的に示す断面図である。 図13は、本発明の第1の実施形態に係る粒子連結体を用いた電子部品装置を模式的に示す断面図である。 図14は、図13に示す電子部品装置における接合部部分を拡大して示す断面図である。
以下、本発明を詳細に説明する。
(金属被覆粒子)
本発明に係る金属被覆粒子は、基材粒子と、上記基材粒子の表面上に配置された金属部とを備える。本発明に係る金属被覆粒子では、上記金属被覆粒子を、大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、上記金属部が金属結合を形成する性質を有する。本発明に係る金属被覆粒子では、上記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、1個以上の発熱ピークが観察される。
本発明に係る金属被覆粒子では、上記の構成が備えられているので、電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性を効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性を効果的に高めることができる。
従来のはんだを含む導電性粒子は、大気雰囲気下で放置されたり、大気雰囲気下で加熱されたりすると、はんだの表面が酸化されることがある。はんだの表面が酸化された導電性粒子は十分に濡れ拡がることができず、導電接続時に上下の電極間を電気的に接続できないことがある。また、電子部品を作製する際には、リフロー等により、電極間を電気的に接続している接合部が繰り返し加熱されることがある。はんだにより形成された接合部が繰り返し加熱されると、該接合部が再溶融することがあり、電極間の電気的な接続を維持することができないことがある。結果として、電極間の導通信頼性を高めることが困難なことがある。
また、近年、電子回路の微細化及び狭小化が進行しており、従来のはんだを含む導電性粒子を用いて導電接続すると、はんだの溶融時に、はんだが濡れ拡がることがある。はんだが濡れ拡がることにより、隣接する電極間にブリッジが形成され、隣接する電極間の絶縁信頼性が低くなることがある。ブリッジとは、はんだが隣接する電極まで濡れ拡がることにより形成された導通経路を意味する。
本発明者らは、特定の金属部を備える金属被覆粒子を用いて、金属部を溶融させるのではなく金属拡散又は焼結により金属結合を形成させることで、電極間の導通信頼性及び絶縁信頼性を効果的に高めることができることを見出した。本発明では、金属部を金属拡散又は焼結させることで電極等と金属結合を形成することができるので、大気雰囲気下であっても導電接続が可能となる。また、本発明では、金属拡散又は焼結により電極間を電気的に接続している接合部が形成されるので、該接合部が繰り返し加熱されても再溶融することがなく、電極間の電気的な接続を効果的に維持することができる。さらに、本発明では、金属部を溶融させるのではなく金属拡散させているので、はんだのように濡れ拡がることがなく、隣接する電極間にブリッジが形成されることがない。本発明では、金属部を金属拡散又は焼結させることで電極と金属結合を形成することができるので、電極間を電気的に接続した場合に、接続されるべき上下の電極間の導通信頼性を効果的に高めることができ、接続されてはならない隣接する横方向の電極間の絶縁信頼性を効果的に高めることができる。
なお、本発明において、金属拡散とは、熱、圧力、変形等により金属原子が金属部や電極等の接合部において拡散することをいう。したがって、本発明において、「(1)大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、上記金属部が金属結合を形成する性質」における該金属結合が、金属拡散によって形成される場合、上記(1)の性質は、以下の(1A)のように言い換えることができる。「(1A)大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、上記金属部が熱、圧力、変形等により金属原子が金属部や電極等の接合部において拡散する性質」
また、本発明において、焼結とは、金属特有の融点より低い温度で金属原子の移動が起こり、金属部間に結合が生じることをいう。したがって、本発明において、「(1)大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、上記金属部が金属結合を形成する性質」における該金属結合が、焼結によって形成される場合、上記(1)の性質は、以下の(1B)のように言い換えることができる。「(1B)大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、上記金属部が金属特有の融点より低い温度で金属原子の移動が起こり、金属部間に結合が生じる性質」
また、本発明に係る金属被覆粒子では、金属被覆粒子の濃度を調節することによって、隣接する金属被覆粒子同士を焼結により金属結合させることができる。このため、金属被覆粒子は、ダイボンド材料として半導体チップ等を基板に接合する用途(金属接合部を形成する用途)等に用いることができる。加熱温度、加熱時間、及び加熱時の圧力等の金属接合部を形成する条件によって、緻密な金属接合部、又は複数の微小な空隙を有する金属接合部等を形成することができ、金属接合部の状態を制御することができる。複数の微小な空隙を有する金属接合部は、冷熱サイクル等による構成材料間の線膨張係数の差により発生する内部応力を緩和することができ、導通信頼性を高めることができる。また、プリント基板の電極パッド上に、金属被覆粒子を配置して焼結することで、金属被覆粒子と電極パッドとの間に金属結合を形成することができ、金属被覆粒子を電極パッド上に固定することができる。近年、電子機器の小型化及び高機能化が進行しており、電子回路における電極及び配線においても極小化、多ピン化及び微細化が進行している。本発明に係る金属被覆粒子は、コネクターの金属ピン代替材料、及び半導体チップ等を接続するはんだボール代替材料等に用いることができ、電極の狭ピッチ化、及び多ピン化等に対応することができる。加えて、本発明に係る金属被覆粒子を金属接合部に用いることで、電極の薄型化に対応することができ、高周波特性を高めることができる。
本発明に係る金属被覆粒子は、基材粒子と、上記基材粒子の表面上に配置された金属部とを備える。上記金属部は、単層構造であってもよく、2層以上の複層構造であってもよい。上記金属部は、導電性を有することが好ましい。上記金属被覆粒子は、導電性を有することが好ましく、導電性粒子であることが好ましい。
本発明に係る金属被覆粒子では、上記金属被覆粒子を、大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、上記金属部が金属結合を形成する性質を有する。本発明では、大気雰囲気下の条件で導電接続を行うことができ、従来のはんだを含む導電性粒子のように導電接続時に窒素置換等の大気雰囲気下以外の条件にする工程を省略することができ、導電接続時のコストを効果的に低減することができる。上記加熱条件における加熱温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上であり、好ましくは400℃以下、より好ましくは350℃以下、さらに好ましくは250℃以下である。上記加熱温度が上記上限以下であると、得られる接続構造体の熱劣化を抑えることができる。上記金属被覆粒子は、上記加熱条件で加熱することで、上記金属部が金属拡散又は焼結することにより、上記金属部同士や上記金属部と電極等との間で金属結合を形成する性質を有することが好ましい。
本発明に係る金属被覆粒子では、上記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、1個以上の発熱ピークが観察される。観察される発熱ピークは、金属部の金属拡散又は焼結に由来するものであると考えられる。観察される発熱ピークは、金属部の金属拡散又は焼結に由来するピークであることが好ましい。電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性をより一層効果的に高める観点、及び絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、吸熱ピークが観察されないことが好ましい。一般に、金属等の溶融は吸熱反応であり、示差走査熱量測定では吸熱ピークとして観察される。上記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、金属部が溶融しないことが好ましく、金属部の溶融による吸熱反応が起こらないことが好ましい。上記金属被覆粒子が、上記の好ましい態様を満足すると、電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性をより一層効果的に高めることができ、絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記金属被覆粒子では、上記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、4個以下の発熱ピークが観察されることが好ましく、3個以下の発熱ピークが観察されることがより好ましい。観察される発熱ピークは、2個であってもよく、1個であってもよい。上記発熱ピークの個数が、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、導通信頼性をより一層効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記示差走査熱量測定には、示差走査熱量測定装置(日立ハイテクサイエンス社製「TA7000」)等が用いられる。
上記金属被覆粒子の粒子径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは3μm以上、さらに好ましくは5μm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30μm以下、特に好ましくは20μm以下である。上記金属被覆粒子の粒子径が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間を接続した場合に、金属被覆粒子と電極との接触面積が十分に大きくなり、かつ金属部を形成する際に凝集した金属被覆粒子が形成され難くなる。また、電極間の間隔が大きくなりすぎず、かつ金属部が基材粒子の表面から剥離し難くなる。また、上記金属被覆粒子の粒子径が、1μm以上30μm以下であると、2つの接続対象部材の接続用途に好適な金属被覆粒子を得ることができる。
上記金属被覆粒子の粒子径は、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より好ましい。金属被覆粒子の粒子径は、例えば、任意の金属被覆粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各金属被覆粒子の粒子径の平均値を算出することや、レーザー回折式粒度分布測定を行うことにより求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察では、1個当たりの金属被覆粒子の粒子径は、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個の金属被覆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。レーザー回折式粒度分布測定では、1個当たりの金属被覆粒子の粒子径は、球相当径での粒子径として求められる。上記金属被覆粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定により算出することが好ましい。
上記金属被覆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。上記金属被覆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:金属被覆粒子の粒子径の標準偏差
Dn:金属被覆粒子の粒子径の平均値
上記金属被覆粒子の形状は特に限定されない。上記金属被覆粒子の形状は、球状であってもよく、球状以外の形状であってもよく、扁平状等であってもよい。
接続信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記金属被覆粒子を10%圧縮したときの圧縮弾性率(10%K値)は、好ましくは100N/mm以上、より好ましくは1000N/mm以上、さらに好ましくは3000N/mm以上、特に好ましくは5000N/mm以上である。接続信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記金属被覆粒子を10%圧縮したときの圧縮弾性率(10%K値)は、好ましくは60000N/mm以下、より好ましくは25000N/mm以下、さらに好ましくは10000N/mm以下、特に好ましくは9000N/mm以下である。
上記金属被覆粒子の上記圧縮弾性率(10%K値)は、以下のようにして測定できる。
微小圧縮試験機を用いて、円柱(直径100μm、ダイヤモンド製)の平滑圧子端面で、25℃、圧縮速度0.3mN/秒、及び最大試験荷重20mNの条件下で金属被覆粒子を圧縮する。このときの荷重値(N)及び圧縮変位(mm)を測定する。得られた測定値から、上記圧縮弾性率を下記式により求めることができる。上記微小圧縮試験機として、例えば、フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」等が用いられる。
10%K値(N/mm)=(3/21/2)・F・S−3/2・R−1/2
F:金属被覆粒子が10%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:金属被覆粒子が10%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:金属被覆粒子の半径(mm)
上記金属被覆粒子をX線回折装置で測定し、(1,1,1)面、(2,0,0)面、(2,2,0)面、及び(3,1,1)面のピーク強度値の合計から強度比の割合を算出する。この算出をしたときに、上記(1,1,1)面の強度比の割合は、好ましくは40%以上、より好ましくは45%以上、さらに好ましくは55%以上、特に好ましくは56%以上、最も好ましくは60%以上である。上記(1,1,1)面の強度比の割合が、上記下限以上であると、電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性をより一層効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができる。上記金属被覆粒子をX線回折装置で測定し、(1,1,1)面、(2,0,0)面、(2,2,0)面、及び(3,1,1)面のピーク強度値の合計から強度比の割合を算出したときに、上記(2,0,0)面の強度比の割合は、好ましくは30%以下、より好ましくは25%以下、さらに好ましくは20%以下である。上記(2,0,0)面の強度比の割合が、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、導通信頼性をより一層効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができる。上記金属被覆粒子をX線回折装置で測定し、(1,1,1)面、(2,0,0)面、(2,2,0)面、及び(3,1,1)面のピーク強度値の合計から強度比の割合を算出したときに、上記(2,2,0)面の強度比の割合は、好ましくは20%以下、より好ましくは15%以下、さらに好ましくは12%以下、特に好ましくは10%以下である。上記(2,2,0)面の強度比の割合が、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、導通信頼性をより一層効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができる。上記金属被覆粒子をX線回折装置で測定し、(1,1,1)面、(2,0,0)面、(2,2,0)面、及び(3,1,1)面のピーク強度値の合計から強度比の割合を算出したときに、上記(3,1,1)面の強度比の割合は、好ましくは20%以下、より好ましくは15%以下、さらに好ましくは13%以下、特に好ましくは10%以下である。上記(3,1,1)面の強度比の割合が、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、導通信頼性をより一層効果的に高めることができ、さらに、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X線回折装置としては、BRUKER AXS社製「D8 DISCOVER」等が挙げられる。
上記金属被覆粒子20mgを、10℃/minの昇温速度で25℃から600℃まで大気雰囲気下で加熱して熱重量測定を行ったときに、上記金属被覆粒子の熱分解開始温度が180℃以上であるか、又は、上記金属被覆粒子が熱分解しないことが好ましい。上記金属被覆粒子20mgを、10℃/minの昇温速度で25℃から600℃まで大気雰囲気下で加熱して熱重量測定を行ったときに、上記金属被覆粒子の熱分解開始温度が180℃以上であることが好ましく、上記金属被覆粒子が熱分解しないことがより好ましい。なお、熱分解開始温度とは、熱重量測定において、金属被覆粒子の重量が10%減少したとき(金属被覆粒子の重量が18mgになったとき)の温度を意味する。また、金属被覆粒子が熱分解しないとは、熱重量測定において、金属被覆粒子の重量が10%減少しないこと(金属被覆粒子の重量が18mgにならないこと)を意味する。上記金属被覆粒子が、上記の好ましい態様を満足すると、電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性をより一層効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記熱重量測定は、熱重量示差熱分析装置(リガク社製「Thermo Puls EVO02」)等を用いて測定することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態のみに限定されず、本発明の特徴を損なわない程度に、以下の実施形態は適宜変更、改良等されてもよい。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を模式的に示す断面図である。
図1に示す金属被覆粒子1は、基材粒子11と、金属部12とを有する。金属部12は、基材粒子11の表面上に配置されている。金属被覆粒子1では、金属部12は、基材粒子11の表面に接している。金属部12は、基材粒子11の表面を覆っている。金属被覆粒子1は、基材粒子11の表面が金属部12により被覆された被覆粒子である。金属被覆粒子1では、金属部12は、単層の導電層である。
金属被覆粒子1は、後述する金属被覆粒子1A、金属被覆粒子1Bとは異なり、芯物質を有しない。金属被覆粒子1は導電性の表面に突起を有さず、金属部12の外表面に突起を有しない。金属被覆粒子1は球状である。
このように、本発明に係る金属被覆粒子は、導電性の表面に突起を有していなくてもよく、導電層の外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。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る金属被覆粒子を模式的に示す断面図である。
図2に示す金属被覆粒子1Aは、基材粒子11と、金属部12Aと、複数の芯物質13とを有する。金属部12Aは、基材粒子11の表面上に配置されている。複数の芯物質13は、基材粒子11の表面上に配置されている。金属部12Aは、基材粒子11と、複数の芯物質13とを覆うように、基材粒子11の表面上に配置されている。金属被覆粒子1Aでは、金属部12Aは、単層の導電層である。
金属被覆粒子1Aは、外表面に複数の突起1Aaを有する。金属被覆粒子1Aでは、金属部12Aは外表面に、複数の突起12Aaを有する。複数の芯物質13は、金属部12Aの外表面を隆起させている。金属部12Aの外表面が複数の芯物質13によって隆起されていることで、突起1Aa及び12Aaが形成されている。複数の芯物質13は金属部12A内に埋め込まれている。突起1Aa及び12Aaの内側に、芯物質13が配置されている。金属被覆粒子1Aでは、突起1Aa及び12Aaを形成するために、複数の芯物質13を用いている。上記金属被覆粒子では、上記突起を形成するために、複数の上記芯物質を用いなくてもよい。上記金属被覆粒子では、複数の上記芯物質を備えていなくてもよい。
図3は、本発明の第3の実施形態に係る金属被覆粒子を模式的に示す断面図である。
図3に示す金属被覆粒子1Bは、基材粒子11と、金属部12Bと、複数の芯物質13とを有する。金属部12Bは全体で、基材粒子11側に第1の金属部12BAと、基材粒子11側とは反対側に第2の金属部12BBとを有する。
金属被覆粒子1Aと金属被覆粒子1Bとでは、金属部のみが異なっている。すなわち、金属被覆粒子1Aでは、1層構造の金属部12Aが形成されているのに対し、金属被覆粒子1Bでは、2層構造の第1の金属部12BA及び第2の金属部12BBが形成されている。第1の金属部12BAと第2の金属部12BBとは、異なる金属部として形成されていてもよく、同一の金属部として形成されていてもよい。
第1の金属部12BAは、基材粒子11の表面上に配置されている。基材粒子11と第2の金属部12BBとの間に、第1の金属部12BAが配置されている。第1の金属部12BAは、基材粒子11に接している。第2の金属部12BBは、第1の金属部12BAに接している。基材粒子11の表面上に第1の金属部12BAが配置されており、第1の金属部12BAの表面上に第2の金属部12BBが配置されている。
金属被覆粒子1Bは、外表面に複数の突起1Baを有する。金属被覆粒子1Bでは、金属部12Bは外表面に、複数の突起12Baを有する。第1の金属部12BAは外表面に、突起12BAaを有する。第2の金属部12BBは外表面に、複数の突起12BBaを有する。金属被覆粒子1Bでは、金属部12Bは、2層の導電層である。金属部12Bは、3層以上の導電層であってもよい。
以下、金属被覆粒子の他の詳細を説明する。なお、以下の説明において、「(メタ)アクリル」は「アクリル」と「メタクリル」との一方又は双方を意味し、「(メタ)アクリロキシ」は「アクリロキシ」と「メタクリロキシ」との一方又は双方を意味する。また、「(メタ)アクリロ」は、「アクリロ」と「メタクリロ」との双方を意味し、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート」と「メタクリレート」との一方又は双方を意味する。
(基材粒子)
上記基材粒子としては、樹脂粒子、金属粒子を除く無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子及び金属粒子等が挙げられる。上記基材粒子は、コアと、該コアの表面上に配置されたシェルとを有していてもよく、コアシェル粒子であってもよい。上記基材粒子は、金属粒子を除く基材粒子であることが好ましく、樹脂粒子、金属粒子を除く無機粒子又は有機無機ハイブリッド粒子であることがより好ましい。上記基材粒子は、金属粒子であってもよい。
電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性をより一層効果的に高める観点、及び絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点からは、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さらに好ましい。上記基材粒子は、樹脂粒子であってもよく、有機無機ハイブリッド粒子であってもよい。これらの好ましい基材粒子の使用により、2つの接続対象部材の接続用途に好適な金属被覆粒子を得ることができる。このため、電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性を効果的に高めることができ、さらに、絶縁信頼性を効果的に高めることができる。
上記樹脂粒子の材料として、種々の有機物が好適に用いられる。上記樹脂粒子の材料としては、例えば、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、及び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系共重合体等が挙げられる。上記ジビニルベンゼン系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。上記樹脂粒子の硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、上記樹脂粒子の材料は、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。
上記樹脂粒子を、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には、該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、例えば、スチレン、及びα−メチルスチレン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、及び無水マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体;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、及びイソボルニル(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、及びグリシジル(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;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、及び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、及びステアリン酸ビニル等の酸ビニルエステル化合物;エチレン、プロピレン、イソプレン、及びブタジエン等の不飽和炭化水素;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、塩化ビニル、フッ化ビニル、及びクロルスチレン等のハロゲン含有単量体等が挙げられる。
上記架橋性の単量体としては、例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)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、及び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;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、ジビニルベンゼン、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、並びに、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシシリルスチレン、及びビニルトリメトキシシラン等のシラン含有単量体等が挙げられる。
上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を、公知の方法により重合させることで、上記樹脂粒子を得ることができる。この方法としては、例えば、ラジカル重合開始剤の存在下で懸濁重合する方法、並びに非架橋の種粒子を用いてラジカル重合開始剤とともに単量体を膨潤させて重合する方法等が挙げられる。
上記基材粒子が金属粒子を除く無機粒子又は有機無機ハイブリッド粒子である場合には、基材粒子を形成するための無機物としては、シリカ、酸化チタン、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粒子としては特に限定されないが、例えば、加水分解性のアルコキシシリル基を2つ以上有する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、例えば、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。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観点からは、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、上述した樹脂粒子の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、アルミナ、酸化チタン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。
上記コアの粒子径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上であり、好ましくは500μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下、特に好ましくは30μm以下、最も好ましくは20μm以下である。上記コアの粒子径が、上記下限以上及び上記上限以下であると、2つの接続対象部材の接続用途に好適な金属被覆粒子を得ることができる。例えば、上記金属被覆粒子を用いて2つの接続対象部材を接続した場合に、金属被覆粒子と接続対象部材との接触面積が十分に大きくなり、かつ凝集した金属被覆粒子が形成され難くなる。
上記コアの粒子径は、上記コアが真球状である場合には直径を意味し、上記コアが真球状以外の形状である場合には、最大径を意味する。また、コアの粒径は、コアを任意の粒子径測定装置により測定した平均粒子径を意味する。例えば、レーザー光散乱、電気抵抗値変化、撮像後の画像解析等の原理を用いた粒度分布測定機が利用できる。
上記シェルの厚みは、好ましくは10nm以上、より好ましくは50nm以上であり、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下である。上記シェルの厚みが、上記下限以上及び上記上限以下であると、2つの接続対象部材の接続用途に好適な金属被覆粒子を得ることができる。上記シェルの厚みは、基材粒子1個あたりの平均厚みである。ゾルゲル法の制御によって、上記シェルの厚みを制御可能である。
上記基材粒子が金属粒子である場合に、該金属粒子を形成するための金属としては、銀、銅、ニッケル、鉄、ケイ素、金、白金、チタン、亜鉛、コバルト、アルミニウム、インジウム、錫及びこれらの合金等が挙げられる。上記合金としては、はんだ等の錫合金等が挙げられる。但し、上記基材粒子は金属粒子ではないことが好ましい。
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0.5μm以上、より一層好ましくは1μm以上、さらに好ましくは1.5μm以上、特に好ましくは2μm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400μm以下、さらに好ましくは100μm以下、さらに一層好ましくは50μm以下、特に好ましくは30μm以下、特により一層好ましくは5μm以下、最も好ましくは3μm以下である。上記基材粒子の粒子径が、上記下限以上及び上記上限以下であると、2つの接続対象部材の接続用途に好適な金属被覆粒子を得ることができる。例えば、上記金属被覆粒子を用いて2つの接続対象部材を接続した場合に、金属被覆粒子と接続対象部材との接触面積が十分に大きくなり、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。
上記基材粒子の粒子径は、0.5μm以上30μm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、0.5μm以上30μm以下の範囲内であると、2つの接続対象部材の接続用途に好適な金属被覆粒子を得ることができる。
上記基材粒子の粒子径は、基材粒子が真球状である場合には、直径を示し、基材粒子が真球状ではない場合には、最大径を示す。
上記基材粒子の粒子径は、数平均粒子径を示す。上記基材粒子の粒子径は粒度分布測定装置等を用いて求められる。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、平均値を算出することにより求めることが好ましい。金属被覆粒子において、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。
金属被覆粒子の含有量が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、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金属被覆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、金属被覆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個の金属被覆粒子を無作為に選択し、各金属被覆粒子における基材粒子を観察する。各金属被覆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。
応力負荷時のクラックの発生をより一層抑える観点からは、上記基材粒子は、シリコーン樹脂を含む粒子(シリコーン粒子)であることが好ましい。上記基材粒子の材料は、シリコーン樹脂を含むことが好ましい。
上記シリコーン粒子の材料は、ラジカル重合性基を有するシラン化合物と炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物とであるか、ラジカル重合性基を有しかつ炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物であるか、又は、ラジカル重合性基を両末端に有するシラン化合物であることが好ましい。これらの材料を反応させた場合には、シロキサン結合が形成される。得られるシリコーン粒子において、ラジカル重合性基及び炭素数5以上の疎水基は一般に残存する。このような材料を用いることで、0.1μm以上500μm以下の1次粒子径を有するシリコーン粒子を容易に得ることができ、しかもシリコーン粒子の耐薬品性を高くし、かつ透湿性を低くすることができる。
上記ラジカル重合性基を有するシラン化合物では、ラジカル重合性基はケイ素原子に直接結合していることが好ましい。上記ラジカル重合性基を有するシラン化合物は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。
上記ラジカル重合性基を有するシラン化合物は、アルコキシシラン化合物であることが好ましい。上記ラジカル重合性基を有するシラン化合物としては、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ラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ジビニルメトキシビニルシラン、ジビニルエトキシビニルシラン、ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジエトキシシラン、及び1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
上記炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物では、炭素数5以上の疎水基はケイ素原子に直接結合していることが好ましい。上記炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物は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。
上記炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物は、アルコキシシラン化合物であることが好ましい。上記炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物としては、フェニルトリメトキシシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ジエトキシメチルフェニルシラン、ジメチルメトキシフェニルシラン、ジメチルエトキシフェニルシラン、ヘキサフェニルジシロキサン、1,3,3,5−テトラメチル−1,1,5,5−テトラペニルトリシロキサン、1,1,3,5,5−ペンタフェニル−1,3,5−トリメチルトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン、フェニルトリス(トリメチルシロキシ)シラン、及びオクタフェニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
上記ラジカル重合性基を有しかつ炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物では、ラジカル重合性基はケイ素原子に直接結合していることが好ましく、炭素数5以上の疎水基はケイ素原子に直接結合していることが好ましい。上記ラジカル重合性基を有しかつ炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物は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。
上記ラジカル重合性基を有しかつ炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物としては、フェニルビニルジメトキシシラン、フェニルビニルジエトキシシラン、フェニルメチルビニルメトキシシラン、フェニルメチルビニルエトキシシラン、ジフェニルビニルメトキシシラン、ジフェニルビニルエトキシシラン、フェニルジビニルメトキシシラン、フェニルジビニルエトキシシラン、及び1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ジビニルジシロキサン等が挙げられる。
シリコーン粒子を得るために、上記ラジカル重合性基を有するシラン化合物と、上記炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物とを用いる場合、上記ラジカル重合性基を有するシラン化合物と、上記炭素数5以上の疎水基を有するシラン化合物とは重量比で、1:1〜1:20で用いることが好ましく、1:5〜1:15で用いることがより好ましい。
シリコーン粒子を得るためのシラン化合物の全体において、ラジカル重合性基の数と炭素数5以上の疎水基の数とは、1:0.5〜1:20であることが好ましく、1:1〜1:15であることがより好ましい。
耐薬品性を効果的に高くし、透湿性を効果的に低くし、硬度を好適な範囲に制御する観点からは、上記シリコーン粒子は、1つのケイ素原子に2つのメチル基が結合したジメチルシロキサン骨格を有することが好ましく、上記シリコーン粒子の材料は、1つのケイ素原子に2つのメチル基が結合したシラン化合物を含むことが好ましい。
耐薬品性を効果的に高くし、透湿性を効果的に低くし、硬度を好適な範囲に制御する観点からは、上記シリコーン粒子は、上述したシラン化合物を、ラジカル重合開始剤により反応させて、シロキサン結合を形成させることが好ましい。一般に、ラジカル重合開始剤を用いて、0.1μm以上500μm以下の1次粒子径を有するシリコーン粒子を得ることは困難であり、100μm以下の1次粒子径を有するシリコーン粒子を得ることが特に困難である。これに対して、ラジカル重合開始剤を用いる場合でも、上記シラン化合物を用いることで、0.1μm以上500μm以下の1次粒子径を有するシリコーン粒子を得ることができ、100μm以下の1次粒子径を有するシリコーン粒子を得ることもできる。
上記シリコーン粒子を得るために、ケイ素原子に結合した水素原子を有するシラン化合物を用いなくてもよい。この場合には、金属触媒を用いずに、ラジカル重合開始剤を用いて、シラン化合物を重合させることができる。結果として、シリコーン粒子に金属触媒が含まれないようにすることができ、シリコーン粒子における金属触媒の含有量を少なくすることができ、さらに耐薬品性を効果的に高くし、透湿性を効果的に低くし、硬度を好適な範囲に制御することができる。
上記シリコーン粒子の具体的な製造方法としては、懸濁重合法、分散重合法、ミニエマルション重合法、又は乳化重合法等でシラン化合物の重合反応を行い、シリコーン粒子を作製する方法等がある。シラン化合物の重合を進行させてオリゴマーを得た後、懸濁重合法、分散重合法、ミニエマルション重合法、又は乳化重合法等で重合体(オリゴマー等)であるシラン化合物の重合反応を行い、シリコーン粒子を作製してもよい。例えば、ビニル基を有するシラン化合物を重合させて、末端においてケイ素原子に結合したビニル基を有するシラン化合物を得てもよい。フェニル基を有するシラン化合物を重合させて、重合体(オリゴマー等)として、側鎖においてケイ素原子に結合したフェニル基を有するシラン化合物を得てもよい。ビニル基を有するシラン化合物とフェニル基を有するシラン化合物とを重合させて、重合体(オリゴマー等)として、末端においてケイ素原子に結合したビニル基を有しかつ側鎖においてケイ素原子に結合したフェニル基を有するシラン化合物を得てもよい。
上記シリコーン粒子は、複数の粒子を外表面に有していてもよい。この場合に、上記シリコーン粒子は、シリコーン粒子本体と、シリコーン粒子本体の表面上に配置された複数の粒子とを備えていてもよい。上記複数の粒子としては、シリコーン粒子及び球状シリカ等が挙げられる。上記複数の粒子の存在によって、シリコーン粒子の凝集を抑えることができる。
(金属部)
本発明では、上記金属被覆粒子は、金属部を有する。上記金属部は、金属を含むことが好ましい。上記金属被覆粒子の全体が金属を含んでいてもよく、上記金属被覆粒子の表面部分のみが金属を含んでいてもよい。上記金属部の材料である金属は特に限定されない。上記金属としては、例えば、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、リン、ホウ素、ケイ素及びこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)及びはんだ等が挙げられる。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観点からは、上記金属は、銀、銅、金又はパラジウムを含むことが好ましい。上記金属は、錫を含んでいなくてもよい。
上記金属部の材料は、金、銀、銅、ニッケル、錫、インジウム、亜鉛、コバルト、鉄、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、ロジウム、イリジウム、ビスマス、リン、ホウ素又はこれらの合金を含むことが好ましい。上記金属部の材料は、金、銅、パラジウム、錫、亜鉛又はインジウムを含むことがより好ましく、銀又はニッケルを含むことがさらに好ましい。上記金属部の材料が、上記の好ましい材料を含むことで、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、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。
また、電極間の導通信頼性をより一層効果的に高める観点、及び電極間の絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記金属部及び上記金属部の外表面部分は銀を含むことが好ましい。銀を含む金属部100重量%中の銀の含有量は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上であり、好ましくは100重量%以下、より好ましくは90重量%以下である。銀を含む金属部100重量%中の銀の含有量は、80重量%以下であってもよく、60重量%以下であってもよく、40重量%以下であってもよく、20重量%以下であってもよく、10重量%以下であってもよい。上記銀を含む金属部100重量%中の銀の含有量が、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をより一層効果的に高めることができ、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。
また、電極間の導通信頼性をより一層効果的に高める観点、及び電極間の絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記金属部は銅を含むことが好ましい。銅を含む金属部100重量%中の銅の含有量は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上であり、好ましくは100重量%以下、より好ましくは90重量%以下である。銅を含む金属部100重量%中の銅の含有量は、80重量%以下であってもよく、60重量%以下であってもよく、40重量%以下であってもよく、20重量%以下であってもよく、10重量%以下であってもよい。上記銅を含む金属部100重量%中の銅の含有量が、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をより一層効果的に高めることができ、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。
また、電極間の導通信頼性をより一層効果的に高める観点、及び電極間の絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記金属部はニッケルを含むことが好ましい。ニッケルを含む金属部100重量%中のニッケルの含有量は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。ニッケルを含む金属部100重量%中のニッケルの含有量は、好ましくは100重量%以下、より好ましくは90重量%以下である。ニッケルを含む金属部100重量%中のニッケルの含有量は、80重量%以下であってもよく、60重量%以下であってもよく、40重量%以下であってもよく、20重量%以下であってもよく、10重量%以下であってもよい。上記ニッケルを含む金属部100重量%中のニッケルの含有量が、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をより一層効果的に高めることができ、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。
金属被覆粒子1,1Aのように、上記金属部は、1つの層により形成されていてもよい。金属被覆粒子1Bのように、上記金属部は、複数の層により形成されていてもよい。すなわち、金属部は、2層以上の積層構造を有していてもよい。
上記基材粒子の表面上に金属部を形成する方法は特に限定されない。上記金属部を形成する方法としては、例えば、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。上記金属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では、例えば、シーターコンポーザ(徳寿工作所社製)等が用いられる。
上記金属部の厚みは、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1μm以下、より好ましくは0.5μm以下である。上記金属部の厚みが、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をより一層効果的に高めることができ、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。また、金属被覆粒子が硬くなりすぎない。
上記金属部が複数の層により形成されている場合に、最外層の金属部の厚みは、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0.8μm以下、より好ましくは0.4μm以下である。上記最外層の金属部の厚みが、上記下限以上及び上記上限以下であると、最外層の金属部が均一になり、耐腐食性が十分に高くなる。また、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、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。
上記金属部の厚みは、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、金属被覆粒子の断面を観察することにより測定できる。
(表面処理)
金属被覆粒子の腐食を抑え、電極間の接続抵抗を低くするために、上記金属被覆粒子では、上記金属部の外表面が、表面処理されていることが好ましい。上記表面処理としては、防錆処理、耐硫化処理及び変色防止処理等が挙げられる。上記表面処理は、1種類の処理のみであってもよく、2種以上の処理が併用されていてもよい。
上記金属部の外表面が表面処理されている上記金属被覆粒子を用いることで、上記金属部の外表面が表面処理されている上記粒子連結体を容易に得ることができる。上記粒子連結体では、上記金属部の外表面が、表面処理されていることが好ましい。上記表面処理としては、防錆処理、耐硫化処理及び変色防止処理等が挙げられる。上記表面処理は、1種類の処理のみであってもよく、2種以上の処理が併用されていてもよい。
防錆処理、耐硫化処理及び変色防止処理に用いられる防錆剤、耐硫化剤及び変色防止剤としては、ベンゾトリアゾール化合物及びイミダゾール化合物等の含窒素ヘテロ環化合物、メルカプタン化合物、チアゾール化合物、有機ジスルフィド化合物等の含硫黄化合物、並びに有機リン酸化合物等の含リン化合物等が挙げられる。
導通信頼性をより一層高める観点からは、上記金属部の外表面は、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。上記金属部の外表面は、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、上記金属部の外表面は、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、金属部の外表面に、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。上記金属部の外表面は、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、金属部全体で錆がより一層生じ難くなり、特にニッケルにより形成された金属部に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、金属被覆粒子及び粒子連結体の導電性が高くなる。金属被覆粒子及び粒子連結体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又はその塩、炭素数6〜22のアルキル基を有する亜リン酸エステル又はその塩、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。すなわち、上記炭素数6〜22のアルキル基を有する化合物Aは、リン酸エステル又はその塩、亜リン酸エステル又はその塩、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、金属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もしくはその塩、亜リン酸エステルもしくはその塩、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もしくはその塩、又は、亜リン酸エステルも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、上記金属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、後述する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、上記金属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、上記金属部及び上記絶性縁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、上記金属部に錆がより一層生じ難くなり、かつ金属被覆粒子及び粒子連結体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。
導通信頼性をより一層高める観点からは、上記金属部の外表面は、スルフィド化合物若しくはチオール化合物を主成分とする硫黄含有化合物、ベンゾトリアゾール化合物又はポリオキシエチレンエーテル界面活性剤を用いて形成された層により、耐硫化処理されていることが好ましい。上記耐硫化処理により、上記金属部の外表面に、防錆膜を形成できる。
上記スルフィド化合物としては、ジヘキシルスルフィド、ジヘプチルスルフィド、ジオクチルスルフィド、ジデシルスルフィド、ジドデシルスルフィド、ジテトラデシルスルフィド、ジヘキサデシルスルフィド、ジオクタデシルスルフィド等の炭素数6〜40程度(好ましくは炭素数10〜40程度)の直鎖状又は分岐鎖状のジアルキルスルフィド(アルキルスルフィド);ジフェニルスルフィド、フェニル−p−トリルスルフィド、4,4−チオビスベンゼンチオール等の炭素数12〜30程度の芳香族スルフィド;3,3’−チオジプロピオン酸、及び4,4’−チオジブタン酸等のチオジカルボン酸等が挙げられる。ジアルキルスルフィドが特に好ましい。
チオール化合物としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メチル−2−プロパンチオール及びオクタデシルチオール等の炭素数4〜40程度(より好ましくは6〜20程度)の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルチオール等が挙げられる。また、これらの化合物の炭素基に結合している水素原子がフッ素に置換された化合物等が挙げられる。
上記ベンゾトリアゾール化合物としては、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール塩、メチルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体等が挙げられる。
また、上記変色防止処理には変色防止剤が用いられる。上記変色防止剤としては、銀変色防止剤が挙げられる。上記銀変色防止剤としては、北池産業社製の商品名「AC−20」、「AC−70」、「AC−80」、メルテックス社製の商品名「エンテックCU−56」、大和化成社製の商品名「ニューダインシルバー」、「ニューダインシルバー S−1」、及び千代田ケミカル社製の商品名「B−1057」、「B−1009NS」等が挙げられる。
上記金属被覆粒子は、バインダー中で上記金属被覆粒子の分散性を向上させるために、分散剤により処理されていてもよい。上記分散剤は、特に限定されない。上記分散剤としては、例えば、脂肪酸、脂肪酸塩、界面活性剤、有機金属、保護コロイド、及びキレート形成剤等が挙げられる。バインダー中での上記金属被覆粒子の分散性をより一層効果的に向上させる観点からは、上記分散剤は、脂肪酸であることが好ましい。上記脂肪酸としては、特に限定されないが、リノール酸、リノシール酸、オレイン酸、ステアリン酸、プロピオン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキドン酸、カプリル酸、ミリスチン酸、ベヘン酸、アクリル酸、及びこれらの混合物等が挙げられる。
分散剤により処理される前の上記金属被覆粒子100重量部に対して、上記分散剤の添加量は、好ましくは0.1重量部以上、好ましくは6重量部以下である。
上記分散剤による処理方法としては、特に限定されず、乾式で上記金属被覆粒子と上記分散剤とを混合してもよく、溶媒とともに上記金属被覆粒子と分散剤とを混合してもよい。
(芯物質)
上記金属被覆粒子は、上記金属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く、上記金属部内において、複数の上記突起を形成するように、上記金属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より好ましい。上記金属被覆粒子は、上記金属部の外表面に突起を有することが好ましい。上記芯物質が上記金属部中に埋め込まれていることによって、上記金属部が外表面に複数の突起を有するようにすることが容易である。但し、金属被覆粒子及び金属部の外表面に突起を形成するために、芯物質を必ずしも用いなくてもよい。例えば、無電解めっきにより芯物質を用いずに突起を形成する方法として、無電解めっきにより金属核を発生させ、基材粒子又は金属部の表面に金属核を付着させ、さらに無電解めっきにより金属部を形成する方法等が挙げられる。
上記金属被覆粒子では、上記金属部の外表面の全表面積100%中、上記突起がある部分の面積は、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上、さらに好ましくは30%以上である。上記金属被覆粒子では、上記金属部の外表面の全表面積100%中、上記突起がある部分の面積の上限は特に限定されない。上記金属部の外表面の全表面積100%中、上記突起がある部分の面積は、99%以下であってもよく、95%以下であってもよい。上記金属被覆粒子が、上記の好ましい態様を満足することで、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、電極間の絶縁信頼性の信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記突起がある部分の面積は、金属被覆粒子を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、突起がある部分の面積の金属被覆粒子の投影面積に対する百分率を算出することにより求められる。複数の金属被覆粒子の場合には、上記突起がある部分の面積は、任意の金属被覆粒子10個を電子顕微鏡又は電界放射型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)にて観察し、突起がある部分の面積の金属被覆粒子の投影面積に対する百分率の平均値を算出することが好ましい。
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金属部を形成する方法、並びに基材粒子の表面に無電解めっきにより金属部を形成した後、芯物質を付着させ、さらに無電解めっきにより金属部を形成する方法等が挙げられる。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、第1の金属部を形成した後、該第1の金属部上に芯物質を配置し、次に第2の金属部を形成する方法、並びに基材粒子の表面上に金属部(第1の金属部又は第2の金属部等)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金属部を形成した後、金属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金属部を形成する方法等を用いてもよい。
上記基材粒子の表面上に芯物質を配置する方法としては、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、例えば、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しやすいため、分散液中の基材粒子の表面に芯物質を集積させ、付着させる方法が好ましい。
上記芯物質が上記金属部中に埋め込まれていることによって、上記金属部が外表面に複数の突起を有するようにすることが容易である。但し、金属被覆粒子の導電性の表面及び金属部の表面に突起を形成するために、芯物質を必ずしも用いなくてもよい。
上記芯物質の材料は特に限定されない。上記芯物質の材料としては、例えば、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、酸化チタン、チタン酸バリウム及びジルコニア等が挙げられる。導電性をより一層高める観点、及び接続抵抗をより一層効果的に低くする観点からは、上記芯物質の材料は、金属であることが好ましい。上記芯物質は金属粒子であることが好ましい。上記芯物質の材料である金属としては、上記金属粒子の材料として挙げた金属を適宜使用可能である。
上記芯物質の材料のモース硬度は高いことが好ましい。モース硬度が高い材料としては、チタン酸バリウム(モース硬度4.5)、ニッケル(モース硬度5)、シリカ(二酸化珪素、モース硬度6〜7)、酸化チタン(モース硬度7)、ジルコニア(モース硬度8〜9)、アルミナ(モース硬度9)、炭化タングステン(モース硬度9)及びダイヤモンド(モース硬度10)等が挙げられる。上記芯物質は、ニッケル、シリカ、酸化チタン、ジルコニア、アルミナ、炭化タングステン又はダイヤモンドであることが好ましい。上記芯物質は、シリカ、酸化チタン、ジルコニア、アルミナ、炭化タングステン又はダイヤモンドであることがより好ましく、酸化チタン、ジルコニア、アルミナ、炭化タングステン又はダイヤモンドであることがさらに好ましく、ジルコニア、アルミナ、炭化タングステン又はダイヤモンドであることが特に好ましい。上記芯物質の材料のモース硬度は、好ましくは4以上、より好ましくは5以上、より一層好ましくは6以上、さらに好ましくは7以上、特に好ましくは7.5以上である。
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記上限以下であると、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、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。
上記芯物質の粒子径は、数平均粒子径を示す。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、平均値を算出することにより求めることが好ましい。
上記金属被覆粒子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金属被覆粒子の粒子径及び金属被覆粒子の用途等を考慮して適宜選択できる。
上記金属被覆粒子1個当たりの上記突起の数は、任意の金属被覆粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求めることが好ましい。
複数の上記突起の平均高さは、好ましくは1nm以上、より好ましくは50nm以上、さらに好ましくは200nm以上、特に好ましくは350nm以上であり、好ましくは2000nm以下、より好ましくは1500nm以下、さらに好ましくは1000nm以下、特に好ましくは650nm以下である。上記突起の平均高さが、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間の導通信頼性をより一層効果的に高めることができ、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。
複数の上記突起の平均高さは、以下のようにして測定することができる。
金属被覆粒子の含有量が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、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金属被覆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、金属被覆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50000倍に設定し、50個の金属被覆粒子を無作為に選択し、各金属被覆粒子における突起を観察する。各金属被覆粒子における突起の高さを計測し、それらを算術平均して突起の平均高さとする。
複数の上記突起の基部の平均径は、好ましくは3nm以上、より好ましくは5nm以上、さらに好ましくは50nm以上、特に好ましくは350nm以上、最も好ましくは550nm以上であり、好ましくは2000nm以下、より好ましくは1500nm以下、さらに好ましくは1150nm以下である。上記突起の基部の平均径が、上記下限以上であると、突起が過度に折れにくくなる。上記突起の基部の平均径が、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をより一層効果的に高めることができる。
複数の上記突起の基部の平均径は、以下のようにして測定することができる。
金属被覆粒子の含有量が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、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金属被覆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、金属被覆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50000倍に設定し、50個の金属被覆粒子を無作為に選択し、各金属被覆粒子における突起を観察する。各金属被覆粒子における突起の基部径を計測し、それらを算術平均して突起の基部の平均径とする。
(絶縁性物質)
上記金属被覆粒子は、上記金属部の外表面上に配置された絶縁性物質を備えていてもよい。この場合には、絶縁性物質を有する金属被覆粒子を得ることができる。絶縁性物質を有する金属被覆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防止することができる。具体的には、複数の金属被覆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つの電極で金属被覆粒子を加圧することにより、金属被覆粒子の金属部と電極との間の絶縁性物質を容易に排除できる。金属部が外表面に複数の突起を有していると、金属被覆粒子の金属部と電極との間の絶縁性物質を容易に排除できる。
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する観点からは、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である絶縁性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン類、(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。
上記ポリオレフィン類としては、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、ポリエチル(メタ)アクリレート及びポリブチル(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。
上記金属部の表面上に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、例えば、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。絶縁性物質の脱離を防止する観点からは、上記金属部の表面上に絶縁性物質を配置する方法は、上記金属部の表面に、化学結合を介して上記絶縁性物質を配置する方法であることが好ましい。
上記金属部の外表面、及び絶縁性粒子の表面はそれぞれ、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。金属部の外表面と絶縁性粒子の表面とは、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。金属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粒子の表面の官能基と化学結合していても構わない。
上記絶縁性物質の粒子径は、金属被覆粒子の粒子径及び金属被覆粒子の用途等によって適宜選択できる。上記絶縁性物質の粒子径は、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5μm以下、より好ましくは1μm以下である。絶縁性物質の粒子径が、上記下限以上であると、金属被覆粒子がバインダー中に分散されたときに、複数の金属被覆粒子における金属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、電極と金属被覆粒子との間の絶縁性物質を排除するために、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。
上記絶縁性物質の粒子径は、数平均粒子径を示す。絶縁性物質の粒子径は、粒度分布測定装置等を用いて求めたり、任意の絶縁性物質50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求めたりすることができる。
(粒子連結体)
上記金属被覆粒子は、粒子連結体を得るために用いることができる。上記粒子連結体は、上述した金属被覆粒子と、複数の上記金属被覆粒子を連結する柱状連結部とを備える。上記粒子連結体の製造方法は、上述した金属被覆粒子を、0MPa以上200MPa以下の圧力条件、並びに100℃以上400℃以下の加熱温度及び0.5分間以上300分間以下の加熱時間の加熱条件で処理して、粒子連結体を得る処理工程を備える。上記粒子連結体の製造方法では、上記処理工程において、複数の上記金属被覆粒子を連結する柱状連結部が形成されることが好ましい。
上記粒子連結体の製造方法においては、上記処理工程における上記圧力条件は、好ましくは0.01MPa以上、より好ましくは0.1MPa以上であり、好ましくは100MPa以下、より好ましくは50MPa以下である。上記処理工程における上記圧力条件は、0MPaであってもよく、無加圧条件であってもよい。上記処理工程における上記圧力条件が、上記の好ましい態様を満足すると、金属被覆粒子同士がより一層接触し易くなり、上記柱状連結部をより一層形成し易くなり、上記粒子連結体をより一層容易に得ることができる。
上記粒子連結体の製造方法においては、上記処理工程における上記加熱条件の加熱温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上であり、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下である。上記処理工程における上記加熱条件の加熱時間は、好ましくは5分間以上、より好ましくは10分間以上であり、好ましくは120分間以下、より好ましくは90分間以下である。上記処理工程における上記加熱条件が、上記の好ましい態様を満足すると、金属拡散又は焼結により上記柱状連結部をより一層形成し易くなり、上記粒子連結体をより一層容易に得ることができる。
図4は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた粒子連結体を模式的に示す断面図である。
図4に示す粒子連結体21は、金属被覆粒子1と、2個の金属被覆粒子1を連結する柱状連結部22とを備える。粒子連結体21は、柱状連結部22を介して、2個の金属被覆粒子1が連結されている。柱状連結部22は、一方の金属被覆粒子1と他方の金属被覆粒子1とを連結している。柱状連結部22は、2個の金属被覆粒子1の間に配置されている。
金属被覆粒子1は、上述した金属被覆粒子である。金属被覆粒子1は、上述した金属被覆粒子1A又は金属被覆粒子1Bであってもよい。上記金属被覆粒子は上記金属部の表面に突起を有していてもよく、芯物質を有していてもよい。上記金属被覆粒子では、上記金属部が上記基材粒子の表面の全体を覆っていてもよく、上記金属部が上記基材粒子の表面の一部を覆っていてもよい。上記粒子連結体では、上記柱状連結部は、一方の上記金属被覆粒子の上記金属部と、他方の上記金属被覆粒子の上記金属部とを連結していることが好ましい。上記金属被覆粒子が上記突起を有する場合には、上記突起により上記柱状連結部が形成されていることが好ましい。上記突起により上記柱状連結部を形成することで、上記粒子連結体を作製する際に、圧力を過剰に負荷する必要がなく、上記粒子連結体をより一層容易に得ることができる。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた粒子連結体の変形例を模式的に示す断面図である。
図5に示す粒子連結体21Aは、図4に示す粒子連結体21と比べて、金属被覆粒子1の個数及び柱状連結部22の個数のみが異なる。粒子連結体21Aは、柱状連結部22を介して、4個の金属被覆粒子が連結されている。粒子連結体21Aは、金属被覆粒子1が直列的に連結されている。
上記粒子連結体は、2個の上記金属被覆粒子が上記柱状連結部により連結されていてもよく、3個以上の上記金属被覆粒子が上記柱状連結部により連結されていてもよい。上記粒子連結体では、上記金属被覆粒子が直列的に連結されていてもよく、上記金属被覆粒子が並列的に連結されていてもよい。上記粒子連結体は、枝分かれ構造を有していてもよい。
上記柱状連結部の形状は、柱状であれば特に限定されない。上記柱状連結部は、円柱状連結部であってもよく、多角柱状連結部であってもよく、不定形の柱状連結部であってもよい。上記柱状連結部の断面形状は、円形であってもよく、多角形であってもよく、不定形であってもよい。1つ当たりの上記柱状連結部の幅は、均一であってもよく、均一でなくてもよい。上記柱状連結部は、柱状連結部の中央が太くなっていてもよく、柱状連結部の中央が細くなっていてもよい。複数の上記柱状連結部の幅は、均一であってもよく、均一でなくてもよい。
上記粒子連結体において、上記金属被覆粒子1個当たりの上記柱状連結部の個数は、好ましくは1個以上、より好ましくは2個以上であり、好ましくは10個以下、より好ましくは9個以下である。上記金属被覆粒子1個当たりの上記柱状連結部の個数が、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、導通信頼性をより一層効果的に高めることができる。
1個の金属被覆粒子当たりに連結している上記柱状連結部の個数は、金属被覆粒子50個の柱状連結部の個数を算術平均して算出することが好ましい。上記柱状連結部の個数は、任意の粒子連結体を走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、任意の金属被覆粒子50個の柱状連結部の個数を算術平均して算出することが好ましい。
上記粒子連結体では、上記柱状連結部の長さは、好ましくは10nm以上、より好ましくは50nm以上であり、好ましくは30000nm以下、より好ましくは20000nm以下である。上記柱状連結部の長さが、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、導通信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記柱状連結部の長さは、任意の粒子連結体を走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型電子顕微鏡(TEM)により観察することにより算出することができる。上記柱状連結部の長さは、柱状連結部が接触している一方の金属被覆粒子の表面と、柱状連結部が接触している他方の金属被覆粒子の表面とを直線で結んだ距離が最小となる寸法である。
上記柱状連結部の長さは、任意の粒子連結体を走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、任意の柱状連結部50個の柱状連結部の長さを算術平均して算出することが好ましい。
上記粒子連結体では、上記柱状連結部の幅は、好ましくは10nm以上、より好ましくは50nm以上であり、好ましくは30000nm以下、より好ましくは20000nm以下である。上記柱状連結部の幅が、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、導通信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記柱状連結部の幅は、柱状連結部全体での幅の平均値であることが好ましい。上記柱状連結部の幅は、任意の柱状連結部において、柱状連結部の幅を3ヶ所で測定し、平均値を算出することにより求めることが好ましい。上記柱状連結部の幅は、任意の粒子連結体を走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、任意の柱状連結部50個の柱状連結部の幅を算術平均して算出することが好ましい。
上記粒子連結体では、上記柱状連結部は、上記金属被覆粒子の上記金属部が金属拡散又は焼結することにより形成されていることが好ましい。上記柱状連結部の材料としては、上述した上記金属部の材料等が挙げられる。2層以上の金属部を有する金属被覆粒子を用いて上記粒子連結体を作製する際には、複数の金属被覆粒子の最外表面に配置された金属部が金属拡散又は焼結することにより、上記柱状連結部が形成されることが好ましい。
金属被覆粒子と柱状連結部との性質を類似させることで、導通信頼性をより一層高める観点からは、上記柱状連結部の材料は、上記金属被覆粒子における上記金属部の材料を含むことが好ましい。上記柱状連結部は、上記金属部の材料により形成されていることが好ましい。上記柱状連結部の材料は、上記金属部の材料とは異なる材料であってもよい。上記金属被覆粒子における上記金属部と上記柱状連結部とは、一体化していてもよい。電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記金属被覆粒子と上記柱状連結部との接触部分において、界面がないことが好ましい。上記金属被覆粒子と上記柱状連結部との接触部分において、界面があってもよい。
複数の上記金属被覆粒子が連結するように、複数の上記金属被覆粒子の間に上記柱状連結部を配置して、上記粒子連結体を作製する方法は特に限定されない。上記粒子連結体を作製する方法としては、以下の方法等が挙げられる。加圧下でリフロー熱処理により焼結する方法。無加圧下でリフロー熱処理により焼結する方法。オーブンで熱処理する方法。上記粒子連結体を作製する方法は、加圧下でリフロー熱処理により焼結する方法であることが好ましい。上記の方法により上記粒子連結体を作製することで、電極間を電気的に接続した場合に、導通信頼性をより一層効果的に高めることができる。
上記粒子連結体を作製する方法では、焼結時の焼結温度は特に限定されない。上記焼結温度は、100℃以上400℃以下であることが好ましい。加圧下でリフロー熱処理により焼結する場合には、上記焼結温度は、150℃以上350℃以下であることが好ましい。無加圧下でリフロー熱処理及びオーブンにより焼結する場合には、上記焼結温度は、200℃以上400℃以下であることが好ましい。
上記粒子連結体を作製する方法では、焼結時の焼結時間は特に限定されない。上記焼結時間は、0.5分以上300分以下であることが好ましい。加圧下でリフロー熱処理により焼結する場合には、上記焼結時間は、1分以上30分以下であることが好ましい。無加圧下でリフロー熱処理及びオーブンにより焼結する場合には、上記焼結時間は、30分以上250分以下であることが好ましい。なお、焼結時間は焼結温度に応じて調整すればよく、例えば、焼結温度をより高温にすると焼結時間をより短くすることができ、粒子連結体の製造効率を高めることができる。
上記粒子連結体を作製する方法では、加圧下で焼結を行ってもよく、無加圧下で焼結を行ってもよい。上記加圧時の圧力は、0.1MPa以上200MPa以下であることが好ましい。また、上記粒子連結体を作製する方法では、空気雰囲気下で焼結を行ってもよく、還元ガス雰囲気下で焼結を行ってもよく、不活性ガス雰囲気下で焼結を行ってもよい。上記還元ガスとしては、ギ酸ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、及び炭化水素ガス等が挙げられる。上記不活性ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、及びフォーミングガス等が挙げられる。
上記粒子連結体を作製する方法は、金属板上に金属被覆粒子を混合した混合物を塗布した状態で、焼結する方法であることが好ましい。上記金属板は特に限定されない。上記金属板としては、銅基板等が挙げられる。上記混合物は特に限定されない。上記混合物としては、金属被覆粒子とバインダーとを含む組成物等が挙げられる。上記バインダーとしては、後述する接続材料に用いられるバインダー等が挙げられる。上記混合物を塗布する方法は特に限定されない。上記混合物を塗布する方法としては、スクリーン印刷法により塗布する方法、及びインクジェット法により塗布する方法等が挙げられる。また、焼結する際には、塗布した混合物の表面に他の金属板を配置して、混合物を金属板で挟み込んだ状態で焼結を行ってもよい。
(接続材料)
上記接続材料は、2つの接続対象部材を接続する接続部を形成するために用いられる。上記接続材料は、上述した金属被覆粒子と、バインダーとを含む。上記接続材料は、上述した粒子連結体を含んでいてもよい。上記接続材料は、上記金属被覆粒子と、上記粒子連結体と、バインダーとを含んでいてもよい。上記接続材料は、上記粒子連結体と、バインダーとを含んでいてもよい。
上記バインダーは特に限定されない。上記バインダーとして、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。上記バインダーとしては、例えば、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、例えば、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、例えば、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、例えば、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、例えば、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、例えば、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。
また、上記バインダーは、溶媒であってもよい。上記溶媒としては、水及び有機溶剤等が挙げられる。溶媒の除去性をより一層高める観点からは、上記溶媒は、有機溶剤であることが好ましい。上記有機溶剤としては、エタノール等のアルコール化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン化合物;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素化合物;セロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、炭酸プロピレン等のエステル化合物;オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素化合物;並びに石油エーテル、ナフサ等の石油系溶剤等が挙げられる。
接続強度をより一層効果的に高める観点からは、上記接続材料は、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
上記接続材料は、上記金属被覆粒子及び上記バインダーの他に、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。
上記接続材料は、導電接続に用いられることが好ましく、導電接続材料であることが好ましい。上記接続材料は、異方導電接続に用いられることが好ましく、異方導電接続材料であることが好ましい。上記接続材料は、ダイアタッチ接続材料として用いられることがさらに好ましい。上記ダイアタッチ接続材料は、半導体素子を基板上に接着する際に用いられる。上記接続材料は、ペースト及びフィルム等として使用され得る。上記接続材料がフィルムである場合には、金属被覆粒子を含むフィルムに、金属被覆粒子を含まないフィルムが積層されていてもよい。上記ペーストは、導電ペーストであることが好ましく、異方性導電ペーストであることがより好ましく、ダイアタッチペーストであることがさらに好ましい。上記フィルムは、導電フィルムであることが好ましく、異方性導電フィルムであることがより好ましく、ダイアタッチフィルムであることがさらに好ましい。
上記接続材料100重量%中、上記バインダーの含有量は、好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上、より一層好ましくは10重量%以上、さらに好ましくは30重量%以上、さらに一層好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上である。上記接続材料100重量%中、上記バインダーの含有量は、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。上記バインダーの含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、接続強度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。
上記接続材料100重量%中、上記金属被覆粒子の含有量は、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上である。上記接続材料100重量%中、上記金属被覆粒子の含有量は、好ましくは99重量%以下、より好ましくは95重量%以下、より一層好ましくは80重量%以下、さらに好ましくは60重量%以下、さらに一層好ましくは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。上記金属被覆粒子の含有量が、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効果的に高めることができる。また、上記金属被覆粒子の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、2つの接続対象部材間に、金属被覆粒子を十分に配置させることができ、金属被覆粒子によって、2つの接続対象部材間の間隔が部分的に狭くなるのをより一層抑制することができる。このため、接続部の放熱性が部分的に低くなるのを抑制することもできる。
上記接続材料は、金属被覆粒子とは別に、基材粒子を有さない金属原子含有粒子を含んでいてもよい。
上記金属原子含有粒子としては、金属粒子及び金属化合物粒子等が挙げられる。上記金属化合物粒子は、金属原子と、該金属原子以外の原子とを含む。上記金属化合物粒子の具体例としては、金属酸化物粒子、金属の炭酸塩粒子、金属のカルボン酸塩粒子及び金属の錯体粒子等が挙げられる。上記金属化合物粒子は、金属酸化物粒子であることが好ましい。例えば、上記金属酸化物粒子は、還元剤の存在下で接続時の加熱で金属粒子となった後に焼結する。上記金属酸化物粒子は、金属粒子の前駆体である。上記金属のカルボン酸塩粒子としては、金属の酢酸塩粒子等が挙げられる。
上記金属粒子及び上記金属酸化物粒子を構成する金属としては、銀、銅、ニッケル及び金等が挙げられる。銀又は銅が好ましく、銀が特に好ましい。従って、上記金属粒子は、好ましくは銀粒子又は銅粒子であり、より好ましくは銀粒子である。上記金属酸化物粒子は、好ましくは酸化銀粒子又は酸化銅粒子であり、より好ましくは酸化銀粒子である。銀粒子及び酸化銀粒子を用いた場合には、接続後に残渣が少なく、体積減少率も非常に小さい。該酸化銀粒子における酸化銀としては、AgO及びAgOが挙げられる。
上記金属原子含有粒子は、400℃未満の加熱で焼結することが好ましい。上記金属原子含有粒子が焼結する温度(焼結温度)は、より好ましくは350℃以下、好ましくは300℃以上である。上記金属原子含有粒子が焼結する温度が、上記上限以下又は上記上限未満であると、焼結を効率的に行うことができ、さらに焼結に必要なエネルギーを低減し、かつ環境負荷を小さくすることができる。
上記金属原子含有粒子を含む接続材料は、平均粒子径が1nm以上100nm以下である金属粒子を含む接続材料であるか、又は平均粒子径が1nm以上50μm以下である金属酸化物粒子と還元剤とを含む接続材料であることが好ましい。このような接続材料を用いると、接続時の加熱で、上記金属原子含有粒子同士を良好に焼結させることができる。上記金属酸化物粒子の平均粒子径は、好ましくは5μm以下である。上記金属原子含有粒子の粒子径は、金属原子含有粒子が真球状である場合には、直径を示し、金属原子含有粒子が真球状ではない場合には、最大径を示す。
上記金属原子含有粒子が金属酸化物粒子である場合に、還元剤が用いられることが好ましい。上記還元剤としては、アルコール化合物(アルコール性水酸基を有する化合物)、カルボン酸化合物(カルボキシ基を有する化合物)及びアミン化合物(アミノ基を有する化合物)等が挙げられる。上記還元剤は、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。
上記アルコール化合物としては、アルキルアルコールが挙げられる。上記アルコール化合物の具体例としては、例えば、エタノール、プロパノール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、ヘプタデシルアルコール、オクタデシルアルコール、ノナデシルアルコール及びイコシルアルコール等が挙げられる。また、上記アルコール化合物としては、1級アルコール型化合物に限られず、2級アルコール型化合物、3級アルコール型化合物、アルカンジオール及び環状構造を有するアルコール化合物も使用可能である。さらに、上記アルコール化合物として、エチレングリコール及びトリエチレングリコール等の多数のアルコール基を有する化合物を用いてもよい。また、上記アルコール化合物として、クエン酸、アスコルビン酸及びグルコース等の化合物を用いてもよい。
上記カルボン酸化合物としては、アルキルカルボン酸等が挙げられる。上記カルボン酸化合物の具体例としては、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸及びイコサン酸等が挙げられる。また、上記カルボン酸化合物は、1級カルボン酸型化合物に限られず、2級カルボン酸型化合物、3級カルボン酸型化合物、ジカルボン酸及び環状構造を有するカルボキシル化合物も使用可能である。
上記アミン化合物としては、アルキルアミン等が挙げられる。上記アミン化合物の具体例としては、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン及びイコデシルアミン等が挙げられる。また、上記アミン化合物は分岐構造を有していてもよい。分岐構造を有するアミン化合物としては、2−エチルヘキシルアミン及び1,5−ジメチルヘキシルアミン等が挙げられる。上記アミン化合物は、1級アミン型化合物に限られず、2級アミン型化合物、3級アミン型化合物及び環状構造を有するアミン化合物も使用可能である。
さらに、上記還元剤は、アルデヒド基、エステル基、スルホニル基又はケトン基等を有する有機物であってもよく、カルボン酸金属塩等の有機物であってもよい。カルボン酸金属塩は金属粒子の前駆体としても用いられる一方で、有機物を含有しているために、金属酸化物粒子の還元剤としても用いられる。
上記金属原子含有粒子の焼結温度(接合温度)よりも低い融点を有する還元剤を用いると、接合時に凝集し、接合部にボイドが生じやすくなる傾向がある。カルボン酸金属塩の使用により、該カルボン酸金属塩は接合時の加熱により融解しないため、ボイドが生じるのを抑制できる。なお、カルボン酸金属塩以外にも有機物を含有する金属化合物を還元剤として用いてもよい。
上記還元剤が用いられる場合には、上記接続材料100重量%中、上記還元剤の含有量は、好ましくは1重量%以上、より好ましくは10重量%以上であり、好ましくは90重量%以下、より好ましくは70重量%以下、さらに好ましくは50重量%以下である。上記還元剤の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、上記金属原子含有粒子をより一層緻密に焼結させることができる。この結果、接合部における放熱性及び耐熱性も高くなる。
上記接続材料が上記金属原子含有粒子を含む場合には、上記接続材料100重量%中、上記金属原子含有粒子の含有量は、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60重量%以上である。上記接続材料100重量%中、上記金属原子含有粒子の含有量は、好ましくは99.99重量%以下、より好ましくは99.9重量%以下、より一層好ましくは99.5重量%以下、更に好ましくは99重量%以下、特に好ましくは90重量%以下、最も好ましくは80重量%以下である。上記金属原子含有粒子の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、接合部における接続抵抗をより一層効果的に低くすることができ、接合部における放熱性をより一層効果的に高めることができる。
(接続構造体)
本発明に係る接続構造体は、第1の接続対象部材と、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、上述した金属被覆粒子であるか、又は、上記金属被覆粒子とバインダーとを含む接続材料である。上記接続部は、上記金属被覆粒子又は上記接続材料により形成されていることが好ましい。上記接続部の材料は、上記粒子連結体を含んでいてもよい。上記接続部は、上記粒子連結体により形成されていてもよい。
図6は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた接続構造体を模式的に示す断面図である。
図6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の接続対象部材52と第2の接続対象部材53とを接続している接続部54とを備える。接続部54は、金属被覆粒子1とバインダーとを含む接続材料により形成されている。接続部54の材料は、上記接続材料である。接続部54は、接続材料を硬化させることにより形成されていることが好ましい。接続構造体51では、金属被覆粒子1と第1の接続対象部材52とが接合しており、金属被覆粒子1と第2の接続対象部材53とが接合している。
金属被覆粒子1の代わりに、金属被覆粒子1A,1B等の金属被覆粒子を用いることができる。また、金属被覆粒子1、1A,1Bの代わりに、粒子連結体21,21A等の粒子連結体を用いてもよい。粒子連結体21,21Aを用いる場合において、柱状連結部22により連結されている金属被覆粒子1の代わりに、金属被覆粒子1A,1B等の金属被覆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つ又は複数の金属被覆粒子1により電気的に接続されている。従って、第1の接続対象部材52と第2の接続対象部材53とが金属被覆粒子1により電気的に接続されている。接続構造体51では、金属被覆粒子1と第1の電極52aとが接合しており、金属被覆粒子1と第2の電極53aとが接合している。
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接続材料を配置し、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。上記加圧の圧力は9.8×10Pa〜4.9×10Pa程度である。上記加熱の温度は、120℃〜500℃程度である。
上記接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、LEDチップ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びにプリント基板、フレキシブルプリント基板、ストレッチャブル基板、ガラスエポキシ基板及びガラス基板等の回路基板である電子部品等が挙げられる。上記接続対象部材は電子部品であることが好ましい。上記金属被覆粒子は、電子部品における電極の電気的な接続に用いられることが好ましい。
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、銀電極、SUS電極、モリブデン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。
図7は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた接続構造体の第1の変形例を模式的に示す断面図である。
図7に示す接続構造体61は、第1の接続対象部材62と、第2の接続対象部材63,64と、第1の接続対象部材62と第2の接続対象部材63,64とを接続している接続部65,66とを備える。接続部65,66は、金属被覆粒子1と金属原子含有粒子とを含む接続材料を用いて形成されている。接続部65,66の材料は、上記接続材料である。
第1の接続対象部材62の第1の表面(一方の表面)側に接続部65及び第2の接続対象部材63が配置されている。接続部65は、第1の接続対象部材62と第2の接続対象部材63とを接続している。
第1の接続対象部材62の第1の表面とは反対の第2の表面(他方の表面)側に接続部66及び第2の接続対象部材64が配置されている。接続部66は、第1の接続対象部材62と第2の接続対象部材64とを接続している。
第1の接続対象部材62と第2の接続対象部材63,64との間にそれぞれ、金属被覆粒子1と金属原子含有粒子とを含む接続材料が配置されている。本実施形態では、接続部65,66において、金属原子含有粒子は焼結した焼結物の状態であり、該焼結物中に金属被覆粒子1が配置されている。金属被覆粒子1は、焼結した焼結物の状態であってもよい。第1の接続対象部材62と第2の接続対象部材63,64間に、金属被覆粒子1が配置されている。金属被覆粒子1によって、第1の接続対象部材62と第2の接続対象部材63,64とが接続されている。
第2の接続対象部材63の接続部65側とは反対の表面に、ヒートシンク67が配置されている。第2の接続対象部材64の接続部66側とは反対側の表面に、ヒートシンク68が配置されている。従って、接続構造体61は、ヒートシンク67、第2の接続対象部材63、接続部65、第1の接続対象部材62、接続部66、第2の接続対象部材64及びヒートシンク68がこの順で積層された部分を有する。
第1の接続対象部材62としては、整流ダイオード、パワートランジスタ(パワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ及びトライアック等に用いられるSi,SiC,GaN等が材料であるパワー半導体素子等が挙げられる。このような第1の接続対象部材62を備える接続構造体61では、接続構造体61の使用時に、第1の接続対象部材62において大きな熱量が発生しやすい。従って、第1の接続対象部材62から発生した熱量を、ヒートシンク67,68等に効率的に放散させる必要がある。このため、第1の接続対象部材62とヒートシンク67,68との間に配置されている接続部65,66には、高い放熱性と高い信頼性が求められる。
第2の接続対象部材63,64としては、セラミック、プラスチック等が材料である基板等が挙げられる。
接続部65,66は、上記接続材料を加熱して、上記金属原子含有粒子を焼結させることにより形成されている。
図8は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた接続構造体の第2の変形例を模式的に示す断面図である。
図8に示す接続構造体61Aは、第1の接続対象部材62と、第2の接続対象部材63,64と、第1の接続対象部材62と第2の接続対象部材63,64とを接続している接続部65,66とを備える。接続部65,66は、金属被覆粒子1と、他の金属被覆粒子69と、金属原子含有粒子とを含む接続材料を用いて形成されている。金属被覆粒子1と他の金属被覆粒子69とでは、金属被覆粒子の大きさのみが異なる。接続部65,66の材料は、上記接続材料である。
図7に示す接続構造体61と図8に示す接続構造体61Aとでは、接続部65,66中に、他の金属被覆粒子69が含まれていることのみが異なる。上記接続部中に含まれる金属被覆粒子は、同一の大きさの金属被覆粒子のみであってもよく、異なる大きさの金属被覆粒子であってもよい。
(導通検査用部材及び導通検査装置)
本発明に係る金属被覆粒子は、導通検査用部材及び導通検査装置を得るために好適に用いられる。上記導通検査用部材は、貫通孔を有する基体と、導電部とを備える。上記導通検査用部材では、上記貫通孔が、上記基体に複数配置されている。上記導通検査用部材では、上記導電部が、上記貫通孔内に配置されている。上記導通検査用部材では、上記導電部の材料が、上述した金属被覆粒子を含む。上記導電部は、上述した接続材料により形成されていてもよい。上記導電部が、上述した接続材料の硬化物を含んでいてもよい。
上記導通検査装置は、電流計と、上記導通検査用部材とを備える。
図10(a),(b)は、導通検査用部材の一例を示す平面図及び断面図である。図10(b)は、図10(a)中のA−A線に沿う断面図である。
図10(a),(b)に示す導通検査用部材31は、貫通孔32aを有する基体32と、基体32の貫通孔32a内に配置された導電部33とを備える。導電部33の材料が、上記金属被覆粒子を含む。導電部33の材料は、上記接続材料であってもよい。導通検査用部材31は、導通用部材であってもよい。
導通検査用部材31には、電流計(例えば、図11(c)で示される電流計43)を電気的に接続することで、導通検査を実施することができる。導通検査においては、上記電流計は、導通検査用部材31における任意の2個の導電部33に接続させる。そして、上記電流計が接続された2個の導電部33に接触するように電子回路デバイスを接続(例えば、図11(c)で示されるBGA基板42のはんだボール41を導電部120に接続)することで、該電子回路デバイスの導通検査を実施することができる。
上記基体は、上記導通検査用部材の基板となる部材である。上記基体は、絶縁性を有することが好ましく、上記基体は絶縁性の材料によって形成されていることが好ましい。絶縁性の材料としては、例えば、絶縁性樹脂が挙げられる。
上記基体を構成する絶縁性樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ABS樹脂、及びポリカーボネート樹脂等が挙げられる。熱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、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、シリコーン樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。シリコーン樹脂としては、シリコーンゴム等が挙げられる。
上記基体が絶縁性樹脂で形成される場合は、上記基体を構成する絶縁性樹脂は、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。
上記基体は、例えば、板状、シート状等である。シート状には、フィルム状が含まれる。上記基体の厚みは、導通検査用部材の種類に応じて適宜設定することができ、例えば、0.005mm以上50mm以下の厚みであってもよい。上記基体の平面視における大きさも目的の検査用部材又は検査装置に応じて適宜設定することができる。
上記基体は、例えば、上記の絶縁性樹脂等の絶縁性材料を原料として、所望の形状に成形することで得ることができる。
上記基体の上記貫通孔は、上記基体に複数配置される。上記貫通孔は、上記基体の厚み方向に貫通していることが好ましい。
上記基体の上記貫通孔は、円柱状に形成され得るが、円柱状に限らず、その他の形状、例えば、多角柱状に形成されていてもよい。また、上記貫通孔は、一方の方向に先細りしているテーパー状に形成されていてもよいし、その他、歪んだ形状に形成されていてもよい。
上記貫通孔の大きさ、例えば、平面視における上記貫通孔の見かけ面積も適宜の大きさに形成することができ、導電部を収容でき、かつ、保持できる程度の大きさに形成されていればよい。上記貫通孔が、例えば円柱状であれば、上記貫通孔の直径は好ましくは0.01mm以上、好ましくは10mm以下である。
なお、上記基体の上記貫通孔の全てが同じ形状、同じ大きさであってもよいし、上記基体の上記貫通孔の一部の形状又は大きさが、他の貫通孔と異なっていてもよい。
上記基体の上記貫通孔の個数も適宜の範囲で設定することができ、導通検査が可能な程度の個数を有していればよく、目的の検査用部材又は検査装置に応じて適宜設定することができる。また、上記基体の上記貫通孔の配置場所も目的の検査用部材又は検査装置に応じて適宜設定することができる。
上記基体の上記貫通孔を形成する方法は特に限定されず、公知の方法(例えば、レーザー加工)で貫通孔を形成することが可能である。
上記基体の上記貫通孔内の導電部は導電性を有する。上記金属被覆粒子は、上記貫通孔内で密に充填されていることが好ましく、この場合、上記導通検査用部材によって、より確実な導通検査を行うことができる。上記導電部は、導通検査用部材又は導通用部材の表裏にわたって導通可能であるように上記貫通孔内に収容されていることが好ましい。
上記導電部において、上記金属被覆粒子は、導電部の表面から裏面にわたって連続して上記金属被覆粒子が互いに接触しながら存在していることが好ましい。この場合に、上記導電部の導通性が向上する。
上記導電部の材料は、上記金属被覆粒子以外の材料を含んでいてもよい。例えば、上記導電部の材料は、上記金属被覆粒子以外にバインダーを含むことができる。上記導電部の材料がバインダーを含むことで、上記金属被覆粒子がより強固に集合し、これにより上記金属被覆粒子が上記貫通孔内に保持されやすくなる。
上記バインダーは特に限定されない。上記バインダーとしては、上述した接続材料の材料であるバインダー等が挙げられる。
上記導電部を、上記貫通孔内に収容する方法は特に限定されない。例えば、上記金属被覆粒子とバインダーとを含む接続材料を上記基体に塗工する方法で、上記金属被覆粒子を上記貫通孔内に充填し、適宜の条件で接続材料を硬化させることで、上記導電部を上記貫通孔内に形成することができる。これにより、上記導電部が上記貫通孔内に収容される。上記接続材料には、必要に応じて、溶剤が含まれていてもよい。
上記金属被覆粒子とバインダーとを含む接続材料では、上記金属被覆粒子100重量部に対して、バインダーの含有量は、固形分換算で、好ましくは5重量部以上、より好ましくは10重量部以上であり、好ましくは99重量部以下、より好ましくは50重量部以下である。
上記導通検査用部材は、プローブカードとして用いることができる。なお、上記導通検査用部材は、本発明の効果が阻害されない程度であれば、その他の構成要素を備えていてもよい。
図11(a)〜(c)は、電子回路デバイスの電気特性を導通検査装置を用いて検査している様子を模式的に示す図である。
図11(a)〜(c)では、電子回路デバイスは、BGA基板42(ボールグリッドアレイ基板)である。BGA基板42は、接続パッドが格子状に多層基板40に配列され、各パッドにはんだボール41(導通対象部材)が配設された構造を有する基板である。また、図11(a)〜(c)では、導通検査用部材100は、プローブカードである。導通検査用部材100は、基体110に複数の貫通孔110aが形成されており、貫通孔110a内には導電部120が収容されている。図11(a)に示すように、BGA基板42と、導通検査用部材100とを準備し、図11(b)に示すように、BGA基板42を導通検査用部材100に接触させて圧縮させる。このとき、はんだボール41は、貫通孔110a内の導電部120と接触する。この状態において図11(c)に示すように、電流計43を接続して導通検査を実施し、BGA基板42の合否を判定することができる。
(電池電極材料)
上述した金属被覆粒子は、電池電極材料を得るために好適に用いられる。上記電池電極材料は、燃料電池用電極を得るために好適に用いられる。上記電池電極材料は、燃料電池用電極の材料であることが好ましい。
上記電池電極材料は、燃料電池用電極以外の電極を得るために用いられてもよい。燃料電池用電極以外の電極としては、リチウムイオン電池用電極、全固体電池用電極等が挙げられる。
上記燃料電池は、例えば、第1の電極及び第2の電極(燃料極及び空気極)と、電解質とを備える。上記第1の電極及び上記第2の電極の内の少なくとも一方の電極が、上記電池電極材料を用いた上記燃料電池用電極であることが好ましい。上記第1の電極及び上記第2の電極の内の一方の電極のみが、上記電池電極材料を用いた上記燃料電池用電極である場合に、他方の電極は特に限定されない。上記他方の電極としては、従来公知の電極が使用可能である。
上記燃料電池としては、固体高分子形燃料電池(PEFC)、リン酸形燃料電池(PAFC)、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)、固体酸化物形燃料電池(SOFC)、アルカリ電解質形燃料電池(AFC)、及び直接形燃料電池(DFC)等が挙げられる。
(触覚フィードバック機能付きタッチパネル)
上述した金属被覆粒子は、触覚フィードバック機能付きタッチパネルを得るために好適に用いられる。上記触覚フィードバック機能付きタッチパネルは、タッチセンサーと、上記タッチセンサーの第1の表面側に配置された導電層と、触覚フィードバックセンサーとを備える。上記触覚フィードバック機能付きタッチパネルでは、上記導電層が、上述した金属被覆粒子を含むことが好ましい。
上記触覚フィードバック機能付きタッチパネルの好ましい例では、触覚フィードバック機能付きタッチパネルは、タッチセンサーと、上記タッチセンサーの第1の表面側に配置された導電層と、触覚フィードバックセンサーとを備える。上記触覚フィードバック機能付きタッチパネルの好ましい例では、上記導電層が、複数の金属被覆粒子を含む。上記触覚フィードバック機能付きタッチパネルの好ましい例では、上記金属被覆粒子が、基材粒子と、上記基材粒子の表面上に配置された金属部とを備え、上記金属部が、銀、パラジウム、又は銅を含む。
図12は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた触覚フィードバック機能付きタッチパネルを模式的に示す断面図である。
図12に示す触覚フィードバック機能付きタッチパネル71は、タッチセンサー72と、導電層73と、触覚フィードバックセンサー74とを備える。触覚フィードバックセンサー74は、適宜の位置に配置することができる。導電層73は、複数の金属被覆粒子(図示は省略)を含む。導電層73は、タッチセンサー72の第1の表面側に配置されている。触覚フィードバック機能付きタッチパネル71は、導電層73のタッチセンサー72側とは反対側に、絶縁層75を備える。触覚フィードバック機能付きタッチパネル71は、タッチセンサー72の上記第1の表面と反対の第2の表面側に、液晶パネル76を備える。
触覚フィードバック機能付きタッチパネル71は、液晶パネル76を備えるので、液晶表示装置である。
図12に示す触覚フィードバック機能付きタッチパネルは一例であり、触覚フィードバック機能付きタッチパネルの具体的な構成は適宜変更され得る。
(電子部品装置)
上述した金属被覆粒子は、第1のセラミック部材と第2のセラミック部材との外周部において、第1のセラミック部材と第2のセラミック部材との間に配置され、ギャップ制御材及び導電接続材として用いることもできる。
図13は、本発明の第1の実施形態に係る金属被覆粒子を用いた電子部品装置を模式的に示す断面図である。図14は、図13に示す電子部品装置における接合部部分を拡大して示す断面図である。
図13,14に示す電子部品装置81は、第1のセラミック部材82と、第2のセラミック部材83と、接合部84と、電子部品85と、リードフレーム86とを備える。
第1,第2のセラミック部材82,83はそれぞれ、セラミック材料により形成されている。第1,第2のセラミック部材82,83はそれぞれ、例えば、筐体である。第1のセラミック部材82は、例えば、基板である。第2のセラミック部材83は、例えば蓋である。第1のセラミック部材82は、外周部に、第2のセラミック部材83側(上側)に突出した凸部を有する。第1のセラミック部材82は、第2のセラミック部材83側(上側)に、電子部品85を収納するための内部空間Rを形成する凹部を有する。なお、第1のセラミック部材82は、凸部を有していなくてもよい。第2のセラミック部材83は、外周部に、第1のセラミック部材82側(下側)に突出した凸部を有する。第2のセラミック部材83は、第1のセラミック部材82側(下側)に、電子部品85を収納するための内部空間Rを形成する凹部を有する。なお、第2のセラミック部材83は、凸部を有していなくてもよい。
接合部84は、第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部とを接合している。具体的には、接合部84は、第1のセラミック部材82の外周部の凸部と、第2のセラミック部材83の外周部の凸部とを接合している。
接合部84により接合された第1,第2のセラミック部材82,83によってパッケージが形成されている。パッケージによって、内部空間Rが形成されている。接合部84は、内部空間Rを液密的及び気密的に封止している。接合部84は、封止部である。
電子部品85は、上記パッケージの内部空間R内に配置されている。具体的には、第1のセラミック部材82上に、電子部品85が配置されている。本実施形態では、2つの電子部品85が用いられている。
接合部84は、複数の金属被覆粒子1とガラス84Bとを含む。接合部84は、ガラス粒子とは異なる複数の金属被覆粒子1とガラス84Bとを含む接合材料を用いて形成されている。この接合材料は、セラミックパッケージ用接合材料である。
接合材料は、溶剤を含んでいてもよく、樹脂を含んでいてもよい。接合部84では、ガラス粒子等のガラス84Bが溶融及び結合した後に固化している。
電子部品としては、センサ素子、MEMS及びベアチップ等が挙げられる。上記センサ素子としては、圧力センサ素子、加速度センサ素子、CMOSセンサ素子、CCDセンサ素子及び上記各種センサ素子の筐体等が挙げられる。
リードフレーム86は、第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部との間に配置されている。リードフレーム86は、パッケージの内部空間R側と外部空間側とに延びている。電子部品85の端子とリードフレーム86とがワイヤーを介して、電気的に接続されている。
接合部84は、第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部とを部分的に直接に接合しており、部分的に間接に接合している。具体的には、接合部84は、第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部との間のリードフレーム86がある部分において、第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部とをリードフレーム86を介して間接に接合している。第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部との間のリードフレーム86がある部分において、第1のセラミック部材82がリードフレーム86と接しており、リードフレーム86が第1のセラミック部材82と接合部84とに接している。さらに、接合部84がリードフレーム86と第2のセラミック部材83とに接しており、第2のセラミック部材83が接合部84と接している。接合部84は、第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部との間のリードフレーム86がない部分において、第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部とを直接に接合している。第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部との間のリードフレーム86がない部分において、接合部84が、第1のセラミック部材82と第2のセラミック部材83とに接している。
第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部との間のリードフレーム86がある部分において、第1のセラミック部材82の外周部と第2のセラミック部材83の外周部との隙間の距離は、接合部84に含まれる複数の金属被覆粒子1により制御されている。
接合部は、第1のセラミック部材の外周部と第2のセラミック部材の外周部とを直接又は間接に接合していればよい。なお、リードフレーム以外の電気的接続方法を採用してもよい。
電子部品装置81のように、電子部品装置は、例えば、セラミック材料により形成されている第1のセラミック部材と、セラミック材料により形成されている第2のセラミック部材と、接合部と、電子部品とを備えていてもよい。上記電子部品装置では、上記接合部が、上記第1のセラミック部材の外周部と上記第2のセラミック部材の外周部とを直接又は間接に接合していてもよい。上記電子部品装置では、上記接合部により接合された上記第1,第2のセラミック部材によってパッケージが形成されていてもよい。上記電子部品装置では、上記電子部品が、上記パッケージの内部空間内に配置されており、上記接合部が、複数の金属被覆粒子とガラスとを含んでいてもよい。
また、電子部品装置81で用いた接合材料のように、上記セラミックパッケージ用接合材料は、上記電子部品装置において、上記接合部を形成するために用いられ、金属被覆粒子と、ガラスとを含む。なお、金属被覆粒子のみを含み、ガラスを含まない電気的接続方法を採用してもよい。
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)
(1)金属被覆粒子1の作製
基材粒子(S1)として、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、粒子径3μm」)を用意した。
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、基材粒子(S1)10重量部を超音波分散器により分散させた後、溶液をろ過することにより、基材粒子(S1)を取り出した。次いで、基材粒子(S1)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(S1)の表面を活性化させた。表面が活性化された基材粒子(S1)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(A1)を得た。
懸濁液(A1)を、硫酸銅20g/L、及びエチレンジアミン四酢酸30g/Lを含む溶液中に入れ、粒子混合液(B1)を得た。
また、無電解銅めっき液として、硫酸銅100g/L、エチレンジアミン四酢酸75g/L、グルコン酸ナトリウム50g/L、及びホルムアルデヒド50g/Lを含む混合液を、アンモニアにてpH10.5に調整した銅めっき液(C1)を用意した。
また、無電解銀めっき液として、硝酸銀15g/L、コハク酸イミド50g/L、及びホルムアルデヒド20g/Lを含む混合液を、アンモニア水にてpH8.0に調整した銀めっき液(D1)を用意した。
55℃の粒子混合液(B1)に銅めっき液(C1)を徐々に滴下し、無電解銅めっきを行った。銅めっき液(C1)の滴下速度は30mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銅めっきを行った。このようにして、樹脂粒子の表面に第1の金属部(1層目)として銅を備える粒子を含む粒子混合液(E1)を得た。
その後、粒子混合液(E1)をろ過することにより、粒子を取り出し、水洗することにより、基材粒子(S1)の表面上に銅が配置されている粒子を得た。この粒子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、粒子混合液(F1)を得た。
次に、60℃の粒子混合液(F1)に銀めっき液(D1)を徐々に滴下し、無電解銀めっきを行った。銀めっき液(D1)の滴下速度は10mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銀めっきを行った。その後、ろ過することにより粒子を取り出し、水洗し、乾燥することにより、基材粒子(S1)の表面上に銅及び銀(金属部全体の厚み:0.2μm)を備える金属被覆粒子1を得た。
(実施例2)
(1)金属被覆粒子2の作製
金属ニッケル粒子(三井金属社製「2020SUS」、平均粒子径200nm)を純水に50重量%となるように分散させたスラリーを用意した。このスラリー1重量部を3分間かけて、金属被覆粒子1の作製時に用いた懸濁液(A1)に添加し、芯物質が付着された基材粒子(S1)を含む懸濁液(A2)を得た。
懸濁液(A2)を、硫酸銅20g/L、及びエチレンジアミン四酢酸30g/Lを含む溶液中に入れ、粒子混合液(B2)を得た。
55℃の粒子混合液(B2)に、金属被覆粒子1の作製時に用いた銅めっき液(C1)を徐々に滴下し、無電解銅めっきを行った。銅めっき液(C1)の滴下速度は30mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銅めっきを行った。このようにして、樹脂粒子の表面に第1の金属部(1層目)として銅が配置されており、表面に突起を有する金属部を備える粒子を含む粒子混合液(D2)を得た。
その後、粒子混合液(D2)をろ過することにより、粒子を取り出し、水洗することにより、基材粒子(S1)の表面上に銅が配置されており、表面に突起を有する金属部を備える粒子を得た。この粒子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、粒子混合液(E2)を得た。
次に、60℃の粒子混合液(E2)に、金属被覆粒子1の作製時に用いた銀めっき液(D1)を徐々に滴下し、無電解銀めっきを行った。銀めっき液(D1)の滴下速度は10mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銀めっきを行った。その後、ろ過することにより粒子を取り出し、水洗し、乾燥することにより、基材粒子(S1)の表面上に銅及び銀(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.2μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える金属被覆粒子2を得た。
(実施例3)
(1)金属被覆粒子3の作製
金属被覆粒子1の作製時に用いた懸濁液(A1)を、硫酸ニッケル50g/L、硝酸タリウム30ppm、及び硝酸ビスマス20ppmを含む溶液中に入れ、粒子混合液(B3)を得た。
また、無電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル200g/L、次亜リン酸ナトリウム85g/L、クエン酸ナトリウム30g/L、硝酸タリウム50ppm、及び硝酸ビスマス20ppmを含む混合液を、pH6.5に調整したニッケルめっき液(C3)を用意した。
50℃の粒子混合液(B3)にニッケルめっき液(C3)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行った。ニッケルめっき液(C3)の滴下速度は25mL/分、滴下時間は60分間で、無電解ニッケルめっきを行った。その後、ろ過することにより、粒子を取り出し、水洗することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル−リン合金を備える粒子を得た。この粒子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、粒子混合液(E3)を得た。
次に、60℃の粒子混合液(E3)に、金属被覆粒子1の作製時に用いた銀めっき液(D1)を徐々に滴下し、無電解銀めっきを行った。銀めっき液(D1)の滴下速度は10mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銀めっきを行った。その後、ろ過することにより粒子を取り出し、水洗し、乾燥することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル及び銀(金属部全体の厚み:0.2μm)を備える金属被覆粒子3を得た。
(実施例4)
金属被覆粒子2の作製時に用いた懸濁液(A2)を、硫酸ニッケル50g/L、硝酸タリウム30ppm、及び硝酸ビスマス20ppmを含む溶液中に入れ、粒子混合液(B4)を得た。
50℃の粒子混合液(B4)に、金属被覆粒子3の作製時に用いたニッケルめっき液(C3)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行った。ニッケルめっき液(C3)の滴下速度は25mL/分、滴下時間は60分間で、無電解ニッケルめっきを行った。その後、ろ過することにより、粒子を取り出し、水洗することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル−リンが配置されており、表面に突起を有する金属部を備える粒子を得た。この粒子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、粒子混合液(E4)を得た。
次に、60℃の粒子混合液(E4)に、金属被覆粒子1の作製時に用いた銀めっき液(D1)を徐々に滴下し、無電解銀めっきを行った。銀めっき液(D1)の滴下速度は10mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銀めっきを行った。その後、ろ過することにより粒子を取り出し、水洗し、乾燥することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル及び銀(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.2μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える金属被覆粒子4を得た。
(実施例5)
金属被覆粒子2の作製時に用いた懸濁液(A2)を、硫酸ニッケル50g/L、硝酸タリウム30ppm、及び硝酸ビスマス20ppmを含む溶液中に入れ、粒子混合液(B5)を得た。
また、無電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル100g/L、タングステン酸ナトリウム5g/L、ジメチルアミンボラン30g/L、硝酸ビスマス10ppm、及びクエン酸3ナトリウム30g/Lを含む混合液を、水酸化ナトリウムにてpH6に調整した無電解ニッケル−タングステン−ボロン合金めっき液(C5)を用意した。
50℃の粒子混合液(B5)にニッケルめっき液(C5)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行った。ニッケルめっき液(C5)の滴下速度は25mL/分、滴下時間は60分間で、無電解ニッケルめっきを行った。その後、ろ過することにより、粒子を取り出し、水洗することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル−タングステン−ボロンが配置されており、表面に突起を有する金属部を備える粒子を得た。この粒子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、粒子混合液(E5)を得た。
次に、60℃の粒子混合液(E5)に、金属被覆粒子1の作製時に用いた銀めっき液(D1)を徐々に滴下し、無電解銀めっきを行った。銀めっき液(D1)の滴下速度は10mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銀めっきを行った。その後、ろ過することにより粒子を取り出し、水洗し、乾燥することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル及び銀(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.2μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える金属被覆粒子5を得た。
(実施例6)
無電解金めっき液として、シアン化金カリウム2g/L、クエン酸ナトリウム20g/L、エチレンジアミン四酢酸3.0g/L、及び水酸化ナトリウム20g/Lを含む無電解置換金めっき液(G6)(pH6.5)を用意した。
金属被覆粒子2の作製時に用いた粒子混合液(E2)を用意した。60℃の粒子混合液(E2)に、金属被覆粒子1の作製時に用いた銀めっき液(D1)を徐々に滴下し、無電解銀めっきを行った。銀めっき液(D1)の滴下速度は10mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銀めっきを行った。その後、ろ過することにより、粒子を取り出し、水洗することにより、基材粒子(S1)の表面上に銅及び銀が配置されており、表面に突起を有する金属部を備える粒子を得た。この粒子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、粒子混合液(H6)を得た。
次に、60℃の粒子混合液(H6)に無電解置換金めっき液(G6)を徐々に滴下し、無電解置換金めっきを行った。無電解置換金めっき液(G6)の滴下速度は2mL/分、滴下時間は45分間で、無電解置換金めっきを行った。その後、ろ過することにより粒子を取り出し、水洗し、乾燥することにより、基材粒子(S1)の表面上に銅、銀及び金(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.21μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える金属被覆粒子6を得た。
(実施例7)
金属被覆粒子2の作製時に用いた懸濁液(A2)を、硫酸ニッケル50g/L、硝酸タリウム30ppm、及び硝酸ビスマス20ppmを含む溶液中に入れ、粒子混合液(B7)を得た。
50℃の粒子混合液(B7)に、金属被覆粒子3の作製時に用いたニッケルめっき液(C3)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行った。ニッケルめっき液(C3)の滴下速度は25mL/分、滴下時間は60分間で、無電解ニッケルめっきを行った。その後、ろ過することにより、粒子を取り出し、水洗することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル−リンが配置されており、表面に突起を有する金属部を備える粒子を得た。この粒子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、粒子混合液(E7)を得た。
次に、60℃の粒子混合液(E7)に、金属被覆粒子1の作製時に用いた銀めっき液(D1)を徐々に滴下し、無電解銀めっきを行った。銀めっき液(D1)の滴下速度は10mL/分、滴下時間は30分間で、無電解銀めっきを行った。
その後、ろ過することにより、粒子を取り出し、水洗することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル及び銀が配置されており、表面に突起を有する金属部を備える粒子を得た。この粒子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、粒子混合液(H7)を得た。
次に、粒子が分散している60℃の粒子混合液(H7)に、金属被覆粒子6の作製時に用いた無電解置換金めっき液(G6)を徐々に滴下し、無電解置換金めっきを行った。無電解置換金めっき液(G6)の滴下速度は2mL/分、滴下時間は45分間で、無電解置換金めっきを行った。その後、ろ過することにより粒子を取り出し、水洗し、乾燥することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル、銀及び金(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.21μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える金属被覆粒子7を得た。
(実施例8)
金属ニッケル粒子の代わりに、アルミナ粒子(粒子径150nm)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、金属被覆粒子8を得た。
(実施例9)
金属ニッケル粒子の代わりに、アルミナ粒子(粒子径150nm)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子9を得た。
(実施例10)
金属ニッケル粒子の代わりに、酸化チタン粒子(粒子径150nm)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、金属被覆粒子10を得た。
(実施例11)
金属ニッケル粒子の代わりに、酸化チタン粒子(粒子径150nm)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子11を得た。
(実施例12)
基材粒子(S2)として、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−202」、粒子径2μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S2)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、金属被覆粒子12を得た。
(実施例13)
基材粒子(S2)として、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−202」、粒子径2μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S2)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子13を得た。
(実施例14)
基材粒子(S3)として、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−215」、粒子径15μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S3)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、金属被覆粒子14を得た。
(実施例15)
基材粒子(S3)として、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−215」、粒子径15μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S3)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子15を得た。
(実施例16)
基材粒子(S4)として、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−230」、粒子径30μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S4)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、金属被覆粒子16を得た。
(実施例17)
基材粒子(S4)として、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−230」、粒子径30μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S4)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子17を得た。
(実施例18)
(1)シリコーンオリゴマーの作製
温浴槽内に設置した100mlのセパラブルフラスコに、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン1重量部と、0.5重量%p−トルエンスルホン酸水溶液20重量部とを入れた。40℃で1時間撹拌した後、炭酸水素ナトリウム0.05重量部を添加した。その後、ジメトキシメチルフェニルシラン10重量部、ジメチルジメトキシシラン49重量部、トリメチルメトキシシラン0.6重量部、及びメチルトリメトキシシラン3.6重量部を添加し、1時間撹拌を行った。その後、10重量%水酸化カリウム水溶液1.9重量部を添加して、85℃まで昇温してアスピレーターで減圧しながら、10時間撹拌、反応を行った。反応終了後、常圧に戻し40℃まで冷却して、酢酸0.2重量部を添加し、12時間以上分液漏斗内で静置した。二層分離後の下層を取り出して、エバポレーターにて精製することでシリコーンオリゴマーを得た。
(2)シリコーン粒子材料(有機ポリマーを含む)の作製
得られたシリコーンオリゴマー30重量部に、tert−ブチル−2−エチルペルオキシヘキサノアート(重合開始剤、日油社製「パーブチルO」)0.5重量部を溶解させた溶解液Aを用意した。また、イオン交換水150重量部に、ラウリル硫酸トリエタノールアミン塩40重量%水溶液(乳化剤)0.8重量部とポリビニルアルコール(重合度:約2000、けん化度:86.5〜89モル%、日本合成化学社製「ゴーセノールGH−20」)の5重量%水溶液80重量部とを混合して、水溶液Bを用意した。温浴槽中に設置したセパラブルフラスコに、上記溶解液Aを入れた後、上記水溶液Bを添加した。その後、Shirasu Porous Glass(SPG)膜(細孔平均径約1μm)を用いることで、乳化を行った。その後、85℃に昇温して、9時間重合を行った。重合後の粒子の全量を遠心分離により水洗浄し、凍結乾燥を行った。乾燥後、粒子の凝集体が目的の比(平均2次粒子径/平均1次粒子径)になるまでボールミルにて粉砕して、粒子径が3.0μmのシリコーン粒子(基材粒子(S5))を得た。
基材粒子(S1)の代わりに、基材粒子(S5)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子18を得た。
(実施例19)
種粒子として平均粒子径0.85μmのポリスチレン粒子を用意した。該ポリスチレン粒子3.0gと、イオン交換水500gと、5重量%ポリビニルアルコール水溶液120gとを混合し、超音波により分散させた後、セパラブルフラスコに添加し、均一に撹拌した。また、内部形成材料(有機化合物A)として、シクロヘキシルメタクリレート49gと、2,2’−アゾビス(イソ酪酸メチル)(和光純薬工業社製「V−601」)1.5gと、ラウリル硫酸トリエタノールアミン3.0gと、エタノール40gとをイオン交換水400gに添加し、乳化液Aを調製した。種粒子としての上記ポリスチレン粒子が添加されたセパラブルフラスコに、上記乳化液Aをさらに添加し、4時間撹拌し、種粒子に上記有機化合物Aを吸収させて、内部形成材料が膨潤した種粒子を含む懸濁液を得た。次に、表面部形成材料(有機化合物B)として、ジビニルベンゼン(純度96重量%)49gと、過酸化ベンゾイル(日油社製「ナイパーBW」)1.5gと、ラウリル硫酸トリエタノールアミン3.0gと、エタノール40gとをイオン交換水400gに添加し、乳化液Bを調製した。上記懸濁液が入ったセパラブルフラスコに、上記乳化液Bをさらに添加し、4時間撹拌し、内部形成材料が膨潤した種粒子に上記有機化合物Bを吸収させた。その後、ポリビニルアルコールの5重量%水溶液360gを添加し、加熱を開始して75℃で5時間、その後85℃で6時間反応させ、粒子径3μmの基材粒子(基材粒子(S6))を得た。
基材粒子(S1)の代わりに、基材粒子(S6)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子19を得た。
(実施例20)
基材粒子(S7)として、金属ニッケル粒子(粒子径3μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S7)を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、金属含被覆子20を得た。
(実施例21)
基材粒子(S8)として、金属銅粒子(粒子径3μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S8)を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、金属被覆粒子21を得た。
(実施例22)
基材粒子(S9)として、シリカ粒子(粒子径3μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S9)を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、金属被覆粒子22を得た。
(実施例23)
基材粒子(S10)として、アルミナ粒子(粒子径3μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S10)を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、金属被覆粒子23を得た。
(実施例24)
基材粒子(S11)として、窒化ホウ素粒子(粒子径3μm)を用意した。
基材粒子を(S1)の代わりに、基材粒子(S11)を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、金属被覆粒子24を得た。
(実施例25)
無電解銀めっき液として、硝酸銀150g/L、コハク酸イミド300g/L、及びホルムアルデヒド120g/Lを含む混合液を、アンモニア水にてpH8.0に調整した銀めっき液(D25)を用意した。
無電解銀めっき液(D1)の代わりに、無電解銀めっき液(D25)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、金属被覆粒子25を得た。金属被覆粒子25は、基材粒子(S1)の表面上に銅及び銀(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.3μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える。
(実施例26)
無電解銀めっき液(D1)の代わりに、無電解銀めっき液(D25)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子26を得た。金属被覆粒子23は、基材粒子(S1)の表面上にニッケル及び銀(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.3μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える。
(実施例27)
無電解銀めっき液として、硝酸銀300g/L、コハク酸イミド900g/L、及びホルムアルデヒド360g/Lを含む混合液を、アンモニア水にてpH8.0に調整した銀めっき液(D27)を用意した。
無電解銀めっき液(D1)の代わりに、無電解銀めっき液(D27)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子27を得た。金属被覆粒子27は、基材粒子(S1)の表面上にニッケル及び銀(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.5μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える。
(実施例28)
無電解銀めっき液として、硝酸銀75g/L、ピロリン酸ナトリウム150g/L、及びホルムアルデヒド60g/Lを含む混合液を、アンモニア水にてpH7.0に調整した銀めっき液(D28)を用意した。
無電解銀めっき液(D1)の代わりに、無電解銀めっき液(D28)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、金属被覆粒子28を得た。金属被覆粒子28は、基材粒子(S1)の表面上に銅及び銀(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.2μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える。
(実施例29)
無電解銀めっき液(D1)の代わりに、無電解銀めっき液(D28)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、金属被覆粒子29を得た。金属被覆粒子29は、基材粒子(S1)の表面上にニッケル及び銀(突起が無い部分における金属部全体の厚み:0.2μm)が配置されており、表面に複数の突起を有する金属部を備える。
(実施例30)
実施例4で得られた金属被覆粒子10gに銀変色防止剤として、大和化成社製「ニューダインシルバー」を用いて耐硫化処理(表面処理)を行った。具体的には、ニューダインシルバー10重量%を含むイソプロピルアルコール溶液100重量部に、実施例4で得られた金属被覆粒子10g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、耐硫化処理された金属被覆粒子30を得た。
(実施例31)
実施例4で得られた金属被覆粒子10gに硫化防止剤として、2−メルカプトベンゾチアゾール溶液を用いて耐硫化処理(表面処理)を行った。具体的には、2−メルカプトベンゾチアゾール0.5重量%を含むイソプロピルアルコール溶液100重量部に、実施例4で得られた金属被覆粒子10g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、耐硫化処理された金属被覆粒子31を得た。
(比較例1)
(1)金属被覆粒子Aの作製
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、基材粒子(S1)10重量部を超音波分散器により分散させた後、溶液をろ過することにより、基材粒子(S1)を取り出した。次いで、基材粒子(S1)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(S1)の表面を活性化させた。表面が活性化された基材粒子(S1)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(A1)を得た。
懸濁液(A1)を、硫酸ニッケル50g/L、硝酸タリウム30ppm、及び硝酸ビスマス20ppmを含む溶液中に入れ、粒子混合液(B4)を得た。
また、無電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル200g/L、次亜リン酸ナトリウム85g/L、クエン酸ナトリウム30g/L、硝酸タリウム50ppm、及び硝酸ビスマス20ppmを含む混合液を、pH6.5に調整したニッケルめっき液(C4)を用意した。
50℃の粒子混合液(B4)にニッケルめっき液(C4)を徐々に滴下し、無電解ニッケルめっきを行った。ニッケルめっき液(C4)の滴下速度は25mL/分、滴下時間は60分間で、無電解ニッケルめっきを行った。その後、ろ過することにより粒子を取り出し、水洗し、乾燥することにより、基材粒子(S1)の表面上にニッケル−リン(金属部全体の厚み:0.2μm)を備える金属被覆粒子Aを得た。
(評価)
(1)示差走査熱量測定
得られた金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行った。示差走査熱量測定には、日立ハイテクサイエンス社製「TA7000」を用いた。得られた測定結果から、吸熱ピークが観察されるか否か、及び、発熱ピークが観察されるか否かを確認した。また、発熱ピークが観察された場合には、発熱ピークの個数を算出した。
(2)金属被覆粒子の金属部の厚み
得られた金属被覆粒子を含有量が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、検査用埋め込み樹脂を作製した。その検査用埋め込み樹脂中に分散した金属被覆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、金属被覆粒子の断面を切り出した。
そして、電界放射型透過電子顕微鏡(FE−TEM)(日本電子社製「JEM−ARM200F」)を用いて、画像倍率5万倍に設定し、20個の金属被覆粒子を無作為に選択し、それぞれの金属被覆粒子の金属部を観察した。各金属被覆粒子における金属部の厚みを計測し、それを算術平均して金属部の厚みとした。
(3)金属被覆粒子の粒子径
得られた金属被覆粒子の粒子径を、任意の金属被覆粒子50個を電子顕微鏡(SEM)にて観察し、各金属被覆粒子の粒子径の平均値を算出することにより求めた。
(4)突起の平均高さ
得られた金属被覆粒子の含有量が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、検査用埋め込み樹脂を作製した。検査用埋め込み樹脂中に分散した金属被覆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、金属被覆粒子の断面を切り出した。
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50000倍に設定し、50個の金属被覆粒子を無作為に選択し、各金属被覆粒子における突起を観察した。各金属被覆粒子における突起の高さを計測し、それらを算術平均して突起の平均高さとした。
(5)突起の基部の平均径
得られた金属被覆粒子の含有量が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、検査用埋め込み樹脂を作製した。検査用埋め込み樹脂中に分散した金属被覆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、金属被覆粒子の断面を切り出した。
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50000倍に設定し、50個の金属被覆粒子を無作為に選択し、各金属被覆粒子における突起を観察した。各金属被覆粒子における突起の基部径を計測し、それらを算術平均して突起の基部の平均径とした。
(6)金属部の外表面の全表面積100%中の突起がある部分の面積
得られた金属被覆粒子における金属部の外表面の全表面積100%中の突起がある部分の面積を算出した。具体的には、任意の金属被覆粒子10個を電界放射型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)にて観察し、突起がある部分の面積の金属被覆粒子の投影面積に対する百分率の平均値を求めることにより算出した。
(7)10%圧縮したときの圧縮弾性率(10%K値)
得られた金属被覆粒子の上記圧縮弾性率(10%K値)を微小圧縮試験機(フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」)を用いて、以下のようにして測定した。
微小圧縮試験機を用いて、円柱(直径100μm、ダイヤモンド製)の平滑圧子端面で、25℃、圧縮速度0.3mN/秒、及び最大試験荷重20mNの条件下で金属被覆粒子を圧縮した。このときの荷重値(N)及び圧縮変位(mm)を測定した。得られた測定値から、上記圧縮弾性率を下記式により算出した。
10%K値(N/mm)=(3/21/2)・F・S−3/2・R−1/2
F:金属被覆粒子が10%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:金属被覆粒子が10%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:金属被覆粒子の半径(mm)
(8)金属部の面格子
得られた金属被覆粒子における金属部の面格子を、X線回折装置(BRUKER AXS社製「D8 DISCOVER」)を用いて、回折角に依存する装置固有の回折線のピーク強度比を算出した。検出された(1,1,1)面、(2,0,0)面、(2,2,0)面、(3,1,1)面のピーク強度値の合計から、(1,1,1)面の強度比の割合、(2,0,0)面の強度比の割合、(2,2,0)面の強度比の割合、及び(3,1,1)面の強度比の割合を算出した。
(9)熱分解開始温度
得られた金属被覆粒子20mgを、10℃/minの昇温速度で25℃から600℃まで大気雰囲気下で加熱して熱重量測定を行った。得られた測定結果から、金属被覆粒子の熱分解開始温度を算出した。熱重量測定結果において、金属被覆粒子の重量が10%減少したとき(金属被覆粒子の重量が18mgになったとき)の温度を、熱分解開始温度とした。また、熱重量測定結果において、金属被覆粒子の重量が10%減少しない(金属被覆粒子の重量が18mgにならない)ときは熱分解しないと判断した。上記熱重量測定は、熱重量示差熱分析装置(リガク社製「Thermo Puls EVO02」)を用いて測定した。
(10)金属被覆粒子の金属部の焼結状態
得られた金属被覆粒子を約0.2g秤量した。その後、ガラス基板を2枚用意し、上記金属被覆粒子を一方のガラス基板上に配置し、上記金属被覆粒子を挟み込むように、他方のガラス基板を上方から重ねた。次に、上方から重ねたガラス基板の上面に重量100gの分銅を載置した。5分後、分銅と上方から重ねたガラス基板を取り外した。ガラス基板上に圧密された金属被覆粒子を、200℃及び60分間の条件、250℃及び60分間の条件、並びに300℃及び60分間の条件で電気炉を用いて加熱処理し、圧密された金属被覆粒子を焼結させて、粒子連結体を得た。得られた粒子連結体を、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて観察することで、金属被覆粒子の金属部が焼結し、柱状連結部を形成しているか否かを確認した。金属被覆粒子の金属部の焼結状態を下記の基準で判定した。なお、図9に、実施例4の金属被覆粒子を用いて作製された粒子連結体の画像を示した。
[金属被覆粒子の金属部の焼結状態の判定基準]
A:金属部が焼結した後に柱状連結部を形成している
B:金属部が焼結した後に柱状連結部を形成していない
(11)接続構造体における導通信頼性
得られた金属被覆粒子又は粒子連結体を含有量が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である銅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である金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250℃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、0.5MPaの圧力をかけて異方性導電ペースト層を250℃及び10分間の条件で硬化させて、接続構造体を得た。接続構造体を得るために、電極間を0.5MPaの低圧で接続した。
得られた接続構造体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。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。導通信頼性を下記の基準で判定した。
[導通信頼性の判定基準]
○○○:接続抵抗の平均値が1.0Ω以下
○○:接続抵抗の平均値が1.0Ωを超え2.0Ω以下
○:接続抵抗の平均値が2.0Ωを超え3.0Ω以下
△:接続抵抗の平均値が3.0Ωを超え5Ω以下
×:接続抵抗の平均値が5Ωを超える
(12)接続構造体における絶縁信頼性
上記の(11)接続構造体における導通信頼性の評価で得られた接続構造体15個において、85℃及び湿度85%の雰囲気中に100時間放置後、隣接する電極間に、5Vを印加し、抵抗値を25箇所で測定した。接続抵抗の平均値を算出した。絶縁信頼性を以下の基準で判定した。
[絶縁信頼性の判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が10Ω以上
○:接続抵抗の平均値が10Ω以上10Ω未満
△:接続抵抗の平均値が10Ω以上10Ω未満
×:接続抵抗の平均値が10Ω未満
(13)金属部の接合状態
上記の(11)接続構造体における導通信頼性の評価で得られた接続構造体を、Kulzer社製「テクノビット4000」を用いて、接続構造体検査用埋め込み樹脂を作製した。その検査用樹脂中の接続構造体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、金属被覆粒子の断面を切り出した。
そして、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて、得られた接続構造体の断面を観察することで、金属被覆粒子の金属部の接合状態を確認した。金属部の接合状態を下記の基準で判定した。
[金属部の接合状態の判定基準]
A:接続部中で、金属被覆粒子における金属部が焼結し、電極及び他の金属被覆粒子と接合している
B:接続部中で、金属被覆粒子における金属部が、電極及び他の金属被覆粒子と接合していない
(14)導通検査用部材における接触抵抗値
シリコーン系共重合体10重量部、得られた金属被覆粒子90重量部、エポキシシランカップリング剤(信越化学工業社製、「KBE−303」)1重量部及びイソプロピルアルコール36重量部を配合し、ホモディスパーを用いて1000rpmで20分撹拌した。その後、シンキー社製「練太郎ARE250」を用いて脱泡することで、金属被覆粒子とバインダーとを含む導電材料を調製した。
上記のシリコーン系共重合体は、次の方法で重合した。内容量2Lの金属混練機内に4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(デグサ社製)162g(628mmol)、片末端アミノ基変性ポリジメチルシロキサン(モメンティブ社製「TSF4709」)(分子量10000)900g(90mmol)を入れ、70〜90℃で溶解後、撹拌を2時間行った。その後、ネオペンチルグリコール(三菱ガス化学社製)65g(625mmol)をゆっくり加え、30分混練し、続けて未反応のネオペンチルグリコールを減圧除去した。得られたシリコーン系共重合体は20重量%になるようにイソプロピルアルコールに溶解させて使用した。なお、イソシアネート基の消失はIRスペクトルにて確認した。得られたシリコーン系共重合体において、シリコーン含有量は80重量%、重量平均分子量は25000であり、SP値は7.8、極性基を有する構造(ポリウレタン)の繰り返し単位のSP値は10であった。
次に、導通検査用部材の基材(絶縁材料により形成されたシート状の基材)として、シリコーンゴムを準備した。シリコーンゴムのサイズは、横幅25mm、縦幅25mm及び厚み1mmである。シリコーンゴムには、レーザー加工で形成した直径0.5mmの円柱状の貫通孔が縦20個及び横20個で総数400個形成されている。
上記導電材料を、貫通孔を有するシリコーンゴム上にナイフコーターを用いて塗工し、貫通孔に導電材料を充填した。次に、導電材料が貫通孔に充填されたシリコーンゴムをオーブンにて50℃で10分間乾燥した後、更に続けて200℃で60分間乾燥し、厚さ1mmの導通検査用部材を得た。
得られた導通検査用部材の接触抵抗値は、接触抵抗測定システム(ファクトケイ社製「MS7500」)を用いて測定した。接触抵抗測定は、直径0.5mmの白金プローブにて荷重15gfで、得られた導通検査用部材の導電部に垂直方向から加圧した。その際に、低抵抗計(鶴賀電機社製「MODEL3566」)で5Vを印加し、接触抵抗値を測定した。5か所の導電部を測定した接触接続抵抗値の平均値を算出した。接触抵抗値を下記の基準で判定した。
[接触抵抗値の判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が50.0mΩ以下
○:接続抵抗の平均値が50.0mΩを超え100.0mΩ以下
△:接続抵抗の平均値が100.0mΩを超え500.0mΩ以下
×:接続抵抗の平均値が500.0mΩを超える
(15)導通検査用部材における繰り返し信頼性試験
上記の(14)導通検査用部材の接触抵抗値の評価の導通検査用部材を用意した。
得られた導通検査用部材の繰り返し信頼性試験及び接触抵抗値は、接触抵抗測定システム(ファクトケイ社製「MS7500」)を用いて測定した。繰り返し信頼性試験は、直径0.5mmの白金プローブにて荷重15gfで、得られたプローブシートの導電部に垂直方向から1000回繰り返し加圧した。1000回繰り返し加圧した後に、低抵抗計(鶴賀電機社製「MODEL3566」)で5Vを印加し、接触抵抗値を測定した。5か所の導電部を同様に測定した接触抵抗値の平均値を算出した。接触抵抗値を下記の基準で判定した。
[繰り返し信頼性試験の判定基準]
○○○:接続抵抗の平均値が100.0mΩ以下
○○:接続抵抗の平均値が100.0mΩを超え500.0mΩ以下
○:接続抵抗の平均値が500.0mΩを超え1000.0mΩ以下
×:接続抵抗の平均値が1000.0mΩを超える
結果を下記の表1〜6に示す。
Figure 2020100992
Figure 2020100992
Figure 2020100992
Figure 2020100992
Figure 2020100992
Figure 2020100992
1,1A,1B…金属被覆粒子
1Aa,1Ba…突起
3…柱状連結部
11…基材粒子
12,12A,12B…金属部
12Aa,12Ba…突起
12BA…第1の金属部
12BB…第2の金属部
12BAa,12BBa…突起
13…芯物質
21,21A…粒子連結体
22…柱状連結部
31…導通検査用部材
32…基体
32a…貫通孔
33…導電部
40…多層基板
41…はんだボール(導通対象部材)
42…BGA基板
43…電流計
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
61,61A…接続構造体
62…第1の接続対象部材
63,64…第2の接続対象部材
65,66…接続部
67,68…ヒートシンク
69…他の金属被覆粒子
71…触覚フィードバック機能付きタッチパネル
72…タッチセンサー
73…導電層
74…触覚フィードバックセンサー
75…絶縁層
76…液晶パネル
81…電子部品装置
82…第1のセラミック部材
83…第2のセラミック部材
84…接合部
84B…ガラス
85…電子部品
86…リードフレーム
100…導通検査用部材
110…基体
110a…貫通孔
120…導電部
R…内部空間

Claims (16)

  1. 基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された金属部とを備える金属被覆粒子であり、
    前記金属被覆粒子を、大気雰囲気下、かつ、温度100℃以上の加熱条件で加熱することで、前記金属部が金属結合を形成する性質を有し、
    前記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、1個以上の発熱ピークが観察される、金属被覆粒子。
  2. 前記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、吸熱ピークが観察されない、請求項1に記載の金属被覆粒子。
  3. 前記金属被覆粒子20mgを、1℃/minの昇温速度で25℃から250℃まで大気雰囲気下で加熱して示差走査熱量測定を行ったときに、4個以下の発熱ピークが観察される、請求項1又は2に記載の金属被覆粒子。
  4. 前記金属部の外表面に突起を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属被覆粒子。
  5. 前記突起の平均高さが、3nm以上2000nm以下である、請求項4に記載の金属被覆粒子。
  6. 前記突起の基部の平均径が、3nm以上2000nm以下である、請求項4又は5に記載の金属被覆粒子。
  7. 前記金属部の外表面の全表面積100%中、前記突起がある部分の面積が、10%以上である、請求項4〜6のいずれか1項に記載の金属被覆粒子。
  8. 前記金属部の材料が、金、銀、銅、ニッケル、錫、インジウム、亜鉛、コバルト、鉄、タングステン、モリブデン、ルテニウム、白金、ロジウム、イリジウム、ビスマス、リン、ホウ素又はこれらの合金を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属被覆粒子。
  9. 10%圧縮したときの圧縮弾性率が、100N/mm以上60000N/mm以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の金属被覆粒子。
  10. 前記金属被覆粒子をX線回折装置で測定し、(1,1,1)面、(2,0,0)面、(2,2,0)面、及び(3,1,1)面のピーク強度値の合計から強度比の割合を算出したときに、前記(1,1,1)面の強度比の割合が40%以上であり、前記(2,0,0)面の強度比の割合が30%以下であり、前記(2,2,0)面の強度比の割合が20%以下であり、前記(3,1,1)面の強度比の割合が20%以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の金属被覆粒子。
  11. 前記金属被覆粒子20mgを、10℃/minの昇温速度で25℃から600℃まで大気雰囲気下で加熱して熱重量測定を行ったときに、前記金属被覆粒子の熱分解開始温度が180℃以上であるか、又は、前記金属被覆粒子が熱分解しない、請求項1〜10のいずれか1項に記載の金属被覆粒子。
  12. 前記金属部の外表面が、表面処理されている、請求項1〜11のいずれか1項に記載の金属被覆粒子。
  13. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の金属被覆粒子と、
    複数の前記金属被覆粒子を連結する柱状連結部とを備える、粒子連結体。
  14. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の金属被覆粒子を、0MPa以上200MPa以下の圧力条件、並びに100℃以上400℃以下の加熱温度及び0.5分間以上300分間以下の加熱時間の加熱条件で処理して、粒子連結体を得る処理工程を備え、
    前記処理工程において、複数の前記金属被覆粒子を連結する柱状連結部が形成される、粒子連結体の製造方法。
  15. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の金属被覆粒子と、バインダーとを含む、接続材料。
  16. 第1の接続対象部材と、
    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1〜12のいずれか1項に記載の金属被覆粒子であるか、又は、前記金属被覆粒子とバインダーとを含む接続材料である、接続構造体。
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