KR102076066B1

KR102076066B1 - 절연성 입자 부착 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체

Info

Publication number: KR102076066B1
Application number: KR1020147029845A
Authority: KR
Inventors: 시게오 마하라; 사오리 우에다; 신야 우에노야마
Original assignee: 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2020-02-11
Also published as: KR102095826B1; CN104380392A; JP6480661B2; TWI635517B; JP2018029072A; KR20150028224A; JP6480660B2; TWI607458B; JP6470810B2; WO2014007238A1; CN104395967B; TW201403628A; KR20150028764A; CN104395967A; TW201405589A; CN104380392B; JP6475805B2; WO2014007237A1; JPWO2014007237A1; JPWO2014007238A1

Abstract

본 발명은 전극간을 접속한 경우에, 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성 양쪽을 높일 수 있는 절연성 입자 부착 도전성 입자를 제공한다. 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자(1)는, 도전부(12)를 적어도 표면에 갖는 도전성 입자(2)와, 도전성 입자(2)의 표면 상에 배치된 복수의 제1 절연성 입자(3)와, 도전성 입자(2)의 표면 상에 배치된 복수의 제2 절연성 입자(4)를 구비한다. 제2 절연성 입자(4)의 평균 입자 직경은 제1 절연성 입자(3)의 평균 입자 직경보다도 작다. 도전성 입자(2)의 표면적 전체에서 차지하는 제1 절연성 입자(3)와 제2 절연성 입자(4)에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률은 50％를 초과한다.

Description

절연성 입자 부착 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체{CONDUCTIVE PARTICLES WITH INSULATING PARTICLES, CONDUCTIVE MATERIAL, AND CONNECTION STRUCTURE}

본 발명은, 예를 들어 전극간의 전기적인 접속에 사용할 수 있는 절연성 입자 부착 도전성 입자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용한 도전 재료 및 접속 구조체에 관한 것이다.

이방성 도전 페이스트 및 이방성 도전 필름 등의 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 이 이방성 도전 재료에서는, 바인더 수지 중에 도전성 입자가 분산되어 있다.

상기 이방성 도전 재료는, IC 칩과 플렉시블 프린트 회로 기판과의 접속 및 IC 칩과 ITO 전극을 갖는 회로 기판과의 접속 등에 사용되고 있다. 예를 들어, IC 칩의 전극과 회로 기판의 전극 사이에 이방성 도전 재료를 배치한 후, 가열 및 가압함으로써, 이들 전극을 전기적으로 접속할 수 있다.

상기 도전성 입자의 일례로서, 다음의 특허문헌 1에는, 도전성의 금속 표면을 갖는 입자와, 상기 도전성의 금속 표면을 갖는 입자의 표면을 피복하는 절연성 입자를 구비하는 절연성 입자 부착 도전성 입자가 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 입자 직경이 상이한 2종 이상의 절연성 입자를 병용함으로써, 큰 절연성 입자에 의해 피복된 간극에 작은 절연성 입자가 인입되어, 피복 밀도가 향상됨이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-44773호 공보

특허문헌 1에 기재된 절연성 입자 부착 도전성 입자에서는, 도전성의 금속 표면이 절연성 입자에 의해 피복되어 있기 때문에, 상하의 도전 접속 후에, 접속되어서는 안되는 가로 방향으로 인접하는 전극간의 전기적인 접속을 억제할 수 있다. 즉, 도전 접속된 접속 구조체에 있어서의 절연 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 입자 직경이 상이한 2종 이상의 절연성 입자를 병용하여, 큰 절연성 입자에 의해 피복된 간극에 작은 절연성 입자를 인입시킴으로써, 피복 밀도가 높아지는 결과, 절연 신뢰성을 높일 수 있다. 단, 특허문헌 1에서는, 절연성 입자의 피복률을 5 내지 50％로 하는 것, 즉 금속 표면 입자의 표면적 전체에서 차지하는 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 면적을 5 내지 50％로 하는 것이 바람직함이 기재되어 있는 것에 불과하다.

한편, 최근 들어, 전자 부품의 소형화가 진행되고 있다. 이로 인해, 전자 부품에 있어서의 도전성 입자에 의해 접속되는 배선에 있어서, 배선이 형성된 라인(L)의 폭과, 배선이 형성되어 있지 않은 스페이스(S)의 폭을 나타내는 L/S가 작아지게 되었다. 이러한 미세한 배선이 형성되어 있는 경우에, 종래의 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용하여 도전 접속을 행하면, 절연 신뢰성을 충분히 확보하는 것이 곤란하다.

또한, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용하여 도전 접속을 행하는 경우에는, 전극과 도전성 입자 사이의 절연성 입자가 충분히 배제되는 것이 요구되고 있고, 높은 도통 신뢰성도 요구되고 있다.

또한, 종래의 절연성 입자 부착 도전성 입자에서는, 도전 접속 전에, 도전성 입자의 표면으로부터 절연성 입자가 의도치 않게 탈리되기 쉽다. 예를 들어, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 바인더 수지 중에 분산시킬 때, 도전성 입자의 표면으로부터 절연성 입자가 용이하게 탈리되고, 도전성 입자의 표면이 노출되는 경우가 있다. 이 결과, 절연 신뢰성이 낮아진다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 전극간을 접속한 경우에, 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성 양쪽을 높일 수 있는 절연성 입자 부착 도전성 입자, 및 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용한 도전 재료 및 접속 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 한정적인 목적은, 도전 접속 전 등에 충격이 부여되어도, 도전성 입자의 표면으로부터 절연성 입자가 의도치 않게 탈리되기 어려운 절연성 입자 부착 도전성 입자, 및 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용한 도전 재료 및 접속 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 넓은 국면에 따르면, 도전부를 적어도 표면에 갖는 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치된 복수의 제1 절연성 입자와, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치된 복수의 제2 절연성 입자를 구비하고, 상기 제2 절연성 입자의 평균 입자 직경이, 상기 제1 절연성 입자의 평균 입자 직경보다도 작고, 상기 도전성 입자의 표면적 전체에서 차지하는 상기 제1 절연성 입자와 상기 제2 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률이 50％를 초과하는, 절연성 입자 부착 도전성 입자가 제공된다.

본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 20％ 이상이, 상기 제1 절연성 입자에 접촉하도록, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있다.

본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 50％ 이상이, 상기 제1 절연성 입자에 접촉하도록, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있다.

본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 10％ 이상이, 상기 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 또한 상기 도전성 입자에 접촉하도록, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있다.

본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해, 상기 제1 절연성 입자가 부착되어 있다.

본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 절연성 입자 및 상기 제2 절연성 입자가 각각, 상기 도전성 입자의 표면 상에, 하이브리다이제이션(hybridization)법에 의해 배치되어 있지 않다.

본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자가, 상기 도전부의 외표면에 돌기를 갖는다.

본 발명의 넓은 국면에 따르면, 상술한 절연성 입자 부착 도전성 입자와, 바인더 수지를 포함하는, 도전 재료가 제공된다.

본 발명의 넓은 국면에 따르면, 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1 접속 대상 부재와, 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 상기 접속부가, 상술한 절연성 입자 부착 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서의 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체가 제공된다.

본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자는, 도전부를 적어도 표면에 갖는 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치된 복수의 제1 절연성 입자와, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치된 제2 절연성 입자를 구비하고 있고, 또한 상기 제2 절연성 입자의 평균 입자 직경이 상기 제1 절연성 입자의 평균 입자 직경보다도 작고, 상기 도전성 입자의 표면적 전체에서 차지하는 상기 제1 절연성 입자와 상기 제2 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률이 50％를 초과하므로, 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용하여 전극간을 접속한 경우에, 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용한 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 정면 단면도이다.
도 5는 피복률의 평가 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태 및 실시예를 설명함으로써 본 발명을 명백하게 한다.

(절연성 입자 부착 도전성 입자)

도 1에, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 단면도로 도시한다.

도 1에 도시하는 절연성 입자 부착 도전성 입자(1)는, 도전성 입자(2)와, 복수의 제1 절연성 입자(3)와, 복수의 제2 절연성 입자(4)를 구비한다.

도전성 입자(2)는 도전부(12)를 적어도 표면에 갖는다. 제1 절연성 입자(3)는 도전성 입자(2)의 표면 상에 배치되어 있다. 제2 절연성 입자(4)는 도전성 입자(2)의 표면 상에 배치되어 있다.

도전성 입자(2)의 표면적 전체에서 차지하는 제1 절연성 입자(3)와 제2 절연성 입자(4)에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률은 50％를 초과한다.

복수의 제1 절연성 입자(3)는 도전성 입자(2)의 표면에 접촉되어 있고, 도전성 입자(2)의 표면에 부착되어 있다. 복수의 제1 절연성 입자(3)는 도전성 입자(2)에 있어서의 도전부(12)의 외표면에 접촉되어 있고, 도전부(12)의 외표면에 부착되어 있다. 복수의 제2 절연성 입자(4)는 도전성 입자(2)의 표면에 접촉되어 있고, 도전성 입자(2)의 표면에 부착되어 있다. 복수의 제2 절연성 입자(4)는 도전성 입자(2)에 있어서의 도전부(12)의 외표면에 접촉되어 있고, 도전부(12)의 외표면에 부착되어 있다.

도전성 입자(2)는, 기재 입자(11)와, 기재 입자(11)의 표면 상에 배치된 도전부(12)를 갖는다. 도전부(12)는 도전층이다. 도전부(12)는 기재 입자(11)의 표면을 덮고 있다. 도전성 입자(2)는 기재 입자(11)의 표면이 도전부(12)에 의해 피복된 피복 입자이다. 도전성 입자(2)는 표면에 도전부(12)를 갖는다.

제1 절연성 입자(3) 및 제2 절연성 입자(4)는 각각, 절연성을 갖는 재료에 의해 형성되어 있다. 제2 절연성 입자(4)의 평균 입자 직경은 제1 절연성 입자(3)의 평균 입자 직경보다도 작다.

도 2에, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 단면도로 도시한다.

도 2에 도시하는 절연성 입자 부착 도전성 입자(21)는, 도전성 입자(22)와, 복수의 제1 절연성 입자(3)와, 복수의 제2 절연성 입자(4)를 구비한다.

도전성 입자(22)는 도전부(26)를 적어도 표면에 갖는다. 제1 절연성 입자(3)는 도전성 입자(22)의 표면 상에 배치되어 있다. 제2 절연성 입자(4)는 도전성 입자(22)의 표면 상에 배치되어 있다.

도전성 입자(22)의 표면적 전체에서 차지하는 제1 절연성 입자(3)와 제2 절연성 입자(4)에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률은 50％를 초과한다.

절연성 입자 부착 도전성 입자(1)와 절연성 입자 부착 도전성 입자(21)는 도전성 입자(2, 22)만이 상이하다. 도전성 입자(22)는 기재 입자(11)와, 기재 입자(11)의 표면 상에 배치된 도전부(26)를 갖는다. 도전성 입자(22)는 기재 입자(11)의 표면 상에 복수의 코어 물질(27)을 갖는다. 도전부(26)는 기재 입자(11)와 코어 물질(27)을 피복하고 있다. 코어 물질(27)을 도전부(26)가 피복하고 있음으로써, 도전성 입자(22)는 표면에 복수의 돌기(28)를 갖는다. 코어 물질(27)에 의해 도전부(26)의 표면이 융기되어 있고, 복수의 돌기(28)가 형성되어 있다.

도 3에, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 단면도로 도시한다.

도 3에 도시하는 절연성 입자 부착 도전성 입자(31)는, 도전성 입자(32)와, 복수의 제1 절연성 입자(3)와, 복수의 제2 절연성 입자(4)를 구비한다.

도전성 입자(32)는 도전부(36)를 적어도 표면에 갖는다. 제1 절연성 입자(3)는 도전성 입자(32)의 표면 상에 배치되어 있다. 제2 절연성 입자(4)는 도전성 입자(32)의 표면 상에 배치되어 있다.

도전성 입자(32)의 표면적 전체에서 차지하는 제1 절연성 입자(3)와 제2 절연성 입자(4)에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률은 50％를 초과한다.

절연성 입자 부착 도전성 입자(1)와 절연성 입자 부착 도전성 입자(31)는 도전성 입자(2, 32)만이 상이하다. 도전성 입자(32)는 기재 입자(11)와, 기재 입자(11)의 표면 상에 배치된 도전부(36)를 갖는다. 도전성 입자(22)는 코어 물질(27)을 갖지만, 도전성 입자(32)는 코어 물질을 갖지 않는다. 도전부(36)는 제1 부분과, 이 제1 부분보다도 두께가 두꺼운 제2 부분을 갖는다. 도전성 입자(32)는 표면에 복수의 돌기(37)를 갖는다. 복수의 돌기(37)를 제외한 부분이 도전부(36)에 있어서의 상기 제1 부분이다. 복수의 돌기(37)는 도전부(36)의 두께가 두꺼운 상기 제2 부분이다.

절연성 입자 부착 도전성 입자(1, 21, 31)에서는 모두, 제2 절연성 입자(4)의 평균 입자 직경이 제1 절연성 입자(3)의 평균 입자 직경보다도 작고, 도전성 입자(2, 22, 32)의 표면적 전체에서 차지하는 제1 절연성 입자(3)와 제2 절연성 입자(4)에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률은 50％를 초과한다. 이로 인해, 절연성 입자 부착 도전성 입자(1, 21, 31)를 사용하여 상하의 전극간을 전기적으로 접속하면, 접속되어야 할 상하의 전극간을 전기적으로 접속할 수 있고, 또한 접속되어서는 안되는 가로 방향으로 인접하는 전극간이 전기적으로 접속되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 통상 도전 접속 시에는, 제1, 제2 절연성 입자(3, 4)의 탈리에 영향을 미치는 큰 힘이 부여되는 결과, 제1, 제2 절연성 입자(3, 4)가 탈리되고, 노출된 도전성 입자(2, 22, 32)가 전극과 접촉된다.

또한, 도전 접속 전에, 충격에 의해 도전성 입자의 표면으로부터 비교적 큰 제1 절연성 입자가 의도치 않게 탈리되는 것을 효과적으로 방지할 수도 있다. 예를 들어, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 바인더 수지 중에 분산시킬 때, 도전성 입자의 표면으로부터 제1 절연성 입자가 탈리되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 복수의 절연성 입자 부착 도전성 입자가 접촉되었을 때에, 접촉시의 충격에 의해 도전성 입자의 표면으로부터 제1 절연성 입자가 탈리되기 어려워진다. 또한, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용하여 상하의 전극간을 전기적으로 접속하여 접속 구조체를 얻음으로써, 접속 구조체에 충격이 가해져도 제1 절연성 입자의 의도치 않은 탈리가 억제되므로, 인접하는 전극간이 전기적으로 접속되는 것을 억제할 수 있어, 충분한 절연 신뢰성을 확보할 수 있다.

절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자의 표면적 전체에서 차지하는 상기 제1 절연성 입자와 상기 제2 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률 Z는, 바람직하게는 51％ 이상, 보다 바람직하게는 55％ 이상, 더욱 바람직하게는 60％ 이상, 특히 바람직하게는 70％ 이상, 가장 바람직하게는 80％ 이상이다. 절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 피복률 Z는 바람직하게는 85％ 이하이다. 상기 피복률 Z는 81％ 미만이어도 되고, 80％ 이하이어도 된다.

상기 도전성 입자의 표면적 전체에서 차지하는 상기 제1 절연성 입자와 상기 제2 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률은, 이하와 같이 하여 구해진다.

주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 관찰에 의해 20개의 절연성 입자 부착 도전성 입자를 관찰하고, 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서의 도전성 입자의 피복률 Z(％)(부착률 Z(％)라고도 함)를 구한다. 상기 피복률은, 도전성 입자의 표면적에서 차지하는 제1, 제2 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적(투영 면적)이다.

구체적으로는, 상기 피복률은, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 일방향으로부터 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 경우, 관찰 화상에 있어서의 절연성 입자 부착 도전성 입자의 도전성 입자의 표면 외주연 부분의 원내(도 5의 (a)의 사선 부분)의 면적 전체에서 차지하는, 도전성 입자의 표면 외주연 부분의 원내에 있어서의 제1, 제2 절연성 입자의 합계 면적(도 5의 (b)의 사선 부분)을 의미한다.

도통 신뢰성, 절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제2 절연성 입자의 평균 입자 직경은, 상기 제1 절연성 입자의 평균 입자 직경의 9/10 이하인 것이 바람직하고, 4/5 이하인 것이 보다 바람직하고, 2/3 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1/2 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 제2 절연성 입자의 평균 입자 직경은, 상기 제1 절연성 입자의 평균 입자 직경의 1/30 이상인 것이 바람직하고, 1/20 이상인 것이 보다 바람직하고, 1/10 이상인 것이 더욱 바람직하다.

상기 제1, 제2 절연성 입자의 「평균 입자 직경」은 각각, 수 평균 입자 직경을 나타낸다. 상기 제1, 제2 절연성 입자의 평균 입자 직경은, 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.

도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 제2 절연성 입자 중의 적어도 일부가, 제1 절연성 입자에 접촉하도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 제1 절연성 입자에 접촉하도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수는, 많은 쪽이 바람직하다. 도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 10％ 이상이, 제1 절연성 입자에 접촉하도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 제1 절연성 입자에 접촉하도록 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수 비율 X1은, 보다 바람직하게는 20％ 이상, 한층 더 바람직하게는 30％ 이상, 더욱 바람직하게는 40％ 이상, 더욱 더 바람직하게는 50％ 이상, 특히 바람직하게는 50％ 초과, 가장 바람직하게는 80％ 초과이다. 제1 절연성 입자에 제2 절연성 입자가 접촉되어 있으면, 도전 접속 시에, 제1 절연성 입자의 탈리에 수반하여, 제1 절연성 입자에 접촉하고 있는 제2 절연성 입자도 탈리되기 쉬워진다. 이 결과, 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다. 또한, 제2 절연성 입자의 전체 개수는, 도전성 입자 1개당이 갖는 제2 절연성 입자의 개수를 나타낸다. 또한, 제1 절연성 입자에 접촉하도록 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수에는, 도전성 입자에 접촉하고 있는 제2 절연성 입자의 개수와, 도전성 입자에 접촉하고 있지 않은 제2 절연성 입자의 개수의 양쪽이 포함된다.

제1 절연성 입자에 제2 절연성 입자를 접촉시키는 방법으로서는, 제2 절연성 입자가 부착되기 쉬워지도록 제1 절연성 입자를 표면 처리하는 방법, 제1 절연성 입자가 부착되기 쉬워지도록 제2 절연성 입자를 표면 처리하는 방법, 및 제2 절연성 입자를 제1 절연성 입자의 표면에 부착시킨 후 제2 절연성 입자가 부착된 제1 절연성 입자를 도전성 입자의 표면에 부착시키는 방법 등을 들 수 있다.

절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 제2 절연성 입자 중의 적어도 일부가, 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수는, 많은 쪽이 바람직하다. 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 10％ 이상이, 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수 비율 X2는, 보다 바람직하게는 20％ 이상, 더욱 바람직하게는 30％ 이상, 특히 바람직하게는 40％ 이상, 가장 바람직하게는 50％ 이상이다. 또한, 제2 절연성 입자의 전체 개수는, 도전성 입자 1개당이 갖는 제2 절연성 입자의 개수를 나타낸다. 또한, 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수에는, 도전성 입자에 접촉하고 있는 제2 절연성 입자의 개수와, 도전성 입자에 접촉하고 있지 않은 제2 절연성 입자의 개수의 양쪽이 포함된다.

절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 높이기 위해서, 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 10％ 이상이, 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 또한 도전성 입자에 접촉하도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 또한 도전성 입자에 접촉하도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수 비율 X3은, 보다 바람직하게는 10％ 이상, 더욱 바람직하게는 15％ 이상, 특히 바람직하게는 20％ 이상, 바람직하게는 100％ 이하, 보다 바람직하게는 80％ 이하, 더욱 바람직하게는 60％ 이하, 특히 바람직하게는 50％ 미만이다. 또한, 제2 절연성 입자의 전체 개수는, 도전성 입자 1개당이 갖는 제2 절연성 입자의 개수를 나타낸다.

제1 절연성 입자에 제2 절연성 입자를 접촉시키지 않는 방법으로서는, 제2 절연성 입자가 부착되기 어려워지도록 제1 절연성 입자를 표면 처리하는 방법, 제1 절연성 입자가 부착되기 어려워지도록 제2 절연성 입자를 표면 처리하는 방법, 제2 절연성 입자가 제1 절연성 입자보다도 도전성 입자에 부착되기 쉬워지도록 제2 절연성 입자를 표면 처리하는 방법 등을 들 수 있다.

도통 신뢰성, 절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자 1개당의, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 상기 제1 절연성 입자의 평균 개수 Y1은 바람직하게는 1개 이상, 보다 바람직하게는 2개 이상, 더욱 바람직하게는 3개 이상, 특히 바람직하게는 5개 이상, 가장 바람직하게는 10개 이상, 바람직하게는 100개 이하, 보다 바람직하게는 50개 이하, 더욱 바람직하게는 20개 이하이다. 상기 평균 개수 Y1은 10개 미만이어도 된다. 상기 도전성 입자 1개당의, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 상기 제1 절연성 입자의 평균 개수는, 상기 도전성 입자 1개당이 갖는 제1 절연성 입자의 개수 평균이다.

도통 신뢰성, 절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자 1개당의, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 상기 제2 절연성 입자의 평균 개수 Y2는 바람직하게는 1개 이상, 보다 바람직하게는 4개 이상, 더욱 바람직하게는 6개 이상, 특히 바람직하게는 10개 이상, 가장 바람직하게는 20개 이상, 바람직하게는 1000개 이하, 보다 바람직하게는 500개 이하, 더욱 바람직하게는 100개 이하이다. 상기 도전성 입자 1개당의, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 상기 제2 절연성 입자의 평균 개수는, 상기 도전성 입자 1개당이 갖는 제2 절연성 입자의 개수 평균이다.

본 발명에 따른 도전성 입자에 있어서, 상기 도전성 입자 1개당의, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 상기 제1 절연성 입자의 평균 개수 Y1의, 상기 도전성 입자 1개당의, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 상기 제2 절연성 입자의 평균 개수 Y2에 대한 비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)는, 바람직하게는 0.001 이상, 보다 바람직하게는 0.005 이상, 더욱 바람직하게는 0.05 이상, 바람직하게는 1 이하, 보다 바람직하게는 0.5 이하이다. 상기 비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)는, 0.5를 초과해도 된다. 또한, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 상기 제1, 제2 절연성 입자의 개수에는, 도전성 입자에 접촉하고 있지 않은 상기 제1, 제2 절연성 입자의 개수도 포함된다.

절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해, 상기 제2 절연성 입자가 부착되어 있는 것이 바람직하다.

충격에 의해, 도전성 입자의 표면으로부터 제1 절연성 입자가 의도치 않게 탈리되는 것을 한층 더 억제하는 관점에서는, 상기 도전성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해, 상기 제1 절연성 입자가 부착되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도전성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해, 상기 제1 절연성 입자가 부착되어 있으면, 접속 구조체의 절연 신뢰성이 한층 더 높아진다.

전극간의 도통 신뢰성을 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자는, 상기 도전부의 외표면에 돌기를 갖는 것이 바람직하다. 일반적으로, 도전부의 외표면에 돌기가 있는 도전성 입자에서는, 그 돌기가 클수록, 절연 신뢰성이 저하되는 경향이 있다. 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자에서는, 상기 제1, 제2 절연성 입자가 구비되어 있으므로, 가령 돌기가 커도, 절연 신뢰성을 충분히 확보할 수 있다.

도통 신뢰성, 절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제1 절연성 입자의 가교도가 5중량％ 이상인 것이 바람직하다. 상기 가교도는, 중합성 단량체의 전체 중량에 대한 가교 성분의 중량 비율을 의미한다.

이하, 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서의 도전성 입자, 제1 절연성 입자 및 제2 절연성 입자의 상세를 설명한다.

[도전성 입자]

상기 도전성 입자는 적어도 표면에 도전부를 갖고 있으면 된다. 상기 도전부는 도전층인 것이 바람직하다. 도전성 입자는 기재 입자와, 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 갖는 도전성 입자이어도 되고, 전체가 도전부인 금속 입자이어도 된다. 그 중에서도, 비용을 저감하거나 도전성 입자의 유연성을 높게 하고, 전극간의 도통 신뢰성을 높이거나 하는 관점에서는, 기재 입자와, 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전부를 갖는 도전성 입자가 바람직하다.

상기 기재 입자로서는, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자, 유기 무기 하이브리드 입자 및 금속 입자 등을 들 수 있다. 상기 기재 입자는 코어 셸 입자이어도 된다. 그 중에서도, 상기 기재 입자는, 금속 입자를 제외한 기재 입자인 것이 바람직하고, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 보다 바람직하다.

상기 기재 입자는 수지에 의해 형성된 수지 입자인 것이 바람직하다. 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용하여 전극간을 접속할 때에는, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 전극간에 배치한 후, 압착함으로써 절연성 입자 부착 도전성 입자를 압축시킨다. 기재 입자가 수지 입자이면, 상기 압착 시에 도전성 입자가 변형되기 쉽고, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 커진다. 이로 인해, 전극간의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.

상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서, 다양한 유기물이 적절하게 사용된다. 상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리이소부틸렌, 폴리부타디엔 등의 폴리올레핀 수지; 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트 등의 아크릴 수지; 폴리알킬렌테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 페놀 포름알데히드 수지, 멜라민 포름알데히드 수지, 벤조구아나민 포름알데히드 수지, 요소 포름알데히드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥시드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰 및 에틸렌성 불포화기를 갖는 다양한 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 중합시켜 얻어지는 중합체 등을 들 수 있다. 기재 입자의 경도를 적합한 범위로 용이하게 제어할 수 있으므로, 상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지는, 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 중합시킨 중합체인 것이 바람직하다.

상기 수지 입자를 에틸렌성 불포화기를 갖는 단량체를 중합시켜서 얻는 경우에는, 상기 에틸렌성 불포화기를 갖는 단량체로서는, 비가교성의 단량체와 가교성의 단량체를 들 수 있다.

상기 비가교성의 단량체로서는, 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌계 단량체; (메트)아크릴산, 말레산, 무수 말레산 등의 카르복실기 함유 단량체; 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 세틸(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트 등의 알킬(메트)아크릴레이트류; 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 글리세롤(메트)아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 산소 원자 함유(메트)아크릴레이트류; (메트)아크릴로니트릴 등의 니트릴 함유 단량체; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 프로필비닐에테르 등의 비닐에테르류; 아세트산 비닐, 부티르산 비닐, 라우르산 비닐, 스테아르산 비닐 등의 산 비닐에스테르류; 에틸렌, 프로필렌, 이소프렌, 부타디엔 등의 불포화 탄화수소; 트리플루오로메틸(메트)아크릴레이트, 펜타플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 염화비닐, 불화비닐, 클로로스티렌 등의 할로겐 함유 단량체 등을 들 수 있다.

상기 가교성의 단량체로서는, 예를 들어 테트라메틸올메탄테트라(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, 글리세롤디(메트)아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)테트라메틸렌디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트 등의 다관능(메트)아크릴레이트류; 트리알릴(이소)시아누레이트, 트리알릴트리멜리테이트, 디비닐벤젠, 디알릴프탈레이트, 디알릴아크릴아미드, 디알릴에테르, γ-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 트리메톡시실릴스티렌, 비닐트리메톡시실란 등의 실란 함유 단량체 등을 들 수 있다.

상기 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를, 공지된 방법에 의해 중합시킴으로써, 상기 수지 입자를 얻을 수 있다. 이 방법으로서는, 예를 들어 라디칼 중합 개시제의 존재 하에서 현탁 중합하는 방법, 및 비가교의 종 입자를 사용하여 라디칼 중합 개시제와 함께 단량체를 팽윤시켜서 중합하는 방법 등을 들 수 있다.

상기 기재 입자가 금속을 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자일 경우에는, 기재 입자를 형성하기 위한 무기물로서는 실리카 및 카본 블랙 등을 들 수 있다. 상기 실리카에 의해 형성된 입자로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 가수분해성의 알콕시실릴기를 2개 이상 갖는 규소 화합물을 가수분해하여 가교중합체 입자를 형성한 후에, 필요에 따라 소성을 행함으로써 얻어지는 입자를 들 수 있다. 상기 유기 무기 하이브리드 입자로서는, 예를 들어 가교한 알콕시실릴 중합체와 아크릴 수지에 의해 형성된 유기 무기 하이브리드 입자 등을 들 수 있다.

상기 기재 입자가 금속 입자일 경우에, 이 금속 입자를 형성하기 위한 금속으로서는 은, 구리, 니켈, 규소, 금 및 티타늄 등을 들 수 있다. 단, 상기 기재 입자는 금속 입자가 아닌 것이 바람직하다.

상기 도전부를 형성하기 위한 금속은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 도전성 입자가, 전체가 도전부인 금속 입자일 경우, 그 금속 입자를 형성하기 위한 금속은 특별히 한정되지 않는다. 그 금속으로서는, 예를 들어 금, 은, 팔라듐, 구리, 백금, 아연, 철, 주석, 납, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티타늄, 안티몬, 비스무트, 탈륨, 게르마늄, 카드뮴, 규소 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속으로서는 주석 도프 산화인듐(ITO) 및 땜납 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아지므로, 주석을 포함하는 합금, 니켈, 팔라듐, 구리 또는 금이 바람직하고, 니켈 또는 팔라듐이 바람직하다. 상기 도전부의 융점은, 바람직하게는 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 450℃ 이상이다. 상기 도전부는 땜납이 아닌 도전부이어도 된다.

또한, 도전부의 표면에는 산화에 의해 수산기가 존재하는 경우가 많다. 일반적으로, 니켈에 의해 형성된 도전부의 표면에는, 산화에 의해 수산기가 존재한다. 이러한 수산기를 갖는 도전부의 표면(도전성 입자의 표면)에, 화학 결합을 통해, 제1 절연성 입자를 부착시킬 수 있다. 또한, 이러한 수산기를 갖는 도전부의 표면(도전성 입자의 표면)에, 화학 결합을 통해, 제2 절연성 입자를 부착시킬 수도 있다.

상기 도전층은 하나의 층에 의해 형성되어 있어도 된다. 도전층은 복수의 층에 의해 형성되어 있어도 된다. 즉, 도전층은 2층 이상의 적층 구조를 가져도 된다. 도전층이 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에는, 최외층은 금층, 니켈층, 팔라듐층, 구리층 또는 주석과 은을 포함하는 합금층인 것이 바람직하고, 금층인 것이 보다 바람직하다. 최외층이 이들 바람직한 도전층일 경우에는, 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아진다. 또한, 최외층이 금층인 경우에는, 내부식성이 한층 더 높아진다.

상기 기재 입자의 표면에 도전층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 도전층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어 무전해 도금에 의한 방법, 전기 도금에 의한 방법, 물리적 증착에 의한 방법, 및 금속 분말 또는 금속 분말과 바인더를 포함하는 페이스트를 기재 입자의 표면에 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 도전층의 형성이 간편하므로, 무전해 도금에 의한 방법이 바람직하다. 상기 물리적 증착에 의한 방법으로서는, 진공 증착, 이온 플레이팅 및 이온 스퍼터링 등의 방법을 들 수 있다.

상기 도전성 입자의 평균 입자 직경은, 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 바람직하게는 100㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하, 특히 바람직하게는 20㎛ 이하이다. 도전성 입자의 평균 입자 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용하여 전극간을 접속한 경우에, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 충분히 커지며, 도전층을 형성할 때에 응집한 도전성 입자가 형성되기 어려워진다. 또한, 도전성 입자를 통해 접속된 전극간의 간격이 지나치게 커지지 않으며, 도전층이 기재 입자의 표면으로부터 박리되기 어려워진다.

상기 도전성 입자의 「평균 입자 직경」은, 수 평균 입자 직경을 나타낸다. 도전성 입자의 평균 입자 직경은, 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.

상기 도전층의 두께는, 바람직하게는 0.005㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다. 도전층의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 충분한 도전성이 얻어지며, 도전성 입자가 지나치게 단단해지지 않아, 전극간의 접속 시에 도전성 입자가 충분히 변형된다.

상기 도전층이 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에, 최외층의 도전층 두께는, 특히 최외층이 금층인 경우의 금층의 두께는, 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다. 상기 최외층의 도전층 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 최외층의 도전층에 의한 피복이 균일해지고, 내부식성이 충분히 높아지며, 전극간의 접속 저항이 충분히 낮아진다. 또한, 상기 최외층이 금층인 경우의 금층의 두께가 얇을수록, 비용이 낮아진다.

상기 도전층의 두께는, 예를 들어 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 도전성 입자 또는 절연성 입자 부착 도전성 입자의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.

도전성 입자는, 도전부의 외표면에 돌기를 갖는 것이 바람직하고, 그 돌기는 복수인 것이 바람직하다. 절연성 입자 부착 도전성 입자에 의해 접속되는 전극의 표면에는, 산화피막이 형성되어 있는 경우가 많다. 도전부의 표면에 돌기를 갖는 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용한 경우에는, 전극간에 절연성 입자 부착 도전성 입자를 배치하여 압착시킴으로써, 돌기에 의해 상기 산화피막을 효과적으로 배제할 수 있다. 이로 인해, 전극과 도전부가 한층 더 확실하게 접촉하여, 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아진다. 또한, 전극간의 접속 시에, 도전성 입자의 돌기에 의해, 도전성 입자와 전극 사이의 절연성 입자를 효과적으로 배제할 수 있다. 이로 인해, 전극간의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.

도전성 입자의 표면에 돌기를 형성하는 방법으로서는, 기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 도전층을 형성하는 방법, 기재 입자의 표면 상에 무전해 도금 등에 의해 제1 도전층을 형성한 후, 이 제1 도전층 상에 코어 물질을 배치하고, 다음으로 무전해 도금 등에 의해 제2 도전층을 형성하는 방법, 및 기재 입자의 표면 상에 도전층을 형성하는 도중 단계에서 코어 물질을 첨가하는 방법 등을 들 수 있다.

기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시키는 방법으로서는, 예를 들어 기재 입자의 분산액 내에 코어 물질을 첨가하고, 기재 입자의 표면에 코어 물질을, 예를 들어 반데르발스 힘에 의해 집적시켜 부착시키는 방법, 및 기재 입자를 넣은 용기에 코어 물질을 첨가하고, 용기의 회전 등에 의한 기계적인 작용에 의해 기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시키는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 부착시키는 코어 물질의 양을 제어하기 쉽기 때문에, 분산액 내의 기재 입자의 표면에 코어 물질을 집적시켜 부착시키는 방법이 바람직하다.

상기 도전성 입자는, 기재 입자의 표면 상에 제1 도전층을 가지며, 이 제1 도전층 상에 제2 도전층을 가져도 된다. 이 경우에, 제1 도전층의 표면에 코어 물질을 부착시켜도 된다. 코어 물질은 제2 도전층에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다. 상기 제1 도전층의 두께는, 바람직하게는 0.05㎛ 이상, 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다. 도전성 입자는 기재 입자의 표면 상에 제1 도전층을 형성하고, 다음으로 이 제1 도전층의 표면 상에 코어 물질을 부착시킨 후, 제1 도전층 및 코어 물질의 표면 상에 제2 도전층을 형성함으로써 얻어지고 있는 것이 바람직하다.

상기 코어 물질을 구성하는 물질로서는, 도전성 물질 및 비도전성 물질을 들 수 있다. 상기 도전성 물질로서는, 예를 들어 금속, 금속의 산화물, 흑연 등의 도전성 비금속 및 도전성 중합체 등을 들 수 있다. 상기 도전성 중합체로서는 폴리아세틸렌 등을 들 수 있다. 상기 비도전성 물질로서는 실리카, 알루미나 및 지르코니아 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 도전성이 높아지므로, 금속이 바람직하다.

상기 금속으로서는, 예를 들어 금, 은, 구리, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티타늄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄 및 카드뮴 등의 금속, 및 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금, 주석-납-은 합금 및 탄화텅스텐 등의 2종류 이상의 금속으로 구성된 합금 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 니켈, 구리, 은 또는 금이 바람직하다. 상기 코어 물질을 구성하는 금속은 상기 도전부(도전층)를 구성하는 금속과 동일해도 되고, 상이해도 된다.

상기 코어 물질의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 코어 물질의 형상은 괴상인 것이 바람직하다. 코어 물질로서는, 예를 들어 입자상의 덩어리, 복수의 미소 입자가 응집된 응집 덩어리 및 부정형의 덩어리 등을 들 수 있다.

상기 코어 물질의 평균 직경(평균 입자 직경)은, 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이상, 바람직하게는 0.9㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다. 상기 코어 물질의 평균 직경이 상기 하한 이상 및 상한 이하이면, 전극간의 접속 저항이 효과적으로 낮아진다.

상기 코어 물질의 「평균 직경(평균 입자 직경)」은, 수 평균 직경(수 평균 입자 직경)을 나타낸다. 코어 물질의 평균 직경은, 임의의 코어 물질 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.

상기 도전성 입자 1개당의 상기의 돌기는, 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 5개 이상이다. 상기 돌기 수의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 돌기 수의 상한은 도전성 입자의 입자 직경 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.

절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제2 절연성 입자의 평균 입자 직경은, 상기 돌기의 평균 높이의 바람직하게는 0.7배 이상, 보다 바람직하게는 1배 이상, 바람직하게는 5배 이하, 보다 바람직하게는 3배 이하이다.

상기 돌기의 평균 높이는, 복수의 돌기 높이의 평균값을 나타내고, 돌기 높이는, 도전성 입자의 중심과 돌기의 선단을 연결하는 선(도 2에 도시하는 파선(L1)) 상에 있어서의, 돌기가 없다고 상정한 경우의 도전층 가상선(도 2에 도시하는 파선(L2)) 상(돌기가 없다고 상정한 경우의 구상 도전성 입자의 외표면상)으로부터 돌기의 선단까지의 거리를 나타낸다. 즉, 도 2에 있어서는, 파선(L1)과 파선(L2)의 교점으로부터 돌기의 선단까지의 거리를 나타낸다.

(제1, 제2 절연성 입자)

상기 제1, 제2 절연성 입자는 절연성을 갖는 입자이다. 상기 제1, 제2 절연성 입자는 각각 도전성 입자보다도 작다. 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용하여 전극간을 접속하면, 상기 제1, 제2 절연성 입자에 의해 인접하는 전극간의 단락을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 복수의 절연성 입자 부착 도전성 입자가 접촉되었을 때에, 복수의 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서의 도전성 입자간에는 상기 제1, 제2 절연성 입자가 존재하므로, 상하의 전극간이 아니고, 가로 방향으로 인접하는 전극간의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 전극간의 접속 시에, 2개의 전극으로 절연성 입자 부착 도전성 입자를 가압함으로써, 도전부와 전극 사이의 상기 제1, 제2 절연성 입자를 용이하게 배제할 수 있다. 도전성 입자의 표면에 돌기가 형성되어 있는 경우에는, 도전부와 전극 사이의 상기 제1, 제2 절연성 입자를 한층 더 용이하게 배제할 수 있다.

상기 제1, 제2 절연성 입자를 구성하는 재료로서는, 절연성의 수지 및 절연성의 무기물 등을 들 수 있다. 상기 절연성의 수지로서는, 기재 입자로서 사용하는 것이 가능한 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서 예로 든 상기 수지를 들 수 있다. 상기 절연성의 무기물로서는, 기재 입자로서 사용하는 것이 가능한 무기 입자를 형성하기 위한 무기물로서 예로 든 상기 무기물을 들 수 있다.

상기 제1, 제2 절연성 입자의 재료인 절연성 수지의 구체예로서는, 폴리올레핀류, (메트)아크릴레이트 중합체, (메트)아크릴레이트 공중합체, 블록 중합체, 열가소성 수지, 열가소성 수지의 가교물, 열경화성 수지 및 수용성 수지 등을 들 수 있다.

상기 폴리올레핀류로서는, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 및 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트 중합체로서는, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸(메트)아크릴레이트 및 폴리부틸(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 블록 중합체로서는, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴산에스테르 공중합체, SB형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 및 SBS형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 및 이들의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는, 비닐 중합체 및 비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 멜라민 수지 등을 들 수 있다. 상기 수용성 수지로서는, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥시드 및 메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 수용성 수지가 바람직하고, 폴리비닐알코올이 보다 바람직하다.

압착 시의 상기 제1, 제2 절연성 입자의 탈리성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제1, 제2 절연성 입자는 각각 무기 입자인 것이 바람직하고, 실리카 입자인 것이 바람직하다.

상기 무기 입자로서는, 시라스 입자, 히드록시아파타이트 입자, 마그네시아 입자, 산화지르코늄 입자 및 실리카 입자 등을 들 수 있다. 상기 실리카 입자로서는, 분쇄 실리카, 구상 실리카를 들 수 있다. 구상 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 실리카 입자는 표면에, 예를 들어 카르복실기, 수산기 등의 화학 결합 가능한 관능기를 갖는 것이 바람직하고, 수산기를 갖는 것이 보다 바람직하다. 무기 입자는 비교적 단단하고, 특히 실리카 입자는 비교적 단단하다. 이러한 단단한 절연성 입자를 구비하는 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용한 경우에는, 절연성 입자 부착 도전성 입자와 바인더 수지를 혼련할 때에 도전성 입자의 표면으로부터 단단한 절연성 입자가 탈리되기 쉬운 경향이 있다. 이에 비해, 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용한 경우에는, 단단한 제1 절연성 입자를 사용했다고 해도, 상기 혼련 시에, 제2 절연성 입자에 의해 제1 절연성 입자가 탈리되는 것을 억제할 수 있다. 상기 제2 절연성 입자는, 예를 들어 쿠션성을 부여하는 역할을 한다. 또한, 상기 혼련 시에, 제1 절연성 입자가 탈리되어도, 제2 절연성 입자가 잔존하는 결과, 절연 신뢰성을 확보할 수 있다.

상기 제1 절연성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해, 상기 제2 절연성 입자가 부착되어 있는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해, 상기 제1 절연성 입자가 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이 화학 결합에는, 공유 결합, 수소 결합, 이온 결합 및 배위 결합 등이 포함된다. 그 중에서도, 공유 결합이 바람직하고, 반응성 관능기를 사용한 화학적 결합이 바람직하다.

상기 화학 결합을 형성하는 반응성 관능기로서는, 예를 들어 비닐기, (메트)아크릴로일기, 실란기, 실라놀기, 카르복실기, 아미노기, 암모늄기, 니트로기, 수산기, 카르보닐기, 티올기, 술폰산기, 술포늄기, 붕산기, 옥사졸린기, 피롤리돈기, 인산기 및 니트릴기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 비닐기, (메트)아크릴로일기가 바람직하다.

제1 절연성 입자의 탈리를 한층 더 억제하고, 접속 구조체에 있어서의 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제1 절연성 입자로서, 반응성 관능기를 표면에 갖는 절연성 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 절연성 입자의 탈리를 한층 더 억제하고, 접속 구조체에 있어서의 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제1 절연성 입자로서, 반응성 관능기를 갖는 화합물을 사용하여 표면 처리된 제1 절연성 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제2 절연성 입자로서, 반응성 관능기를 표면에 갖는 절연성 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제2 절연성 입자로서, 반응성 관능기를 갖는 화합물을 사용하여 표면 처리된 제2 절연성 입자를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제1, 제2 절연성 입자의 표면에 도입 가능한 상기 반응성 관능기로서는, (메트)아크릴로일기, 글리시딜기, 수산기, 비닐기 및 아미노기 등을 들 수 있다. 상기 제1, 제2 절연성 입자가 표면에 갖는 상기 반응성 관능기는, (메트)아크릴로일기, 글리시딜기, 수산기, 비닐기 및 아미노기로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 반응성 관능기인 것이 바람직하다.

상기 반응성 관능기를 도입하기 위한 화합물(표면 처리 물질)로서는, (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물, 에폭시기를 갖는 화합물 및 비닐기를 갖는 화합물 등을 들 수 있다.

비닐기를 도입하기 위한 화합물(표면 처리 물질)로서는, 비닐기를 갖는 실란 화합물, 비닐기를 갖는 티타늄 화합물 및 비닐기를 갖는 인산 화합물 등을 들 수 있다. 상기 표면 처리 물질은, 비닐기를 갖는 실란 화합물인 것이 바람직하다. 상기 비닐기를 갖는 실란 화합물로서는, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란 및 비닐트리이소프로폭시실란 등을 들 수 있다.

(메트)아크릴로일기를 도입하기 위한 화합물(표면 처리 물질)로서는, (메트)아크릴로일기를 갖는 실란 화합물 및 (메트)아크릴로일기를 갖는 티타늄 화합물 및 (메트)아크릴로일기를 갖는 인산 화합물 등을 들 수 있다. 상기 표면 처리 물질은, (메트)아크릴로일기를 갖는 실란 화합물인 것도 바람직하다. 상기 (메트)아크릴로일기를 갖는 실란 화합물로서는, (메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란, (메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 (메트)아크릴옥시프로필트리디메톡시실란 등을 들 수 있다.

상기 도전성 입자 및 상기 도전부의 표면에 제1, 제2 절연성 입자를 부착시키는 방법으로서는, 화학적 방법 및 물리적 또는 기계적 방법 등을 들 수 있다. 상기 화학적 방법으로서는, 예를 들어 계면 중합법, 입자 존재 하에서의 현탁 중합법 및 유화 중합법 등을 들 수 있다. 상기 물리적 또는 기계적 방법으로서는, 스프레이 드라이, 하이브리다이제이션법, 정전 부착법, 분무법, 딥핑 및 진공 증착에 의한 방법 등을 들 수 있다. 단, 하이브리다이제이션법에서는, 제1, 제2 절연성 입자의 탈리가 발생하기 쉬워지는 경향이 있으므로, 상기 제1, 제2 절연성 입자를 배치하는 방법은 하이브리다이제이션법 이외의 방법인 것이 바람직하다. 제1 절연성 입자는, 도전성 입자의 표면 상에, 하이브리다이제이션법에 의해 배치되어 있지 않은 것이 바람직하다. 제2 절연성 입자는, 도전성 입자의 표면 상에, 하이브리다이제이션법에 의해 배치되어 있지 않은 것이 바람직하다. 제1 절연성 입자가 한층 더 탈리되기 어려워지기 때문에, 도전성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해 제1 절연성 입자를 배치하는 방법이 바람직하다. 제2 절연성 입자가 한층 더 탈리되기 어려워지기 때문에, 도전성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해 제2 절연성 입자를 배치하는 방법이 바람직하다.

상기 도전성 입자의 표면 및 상기 도전부의 표면에 제1, 제2 절연성 입자를 부착시키는 방법의 일례로서는, 이하의 방법을 들 수 있다.

우선, 물 등의 용매 3L 중에, 도전성 입자를 넣고, 교반하면서, 제1, 제2 절연성 입자를 서서히 첨가한다. 충분히 교반한 후, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 분리하고, 진공 건조기 등에 의해 건조시켜, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 얻는다.

상기 도전부는 표면에, 상기 제1 절연성 입자와 반응 가능한 반응성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 제1 절연성 입자는 표면에, 도전부와 반응 가능한 반응성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이 반응성 관능기에 의해 화학 결합을 도입함으로써, 도전성 입자의 표면으로부터 제1 절연성 입자가 의도치 않게 탈리되기 어려워진다. 또한, 절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성이 한층 더 높아진다. 상기 도전부는 표면에, 상기 제2 절연성 입자와 반응 가능한 반응성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 제2 절연성 입자는 표면에, 도전부와 반응 가능한 반응성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이 반응성 관능기에 의해 화학 결합을 도입함으로써, 도전성 입자의 표면으로부터 제2 절연성 입자가 의도치 않게 탈리되기 어려워진다. 또한, 절연 신뢰성 및 충격에 대한 절연 신뢰성이 한층 더 높아진다.

상기 반응성 관능기로서, 반응성을 고려하여 적당한 기가 선택된다. 상기 반응성 관능기로서는, 수산기, 비닐기 및 아미노기 등을 들 수 있다. 반응성이 우수하므로, 상기 반응성 관능기는 수산기인 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는 표면에 수산기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 도전부는 표면에 수산기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 절연성 입자는 표면에 수산기를 갖는 것이 바람직하다.

절연성 입자의 표면과 도전성 입자의 표면에 수산기가 있는 경우에는, 탈수 반응에 의해 제1, 제2 절연성 입자와 도전성 입자와의 부착력이 적절하게 높아진다.

상기 수산기를 갖는 화합물로서는, P-OH기 함유 화합물 및 Si-OH기 함유 화합물 등을 들 수 있다. 절연성 입자의 표면에 수산기를 도입하기 위한 수산기를 갖는 화합물로서는, P-OH기 함유 화합물 및 Si-OH기 함유 화합물 등을 들 수 있다.

상기 P-OH기 함유 화합물의 구체예로서는, 애시드포스포옥시에틸메타크릴레이트, 애시드포스포옥시프로필메타크릴레이트, 애시드포스포옥시폴리옥시에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트 및 애시드포스포옥시폴리옥시프로필렌글리콜 모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 P-OH기 함유 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 Si-OH기 함유 화합물의 구체예로서는, 비닐트리히드록시실란 및 3-메타크릴옥시프로필트리히드록시실란 등을 들 수 있다. 상기 Si-OH기 함유 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

예를 들어, 수산기를 표면에 갖는 절연성 입자는, 실란 커플링제를 사용한 처리에 의해 얻을 수 있다. 상기 실란 커플링제로서는, 예를 들어 히드록시트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

(도전 재료)

본 발명에 따른 도전 재료는, 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자와, 바인더 수지를 포함한다. 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자를 바인더 수지 중에 분산시킬 때는, 도전성 입자의 표면으로부터 제1, 제2 절연성 입자가 탈리되기 어렵다. 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자는, 바인더 수지 중에 분산되고, 도전 재료로서 사용할 수 있는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는, 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다.

상기 바인더 수지는 특별히 한정되지 않는다. 상기 바인더 수지로서는, 일반적으로는 절연성의 수지가 사용된다. 상기 바인더 수지로서는, 예를 들어 비닐 수지, 열가소성 수지, 경화성 수지, 열가소성 블록 공중합체 및 엘라스토머 등을 들 수 있다. 상기 바인더 수지는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 비닐 수지로서는, 예를 들어 아세트산비닐 수지, 아크릴 수지 및 스티렌 수지 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는, 예를 들어 폴리올레핀 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 및 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다. 상기 경화성 수지로서는, 예를 들어 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 경화성 수지는, 상온 경화형 수지, 열경화형 수지, 광경화형 수지 또는 습기 경화형 수지이어도 된다. 상기 경화성 수지는 경화제와 병용되어도 된다. 상기 열가소성 블록 공중합체로서는, 예를 들어 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 수소 첨가물 및 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 엘라스토머로서는, 예를 들어 스티렌-부타디엔 공중합 고무 및 아크릴로니트릴-스티렌 블록 공중합 고무 등을 들 수 있다.

상기 도전 재료는, 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자 및 상기 바인더 수지 이외에, 예를 들어 충전제, 증량제, 연화제, 가소제, 중합 촉매, 경화 촉매, 착색제, 산화 방지제, 열 안정제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제 및 난연제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 된다.

상기 바인더 수지 중에 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자를 분산시키는 방법은, 종래 공지된 분산 방법을 사용할 수 있고 특별히 한정되지 않는다. 바인더 수지 중에 절연성 입자 부착 도전성 입자를 분산시키는 방법으로서는, 예를 들어 바인더 수지 중에 절연성 입자 부착 도전성 입자를 첨가한 후, 플라너터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 물 또는 유기 용제 중에 호모게나이저 등을 사용하여 균일하게 분산시킨 후, 바인더 수지 중에 첨가하고, 플라너터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법, 및 바인더 수지를 물 또는 유기 용제 등으로 희석한 후, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 첨가하고, 플라너터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 도전 재료는, 도전 페이스트 및 도전 필름 등으로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 도전 재료가 도전 필름인 경우에는, 도전성 입자를 포함하는 도전 필름에 도전성 입자를 포함하지 않는 필름이 적층되어 있어도 된다. 상기 도전 페이스트는 이방성 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 도전 재료는 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 도전 페이스트는 취급성 및 회로 충전성이 우수하다. 도전 페이스트를 얻을 때에는 절연성 입자 부착 도전성 입자에 비교적 큰 힘이 부여되지만, 상기 제2 절연성 입자의 존재에 의해 도전성 입자의 표면으로부터 절연성 입자가 탈리되는 것을 억제할 수 있다.

상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 바인더 수지의 함유량은 바람직하게는 10중량％ 이상, 보다 바람직하게는 30중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상, 특히 바람직하게는 70중량％ 이상, 바람직하게는 99.99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 99.9중량％ 이하이다. 바인더 수지의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극간에 절연성 입자 부착 도전성 입자가 효율적으로 배치되고, 도전 재료에 의해 접속된 접속 대상 부재의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.

상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자의 함유량은 바람직하게는 0.01중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량％ 이상, 바람직하게는 40중량％ 이하, 보다 바람직하게는 20중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 15중량％ 이하이다. 절연성 입자 부착 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극간의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.

(접속 구조체)

상술한 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용하거나, 또는 그 절연성 입자 부착 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료를 사용하여, 접속 대상 부재를 접속함으로써, 접속 구조체를 얻을 수 있다.

상기 접속 구조체는, 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재와, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 그 접속부가 상술한 절연성 입자 부착 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 그 절연성 입자 부착 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료(이방성 도전 재료 등)에 의해 형성되어 있는 접속 구조체인 것이 바람직하다. 상기 제1 접속 대상 부재는 표면에 제1 전극을 갖는 것이 바람직하다. 상기 제2 접속 대상 부재는 표면에 제2 전극을 갖는 것이 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서의 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 절연성 입자 부착 도전성 입자를 사용한 경우에는, 접속부 자체가 절연성 입자 부착 도전성 입자에 의해 형성된다. 즉, 제1, 제2 접속 대상 부재가 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서의 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속된다.

도 4는, 도 1에 도시하는 절연성 입자 부착 도전성 입자(1)를 사용한 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 단면도이다.

도 4에 도시하는 접속 구조체(81)는, 제1 접속 대상 부재(82)와, 제2 접속 대상 부재(83)와, 제1 접속 대상 부재(82)와 제2 접속 대상 부재(83)를 접속하고 있는 접속부(84)를 구비한다. 접속부(84)는, 절연성 입자 부착 도전성 입자(1)와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 도 4에서는, 도시의 편의상, 절연성 입자 부착 도전성 입자(1)는 개략적으로 도시되어 있다. 절연성 입자 부착 도전성 입자(1) 대신에, 절연성 입자 부착 도전성 입자(21, 31)를 사용해도 된다.

제1 접속 대상 부재(82)는 표면(상면)에 복수의 제1 전극(82a)을 갖는다. 제2 접속 대상 부재(83)는 표면(하면)에 복수의 제2 전극(83a)을 갖는다. 제1 전극(82a)과 제2 전극(83a)이 하나 또는 복수의 절연성 입자 부착 도전성 입자(1)에 있어서의 도전성 입자(2)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1, 제2 접속 대상 부재(82, 83)가 절연성 입자 부착 도전성 입자(1)에 있어서의 도전성 입자(2)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

상기 접속 구조체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 접속 구조체의 제조 방법의 일례로서, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재 사이에 상기 도전 재료를 배치하고, 적층체를 얻은 후, 그 적층체를 가열 및 가압하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 가압 압력은 9.8×10⁴ 내지 4.9×10⁶Pa 정도이다. 상기 가열 온도는 120 내지 220℃ 정도이다.

상기 적층체를 가열 및 가압할 때에 도전성 입자(2)와 제1, 제2 전극(82a, 83a) 사이에 존재하고 있던 제1, 제2 절연성 입자(3, 4)를 배제할 수 있다. 예를 들어, 상기 가열 및 가압 시에는, 도전성 입자(2)와 제1, 제2 전극(82a, 83a) 사이에 존재하고 있던 제1, 제2 절연성 입자(3, 4)가 용융되거나, 변형되거나 해서, 도전성 입자(2)의 표면이 부분적으로 노출된다. 또한, 상기 가열 및 가압 시에는 큰 힘이 부여되므로, 도전성 입자(2)의 표면으로부터 일부의 제1, 제2 절연성 입자(3, 4)가 탈리되고, 도전성 입자(2)의 표면이 부분적으로 노출되기도 한다. 도전성 입자(2)의 표면이 노출된 부분이 제1, 제2 전극(82a, 83a)에 접촉함으로써, 도전성 입자(2)를 통해 제1, 제2 전극(82a, 83a)을 전기적으로 접속할 수 있다.

상기 접속 대상 부재로서는, 구체적으로는 반도체 칩, 콘덴서 및 다이오드 등의 전자 부품, 및 프린트 기판, 플렉시블 프린트 기판, 유리에폭시 기판 및 유리 기판 등의 회로 기판 등의 전자 부품 등을 들 수 있다. 상기 도전 재료는 페이스트상이며, 페이스트 상태에서 접속 대상 부재 상에 도포되는 것이 바람직하다. 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자 및 도전 재료는, 전자 부품인 접속 대상 부재의 접속에 사용되는 것이 바람직하다. 상기 접속 대상 부재는 전자 부품인 것이 바람직하다. 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자는, 전자 부품에 있어서의 전극의 전기적인 접속에 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자는, 특히 유리 기판과 반도체 칩을 접속 대상 부재로 하는 COG, 또는 유리 기판과 플렉시블 프린트 기판(FPC)을 접속 대상 부재로 하는 FOG에 적절하게 사용된다. 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자는, COG에 사용되어도 되고, FOG에 사용되어도 된다. 본 발명에 따른 접속 구조체에서는, 상기 제1, 제2 접속 대상 부재가, 유리 기판과 반도체 칩이거나, 또는 유리 기판과 플렉시블 프린트 기판인 것이 바람직하다. 상기 제1, 제2 접속 대상 부재는 유리 기판과 반도체 칩이어도 되고, 유리 기판과 플렉시블 프린트 기판이어도 된다.

유리 기판과 반도체 칩을 접속 대상 부재로 하는 COG에서 사용되는 반도체 칩에는, 범프가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 그 범프 사이즈는 1000㎛² 이상 10000㎛² 이하의 전극 면적인 것이 바람직하다. 그 범프(전극)가 설치된 반도체 칩에 있어서의 전극 스페이스는 바람직하게는 30㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 이러한 COG 용도로, 본 발명에 따른 절연성 입자 부착 도전성 입자는 적절하게 사용된다. 유리 기판과 플렉시블 프린트 기판을 접속 대상 부재로 하는 FOG에서 사용되는 FPC에서는, 전극 스페이스는 바람직하게는 30㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하이다.

상기 접속 대상 부재에 설치되어 있는 전극으로서는, 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 및 텅스텐 전극 등의 금속 전극을 들 수 있다. 상기 접속 대상 부재가 플렉시블 프린트 기판일 경우에는, 상기 전극은 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극 또는 구리 전극인 것이 바람직하다. 상기 접속 대상 부재가 유리 기판일 경우에는, 상기 전극은 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 또는 텅스텐 전극인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극이 알루미늄 전극일 경우에는, 알루미늄만으로 형성된 전극이어도 되고, 금속 산화물층의 표면에 알루미늄층이 적층된 전극이어도 된다. 상기 금속 산화물층의 재료로서는, 3가의 금속 원소가 도핑된 산화인듐 및 3가의 금속 원소가 도핑된 산화아연 등을 들 수 있다. 상기 3가의 금속 원소로서는 Sn, Al 및 Ga 등을 들 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되지는 않는다.

(실시예 1)

(무전해 도금 전처리 공정)

테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트와 디비닐벤젠과의 공중합 수지에 의해 형성된 수지 입자(평균 입자 직경 3㎛) 10g에 대해서, 수산화나트륨 수용액에 의한 알칼리 탈지, 산 중화, 2염화주석 용액에 있어서의 센서타이징을 행하였다.

상기 수지 입자를 이온 흡착제에 의해 5분간 처리하고, 다음으로 황산팔라듐 수용액에 첨가하였다. 그 후, 디메틸아민보란을 첨가하여 환원 처리하고, 여과하고, 세정함으로써, 팔라듐이 부착된 수지 입자를 얻었다.

(코어 물질 복합화 공정)

팔라듐 촉매가 부여된 수지 입자 10g을 이온 교환수 300mL에 분산시켜, 분산액을 제작하였다. 분산액에 금속 니켈 입자(평균 입자 직경 50㎚) 1g을 3분간에 걸쳐서 첨가하고, 금속 니켈 입자가 부착된 수지 입자를 제작하였다.

(무전해 니켈 도금 공정)

이어서, 이온 교환수 500mL에 숙신산나트륨을 용해시킨 숙신산나트륨 1중량％ 용액을 제조하였다. 이 용액에 금속 니켈 입자와 팔라듐이 부착된 수지 입자 10g을 추가하고, 혼합하여, 슬러리를 제조하였다. 슬러리에 황산을 첨가하고, 슬러리의 pH를 5로 조정하였다.

니켈 도금액으로서, 황산니켈 10중량％, 차아인산나트륨 10중량％, 수산화나트륨 4중량％ 및 숙신산나트륨 20중량％를 포함하는 전기 니켈 도금 용액을 제조하였다. pH5로 조정된 상기 슬러리를 80℃로 가온한 후, 슬러리에 전기 니켈 도금 용액을 연속적으로 적하하고, 20분간 교반함으로써 도금 반응을 진행시켰다. 수소가 발생하지 않게 된 것을 확인하고, 도금 반응을 종료하였다.

이어서, 황산니켈 20중량％, 디메틸아민보란 5중량％ 및 수산화나트륨 5중량％를 포함하는 후기 니켈 도금 용액을 제조하였다. 전기 니켈 도금 용액에 의한 도금 반응을 종료한 용액에, 후기 니켈 도금액을 연속적으로 적하하고, 1시간 교반함으로써 도금 반응을 진행시켰다. 이와 같이 하여, 수지 입자의 표면에 니켈층을 형성하고, 도전성 입자 A를 얻었다. 또한, 니켈층의 두께는 0.1㎛이었다.

(절연성 입자의 제작 공정)

4구 세퍼러블 커버, 교반 날개, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브를 설치한 1000mL 세퍼러블 플라스크에, 메타크릴산글리시딜 45mmol, 메타크릴산메틸 380mmol, 디메타크릴산에틸렌글리콜 13mmol, 애시드포스포옥시폴리옥시에틸렌글리콜메타크릴레이트 0.5mmol 및 2,2'-아조비스{2-[N-(2-카르복시에틸)아미디노]프로판} 1mmol을 포함하는 단량체 조성물을 넣었다. 그 단량체 조성물을 고형분이 10중량％로 되도록 증류수를 첨가한 후, 150rpm으로 교반하고, 질소 분위기 하 60℃에서 24시간 중합을 행하였다. 반응 종료 후, 동결 건조하고, 애시드포스포옥시폴리옥시에틸렌글리콜메타크릴레이트에서 유래되는 P-OH기를 표면에 갖는 제1 절연성 입자(평균 입자 직경 400㎚)를 얻었다.

또한, 상기한 교반 속도를 300rpm, 중합 온도를 80℃로 변경한 것 이외는 마찬가지의 방법으로, 제2 절연성 입자(평균 입자 직경 180㎚)를 얻었다.

(절연성 입자 부착 도전성 입자의 제작 공정)

상기에서 얻어진 절연성 입자를 각각 초음파 조사 하에서 증류수에 분산시키고, 절연성 입자의 10중량％ 수분산액을 얻었다. 얻어진 도전성 입자 A 10g을 증류수 500mL에 분산시키고, 제1 절연성 입자의 수분산액 3g을 첨가하고, 실온에서 30분간 교반하였다. 또한 제2 절연성 입자의 수분산액 2g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 메탄올로 더 세정하고, 건조시켜, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 얻었다.

주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 바, 절연성 입자 부착 도전성 입자는, 돌기를 갖는 도전성 입자의 표면에 절연성 입자에 의한 피복층이 형성되어 있었다.

(실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 4)

제1, 제2 절연성 입자의 첨가량을 하기의 표 1에 나타내는 것으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 절연성 입자 부착 도전성 입자를 얻었다.

(평가)

(1) 도전성 입자의 표면적 전체에서 차지하는 제1, 제2 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률 Z

SEM에 의한 관찰에 의해, 20개의 절연성 입자 부착 도전성 입자를 관찰하였다. 도전성 입자의 표면적 전체에서 차지하는 제1, 제2 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 투영 면적인 피복률을 구하였다. 20개의 피복률의 평균값을 피복률 Z라고 하였다.

(2) 제2 절연성 입자의 전체 개수 중, 제1 절연성 입자에 접촉하도록 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 도전성 입자의 개수 비율 X1

얻어진 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서, 제2 절연성 입자의 전체 개수 중, 도전성 입자에 접촉하도록 제1 절연성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수 비율 X1(％)을 구하였다. 그 개수의 비율 X1을 하기의 기준으로 판정하였다.

[제2 절연성 입자의 전체 개수 중, 제1 절연성 입자에 접촉하도록 제1 절연성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수 비율 X1의 판정 기준]

A: 개수의 비율 X1이 50％ 이상

B: 개수의 비율 X1이 30％ 이상 50％ 미만

C: 개수의 비율 X1이 20％ 이상 30％ 미만

D: 개수의 비율 X1이 20％ 미만

(3) 제2 절연성 입자의 전체 개수 중, 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 또한 도전성 입자에 접촉하도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 도전성 입자의 개수 비율 X3

얻어진 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서, 제2 절연성 입자의 전체 개수 중, 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 또한 도전성 입자에 접촉하도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수 비율 X3(％)을 구하였다. 그 개수의 비율 X3을 하기의 기준으로 판정하였다.

[제2 절연성 입자의 전체 개수 중, 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 또한 도전성 입자에 접촉하도록, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 개수 비율 X3의 판정 기준]

A: 개수의 비율 X3이 20％ 이상 50％ 미만

B: 개수의 비율 X3이 10％ 이상 20％ 미만

C: 개수의 비율 X3이 10％ 미만

(4) 도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제1 절연성 입자의 평균 개수 Y1

얻어진 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서, 도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제1 절연성 입자의 평균 개수 Y1을 구하였다. 그 평균 개수 Y1을 하기의 기준으로 판정하였다.

[도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제1 절연성 입자의 평균 개수 Y1의 판정 기준]

A: 평균 개수 Y1이 10개 이상 100개 이하

B: 평균 개수 Y1이 3개 이상 10개 미만

C: 평균 개수 Y1이 3개 미만

(5) 도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 평균 개수 Y2

얻어진 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서, 도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 평균 개수 Y2를 구하였다. 그 평균 개수 Y2를 하기의 기준으로 판정하였다.

[도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 평균 개수 Y2의 판정 기준]

A: 평균 개수 Y2가 20개 이상 1000개 이하

B: 평균 개수 Y2가 6개 이상 20개 미만

C: 평균 개수 Y2가 6개 미만

(6) 도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제1 절연성 입자의 평균 개수 Y1의, 도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 평균 개수 Y2에 대한 비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)

얻어진 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서, 도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제1 절연성 입자의 평균 개수 Y1의, 도전성 입자 1개당의, 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는 제2 절연성 입자의 평균 개수 Y2에 대한 비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)를 구하였다. 상기 비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)를 하기의 기준으로 판정하였다.

[비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)의 판정 기준]

A: 비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)의 비가 0.005 이상 0.5 이하

B: 비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)의 비가 0.5 초과 1 이하

C: 비(평균 개수 Y1/평균 개수 Y2)의 비가 1 초과

(7) 도통성(상하의 전극간)

얻어진 절연성 입자 부착 도전성 입자를 함유량이 10중량％로 되도록, 미쯔이 가가꾸사제 「스트랙트 본드 XN-5A」에 첨가하고, 분산시켜, 이방성 도전 페이스트를 얻었다.

L/S가 30㎛/30㎛인 ITO 전극 패턴이 상면에 형성된 투명 유리 기판을 준비하였다. 또한, L/S가 30㎛/30㎛인 구리 전극 패턴이 하면에 형성된 반도체 칩을 준비하였다.

상기 투명 유리 기판 상에, 얻어진 이방성 도전 페이스트를 두께 30㎛가 되도록 도포 시공하고, 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 이어서, 이방성 도전 페이스트층 상에 상기 반도체 칩을, 전극끼리 대향하도록 적층하였다. 그 후, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 185℃가 되도록 헤드의 온도를 조정하면서, 반도체 칩의 상면에 가압 가열 헤드를 싣고, 1㎫의 압력을 가하여 이방성 도전 페이스트층을 185℃에서 경화시켜서, 접속 구조체를 얻었다.

얻어진 20개의 접속 구조체의 상하 전극간의 접속 저항을 각각, 4단자법에 의해 측정하였다. 또한, 전압=전류×저항의 관계로부터, 일정한 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정함으로써 접속 저항을 구할 수 있다. 도통성을 하기의 기준으로 판정하였다.

[도통성의 판정 기준]

○○: 저항값이 5Ω 이하인 접속 구조체의 개수 비율이 90％ 이상

○: 저항값이 5Ω 이하인 접속 구조체의 개수 비율이 80％ 이상 90％ 미만

△: 저항값이 5Ω 이하인 접속 구조체의 개수 비율이 60％ 이상 80％ 미만

×: 저항값이 5Ω 이하인 접속 구조체의 개수 비율이 60％ 미만

(8) 절연성(가로 방향으로 인접하는 전극간)

상기 (7) 도통성의 평가에서 얻어진 20개의 접속 구조체에 있어서, 인접하는 전극간의 누설 유무를, 테스터로 저항을 측정함으로써 평가하였다. 절연성을 하기의 기준으로 판정하였다.

[절연성의 판정 기준]

○: 저항값이 10⁸Ω 이상인 접속 구조체의 개수 비율이 80％ 이상

△: 저항값이 10⁸Ω 이상인 접속 구조체의 개수 비율이 60％ 이상 80％ 미만

×: 저항값이 10⁸Ω 이상인 접속 구조체의 개수 비율이 60％ 미만

결과를 하기의 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예 1 내지 3에서는, 개수의 비율 X1은 50％를 초과하였다.

1 절연성 입자 부착 도전성 입자
2 도전성 입자
3 제1 절연성 입자
4 제2 절연성 입자
11 기재 입자
12 도전부
21 절연성 입자 부착 도전성 입자
22 도전성 입자
26 도전부
27 코어 물질
28 돌기
31 절연성 입자 부착 도전성 입자
32 도전성 입자
36 도전부
37 돌기
81 접속 구조체
82 제1 접속 대상 부재
82a 제1 전극
83 제2 접속 대상 부재
83a 제2 전극
84 접속부

Claims

도전부를 적어도 표면에 갖는 도전성 입자와,
상기 도전성 입자의 표면 상에 배치된 복수의 제1 절연성 입자와,
상기 도전성 입자의 표면 상에 배치된 복수의 제2 절연성 입자를 구비하고,
상기 제2 절연성 입자의 평균 입자 직경이, 상기 제1 절연성 입자의 평균 입자 직경보다도 작고,
상기 제2 절연성 입자의 평균 입자 직경이, 상기 제1 절연성 입자의 평균 입자 직경의 2/3 이하이고,
상기 도전성 입자의 표면적 전체에서 차지하는 상기 제1 절연성 입자와 상기 제2 절연성 입자에 의해 피복되어 있는 부분의 합계 면적인 피복률이 50％를 초과하고 85% 이하인, 절연성 입자 부착 도전성 입자.
제1항에 있어서, 상기 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 20％ 이상이, 상기 제1 절연성 입자에 접촉하도록, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는, 절연성 입자 부착 도전성 입자.
제1항에 있어서, 상기 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 50％ 이상이, 상기 제1 절연성 입자에 접촉하도록, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는, 절연성 입자 부착 도전성 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 절연성 입자의 전체 개수 중 10％ 이상이, 상기 제1 절연성 입자에 접촉하지 않도록 또한 상기 도전성 입자에 접촉하도록, 상기 도전성 입자의 표면 상에 배치되어 있는, 절연성 입자 부착 도전성 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 입자의 표면에, 화학 결합을 통해, 상기 제1 절연성 입자가 부착되어 있고, 상기 화학 결합이, 공유 결합, 수소 결합, 이온 결합 또는 배위 결합인, 절연성 입자 부착 도전성 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 절연성 입자 및 상기 제2 절연성 입자가 각각, 상기 도전성 입자의 표면 상에, 하이브리다이제이션(hybridization)법에 의해 배치되어 있지 않은, 절연성 입자 부착 도전성 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 입자가, 상기 도전부의 외표면에 돌기를 갖는, 절연성 입자 부착 도전성 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 절연성 입자 부착 도전성 입자와, 바인더 수지를 포함하는, 도전 재료.
제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와,
제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와,
상기 제1 접속 대상 부재와, 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고,
상기 접속부가, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 절연성 입자 부착 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 절연성 입자 부착 도전성 입자에 있어서의 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체.