KR20050084538A - 전자회로부품 - Google Patents

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KR20050084538A
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요시아끼 고데라
마나부 마쓰바라
가즈히꼬 간끼
다쓰오 스즈끼
가스오 우까이
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은 도금액중에서 미립자가 응집되지 않고, 효율적으로 모든 미립자에 균일한 두께의 도금층을 형성할 수 있는 도전성 미립자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판; 상기 저판의 외주상면에 배치되며, 도금액만을 통과시키는 다공체; 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링; 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며, 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버; 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실; 상기 개구부로부터 도금액을 상기 처리실로 공급하는 공급관; 상기 다공체의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기; 상기 용기에 고인 도금액을 배출하는 배출관; 및 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치이다.

Description

전자회로부품 {ELECTRONIC CIRCUIT COMPONENTS}
본 발명은 도금액중에서 미립자가 응집되지 않고, 매우 균일한 두께의 도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법, 그 제조장치, 도전성 미립자 및 이것을 이용한 이방성 도전접착제 그리고 도전접속구조체에 관한 것이다.
본 발명은 또한 일렉트로닉스분야에서 사용되는 반도체소자, 수정발진자, 광전변환소자 등의 전자회로소자와 전자회로기판을 도전성 미립자를 통해 미세전극접속이 가능한 형태로 접속하여 얻어지는 전자회로부품, 이 전자회로부품에 사용되고 있는 전자회로소자, 전자회로기판 및 도전성 미립자, 그리고 이 전자회로부품의 제조방법에 관한 것이다.
도전성 재료는 도전성 페이스트, 도전성 접착제, 이방도전성 필름 등이 있으며, 이 도전성 재료에는 도전성 미립자와 수지로 이루어지는 도전성 조성물이 이용되고 있다. 이 도전성 미립자로는 일반적으로 금속분말, 카본분말, 표면에 금속도금층이 형성된 미립자 등이 사용되고 있다.
이와 같은 표면에 금속도금층을 갖는 도전성 미립자의 제조방법은, 예컨대 일본 공개특허공보 소52-147797 호, 공개특허공보 소61-277104 호, 공개특허공보 소61-277105 호, 공개특허공보 소62-185749 호, 공개특허공보 소63-190204 호, 공개특허공보 평1-225776 호, 공개특허공보 평1-247501 호, 공개특허공보 평4-147513 호 등에 개시되어 있다.
이들 제조방법중 입경 5000 ㎛ 이상의 미립자의 도금을 실시할 때에는 배럴도금장치가 일반적으로 사용된다. 이 배럴도금장치는 도금액에 침지시킨 회전가능한 다각형 통형상의 배럴내에 피도금품을 넣고, 배럴을 회전시키면서 배럴내에 배치한 음극과 피도금품을 접촉시킴으로써 전기도금을 실시하는 것이다.
그러나, 이 배럴도금장치를 사용한 방법에 의해 입경 5000 ㎛ 이하인 미립자의 도금을 실시하면, 도금액중에서 미립자가 응집된 채로 도금되어 단입자로서 얻을 수 없다는 문제가 생기거나 입자가 균일하게 도금되지 않아 도금층의 두께가 불균일해지는 문제가 생겼다.
따라서, 이들 문제를 해결하는 도금장치로서, 예컨대 다음과 같은 것들이 제안되어 있다. 일본 공개특허공보 평7-118896 호에는 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상기 접촉링의 근방에 배치되며, 도금액만을 통과시키는 다공체와, 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상의 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 처리실과, 상기 개구부에서 도금액을 상기 처리실로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 도금액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖고, 도금중에는 회전과 정지 또는 감속을 반복하는 도전성 미립자의 제조장치가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 평8-239799 호에는 접촉링과 다공체를 일체로 결합시킨 도전성 미립자의 제조장치가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 평9-137289 호에는 외주부중 적어도 일부에 필터부가 형성되며, 외주부에 접촉링인 음극을 갖는 회전가능한 도금장치본체와, 이 본체 속에 상기 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 도금장치를 사용하여 상기 본체를 그 회전축을 중심으로 회전시키면서 상기 본체내에 도금액을 충전하면서 상기 본체내에 넣어진 미립자의 표면에 도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법이 개시되어 있다.
이들 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 피도금물이 원심력의 작용에 의해 접촉링으로 밀어붙여져서 회전과 정지 또는 감속을 반복하기 때문에, 균일하게 혼합하여도 통전성이 향상되어 전류밀도가 증가되고, 도금액의 갱신도 활발해지므로, 도금액중에서 미립자가 응집되지 않고, 균일한 두께의 도금층을 갖는 도전성 미립자가 얻어진다.
그러나, 이들 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는 다음과 같은 문제가 발생한다.
다공체의 구멍직경 및 처리실의 회전수 (주속) 는 피도금물인 미립자의 입경에 따라 적절히 선택된다. 입경이 100 ㎛ 이하인 미립자에 도금을 실시할 경우, 접촉링에 입자를 접근시키기 위하여 처리실의 주속을 높일 필요가 있다. 예컨대, 60 ∼ 100 ㎛ 의 미립자인 경우에 다공체의 구멍직경 20 ㎛, 주속 300 m/분 이상이 필요해진다. 이 주속 이하로 되면 미립자가 음극 (접촉링) 측에 접근하기 어려워서 도금이 입혀지지 않는 현상이 확인되었다.
그런데, 처리실의 주속을 높이면, 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액은 처리실내에서 유발형상의 버텍스(vertex)를 형성하고 중공커버의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여 중공커버의 개구부에서 도금액이 비산한다. 이 비산하는 도금액과 함께 미립자가 처리실내에서 외부로 유출 (오버플로) 되는 문제가 발생한다. 또한, 오버플로하지 않도록 처리실내의 액량을 적게 하면, 전극이 도금액에 접촉하는 면적이 감속하기 때문에 저전류밀도로 되며, 나아가서는 버텍스의 형성에 의해 전극이 노출되고, 도금액에 접촉하지 않게 되어 전류가 흐르지 않는다는 문제가 발생한다.
이러한 문제들로 인해 100 ㎛ 이하의 미립자에 대해서는 실질상 도금이 불가능해지게 되었다.
또한, 다공체의 구멍직경은 도금액을 통과시키고 미립자는 통과시키지 않는 구멍직경이 채택되어 미립자의 입경에 따라 여러 종류의 구멍직경의 다공체가 사용되고 있다.
그런데, 이들 다공체는 플라스틱이나 세라믹으로 형성되는 연통기포를 갖는 필터형상의 다공체이기 때문에 다공체내의 구멍직경에 상당한 편차가 있다. 따라서, 구멍직경이 미립자의 입경과 동등 또는 큰 부분에서 구멍이 막히거나 입자의 통과로 인한 입자손실이 발생한다. 또한 20 ㎛ 이하의 다공체를 사용하면, 다공체내를 도금액이 통과할 때의 저항이 커져서 다공체로부터의 도금액의 통과량이 현저하게 저하된다. 이와 같은 상태에서 구멍이 막히면, 처리실내의 도금액은 거의 순환교체되는 일이 없어져서 처리실내의 액온상승이나 도금액 조성의 변동 등 도금층의 품질에 악영향을 미치는 문제가 생긴다.
또한, 종래 공지의 이와 같은 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여도 입경이 약 100 ㎛ 이하인 미립자에 전기도금을 실시할 경우에는, 전기도금의 진행에 따라 응집이 일어나서 한개 한개의 미립자에 효율적으로 전기도금하기에는 한계가 있음을 알게 되었다.
그런데, 종래의 도전성 미립자의 제조방법에 있어서는, 미립자가 처리실의 회전에 의한 원심력의 작용에 의해 접촉링 (음극) 에 밀어붙여진 상태로 통전되어 도금이 실시된다. 통전정지와 동시에 회전도 정지하여 미립자는 중력과 도금액의 관성에 의한 흐름에 끌려 저판 중앙부의 평탄면으로 흘러내려 서로 섞인다. 이어서 처리실이 회전하면, 서로 섞이면서 다른 자세로 접촉링에 꽉 눌려서 도금이 실시된다. 이와 같이 회전, 정지의 사이클을 반복함으로써, 처리실에 존재하는 모든 미립자에 균일한 두께의 도금층을 형성하고자 하는 것이다.
그러나, 이와 같은 종래의 도전성 미립자의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제가 있었다.
종래의 도전성 미립자의 제조방법에 있어서는, 처리실의 회전개시부터 통전을 개시할 때까지 일정한 시간을 두고, 그 동안에 미립자를 접촉링 (음극) 으로 이동시킨다 (이하, 이 시간을「입자이동시간」이라 함). 이어서 처리실이 등속회전하고 있는 상태에서 통전을 개시하여 접촉링에 접촉하고 있는 미립자덩어리로 전류를 흘려보내 도금피막을 석출시킨다 (이하, 이 시간을「통전시간」이라 함). 그리고, 통전정지와 함께 처리실의 회전속도를 일정시간에 걸쳐 감속하고 (이하, 이 시간을「감속시간」이라 함), 처리실을 일정시간 정지시킨다 (이하, 이 시간을「정지시간」이라 함). 이 사이클을 1 사이클로 하여 처리가 반복된다.
여기서, 도금의 효율을 향상시키기 위해서는, 통전시간을 길게 설정하거나 통전시의 전류밀도를 높일 필요가 있다.
그러나, 미립자는 응집된 미립자덩어리의 상태에서 접촉링 (음극) 에 접촉하기 때문에, 이 상태에서 장시간 통전하여 도금피막을 석출시키면, 약간의 미립자가 응집된 상태인 채로 도금됨으로써 응집덩어리가 발생하는 문제가 있었다. 즉, 이와 같은 응집덩어리의 발생을 방지하기 위해서는 통전시간을 그다지 길게 설정할 수 없었다.
또한, 전류밀도를 높이면, 1 사이클에 있어서 통전시간내에서의 도금피막 석출량이 너무 많아지기 때문에 응집덩어리가 발생하는 문제가 있었다. 이것은 1 사이클에서의 도금피막 석출량이 너무 많아지면, 미립자가 응집된 미립자덩어리의 표면을 덮도록 두꺼운 도금피막이 석출되기 때문에, 처리실 정지시의 교반력만으로는 이 미립자덩어리의 표면을 덮는 도금피막을 파괴할 수 없으므로, 다음 통전시에는 그 표면으로 도금피막이 더욱 석출되기 때문이라고 생각된다.
또한, 종래의 도전성 미립자의 제조방법은 다음과 같은 문제를 갖고 있다.
비중이 작은 미립자에 도금을 실시할 경우에는 도금액의 비중과의 차이가 거의 없기 때문에, 접촉링으로의 접근이 늦어 접촉링에 완전이 접근하기 전에 통전되면 바이폴러현상 (쌍극현상) 에 의해 도전바탕층이 용해된다. 바이폴러현상이란, 피도금물과 음극의 접촉력이 약한 경우나 피도금물이 음극에 접촉하기 전에 통전된 경우에 피도금물 자체가 분극되어 플러스로 대전된 부분부터 피막의 용해가 일어나는 현상이다.
특히, 유기수지미립자나 무기미립자와 같은 도전성이 없는 미립자의 표면에 무전해도금법 등에 의해 옹스트롬 수준의 도전바탕층을 형성함으로써 도전성을 부여한 미립자에서 바이폴러현상이 발생하면, 도전바탕층의 용해에 의해 미립자 표면의 도전성이 없어지기 때문에 전기도금이 불가능해진다.
또한, 통전개시시간이 너무 짧으면, 모든 미립자가 접촉링에 접근하기 전에 통전이 개시되기 때문에 바이폴러현상이 발생하여 전기도금이 불가능해진다. 반대로 통전개시시간를 너무 길게 하면, 1 사이클내에서의 통전시간의 비율이 적어지므로 효율저하로 이어진다.
그런데, 이방성 도전접착제는 액정디스플레이, 퍼스널컴퓨터, 휴대통신기 등의 일렉트로닉스제품분야에 있어서 반도체소자 등의 소형부품을 기판에 전기적으로 접속하거나 기판끼리를 전기적으로 접속하기 위하여 널리 사용되고 있다.
이와 같은 이방성 도전접착제로는 도전성 미립자를 바인더수지에 혼합한 것 등이 널리 사용되고 있다. 이와 같은 도전성 미립자로는 유기기재입자 또는 무기기재입자의 외표면에 금속도금을 입힌 것이 널리 사용되어 왔다. 이와 같은 도전성 미립자로는, 예컨대 일본 특허공보 평6-96771 호, 공개특허공보 평4-36902 호, 공개특허공보 평4-269720 호, 공개특허공보 평3-257710 호 등에 여러 가지 기술이 개시되어 있다.
또한, 이와 같은 도전성 미립자를 바인더수지와 서로 섞어서 필름형상이나 페이스트형상으로 한 이방성 도전접착제로는, 예컨대 일본 공개특허공보 소63-231889 호, 공개특허공보 평4-259766 호, 공개특허공보 평2-291807 호, 공개특허공보 평5-75250 호 등에 여러 가지 기술이 개시되어 있다.
이들 기술에 있어서의 이방성 도전접착제는, 전기 절연재료에 무전해도금에 의해 도전층을 형성한 도전성 미립자를 사용하는 것이 널리 채택되고 있다. 그러나, 무전해도금에 의해 형성한 도전층은 통상 그다지 두껍게 할 수 없기 때문에 접속시의 전류용량이 적은 결점이 있었다.
따라서, 통전성의 신뢰성을 향상시켜 접속시의 전류용량을 크게 할 목적으로 귀금속에 의한 도금이 채택되고 있으나, 절연재료에 귀금속을 직접 도금하기가 어렵기 때문에, 우선 니켈 등의 귀금속을 무전해도금에 의해 도금한 후에 귀금속을 치환도금하는 방법이 실시되고 있다. 이 경우의 치환반응에서는 비금속층의 표면이 완전히 치환되는 것이 아니라 일부에 귀금속이 남아 있기 때문에, 그 부분이 서서히 열화를 일으켜 충분한 신뢰성을 얻을 수 없다는 우려가 있었다.
특히, 최근에는 전자기기나 전자부품의 소형화가 현격히 진행되어 기판 등의 배선이 미세해지고, 접속부의 신뢰성 향상이 급선무가 되었다. 그리고, 최근 개발되고 있는 플라즈마 디스플레이에 적용하기 위한 소자는 대전류구동타입으로 되어 있기 때문에, 대전류에 대응할 수 있는 이방성 도전접착제가 요구되어지고 있다. 전류용량의 문제를 해결하기 위해서는 도전성 미립자의 농도를 높이는 방법도 있는데, 농도를 높이면 전극간에서의 리크(leak)가 발생하기 쉽다는 문제가 있었다.
그런데, 반도체소자, 수정발진자, 광전변환소자 등의 전자회로소자는, 전자회로기판에 접속되어 전자회로부품으로 되며, 일렉트로닉스분야에 있어서 여러 가지 형태로 사용되고 있다. 이와 같은 전자회로소자의 전자회로기판으로의 접속에 관해서는 여러 가지 기술이 발달되어 왔다.
일본 공개특허공보 평9-293753 호에는 전자회로소자와 전자회로기판을 각각의 전극부에 특수한 추가 공정을 실시하지 않고 접합성을 향상시키기 위하여, 도전 볼을 사용하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술에 있어서는 다음에 설명하는 여러 가지 문제점을 종합적으로 해결한 것은 아니었다.
일본 공개특허공보 평9-213741 호에는 반도체 칩과 유기프린트배선기판이 땜납으로 접속되며, 그리고 접합부 전면 등이 절연성 유기봉지재료로 피복된 반도체장치가 개시되어 있다. 그러나 이 기술에서는 번잡한 작업을 요하기 때문에, 접합부에 있어서의 여러 가지 문제점을 종합적으로 해결하는 것은 아니었다.
전자회로소자를 전자회로기판에 접속하여 전자회로부품을 제조할 때에, 당해 접속부분의 접합성에 기인하여 여러 가지 문제점이 발생하는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 기술이 이용되어 왔다.
따라서, 이들 종래기술을 반도체소자로서 IC 베어 칩을 전자회로기판에 접속시키는 경우를 예로 들어 정리해서 기재하면 다음과 같다.
(1) 와이어본딩법
금이나 동의 세선에 의해 IC 칩의 주변전극과 전자회로기판을 가열·압접시켜 접속하는 방법이다. 이 와이어본딩법은 IC 칩의 알루미늄전극에 아무런 가공도 하지 않아도 와이어접속할 수 있는 이점을 가지나, 반면 접속피치를 그다지 작게 할 수 없거나 접속부분이 커지는 등의 문제가 있다.
(2) 땜납범프에 의한 플립 칩 접합법 (예, 일본 공개특허공보 평9-246319 호)
IC 베어 칩의 전극부에 땜납범프를 형성한 것을 전자회로기판 전극부에 포개서 가열함으로써, 땜납을 융해시켜 접속하는 방법이다 (도 36). 땜납범프의 형성은 IC 칩의 알루미늄 전극에 다층금속 배리어층을 형성시킨 후, 땜납도금을 실시하여 가열하는 방법이나 땜납 볼을 전극부에 올려 놓은 후에 가열하는 방법 등으로 실시된다.
땜납범프에 의한 플립 칩 접합법은 땜납의 셀프얼라인먼트효과에 의한 전극끼리의 위치맞춤을 실시하기 쉽다는 이점을 갖고 있다. 그러나, 반면 IC 칩의 알루미늄전극에 다층금속배리어층을 형성할 필요가 있는 점, 땜납범프부가 융해됨으로써 갭을 일정하게 유지할 수 없는 점, 땜납범프부가 IC 베어 칩과 전자회로기판의 열팽창계수의 차로 인해 발생하는「어긋남변형」을 받아 땜납범프부와 기판전극부의 접속부분에 크랙이 발생하여 접속신뢰성이 저하될 위험이 있는 등의 문제가 있다.
(3) 고강성 코어를 갖는 땜납 피복 볼에 의한 플립 칩 접합법 (예, 공개특허공보 평9-293753 호, 공개특허공보 평9-293754 호, 공개특허공보 평5-243332 호, 공개특허공보 평7-212017 호)
예컨대, 동코어에 땜납을 피복한 볼을 IC 칩의 전극부에 올려 놓은 후에 가열함으로써, 상기 땜납 피복 볼을 IC 칩의 전극부에 고정시키고, 그 후 고정된 땜납 피복 볼을 전자회로기판의 전극부에 포갠 후, 다시 가열함으로써 접속하는 방법이다 (도 47). 이 방법에 있어서도 (2) 와 마찬가지로 IC 베어 칩과 전자회로기판의 열팽창계수의 차로 인해 생기는「어긋남변형」을 받아 땜납 피복 볼과 기판전극부의 접속부분에 크랙이 발생하여 접속신뢰성이 저하될 위험이 있는 등의 문제가 있다.
(4) 전사범프방식에 의한 플립 칩 접합법
주석 또는 금 도금처리가 실시된 필름 캐리어의 리드부에 범프형성용 기판상에 형성된 금범프를 1 번째 열압착에 의해 전사·재치시키고, 이어서 IC 칩을 포갠 후, 2 번째 열압착을 실시하는 방법이다 (도 48). 이 방법에 있어서는 IC 칩의 알루미늄전극에 금속배리어층을 형성할 필요가 없다는 이점을 갖고 있다. 그러나, 반면 특히 2 번째 열압착에 있어서, 특히 높은 압력을 IC 칩에 가할 필요가 있어, IC 칩의 성능을 해칠 위험이 있는 등의 문제가 있다.
(5) 도전성 수지로 이루어지는 범프에 의한 플립 칩 접합법
은분말과 에폭시접착제로 이루어지는 도전성 수지를 스크린인쇄법에 의해 IC 베어 칩의 전극부에 약 10 ㎛ 두께의 범프형상으로 형성한 것을 가열경화시키고, 전자회로기판의 전극부에 포갠 후, 다른 도전접착제를 통해 접합하는 방법이다 (도 49). 접합시에 고가의 재료를 필요로 하지 않고 간단한 프로세스로 충분한 이점을 갖는다. 그러나, 반면 IC 칩의 알루미늄전극에 니켈/팔라듐 등의 특별한 전극을 부가시킬 필요가 있는 점, 범프부가 소성변형하기 쉽기 때문에 접합신뢰성이 저하될 위험이 있는 등의 문제가 있다.
(6) 이방성 도전접착제에 의한 플립 칩 접합법
약 5 ㎛ 의 금속미립자 또는 수지코어미립자의 둘레에 금속도금을 실시한 도전성 미립자를 열가소성 또는 열경화성 접착성 수지와 함께 섞어 액상 또는 필름상의 이방성 도전접착제를 제조하고, 이 이방성 도전접착제를 사용하여 IC 칩의 알루미늄전극에 형성된 금범프부와 전자회로기판의 전극부를 열압착에 의해 접합시키는 방법이다 (도 50). 접합시에 상기 (1) ∼ (5) 에 있어서 필요했던 IC 칩과 전자회로기판의 틈을 충전하기 위한 보강용 봉지수지를 필요로 하지 않는다는 이점을 갖는다. 그러나, 반면 금범프를 형성할 필요가 있는 점, IC 칩과 전자회로기판의 전극부의 간격 이외의 틈 부분으로도 도전성 미립자가 들어가며, 따라서 인접하는 전극간의 절연저항치를 저하시켜 전극간의 쇼트를 야기할 위험이 있는 등의 문제가 있다.
이상의 (1) ∼ (6) 과 같은 종래기술 및 이들에 있어서의 문제점을 해결하기 위해서는 다음과 같은 고안이 필요하다.
(1) 와이어본딩법과 (2) 땜납범프에 의한 플립 칩 접합법에 있어서, 100 ㎛ 이하 피치의 고밀도실장이 어려운 점을 해결하기 위하여, 고밀도배선된 IC 칩, 전자회로기판을 접합할 수 있게 한다.
(2) 땜납범프에 의한 플립 칩 접합법과 (3) 고강성 코어를 갖는 땜납 피복 볼에 의한 플립 칩 접합법에 있어서, IC 칩과 전자회로기판의 열팽창계수의 차로 인해 어긋남변형이 생겨 땜납범프 또는 땜납 피복 볼과 기판전극부의 접속부분에 크랙이 발생하여 접속신뢰성이 저하되는 문제점, 및 (5) 도전성 수지로 이루어지는 범프에 의한 플립 칩 접합법에 있어서, 범프부가 소성변형되기 쉽기 때문에 접합신뢰성이 저하되는 문제를 해결하기 위하여, IC 칩, 전자회로기판으로 이루어지는 전자회로부품에 있어서의 접속신뢰성을 향상시킨다.
(4) 전사범프방식에 의한 플립 칩 접합법에 있어서, 특히 2 번째 열압착에 있어서, 특히 높은 압력을 IC 칩에 가할 필요가 있으므로, IC 칩의 성능을 해치는 문제점을 해결하기 위하여, IC 칩과 전자회로기판의 접합프로세스에서의 높은 압력을 불필요하게 한다.
(6) 이방성 도전접착제에 의한 플립 칩 접합법에 있어서, 전극부 이외의 틈 부분에 도전성 미립자가 존재하기 때문에 인접하는 전극간의 절연저항치가 저하되는 문제점을 해결하기 위하여, IC 칩, 전자회로기판의 인접하는 전극간의 절연저항치의 저하를 방지한다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위해서는 상기한 문제의 전부를 해결하기 위한 방책이 필요했다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 효율적으로 도금처리를 할 수 있으며, 100 ㎛ 이하의 미립자에도 균일한 도금층을 형성할 수 있는 도전성 미립자의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 도전성 미립자의 응집을 방지하여, 그 한알 한알의 도전성 미립자의 표면에 균일하게 전기도금층을 형성할 수 있는 도전성 미립자의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 도금액내에서 미립자가 응집하지 않고, 효율적으로 모든 미립자에 균일한 두께의 도금층을 형성할 수 있는 도전성 미립자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 접속저항이 낮고, 접속시의 전류용량이 크고, 접속신뢰성이 높고, 리크현상을 일으키지 않는 이방성 도전접착제 및 도전접속구조체를 제공하는 것, 이를 위한 도전성 미립자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 여러 가지 원인에서 발생하는 전자회로소자와 전자회로기판 사이의 접속불량 등을 종합적으로 해소할 수 있는 전자회로부품, 이 전자회로부품에 사용되는 전자회로소자, 전자회로기판 및 도전성 미립자, 그리고 이 전자회로부품의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명 1 은, 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 저판의 외주상면에 배치되며, 도금액만을 통과시키는 다공체와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실과, 상기 개구부로부터 도금액을 상기 처리실로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 도금액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치이다.
본 발명 2 는, 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 저판의 외주상면에 배치되며 다공질 지지체의 내측면에 도금액만을 통과시키는 구멍직경을 가지며 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 인 시트형상의 필터를 붙인 것인 다공체와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상의 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실과, 상기 개구부로부터 도금액을 상기 처리실로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 도금액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치이다.
본 발명 3 은, 다공체가 다공질 지지체의 내측면에 도금액만을 통과시키는 구멍직경을 가지며, 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 인 시트형상의 필터를 붙인 것인 점 이외에는, 본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치와 동일한 구성으로 이루어지는 도전성 미립자의 제조장치이다.
본 발명 4 는, 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 저판의 상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 플레이트형상의 다공체와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상의 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실과, 상기 개구부로부터 도금액을 상기 처리실로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 도금액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치이다.
본 발명 5 는, 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 저판의 상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 플레이트형상의 다공체와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실과, 상기 개구부로부터 도금액을 상기 처리실로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 도금액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치이다.
본 발명 6 은, 다공체가 플레이트형상 다공질 지지체의 상면에 도금액만을 통과시키는 구멍직경을 가지며, 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 인 시트형상의 필터를 붙인 것인 점 이외에는, 본 발명 4 또는 본 발명 5 의 도전성 미립자의 제조장치와 동일한 구성으로 이루어지는 도전성 미립자의 제조장치이다.
본 발명 7 은, 도금공정에 의해 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법으로서, 상기 도금공정중에 생성되는 미립자의 응집덩어리를 분산, 분쇄하여 단입자화하기 위하여 전단력, 충격력 및 캐비테이션으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 부여하는 공정을 포함하는 도전성 미립자의 제조방법이다.
본 발명 8 은, 음극과 양극을 배치한 도금욕중에서 원심력에 의해 미립자를 음극에 충돌시키는 도금공정에 의해 상기 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법으로서, 상기 도금공정중에 생성되는 미립자의 응집덩어리를 분산, 분쇄하여 단입자화하기 위하여 전단력, 충격력 및 캐비테이션으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 부여하는 공정을 포함하는 도전성 미립자의 제조방법이다.
본 발명 9 는, 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 저판의 외주상면에 배치되며 처리액만을 통과시키는 다공체와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실과, 상기 개구부로부터 처리액을 상기 처리실로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 처리액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 처리액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 전기도금장치를 사용하고, 전처리를 실시한 미립자를 상기 처리실에 넣고, 상기 처리실내로 도금액을 공급하면서 상기 처리실을 그 회전축을 중심으로 회전시키는 도금공정에 의해 상기 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법으로서, 상기 도금공정중에 생성되는 미립자의 응집덩어리를 분산, 분쇄하여 단입자화하기 위하여 전단력, 충격력 및 캐비테이션으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 부여하는 공정을 포함하는 도전성 미립자의 제조방법이다.
본 발명 10 은, 본 발명 7, 8, 9 의 도전성 미립자의 제조방법을 실시하기 위하여 사용되는 도전성 미립자의 제조장치이다.
본 발명 11 은, 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 저판의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상부중앙에 개구부를 갖는 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 도금조와, 상기 도금조내에 도금액만을 통과시키는 간막이판에 의해 형성된 상기 접촉링의 내측면을 포함하는 처리실과, 상기 개구부로부터 도금액을 상기 도금조로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 도금액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치이다.
본 발명 12 는, 도금공정에 의해 미립자의 표면에 도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법으로서, 상기 도금공정은 측면에 음극을 가지며 또한 도금액을 투과하여 배출할 수 있는 필터부를 갖는 회전가능한 처리실과, 상기 처리실 속에 상기 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여, 상기 처리실의 회전과 정지를 반복함으로써 실시되는 것으로, 상기 미립자를 상기 음극에 접촉시킨 상태에서 통전을 실시하여 상기 미립자의 표면에 도금층을 형성하는 통전공정과 상기 미립자를 교반하는 교반공정을 갖는 것인 도전성 미립자의 제조방법이다.
본 발명 13 은, 도금공정에 의해 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법으로서, 상기 도금공정은 측면에 음극을 가지며 또한 도금액을 투과하여 배출할 수 있는 필터부를 갖는 회전가능한 처리실과, 상기 처리실 속에 상기 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여, 상기 처리실의 회전에 의한 원심력의 효과로 미립자를 상기 음극에 접촉시킨 상태에서 통전을 실시하여 상기 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하고, 그 후 상기 처리실의 회전 및 통전을 정지하며, 그리고 상기 처리실의 회전과 정지를 반복함으로써 실시되는 것으로, 상기 미립자와 상기 도금액의 비중차는 0.04 ∼ 22.00 인 도전성 미립자의 제조방법이다.
본 발명 14 는, 도금공정에 의해 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법으로서, 상기 도금공정은 측면에 음극을 가지며 또한 도금액을 투과하여 배출할 수 있는 필터부를 갖는 회전가능한 처리실과, 상기 처리실 속에 상기 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여, 상기 처리실의 회전에 의한 원심력의 효과로 미립자를 상기 음극에 접촉시킨 상태에서 통전을 실시하여 상기 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하고, 그 후 상기 처리실의 회전 및 통전을 정지하며, 그리고 상기 처리실의 회전과 정지를 반복함으로써 실시되는 것으로, 상기 처리실의 회전은 원심효과가 2.0 ∼ 40.0 으로 되는 회전수로 실시되고, 상기 통전은 상기 처리실의 회전개시부터 0.5 ∼ 10 초후에 개시되고, 상기 처리실의 정지시간은 0 ∼ 10 초인 도전성 미립자의 제조방법이다.
본 발명 16 은, 외표면을 전기도금한 도전성 미립자로서, 입경이 0.5 ∼ 5000 ㎛ 이고, 종횡비가 1.5 미만이고, 변동계수가 50 % 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 미립자이며, 이것을 사용하는 이방성 도전접착제 및 도전접속구조체이다.
본 발명 17 은, 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부를 전기적으로 접속하여 이루어지는 전자회로부품으로서, 상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 표면에 도전금속층이 형성된 적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고, 상기 전자회로소자의 전극부와 상기 전자회로기판의 전극부의 접속부에 있어서, 각 접속부당 복수개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품이다.
발명의 상세한 개시
이하, 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 에 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태를 나타낸다.
본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치는, 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판 (10) 과, 상기 저판 (10) 의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체 (12) 와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링 (11) 과, 상부중앙에 개구부 (8) 를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버 (1) 와, 상기 중공커버 (1) 의 외주부와 상기 저판 (10) 사이에 상기 다공체 (12) 와 상기 접촉링 (11) 을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실 (13) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 도금액을 상기 처리실 (13) 로 공급하는 공급관 (6) 과, 상기 다공체 (12) 의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기 (4) 와, 상기 용기 (4) 에 고인 도금액을 배출하는 배출관 (7) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극 (2) 을 갖는다.
상기 다공체 (12) 는 링형상의 것으로서, 플라스틱이나 세라믹으로 형성되는 연통기포를 갖는 필터형상의 다공체로서, 도금액 등의 처리액은 통과시키지만 미립자 및 얻어진 도전성 미립자는 통과시키지 않는 구멍직경의 것이 채택된다.
도금액은 구동축 (3) 의 회전에 의해 원심력을 받아 다공체 (12) 를 통과하고, 플라스틱용기 (4) 내로 비산함으로써 처리실내 (13) 의 도금액의 액면이 저하되기 때문에, 이를 보충하기 위하여 개구부 (8) 로부터 도금액을 공급하는 공급관 (6) 에서 처리실 (13) 로 도금액을 공급하여 처리실내 (13) 의 액면이 항상 전극 (2a) 에 접촉상태로 되도록 액량을 레벨센서 (5) 로 관리한다. 도 1 중 2 는 플러스전극으로서 상기 양극 (2a) 에 접속되어 있다. 9 는 콘택트브러시이다. 전극용 전원은 도시되어 있지 않다.
본 발명 1 에 있어서는, 도금액 공급관 (6) 에서 처리실내 (13) 로 도금액을 공급하고, 이어서 중공커버 (1) 의 개구부 (8) 에서 처리실 (13) 로 도전바탕층이 형성된 미립자를 투입하여 분산시킨다. 이 도전성 바탕층의 형성으로는 무전해 도금법이 이용되는데, 이에 한정되는 것은 아니며 그 외 공지의 도전성 부여방법에 의해 형성할 수도 있다. 미립자를 처리실 (13) 내로 넣을 때에는 구동축 (3) 을 회전시켜 둔다. 도금액은 구동축 (3) 의 회전에 따라 다공체 (12) 를 통해 처리실 (13) 외부로 나가기 때문에, 그 감소량을 도금액 공급관 (6) 으로부터 보급한다. 그 외의 도금조건은 통상의 도금의 경우와 특별히 다른 점은 없다.
보다 균일한 도금층을 형성하기 위해서는, 구동축 (3) 의 회전방향을 일정시간마다 역회전시키거나 또는 정지시키는 것이 바람직하다.
본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치는, 중공커버 (1) 가 상부중앙에 개구부 (8) 를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 직경의 중공원통을 접합하며, 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽인 형상으로 되어 있기 때문에, 구동축 (3) 의 회전수를 높여 처리실 (13) 의 주속을 높임으로써, 도 3 에 나타낸 바와 같이 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하여 커버 (1) 의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여도 오버플로하지 않는다. 그리고, 주속이 높아져서 커버상단까지 액이 상승하여도 중공커버 (1) 의 외부로 액이 비산하는 경우가 없다. 따라서, 본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치는, 도전성 바탕층이 형성된 미립자의 입경이 100 ㎛ 이하인 경우에 처리실 (13) 의 주속을 도금층이 균일하게 형성되는 데 충분한 속도까지 높일 수 있다.
중공커버 (1) 의 상단부의 형상은 도금액이 처리실에서 오버플로하지 않는 것이면 되며, 예컨대 도 4, 도 5, 도 6 등의 형상이어도 된다. 또한, 도 7 에 나타낸 바와 같이 전극 (2) 에 부착된 중공커버 밀봉용 상측 뚜껑 (14) 과 중공커버 (1) 에 의해 처리실 (13) 내를 밀봉하고, 처리실 (13) 과 전극 (2) 이 회전가능한 구조여도 된다. 이 경우에는 액면계에 의한 액면레벨 제어가 불필요해진다.
본 발명 2 의 도전성 미립자의 제조장치는, 중공커버가 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상의 것이며, 또한 다공체가 다공질 지지체의 내면측에 도금액만을 통과시키는 구멍직경을 가지며, 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 인 시트형상의 필터를 붙인 것인 점 이외에는, 본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치와 동일한 구성으로 이루어지는 것이다.
본 발명 2 에 있어서는, 이와 같은 다공체를 사용함으로써 액통과량을 떨어뜨리지 않고 입자의 구멍막힘, 유출을 방지할 수 있게 된다.
도 8 에 본 발명 2 에서 사용되는 다공체의 일실시형태의 단면구조를 나타낸다. 이 실시형태에서 사용되고 있는 다공체는 링형상의 다공질 지지체 (19) 의 내측면에 도금액만을 통과시키는 구멍직경을 가지며, 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 인 시트형상의 필터 (20) 를 붙인 것이다. 필터 (20) 는 링형상 다공질 지지체 (19) 의 내측면에만 붙여도 되지만, 링형상 다공질 지지체 (19) 의 상면 및 하면에까지 연장하여 끌어넣어 접촉링 (11) 과 저판 (10) 으로 끼워넣는 것이 바람직하다.
링형상 다공질 지지체 (19) 의 재질로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 세라믹 등이 사용된다.
링형상 다공질 지지체 (19) 의 구멍직경은 처리실 (13) 내에 넣는 미립자의 입경에 관계없이 처리실을 형성하는 데 필요한 강도를 갖고 있으면 되며, 50 ∼ 600 ㎛ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 ∼ 300 ㎛ 이다.
시트형상 필터 (20) 의 재질로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 나일론 66, 폴리에스테르부직포, 테플론 등이 사용된다.
시트형상 필터 (20) 의 구멍직경은 피도금물인 미립자의 입경에 따라 0.5 ∼ 100 ㎛ 인 것이 적절히 선택된다. 또한, 필터를 겹쳐 붙여서 통과량을 조정할 수 있다.
본 발명 3 의 도전성 미립자의 제조장치는, 다공체가 다공질 지지체의 내면측에 도금액만을 통과시키는 구멍직경을 가지며, 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 인 시트형상의 필터를 붙인 것인 점 이외에는, 본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치와 동일한 구성으로 이루어지는 것이다. 즉, 본 발명 3 의 도전성 미립자의 제조장치는, 본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치의 특징인 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버와, 본 발명 2 의 도전성 미립자의 제조장치인 링형상 다공질 지지체와 시트형상 필터로 이루어지는 링형상 다공체를 모두 갖는 것이다.
본 발명 3 의 도전성 미립자의 제조장치는 이와 같은 구성으로 이루어지기 때문에, 처리실의 주속이 높아져서 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하여 커버의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여도 오버플로하거나 중공커버의 외부로 액이 비산하는 일이 없으며, 또한 액통과량을 낮추지 않고 입자의 구멍막힘, 유출을 방지할 수 있으므로, 도전성 바탕층이 형성된 미립자의 입경이 100 ㎛ 이하여도 효율적으로 균일한 도금층을 형성할 수 있다.
도 9 에 본 발명 4 의 도전성 미립자의 제조장치의 일실형태를 나타낸다.
본 발명 4 의 도전성 미립자의 제조장치는, 수직인 구동축 상단부에 고정된 원반형상의 저판 (10) 과, 상기 저판 (10) 의 상면에 배치되며, 도금액만을 통과시키는 플레이트형상의 다공체 (21) 와, 상기 다공체 (21) 상면에 배치된 통전용 접촉링 (11) 과, 상부중앙에 개구부 (8) 를 갖는 원추사다리꼴형상의 중공커버 (1) 와, 상기 중공커버 (1) 의 외주부와 상기 저판 (10) 사이에 상기 다공체 (21) 와 상기 접촉링 (11) 을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실 (13) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 도금액을 상기 처리실 (13) 로 공급하는 공급관 (6) 과, 상기 다공체 (21) 의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기 (4) 와, 상기 용기 (4) 에 고인 도금액을 배출하는 배출관 (7) 과, 상기 개구부 (18) 로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극 (2) 을 갖는다.
본 발명 4 의 도전성 미립자의 제조장치는, 중공커버가 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상의 것이며, 또한 다공체가 플레이트형상인 것인 점 이외에는, 본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치와 동일한 구성으로 이루어지는 것이다.
링형상의 다공체를 이용한 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 입경 100 ㎛ 이하의 미립자에 도금을 실행할 경우, 다공체로부터의 액의 유출로 인해 다공체 여과면상에 미립자가 밀어붙여지며, 그 결과 링형상의 응집물이 발생하는 경우가 있다. 여기서, 플레이트형상의 다공체는 링형상의 다공체에 비하여 도금액이 통과할 수 있는 단면적이 크다. 따라서, 본 발명 4 의 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 여과면의 통과유속이 늦어져서 다공체 통과면상에 미립자가 꽉 눌림으로써 링형상의 응집물이 발생하는 문제가 해결된다.
본 발명 5 의 도전성 미립자의 제조장치는, 중공커버가 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며, 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 것인 점 이외에는, 본 발명 4 의 도전성 미립자의 제조장치와 동일한 구성으로 이루어지는 것이다. 즉, 본 발명 5 의 도전성 미립자의 제조장치는, 본 발명 1 의 도전성 미립자의 제조장치의 특징인 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버와, 본 발명 4 의 도전성 미립자의 제조장치의 특징인 플레이트형상의 다공체를 모두 갖는 것이다.
도 10 에 본 발명 5 의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태를 나타낸다.
본 발명 5 의 도전성 미립자의 제조장치는, 이와 같은 구성으로 이루어지기 때문에, 처리실의 주속이 높아져서 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하고, 커버의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여도 오버플로하거나 중공커버의 외부로 액이 비산하는 일이 없으며, 또한 여과면의 통과유속이 늦어져서 다공체 여과면상에 미립자가 꽉 눌림으로써 링형상의 응집물이 발생하는 문제가 해결된다.
본 발명 6 의 도전성 미립자의 제조장치는, 다공체가 원반형상의 다공질 지지체의 상면에 도금액만을 통과시키는 구멍직경을 가지며, 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 인 시트형상의 필터를 붙인 것인 점 이외에는, 본 발명 4 의 도전성 미립자의 제조장치 또는 본 발명 5 의 도전성 미립자의 제조장치와 동일한 구성으로 이루어지는 것이다.
본 발명 6 에 있어서는, 이와 같은 다공체를 사용함으로써 액통과량을 낮추는 일 없이 입자의 구멍막힘, 유출을 보다 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
본 발명 6 의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태를 도 11 에 나타낸다.
이 실시형태에서 사용되는 다공체는 플레이트형상의 다공질 지지체 (22) 의 상면에 도금액만을 통과시키는 구멍직경을 가지며, 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 인 시트형상의 필터 (20) 를 붙인 것이다. 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 는 그 형상 이외에는, 링형상 다공질 지지체 (19) 와 동일한 것이다.
또한 본 발명 6 의 도전성 미립자의 제조장치의 다른 실시형태로는, 도 12 에 나타낸 바와 같이 저판 (10) 의 상면 외주부에 배치된 링형상 다공질 지지체 (19) 와 접촉링 (11) 사이에 처리실 (13) 의 저면 전체가 여과면이 되도록 시트형상 필터 (20) 을 배치하여, 처리실 (13) 내를 시트형상 필터 (20) 로 분할한 구조의 것이어도 된다.
본 발명 1, 2, 3, 4, 5 및 6 의 도전성 미립자의 제조장치에 의해 제조할 수 있는 도전성 미립자의 도금층의 재료로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 금, 은, 동, 백금, 아연, 철, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄, 카드뮴, 규소 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하여도 되고, 2 종 이상을 병용하여도 된다.
본 발명 1, 2, 3, 4, 5 및 6 의 도전성 미립자의 제조장치에서 사용되는 미립자는 유기수지미립자여도 무기미립자여도 된다.
상기 미립자는 그 입경이 0.5 ∼ 5000 ㎛ 이며, 또한 그 변동계수가 50 % 이하인 것이 바람직하다.
본 발명 7, 8, 9 에 있어서는 도금공정에 의해 미립자의 표면에 전기도금층을 형성한다. 특히, 음극과 양극을 배치한 도금욕내에서 원심력에 의해 미립자를 음극에 충돌시키는 도금공정에 의해 상기 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명 7, 8, 9 에 있어서는, 상기 도금공정중에 생성되는 미립자의 응집덩어리를 분산, 분쇄하여 단입자화하기 위하여 전단력, 충격력 및 캐비테이션으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 부여하는 공정을 포함한다.
본 발명 7 에 있어서, 상기 전단력, 충격력 및 캐비테이션으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 부여하는 방법으로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 스태틱 믹서, 호모믹서, 호모지나이저, 교반기, 펌프, 초음파 등의 분쇄장치를 사용하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 캐비테이션 (압력강하) 이란, 유동하고 있는 유체의 압력이 국부적으로 저하되어 증기나 함유기체를 함유하는 거품이 발생하는 현상을 의미한다.
상기 도금공정은 전기도금장치에 의해 실시된다.
상기 전기도금장치로는 통상 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 도 1 에 나타낸 바와 같이 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 저판의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실과, 상기 개구부로부터 처리액을 상기 처리실로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 처리액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 처리액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명 7, 8, 9 에 있어서는, 상기 전기도금장치와 상기 분쇄장치를 조합함으로써, 도금공정중에 생성되는 미립자 응집덩어리를 분산, 분쇄해서 단입자화하여 한알 한알의 미립자의 표면에 균일하게 전기도금층을 형성할 수 있다.
상기 전기도금장치와 상기 분쇄장치를 조합하는 방법으로는, 예컨대 상기 전기도금장치로 도금공정 종료후, 분쇄장치로 단입자화하여도 되는데, 이 경우에는 도금된 미립자의 표면에 흠집, 박리흔적이 남아 균일한 도금층을 형성하기가 어렵다. 따라서, 전기도금장치로 도금층을 형성시키면서 연속적으로 분쇄장치에 의해 단입자화하는 것이 바람직하다. 또한, 목적하는 막두께로 될 때까지 미립자를 순환시켜 도금을 실시하여도 되고, 전기도금장치와 분쇄장치를 일렬로 늘어놓고 1 패스로 도금을 실행하여도 된다.
본 발명 7, 8, 9 에 있어서, 도전성 미립자의 전기도금층은 특별히 한정되지 않으나, 금, 은, 동, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄, 카드뮴 및 규소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명 7, 8, 9 에서 사용되는 미립자는 유기수지미립자여도 무기미립자여도 된다.
상기 미립자는 그 입경이 0.5 ∼ 5000 ㎛ 이며, 또한 그 변동계수가 50 % 이하인 것이 바람직하다.
본 발명 7, 8, 9 의 도전성 미립자의 제조방법에 의해 다음 효과가 얻어진다.
① 전단력, 충격력 및 캐비테이션으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 부여하는 공정을 포함함으로써, 입경이 약 100 ㎛ 이하인 미립자를 사용한 경우에도 단입자화된 균일한 도금층 두께의 도전성 미립자를 얻을 수 있다.
② 전기도금장치와 분쇄장치를 직렬로 접속하고, 전기도금장치로 도금층을 형성시키면서 연속적으로 분쇄장치에 의해 단입자화함으로써, 도금표면에 박리흔적이나 흠집이 전혀 없고, 균일한 도금층 두께의 도전성 미립자를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명 10 의 도전성 미립자의 제조장치의 일실형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 에 본 발명 10 의 도전성 미립자의 제조장치에서 사용되는 전기도금장치의 일실시형태를 나타낸다. 도 15 에 본 발명 10 의 도전성 미립자의 제조장치에 있어서의 전기도금장치와 분쇄장치를 조합한 순환방식의 일실시형태의 흐름도를 나타낸다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 본 발명 10 의 도전성 미립자의 제조장치에서 사용되는 전기도금장치는, 수직인 구동축 (3) 의 상단부에 고정된 원반형상의 저판 (10) 과, 상기 저판 (10) 의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체 (12) 와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링 (11) 과, 상부중앙에 개구부 (8) 를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버 (1) 와, 상기 중공커버 (1) 의 외주부와 상기 저판 (10) 사이에 상기 다공체 (12) 와 상기 접촉링 (11) 을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실 (13) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 처리액을 상기 처리실 (13) 로 공급하는 공급관 (6) 과, 상기 다공체 (12) 의 구멍에서 비산한 처리액을 받는 용기 (4) 와, 상기 용기에 고인 처리액을 배출하는 배출관 (7) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극 (2) 을 갖는다.
상기 다공체 (12) 는 플라스틱이나 세라믹으로 형성되는 연통기포를 갖는 필터형상의 다공체로서, 도금액 등의 처리액은 통과시키지만 미립자 및 도전성 미립자는 통과하지 않는 구멍직경의 것이 채택된다.
처리액은 구동축 (3) 의 회전에 의해 원심력을 받아 다공체 (12) 를 통과하고, 플라스틱용기 (4) 내로 비산함으로써 처리실내 (13) 의 처리액의 액면이 저하되기 때문에, 이를 보충하기 위하여 개구부 (8) 로부터 처리액을 공급하는 공급관 (6) 에서 처리실 (13) 로 처리액을 공급하여 처리실내 (13) 의 액면이 항상 전극 (2a) 에 접촉상태로 되도록 액량을 레벨센서 (5) 로 관리한다. 도 1 중 2 는 플러스전극으로서 상기 양극 (2a) 에 접속되어 있다. 9 는 콘택트브러시이다. 전극용 전원은 도시되어 있지 않다.
본 발명 10 에 있어서는, 처리액 공급관 (6) 에서 처리실내 (13) 로 도금액을 공급하고, 이어서 중공커버 (1) 의 개구부 (8) 에서 처리실 (13) 로 도전바탕층이 형성된 미립자를 투입하여 분산시킨다. 이 도전성 바탕층의 형성으로는 무전해 도금법이 바람직하게 이용되는데, 이에 한정되는 것은 아니며 그 외 공지의 도전성 부여방법에 의해 형성할 수도 있다. 미립자를 처리실 (13) 내로 넣을 때에는 구동축 (3) 을 회전시켜 둔다. 도금액은 구동축 (3) 의 회전에 따라 다공체 (12) 를 통해 처리실 (13) 외부로 나가기 때문에, 그 감소량을 처리액 공급관 (6) 으로부터 보급한다. 그 외의 도금조건은 통상의 도금공정의 경우와 특별히 다른 점은 없다.
보다 균일한 전기도금층을 형성하기 위해서는, 구동축 (3) 의 회전방향을 일정시간마다 역회전시키거나 또는 정지시키는 것이 바람직하다.
본 발명 10 에 있어서는, 처리실 (13) 에 도전성 바탕층이 형성된 미립자를 도금액에 담근 상태에서 존재시키고, 구동축 (3) 을 회전시키면서 접촉링 (11) (음극) 및 양극 (2a) 의 양전극 사이로 통전한다. 상기 미립자는 원심력의 작용으로 접촉링 (11) 으로 밀어붙여져서 양극 (2a) 에 면한 상기 미립자에 도금층이 형성된다. 구동축 (3) 이 정지하면, 상기 미립자는 중력의 작용과 도금액의 관성에 의한 흐름에 끌려서 저판 중앙부의 평탄면으로 흘러내려 서로 섞이고, 이어서 구동축 (3) 이 역회전을 개시하면, 서로 섞이면서 다른 자세로 원심력의 작용에 의해 접촉링 (11) 에 밀어붙여지므로 양극 (2a) 에 면한 다른 상기 미립자에 도금층이 생긴다.
이와 같이 구동축 (3) 의 회전과 정지가 반복됨으로써 도금공정이 진행되는데, 도 15 에 나타낸 바와 같이 이 도금공정중에 처리실 (13) 내의 상기 미립자를 도금액과 함께 연속적으로 꺼내 분쇄장치로 보낸다. 분쇄장치로 보내진 미립자는 전단력, 충격력 및 캐비테이션 (압력강하) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 힘이 부여되어 단입자로 해쇄되어 전기도금장치의 처리실내로 되돌려진다.
이들 조작을 반복함으로써 미립자의 응집을 방지할 수 있으며, 전기도금층이 균일하게 형성된 도전성 미립자가 얻어진다.
도 19 에 본 발명 11 의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태를 나타낸다.
본 발명 11 의 도전성 미립자의 제조장치는, 수직인 구동축 (3) 의 상단부에 고정된 원반형상의 저판 (10) 과, 상기 저판 (10) 의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체 (12) 와, 상기 다공체 (12) 상면에 배치된 통전용 접촉링 (11) 과, 상부중앙에 개구부 (8) 를 갖는 중공커버 (1) 와, 상기 중공커버 (1) 의 외주부와 상기 저판 (10) 사이에 상기 다공체 (12) 와 상기 접촉링 (11) 을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 도금조 (313) 와, 상기 도금조 (313) 내에 도금액만을 통과시키는 간막이판 (314) 에 의해 형성된 상기 접촉링 (11) 의 내측면을 포함하는 처리실 (315) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 도금액을 상기 처리실 (313) 로 공급하는 공급관 (6) 과, 상기 다공체 (12) 의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기 (4) 와, 상기 용기 (4) 에 고인 도금액을 배출하는 배출관 (7) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극 (2) 을 갖는다.
도금액은 구동축 (3) 의 회전에 의해 원심력을 받아 다공체 (12) 를 통과하여 용기 (4) 내로 비산한다. 따라서, 도금조 (313) 내의 도금액의 액면이 저하되기 때문에, 이를 보충하기 위하여 개구부 (8) 로부터 도금액을 공급하는 공급관 (6) 에서 도금조 (13) 내로 도금액을 공급하여 도금조 (313) 내의 액면이 항상 전극 (2a) 에 접촉상태로 되도록 액량을 레벨센서 (5) 로 관리한다. 도 19 중 2 는 플러스전극으로서 상기 양극 (2a) 에 접속되어 있다. 9 는 콘택트브러시이다. 전극용 전원은 도시되어 있지 않다.
본 발명 11 에 있어서는, 미립자를 처리실 (315) 로 투입하여 공급관 (6) 에서 도금조 (313) 내로 도금액을 공급한다. 도금액은 구동축 (3) 의 회전에 따라 다공체 (12) 를 통해 도금조 (313) 의 외부로 나가기 때문에, 그 감소량을 공급관 (6) 으로부터 보급한다. 그 외의 도금조건은 통상의 도금의 경우와 특별히 다른 점은 없다.
보다 균일한 도금층을 형성하기 위해서는, 구동축 (3) 의 회전방향을 일정시간마다 역회전시키거나 또는 정지시키는 것이 바람직하다.
미립자는 도금조 (313) 의 회전에 의한 원심력의 작용에 의해 접촉링 (11) 으로 밀어붙여진 상태에서 통전되어 도금된다. 통전정지와 동시에 회전도 감속하여 정지하기 때문에, 미립자는 중력과 도금액의 관성에 의한 흐름에 끌려서 저판 (10) 의 중앙부방향으로 이동하는데, 도금액만을 통과시키는 간막이판 (314) 에 의해 형성된 처리실 (15) 로 차단되므로 처리실 (315) 내벽에 충돌하여 격렬하게 혼합된다. 이어서 도금조 (13) 가 회전하면, 미립자는 도금액과 서로 섞이면서 다른 자세로 접촉링 (11) 에 꽉 눌려서 도금된다. 이 사이클을 반복함으로써 처리실 (315) 에 존재하는 모든 미립자에 균일한 두께의 도금조가 형성된다.
이와 같이 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 도금조 (313) 내에 형성된 처리실 (315) 내만을 미립자가 이동한다. 따라서, 미립자의 이동거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 미립자가 접촉링 (11) 에 꽉 눌릴 때까지의 시간을 단축할 수 있게 되므로 도금효과가 향상된다. 그리고, 도금조 (313) 의 회전정지시에는 미립자는 처리실 (315) 내벽에 충돌하여 혼합되는 점에서 교반효과도 뛰어나다.
처리실 (315) 의 크기는 미립자의 입경, 도금금속의 종류 등을 고려하여 적절히 선택되는데, 도 19 중 A 로 표시되는 접촉링 (11) 내측면에서 대향하는 간막이판 (314) 내측면까지의 거리 (입자이동거리) 를 미립자가 접촉링 (11) 에 꽉 눌린 상태에서의 미립자층 두께보다 크게 하고, 또한 도 19 중 B 로 표시되는 접촉링 (11) 내측면에서 도금조 (313) 중앙부에 양극으로서 삽입되는 전극 (2a) 의 외주면까지의 거리 (도금조 (13) 내에 처리실 (315) 을 형성하지 않은 경우의 입자이동거리) 보다 작게 하는 것이 바람직하다.
처리실 (315) 을 형성하는 간막이판 (314) 으로는 도금액만을 통과시키는 것이라면, 그 형상 및 재질은 특별히 한정되는 것은 아니나, 다수의 구멍이 형성된 수지제 플레이트의 내측면에 처리액만을 통과시키고 미립자를 통과시키지 않는 구멍직경이 작은 필터시트를 붙인 구조의 것이 바람직하다. 상기 구멍의 형상 및 크기는 처리실 (315) 에 투입되는 미립자의 입경에 관계없이 도금액의 통과가 원활하면 된다. 또한, 상기 수지제 플레이트의 판두께에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니며, 처리실 (315) 을 형성하는 데 필요한 강도를 유지하면 된다.
본 발명 11 의 도전성 미립자의 제조장치에서 사용되는 미립자는 유기수지미립자여도 무기미립자여도 된다. 상기 미립자는 도전성 바탕층이 형성된 것이 바람직하다. 상기 도전성 바탕층의 형성방법으로는 무전해 도금법이 바람직하게 이용되는데, 이에 한정되는 것은 아니며 그 외 공지의 도전성 부여방법으로 형성할 수 있다.
상기 유기수지미립자는 직쇄상 중합체로 이루어지는 미립자여도 그물눈형상 중합체로 이루어지는 미립자여도 되며, 또한 열경화성 수지제 미립자여도 되며, 또한 탄성체로 이루어지는 미립자여도 된다.
상기 직쇄상 중합체로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메틸펜텐폴리머, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리플루오르화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아세탈, 폴리아미드 등을 들 수 있다.
상기 그물눈형상 중합체로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 디알릴카르비놀, 알킬렌디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리(알킬렌글리콜)디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리(알킬렌글리콜)디메타크릴레이트, 알킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌트리메타크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트, 알킬렌테트라메타크릴레이트, 알킬렌비스아크릴아미드, 알킬렌비스메타크릴아미드 등의 가교반응성 모노머의 단독중합체 또는 이들 가교반응성 모노머와 다른 중합성 모노머의 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 중 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 알킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트 등이 특히 바람직하게 사용된다.
상기 열경화성 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 페놀포름알데히드계 수지, 멜라민-포름알데히드계 수지, 벤조구아나민-포름알데히드계 수지, 요소-포름알데히드계 수지, 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
상기 탄성체로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 천연고무, 합성고무 등을 들 수 있다.
상기 무기미립자의 재질로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 실리카, 산화티탄, 산화철, 산화코발트, 산화아연, 산화니켈, 산화망간, 산화알루미늄 등을 들 수 있다.
상기 미립자의 입경은 0.5 ∼ 5000 ㎛ 가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 2500 ㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 1000 ㎛ 이다.
상기 미립자의 변동계수는 50 % 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 35 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 20 % 이하이고, 가장 바람직하게는 10 % 이하이다. 그리고, 변동계수란 표준편차를 평균치를 기준으로 하여 백분율로 나타낸 것으로서 다음 식으로 표시되는 것이다.
변동계수 = (입경의 표준편차/입경의 평균치) ×100 (%)
본 발명 11 의 도전성 미립자의 제조장치에서 사용되는 도금금속으로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 금, 은, 동, 백금, 아연, 철, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄, 카드뮴, 규소 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하여도 되고, 2 종 이상을 병용하여도 된다.
본 발명 11 의 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 상기 미립자의 평균입경이 50 ㎛ 이하인 경우나 상기 도금금속이 땜납 등이 응집되기 쉬운 성질의 것인 경우에는, 상기 미립자에 더미 칩을 혼합한 상태에서 도금을 실시하여도 된다.
본 발명 12 의 도전성 미립자의 제조방법은 도금공정에 의해 미립자의 표면에 도금층을 형성하는 것이다.
본 발명에 있어서는, 상기 도금공정을 측면에 음극을 가지며 또한 도금액을 투과하여 배출할 수 있는 필터부를 갖는 회전가능한 처리실과, 상기 처리실 속에 상기 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 실시한다.
상기 도금공정은 상기 처리실의 회전과 정지를 반복함으로써 실시되는 것이며, 통전공정과 교반공정을 갖는 것이다.
상기 통전공정은 상기 처리실이 등속으로 회전하고 있는 상태에서 통전을 실시함으로써 미립자 표면에 도금층을 형성하는 공정이다. 상기 처리실로 투입된 미립자는 상기 처리실의 회전에 의한 원심력의 효과로 상기 처리실의 측면에 존재하는 음극에 밀여붙여진 상태로 된다. 이 상태에서 통전을 실시함으로써 미립자의 표면에 도금층이 형성된다. 그 후, 상기 처리실의 회전 및 통전을 동시에 정지하면, 즉 상기 통전공정을 종료하면, 상기 미립자는 중력과 도금액의 관성에 의한 흐름에 끌려서 상기 처리실의 저부로 흘러내려 서로 섞인다.
상기 통전공정 또는 후술하는 교반공정이 종료되어 다시 상기 처리실이 회전하여 상기 통전공정이 개시되면, 미립자는 서로 섞이면서 앞의 통전공정과는 다른 자세로 상기 음극에 꽉 눌린다. 이 상태에서 통전을 실시함으로써 상기 미립자의 표면에 도금층이 더욱 형성되며, 그 결과 상기 처리실에 존재하는 모든 미립자에 균일한 두께의 도금층이 형성된다.
상기 교반공정은 상기 처리실의 회전만을 실시함으로써 미립자를 교반하는 공정이다. 상기 교반공정에서는 통전은 실시되지 않는다.
상기 교반공정에 있어서의 상기 처리실의 회전수는 미립자의 응집의 정도에 따라 적절히 선택되며, 상기 통전공정에 있어서의 회전수와 동일하거나 달라도 된다. 또한, 상기 교반공정에 있어서의 상기 처리실의 회전방향은 정역방향 중 어느 것이어도 되는데, 교반효과를 높이기 위해서는 실시되는 교반공정의 1 개전의 공정에 있어서의 회전방향과 반대방향인 것이 바람직하다.
상기 교반공정의 운전패턴은 상기 통전공정의 운전패턴과 동일하거나 달라도 되는데, 효율상승과 교반효과를 높이기 위해서는 가능한 한 단시간인 것이 바람직하다.
상기 교반공정에 의해 상기 도금공정 전체적인 교반효과가 높아지기 때문에, 그 결과로서 통전시간을 연장할 수 있게 되며 또한 통전시의 전류밀도를 종래보다 높였다 하더라도 발생하는 응집덩어리를 파괴할 수 있으므로 높은 효율로 균일한 도금층을 형성할 수 있다.
상기 교반공정은 상기 통전공정후에 실시하는 것이 바람직하나, 상기 통전공정을 복수회 실시한 후에 실시하여도 된다. 또한, 미립자가 응집되기 쉬운 경우에는 상기 통전공정후에 복수회의 상기 교반공정을 실시하여도 된다.
본 발명 12 의 도전성 미립자의 제조방법에서 사용되는 미립자로는 유기수지미립자여도 무기미립자여도 된다. 상기 미립자는 표면에 도전바탕층이 형성된 것이 바람직하다. 상기 도전바탕층은, 예컨대 무전해 도금법에 의해 바람직하게 사용할 수 있는데, 그 외 공지의 도전성 부여방법으로 형성할 수도 있다.
상기 유기수지미립자로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 직쇄상 중합체로 이루어지는 미립자, 그물눈형상 중합체로 이루어지는 미립자, 열경화성 수지제 미립자, 탄성체로 이루어지는 미립자 등을 들 수 있다.
상기 직쇄상 중합체로 이루어지는 미립자를 구성하는 직쇄상 중합체로는, 예컨대 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메틸펜텐폴리머, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리플루오르화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아세탈, 폴리아미드 등을 들 수 있다.
상기 그물눈형상 중합체로 이루어지는 미립자를 구성하는 그물눈형상 중합체로는, 예컨대 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 디알릴카르비놀, 알킬렌디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리(알킬렌글리콜)디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리(알킬렌글리콜)디메타크릴레이트, 알킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌트리메타크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트, 알킬렌테트라메타크릴레이트, 알킬렌비스아크릴아미드, 알킬렌비스메타크릴아미드 등의 가교반응성 모노머의 단독중합체 ; 이들 가교반응성 모노머와 다른 중합성 모노머의 공중합체 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 중합성 모노머로는, 예컨대 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 알킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 열경화성 수지제 미립자를 구성하는 열경화성 수지로는, 예컨대 페놀포름알데히드계 수지, 멜라민-포름알데히드계 수지, 벤조구아나민-포름알데히드계 수지, 요소-포름알데히드계 수지, 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
상기 탄성체로 이루어지는 미립자를 구성하는 탄성체로는, 예컨대 천연고무, 합성고무 등을 들 수 있다.
상기 무기미립자의 재질로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 실리카, 산화티탄, 산화철, 산화코발트, 산화아연, 산화니켈, 산화망간, 산화알루미늄 등을 들 수 있다.
상기 미립자의 직경은 0.5 ∼ 5000 ㎛ 가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 2500 ㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 1000 ㎛ 이다. 또한, 상기 미립자의 변동계수는 50 % 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 35 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 20 % 이하이고, 가장 바람직하게는 10 % 이하이다. 상기 변동계수란, 표준편차를 평균치를 기준으로 하여 백분율로 나타낸 것으로서 다음 식으로 표시되는 것이다.
변동계수 = (입경의 표준편차/입경의 평균치) ×100 (%)
본 발명의 도전성 미립자 제조방법에서 상기 도금층을 형성하는 도금금속으로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 금, 은, 동, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄, 카드뮴, 규소 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하여도 되고, 2 종 이상을 병용하여도 된다.
이하, 본 발명 12 의 도전성 미립자의 제조방법의 일실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 11 은 본 발명의 도전성 미립자의 제조방법에서 바람직하게 사용되는 도전성 미립자의 제조장치의 일례이다.
도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치는, 수직인 구동축 (3) 의 상단부에 고정된 원반형상의 저판 (10) 과, 상기 저판 (10) 의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체 (21) 와, 상기 다공체 (21) 상면에 배치된 통전용 접촉링 (11) 과, 상부중앙에 개구부 (8) 를 갖는 중공커버 (1) 와, 상기 중공커버 (1) 의 외주부와 상기 저판 (10) 사이에 상기 다공체 (21) 와 상기 접촉링 (11) 을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실 (13) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 도금액을 상기 처리실 (13) 로 공급하는 공급관 (6) 과, 상기 다공체 (21) 의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기 (4) 와, 상기 용기 (4) 에 고인 도금액을 배출하는 배출관 (7) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극 (2) 을 갖는다. 그리고 이와 같은 구성의 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 접촉링 (11) 이 음극이고, 다공체 (21) 가 필터부이고, 전극 (2) 이 양극이다.
도금액은 구동축 (3) 의 회전에 의해 원심력을 받아 다공체 (21) 를 통과하고, 플라스틱용기 (4) 내로 비산함으로써 처리실내 (13) 의 도금액의 액면이 저하되기 때문에, 이를 보충하기 위하여 개구부 (8) 로부터 도금액을 공급하는 공급관 (6) 에서 처리실 (13) 로 도금액을 공급하여 처리실내 (13) 의 액면이 항상 전극 (2a) 에 접촉상태로 되도록 액량을 레벨센서 (5) 로 관리한다. 도 1 중 2 는 플러스전극으로서 상기 양극 (2a) 에 접속되어 있다. 9 는 콘택트브러시이다. 전극용 전원은 도시되어 있지 않다.
본 실시형태에 있어서는, 도금액 공급관 (6) 에서 처리실내 (13) 로 도금액을 공급하고, 이어서 중공커버 (1) 의 개구부 (8) 에서 처리실 (13) 로 도전바탕층이 형성된 미립자를 투입하여 분산시킨다. 도금액은 구동축 (3) 의 회전에 따라 다공체 (21) 를 통해 처리실 (13) 외부로 나가기 때문에, 그 감소량을 도금액 공급관 (6) 으로부터 보급한다. 그 외의 도금조건은 통상의 도금의 경우와 특별히 다른 점은 없다.
상기 다공체 (21) 는 플라스틱이나 세라믹으로 형성되는 연통기포를 갖는 필터형상의 다공체로서, 도금액 등의 도금액은 통과시키지만 미립자 및 도전성 미립자는 통과하지 않는 구멍직경의 것이 채택되는데, 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 도금액만을 통과하는 구멍직경을 갖는 필터시트 (20) 를 배치한 구조의 것이 바람직하다.
보다 균일한 도금층을 형성하기 위해서는, 구동축 (3) 의 회전방향을 일정시간마다 역회전시키거나 또는 정지시키는 것이 바람직하다. 회전수 및 운전의 패턴은 정회전시와 역회전시에 동일하거나 달라도 된다.
본 발명 13 의 도전성 미립자의 제조방법은 도금공정에 의해 미립자의 표면에 전기도금층을 형성한다.
본 발명 13 에 있어서는 상기 도금공정을 측면에 음극을 가지며 또한 도금액을 투과하여 배출할 수 있는 필터부를 갖는 회전가능한 처리실과, 상기 처리실 속에 상기 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 실시한다.
상기 처리실로 투입된 미립자는 상기 처리실의 회전에 의한 원심력의 효과로 상기 처리실의 측면에 존재하는 음극에 밀어붙여진 상태로 되며, 이 상태에서 통전을 실시함으로써 상기 미립자의 표면에 전기도금층이 형성된다. 그 후, 상기 처리실의 회전 및 통전을 정지하면, 상기 미립자는 중력과 도금액의 관성에 의한 흐름에 끌려서 상기 처리실의 저부로 흘러내려 서로 섞인다. 다시 상기 처리실이 회전하면, 상기 미립자는 도금액과 서로 섞이면서 다른 자세로 상기 음극에 꽉 눌리며, 이 상태에서 통전을 실시함으로써 상기 미립자의 표면에 전기도금층이 더욱 형성된다. 이 처리실의 회전과 정지를 반복함으로써, 상기 처리실내에 존재하는 모든 미립자에 균일한 두께의 전기도금층이 형성된다.
본 발명 13 에서 사용되는 미립자로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 금속미립자, 유기수지미립자, 무기미립자 등을 들 수 있다. 상기 유기수지미립자 또는 상기 무기미립자를 사용하는 경우에는, 표면에 도전바탕층이 형성된 것이 바람직하게 사용된다. 상기 도전바탕층은, 예컨대 무전해 도금법에 의해 바람직하게 형성할 수 있는데, 그 외 공지의 도전성 부여방법으로 형성할 수도 있다.
상기 금속미립자로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 철, 동, 은, 금, 주석, 납, 백금, 니켈, 티탄, 코발트, 크롬, 알루미늄, 아연, 텅스텐, 이들의 합금 등을 들 수 있다.
상기 유기수지미립자로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 직쇄상 중합체로 이루어지는 미립자, 그물눈형상 중합체로 이루어지는 미립자, 열경화성 수지제 미립자, 탄성체로 이루어지는 미립자 등을 들 수 있다.
상기 직쇄상 중합체로 이루어지는 미립자를 구성하는 직쇄상 중합체로는, 예컨대 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메틸펜텐폴리머, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리플루오르화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아세탈, 폴리아미드 등을 들 수 있다.
상기 그물눈형상 중합체로 이루어지는 미립자를 구성하는 그물눈형상 중합체로는, 예컨대 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 디알릴카르비놀, 알킬렌디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리(알킬렌글리콜)디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리(알킬렌글리콜)디메타크릴레이트, 알킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌트리메타크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트, 알킬렌테트라메타크릴레이트, 알킬렌비스아크릴아미드, 알킬렌비스메타크릴아미드 등의 가교반응성 모노머의 단독중합체 ; 이들 가교반응성 모노머와 다른 중합성 모노머를 공중합하여 얻어지는 공중합체 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 중합성 모노머로는, 예컨대 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 알킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 열경화성 수지제 미립자를 구성하는 열경화성 수지로는, 예컨대 페놀-포름알데히드계 수지, 멜라민-포름알데히드계 수지, 벤조구아나민-포름알데히드계 수지, 요소-포름알데히드계 수지, 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
상기 탄성체로 이루어지는 미립자를 구성하는 탄성체로는, 예컨대 천연고무, 합성고무 등을 들 수 있다.
상기 무기미립자의 재질로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 실리카, 산화티탄, 산화철, 산화코발트, 산화아연, 산화니켈, 산화망간, 산화알루미늄 등을 들 수 있다.
상기 미립자의 입경은 0.5 ∼ 5000 ㎛ 가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 2500 ㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 1000 ㎛ 이다. 또한, 상기 미립자의 변동계수는 50 % 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 35 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 20 % 이하이고, 가장 바람직하게는 10 % 이하이다. 상기 변동계수란, 표준편차를 평균치를 기준으로 하여 백분율로 나타낸 것으로서 다음 식으로 표시되는 것이다.
변동계수 = (입경의 표준편차/입경의 평균치) ×100 (%)
본 발명 13 에 있어서 상기 미립자와 상기 도금액의 비중차는 0.04 ∼ 22.00 이다. 0.04 미만이면, 미립자가 음극에 접촉할 때까지 시간이 걸려서 모든 미립자가 음극에 밀어붙여진 상태로 되기 전에 통전이 개시되기 때문에 바이폴러현상이 발생한다. 또한, 처리실의 회전수를 높이면 미립자의 이동속도는 높아지지만, 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하기 때문에, 처리실 중앙에 배치된 전극이 노출되어 전류가 흐르지 않게 된다.
미립자가 음극에 접촉할 때까지의 이동시간을 길게 하면, 1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율이 적어져서 효율이 저하될 뿐만 아니라, 처리실을 장시간 회전시킴으로써 액면이 유발형상의 버텍스를 형성하기 때문에 통전량이 극단적으로 저하된다.
한편, 일반적으로 알려져 있는 고체물질의 비중은 약 0.5 ∼ 23 정도인데, 본 발명에 있어서의 제조방법은 미립자와 도금액의 비중차는 클수록 도금액중에서 미립자가 이동하기 쉬워지기 때문에 유효하다.
즉, 도금가능한 비중차의 범위는 0.04 ∼ 22.00 이라고 할 수 있다. 바람직하게는 0.04 ∼ 11.00 이고, 보다 바람직하게는 0.04 ∼ 0.2 이다.
상기 미립자와 상기 도금액의 비중차를 상기한 범위로 하는 방법으로는, 미립자의 비중을 크게 하는 방법과 도금액의 비중을 적게 하는 방법 2 가지를 들 수 있다.
상기 미립자의 비중을 크게 하는 방법으로는, 예컨대 상기 미립자로서 상기 유기수지미립자 또는 상기 무기미립자를 사용하는 경우에는, 상기 미립자의 표면에 형성하는 도전바탕층의 막두께를 크게 하는 방법 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 비중 1.19 의 유기수지미립자에 무전해 니켈도금 (비중 8.85) 을 실시한 경우, 도 1 의 그래프에 나타낸 바와 같이 도금막두께의 증대에 따라 미립자의 비중이 증대된다. 이와 같이 상기 미립자의 표면에 무전해 도금 등의 도전바탕층 등을 형성함으로써, 상기 미립자의 비중을 임의로 컨트롤할 수 있게 된다.
상기 도금액의 비중을 작게 하는 방법으로는, 예컨대 도금액을 희석하는 방법 등을 들 수 있다. 희석의 범위로는 목적하는 금속피막이 충분히 얻어지는 범위로 할 필요가 있다. 구체적으로는, 예컨대 도금액으로서 니켈도금에 있어서 일반적인 와트욕 (비중 1.18 이상) 을 사용할 경우에는, 순수로 약 60 % 로 희석할 수 있다. 단, 도금 정도를 고려하여 첨가제에 대해서는 농도를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 도금액의 도전성을 유지하기 위하여 염화니켈농도에 대해서도 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 그리고, 염화니켈 35 ∼ 45 g/L, 황산니켈 140 ∼ 155 g/L 및 붕산 30 ∼ 40 g/L 의 조성으로 이루어지는 와트욕은 비중 1.05 ∼ 1.12 로 되며, 본 발명 13 에 있어서 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명 13 에 있어서, 상기 미립자의 표면에 형성되는 전기도금층으로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 금, 은, 동, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄, 카드뮴, 규소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속으로 이루어지는 전기도금층을 들 수 있다.
이하, 본 발명 13 의 도전성 미립자의 제조방법의 일실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 도 1 에 본 발명 13 의 도전성 미립자의 제조방법에서 바람직하게 사용되는 도전성 미립자의 제조장치의 일례를 나타낸다.
도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치는, 수직인 구동축 (3) 의 상단부에 고정된 원반형상의 저판 (10) 과, 상기 저판 (10) 의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체 (12) 와, 상기 다공체 (12) 상면에 배치된 통전용 접촉링 (11) 과, 상부중앙에 개구부 (8) 를 갖는 원추사다리꼴형상의 중공커버 (1) 와, 상기 중공커버 (1) 의 외주부와 상기 저판 (10) 사이에 상기 다공체 (12) 와 상기 접촉링 (11) 을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실 (13) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 도금액을 상기 처리실 (13) 로 공급하는 공급관 (6) 과, 상기 다공체 (12) 의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기 (4) 와, 상기 용기 (4) 에 고인 도금액을 배출하는 배출관 (7) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극 (2) 을 갖는다. 그리고 이와 같은 구성의 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 접촉링 (11) 이 음극이고, 다공체 (12) 가 필터부이고, 전극 (2) 이 양극이다.
도금액은 구동축 (3) 의 회전에 의해 원심력을 받아 다공체 (12) 를 통과하고, 플라스틱용기 (4) 내로 비산함으로써 처리실내 (13) 의 도금액의 액면이 저하되기 때문에, 이를 보충하기 위하여 개구부 (8) 로부터 도금액을 공급하는 공급관 (6) 에서 처리실 (13) 로 도금액을 공급하고, 처리실내 (13) 의 액면이 항상 전극 (2a) 에 접촉상태로 되도록 액량을 레벨센서 (5) 로 관리한다. 도 2 중 2 는 플러스전극으로서 상기 양극 (2a) 에 접속되어 있다. 9 는 콘택트브러시이다. 전극용 전원은 도시되어 있지 않다.
본 실시형태에 있어서는, 도금액 공급관 (6) 에서 처리실내 (13) 로 도금액을 공급하고, 이어서 중공커버 (1) 의 개구부 (8) 에서 처리실 (13) 로 도전바탕층이 형성된 미립자를 투입하여 분산시킨다. 도금액은 구동축 (3) 의 회전에 따라 다공체 (12) 를 통해 처리실 (13) 외부로 나가기 때문에, 그 감소량을 도금액 공급관 (6) 으로부터 보급한다. 그 외의 도금조건은 통상의 도금의 경우와 특별히 다른 점은 없다.
상기 다공체 (12) 는 플라스틱이나 세라믹으로 형성되는 연통기포를 갖는 필터형상의 링형상 다공체로서, 도금액 등의 도금액은 통과시키지만 미립자 및 도전성 미립자는 통과하지 않는 구멍직경의 것이 채택되는데, 플레이트형상 다공질 지지체의 상면에 도금액만을 통과하는 구멍직경을 갖는 필터시트를 배치한 구조의 것이어도 된다.
보다 균일한 전기도금층을 형성하기 위해서는, 구동축 (3) 의 회전방향을 일정시간마다 역회전시키거나 혹은 정지시키는 것이 바람직하다. 회전수 및 운전의 패턴은 정회전시와 역회전시에 동일하거나 달라도 된다.
본 발명 14 의 도전성 미립자의 제조방법은 도금공정에 의해 미립자의 표면에 전기도금층을 형성한다.
본 발명 14 에 있어서는, 상기 도금공정을, 측면에 음극을 가지며 또한 도금액을 투과하여 배출할 수 있는 필터부를 갖는 회전가능한 처리실과, 상기 처리실 속에 상기 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 실시한다.
상기 처리실로 투입된 미립자는 상기 처리실의 회전에 의한 원심력의 효과로 상기 처리실의 측면에 존재하는 음극에 밀어붙여진 상태로 되며, 이 상태에서 통전을 실시함으로써 상기 미립자의 표면에 전기도금층이 형성된다. 그 후, 상기 처리실의 회전 및 통전을 동시에 정지하면, 상기 미립자는 중력과 도금액의 관성에 의한 흐름에 끌려서 상기 처리실의 저부로 흘러내려 서로 섞인다. 다시 상기 처리실이 회전하면, 상기 미립자는 서로 섞이면서 다른 자세로 상기 음극에 꽉 눌리며, 이 상태에서 통전을 실시함으로써 상기 미립자의 표면에 전기도금층이 더욱 형성된다. 이 처리실의 회전과 정지를 반복함으로써, 상기 처리실내에 존재하는 모든 미립자에 균일한 두께의 전기도금층이 형성된다.
본 발명 14 에 있어서는, 상기 처리실의 회전을 원심효과가 2.0 ∼ 40.0 으로 되는 회전수로 실시한다. 상기 처리실의 회전수를 이 범위로 함으로써, 미립자의 진비중과 도금액의 비중에 차이가 별로 없는 경우라도, 짧은 시간에 미립자를 음극에 접근시켜 전기도금이 가능한 정도의 접촉력을 얻을 수 있다. 원심효과가 2.0 미만이면, 미립자가 음극에 접근할 때까지의 시간이 매우 길어지기 때문에 효율이 현저하게 저하될 뿐만 아니라, 미립자와 음극의 접촉력이 부족하거나 완전히 음극에 접근할 수 없는 미립자가 존재하기 때문에 바이폴러현상이 발생하여 전기도금이 불가능해진다. 또한, 원심효과가 40.0 을 넘으면, 미립자가 음극에 접근할 때까지의 시간은 매우 단축되는데, 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하기 때문에, 처리실 중앙에 배치된 음극이 노출되어 전류를 흘려보낼 수 없게 된다. 또한, 전기도금층이 공정땜납도금처럼 응집되기 쉽고 석출피막이 부드러운 금속인 경우, 미립자의 음극으로의 접촉력이 너무 강하면, 피막의 성장과 함께 응집되는 문제도 있다. 따라서, 원심효과는 2.0 ∼ 40.0 으로 한정된다. 바람직하게는 3 ∼ 30 이고, 보다 바람직하게는 7 ∼ 20 이다.
상기 원심효과란 원심력과 중력의 크기의 비로서, 다음과 같은 방법으로 구해진다.
등속원운동을 하는 질량 M (㎏) 의 질점에 작용하는 원심력 Fc (N) 는 다음 식으로 표시된다.
Fc = Mω2r = MV2/r = MN2π2r/900
식중, ω는 회전각속도 (rad/sec), r 은 회전반경 (m), V 는 주속도 (m/sec), N 은 회전속도 (rpm) 이다. 따라서, 원심효과 Z 는 다음 식으로 표시된다.
Z = ω2r/g = V2/gr = N2π2r/900g
식중, g 는 중력가속도 (m/sec2) 이다.
상기 식으로부터 원심효과는 처리실 회전속도와 처리실 반경의 관계로서 표시된다. 참고로 처리실 직경 280 ㎜ 인 경우에 있어서의 처리실 회전수, 원심효과 및 주속도를 다음 표에 나타낸다.
모든 미립자 표면에 전기도금층을 형성시키기 위해서는, 회전하는 처리실의 원심력의 효과에 의해 모든 미립자가 음극으로 이동하여 꽉 눌릴 때까지의 시간을 두고 나서 통전을 개시할 필요가 있다. 모든 미립자가 음극으로 꽉 눌리기 전에 통전이 개시되면, 바이폴러현상이 일어나서 전기도금층 또는 도전바탕층이 용해되어 도금불량으로 된다.
따라서, 본 발명 14 에 있어서는, 상기 통전을 상기 처리실의 회전개시로부터 0.5 ∼ 10 초후에 개시한다. 0.5 초 미만이면, 모든 미립자가 음극으로 꽉 눌리기 전에 통전이 시작되므로 바이폴러현상이 일어나고, 10 초를 넘으면 1 사이클내의 통전시간의 비율이 적어져서 효율이 저하되므로 상기 범위로 한정된다. 바람직하게는 1 ∼ 8 초이고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5 초이다. 단, 상기 통전개시시간은 미립자의 진비중과 도금액의 비중의 차이나 미립자의 입경에 따라 달라지기 때문에, 미립자의 재질, 형상, 입경, 도금금속 종류, 도금욕 종류 등에 따라 상기 범위내에서 적절히 설정할 필요가 있다.
본 발명 14 에 있어서, 상기 처리실의 정지시간은 0 ∼ 10 초이다. 이 범위이면, 미립자가 음극에서 멀어져서 다음 회전에 의해 다시 음극으로 접근할 때까지 충분한 교반이 실시되기 때문에 보다 균일한 도금이 가능해진다. 10 초를 넘으면, 처리실내에서의 미립자 혼합은 충분히 실시되기 때문에 균일한 도금이 가능해지기는 하지만, 1 사이클내의 통전시간의 비율이 적어져서 효율이 저하되므로 상기 범위로 한정된다. 바람직하게는 0.5 ∼ 5 초이고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 3 초이다. 정지시간이 너무 짧으면, 처리실의 회전정지에 의해 미립자가 처리실의 저판 중앙으로 되돌아가기 전에 다음 회전이 개시되기 때문에 충분한 교반이 이루어지지 않아 도금이 불균일해지는 경우가 있다. 단, 상기 정지시간은 미립자의 진비중과 도금액의 비중의 차이나 미립자의 입경에 따라 달라지기 때문에, 미립자의 재질, 형상, 입경, 도금금속종, 도금욕종 등에 따라 상기 범위내에서 적절히 설정할 필요가 있다.
본 발명 15 는, 도금공정에 의해 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하는 도전성 미립자의 제조방법으로서, 상기 도금공정은 측면에 음극을 가지며 또한 도금액을 투과하여 배출할 수 있는 필터부를 갖는 회전가능한 처리실과, 상기 처리실 속에 상기 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 도전성 미립자의 제조장치를 사용하고, 상기 처리실의 회전에 의한 원심력의 효과로 미립자를 상기 음극에 접촉시킨 상태에서 통전을 실시하여 상기 미립자의 표면에 전기도금층을 형성하고, 그 후 상기 처리실의 회전 및 통전을 정지하며, 그리고 상기 처리실의 회전과 정지를 반복함으로써 실시되는 것이고, 상기 처리실의 회전은 원심효과가 2.0 ∼ 40.0 으로 되는 회전수로 실시되고, 상기 통전은 상기 미립자의 표면에 형성되는 전기도금층의 막두께가 일정한 값이 되기 이전에는 상기 처리실의 회전개시로부터 3 ∼ 10 초후에 개시되고, 상기 미립자의 표면에 형성되는 전기도금층의 막두께가 일정한 값이 된 이후에는 상기 처리실의 회전개시로부터 0.5 ∼ 10 초후로서, 상기 미립자의 표면에 형성되는 전기도금층의 막두께가 일정치로 되기 이전의 통전개시시간보다 단축된 시간에 개시되는 도전성 미립자의 제조방법이다.
본 발명 15 의 도전성 미립자의 제조방법은 본 발명 14 의 도전성 미립자의 제조방법과 동일한 도전성 미립자의 제조장치를 사용하는 것인데, 통전개시시간을 도금공정초기의 단계에서 더욱 길게 함으로써 도금공정초기에 발생하기 쉬운 바이폴러현상의 방지를 도모하는 것이다.
본 발명 15 에 있어서 통전은 상기 미립자의 표면에 형성되는 전기도금층의 막두께가 일정한 값이 되기 이전에는 상기 처리실의 회전개시로부터 3 ∼ 10 초후에 개시된다. 즉, 도금공정초기의 단계에서는 통전개시시간을 길게 함으로써, 모든 미립자를 완전히 음극으로 이동, 접촉시켜 바이폴러현상의 발생을 방지한다. 그리고, 도금공정초기의 단계에서는 전류밀도를 낮게 설정하는 편이 바이폴러현상이 일어나기 어려우므로, 설정전류밀도는 0.1 ∼ 1.0 A/d㎡ 이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 0.5 A/d㎡ 이다.
본 발명 15 에 있어서 상기 통전은 상기 미립자의 표면에 형성되는 전기도금층의 막두께가 일정한 값으로 된 이후에는 상기 처리실의 회전개시로부터 0.5 ∼ 10 초후로서, 상기 미립자의 표면에 형성되는 전기도금층의 막두께가 일정치로 되기 이전의 통전개시시간보다 단축된 시간에 개시된다. 즉, 도금공정이 진행되어 미립자 표면에 전기도금층이 어느 정도 형성되면, 이 미립자와 도금액의 비중차가 커져서 미립자가 단시간에 음극으로 이동할 수 있도록 되기 때문에, 통전개시시간을 도금공정초기보다 단축함으로써 도금공정의 효율을 높일 수 있게 된다. 이 단계에서는 전류밀도를 높이는 편이 보다 효율이 향상되기 때문에, 설정전류밀도는 0.5 ∼ 5.0 A/d㎡ 이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.0 ∼ 3.0 A/d㎡ 이다.
이와 같이 도금공정의 도중에 도금조건을 변경함으로써 도금공정초기의 바이폴러현상의 발생을 방지하면서 효율적으로 전기도금층을 형성할 수 있게 된다. 도금조건을 변경하는 타이밍으로는 미립자의 표면에 형성되는 전기도금층의 막두께가 일정한 값으로 됨으로써 미립자의 비중이 커져서 통전개시시간, 즉 미립자의 이동을 위한 시간을 단축하여도 모든 미립자가 충분히 음극으로 이동, 접촉할 수 있도록 된 시점에서 실시되는데, 미립자의 이동속도는 입경, 미립자와 도금액의 비중차, 도금의 성장에 따른 입자의 비중증가, 도금액의 점도, 도금액의 여과속도 등에 따라 달라지므로, 피도금물인 미립자의 입경, 도금액의 종류, 처리실의 회전수, 다공체의 구멍직경 등에 따라 적절히 결정된다.
본 발명 14 및 본 발명 15 에서 사용되는 미립자로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 금속미립자, 유기수지미립자, 무기미립자 등을 들 수 있다. 상기 유기수지미립자 또는 상기 무기미립자를 사용하는 경우에는, 표면에 도전바탕층이 형성된 것이 바람직하게 사용된다. 상기 도전바탕층은, 예컨대 무전해 도금법에 의해 바람직하게 형성할 수 있는데, 그 외 공지의 도전성 부여방법으로 형성할 수도 있다.
상기 금속미립자로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 철, 동, 은, 금, 주석, 납, 백금, 니켈, 티탄, 코발트, 크롬, 알루미늄, 아연, 텅스텐, 이들의 합금 등을 들 수 있다.
상기 유기수지미립자로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 직쇄상 중합체로 이루어지는 미립자, 그물눈형상 중합체로 이루어지는 미립자, 열경화성 수지제 미립자, 탄성체로 이루어지는 미립자 등을 들 수 있다.
상기 직쇄상 중합체로 이루어지는 미립자를 구성하는 직쇄상 중합체로는, 예컨대 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메틸펜텐폴리머, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리플루오르화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아세탈, 폴리아미드 등을 들 수 있다.
상기 그물눈형상 중합체로 이루어지는 미립자를 구성하는 그물눈형상 중합체로는, 예컨대 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 디알릴카르비놀, 알킬렌디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리(알킬렌글리콜)디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리(알킬렌글리콜)디메타크릴레이트, 알킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌트리메타크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트, 알킬렌테트라메타크릴레이트, 알킬렌비스아크릴아미드, 알킬렌비스메타크릴아미드 등의 가교반응성 모노머의 단독중합체 ; 이들 가교반응성 모노머와 다른 중합성 모노머를 공중합하여 얻어지는 공중합체 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 중합성 모노머로는, 예컨대 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 알킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 열경화성 수지제 미립자를 구성하는 열경화성 수지로는, 예컨대 페놀-포름알데히드계 수지, 멜라민-포름알데히드계 수지, 벤조구아나민-포름알데히드계 수지, 요소-포름알데히드계 수지, 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
상기 탄성체로 이루어지는 미립자를 구성하는 탄성체로는, 예컨대 천연고무, 합성고무 등을 들 수 있다.
상기 무기미립자의 재질로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 실리카, 산화티탄, 산화철, 산화코발트, 산화아연, 산화니켈, 산화망간, 산화알루미늄 등을 들 수 있다.
상기 미립자의 입경은 0.5 ∼ 5000 ㎛ 가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 2500 ㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 1000 ㎛ 이다. 또한, 상기 미립자의 변동계수는 50 % 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 35 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 20 % 이하이고, 가장 바람직하게는 10 % 이하이다. 상기 변동계수란, 표준편차를 평균치를 기준으로 하여 백분율로 나타낸 것으로서 다음 식으로 표시되는 것이다.
변동계수 = (입경의 표준편차/입경의 평균치) ×100 (%)
일반적으로 원심력이 작용하는 유체중의 입자의 이동속도는 원심효과, 입자와 액체의 비중차, 입경, 유체의 점도에 따라 변화한다. 따라서, 원심효과가 일정한 조건하에서는 비중차, 입경이 커질수록 이동속도는 빨라진다. 따라서, 피도금물인 미립자의 입경이 작아질수록 입자이동속도가 늦어지므로 본 발명 14 및 본 발명 15 에서 사용되는 미립자는 도금액과의 비중차가 큰 것이 바람직다.
상기 전기도금층으로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 금, 은, 동, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄, 카드뮴, 규소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속으로 이루어지는 전기도금층을 들 수 있다.
이하, 본 발명 14 및 본 발명 15 의 도전성 미립자의 제조방법의 일실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 도 11 에 본 발명 14 의 도전성 미립자의 제조방법에서 바람직하게 사용되는 도전성 미립자의 제조장치의 일례를 나타낸다.
도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치는, 수직인 구동축 (3) 의 상단부에 고정된 원반형상의 저판 (10) 과, 상기 저판 (10) 의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체 (21) 와, 상기 다공체 (21) 상면에 배치된 통전용 접촉링 (11) 과, 상부중앙에 개구부 (8) 를 갖는 원추사다리꼴형상의 중공커버 (1) 와, 상기 중공커버 (1) 의 외주부와 상기 저판 (10) 사이에 상기 다공체 (21) 와 상기 접촉링 (11) 을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실 (13) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 도금액을 상기 처리실 (13) 로 공급하는 공급관 (6) 과, 상기 다공체 (22) 의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기 (4) 와, 상기 용기 (4) 에 고인 도금액을 배출하는 배출관 (7) 과, 상기 개구부 (8) 로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극 (2) 을 갖는다. 그리고, 이와 같은 구성의 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 접촉링 (11) 이 음극이고, 다공체 (21) 가 필터부이고, 전극 (2) 이 양극이다.
도금액은 구동축 (3) 의 회전에 의해 원심력을 받아 다공체 (21) 를 통과하고, 플라스틱용기 (4) 내로 비산함으로써 처리실내 (13) 의 도금액의 액면이 저하되기 때문에, 이를 보충하기 위하여 개구부 (8) 로부터 도금액을 공급하는 공급관 (6) 에서 처리실 (13) 로 도금액을 공급하여 처리실내 (13) 의 액면이 항상 전극 (2a) 에 접촉상태로 되도록 액량을 레벨센서 (5) 로 관리한다. 도 1 중 2 는 플러스전극으로서 상기 양극 (2a) 에 접속되어 있다. 9 는 콘택트브러시이다. 전극용 전원은 도시되어 있지 않다.
본 실시형태에 있어서는, 도금액 공급관 (6) 에서 처리실내 (13) 로 도금액을 공급하고, 이어서 중공커버 (1) 의 개구부 (8) 에서 처리실 (13) 로 도전바탕층이 형성된 미립자를 투입하여 분산시킨다. 도금액은 구동축 (3) 의 회전에 따라 다공체 (21) 를 통해 처리실 (13) 외부로 나가기 때문에, 그 감소량을 도금액 공급관 (6) 으로부터 보급한다. 그 외의 도금조건은 통상의 도금의 경우와 특별히 다른 점은 없다.
상기 다공체 (21) 는 플라스틱이나 세라믹으로 형성되는 연통기포를 갖는 필터형상의 다공체로서, 도금액 등의 도금액은 통과시키지만 미립자 및 도전성 미립자는 통과하지 않는 구멍직경의 것이 채택되는데, 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 도금액만을 통과하는 구멍직경을 갖는 필터시트 (20) 를 배치한 구조의 것이 바람직하다.
보다 균일한 도금층을 형성하기 위해서는, 구동축 (3) 의 회전방향을 일정시간마다 역회전시키거나 또는 정지시키는 것이 바람직하다. 회전수 및 운전의 패턴은 정회전시와 역회전시에 동일하여도 되고, 본 발명의 범위내에서 달라져도 된다.
이어서, 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용한 본 발명의 도전성 미립자의 제조방법의 일실시형태에 대하여 도 2 에 나타낸 운전조건의 타임차트를 참조하여 설명한다.
우선, 비중 1.23, 입경 650 ㎛ 인 표면에 무전해 니켈도금층이 형성된 유기수지미립자를 도금액인 비중 1.11 의 와트욕이 들어간 처리실 (13) 에 투입한다. 이 경우에 있어서, 미립자와 와트욕의 비중차는 0.05 가 된다. 이어서, 처리실 (13) 을 1 초 동안 가속한다. 처리실 (13) 이 주속 226 m/min 에 도달한 후에는 이 속도로 정속회전시킨다. 정속회전으로 들어가고 나서 3 초후 (처리실 (13) 의 회전개시로부터 4 초후, 즉 입자이동시간을 4 초간으로 함) 에 정류기를 ON 으로 하여 통전을 개시해서 도금을 실시한다. 통전시간은 5 초간이다. 그 후, 처리실 (13) 을 1 초간 감속하고, 1 초간 정지시킨다. 이것을 1 사이클로 하여 처리실 (13) 을 1 사이클마다 역회전시켜 도금공정을 실시한다.
그리고, 본 실시형태에서 사용한 도전성 미립자의 제조장치에 있어서는, 다공체 (21) 로서 고밀도 폴리에틸렌으로 형성된 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제의 입경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
본 발명 16 은 도전성 미립자, 이것을 이용한 이방성 도전접착제 및 도전접속구조체이다.
본 발명 16 의 도전성 미립자는 입경이 0.5 ∼ 5000 ㎛ 이다. 입경이 0.5 ㎛ 미만인 입자가 존재하면, 접합해야 할 전극간에 도전성 미립자가 접촉할 수 없어서 전극간에 틈이 생겨 접촉불량을 일으킨다. 5000 ㎛ 을 넘으면, 미세한 도전접합을 할 수 없으므로 상기 범위로 한정된다.
바람직하게는 0.5 ∼ 2500 ㎛, 보다 바람직하게는 1 ∼ 1000 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 300 ㎛, 특히 바람직하게는 10 ∼ 100 ㎛ 이고, 가장 바람직하게는 20 ∼ 50 ㎛ 이다.
본 발명 16 의 도전성 미립자는 상기 변동계수가 50 % 이하이다. 상기 변동계수란, 식 ;
(σ/Dn) ×100
으로 표시된다. σ는 입경의 표준편차를 나타내고, Dn 은 수평균입경을 나타낸다.
상기 변동계수가 50 % 를 넘으면 입자가 불규칙해져서 후술하는 공정에서 도전성 미립자를 통해 전극끼리를 접촉시킬 때에 접촉하지 않는 입자가 대량으로 발생하여, 전극간에 리크현상이 발생하기 쉬우므로, 상기 범위로 한정된다.
바람직하게는 35 % 이하이고, 보다 바람직하게는 20 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 10 % 이하이고, 가장 바람직하게는 5 % 이하이다.
본 발명 16 의 도전성 미립자는 종횡비가 1.5 미만이다. 상기 종횡비란 입자의 평균장경을 평균단경으로 나눈 값이다. 상기 종횡비가 1.5 이상이면, 입자가 불규칙해져서 도전성 미립자를 통해 전극끼리를 접촉시킬 때에 접촉하지 않는 입자가 대량으로 발생하여 전극간에 리크현상이 발생하기 쉬워지므로 상기 범위로 한정된다.
바람직하게는 1.1 미만이고, 보다 바람직하게는 1.05 미만이다.
본 발명 16 의 도전성 미립자에 관한 상기 입경, 상기 종횡비 및 상기 변동계수는 전자현미경을 사용하여 관찰함으로써 측정할 수 있다.
본 발명 16 의 도전성 미립자는 외표면을 도금한 입자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기화합물, 수지, 무기물 등으로 피복된 것이어도 된다.
본 발명 16 의 도전성 미립자는 복수의 전극간에 끼워진 상태로 눌리면, 일측 전극에서 타측 전극으로 전류를 흘려보낼 수 있는데, 외표면을 도금하였기 때문에 접속시의 전류용량을 크게 할 수 있다.
상기 도금은 귀금속에 의한 도금인 것이 바람직하다. 귀금속에 의한 도금이 아닌 경우에는, 냉열사이클이나 고온고습상태에 장기간 노출된 경우, 전극과의 접촉면에서 산화가 발생하여 접속저항치가 현저하게 높아져서 신뢰성이 저하되는 경우가 있다. 상기 귀금속으로는 특히 금, 백금, 팔라듐이 바람직하다.
상기 도금은 융점이 300 ℃ 이하인 저융점금속, 예컨대 땜납, 주석계 합금 등에 의한 도금이어도 된다. 이 경우에는 충분한 금속접합을 얻기 위하여 도금층은 0.2 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 ∼ 30 ㎛ 이다.
본 발명 16 의 도전성 미립자의 외표면을 도금할 경우, 바탕으로는 무전해도금 등에 의해 형성된 도전층인 것이 바람직하고, 상기 도전층은 도전성이나 도금의 용이함 등에서 니켈, 동, 은에 의한 무전해도금인 것이 바람직하다.
본 발명 16 의 도전성 미립자의 외표면을 도금할 경우, 당해 도금은 전기도금인 것이 바람직하며, 상기 전기도금의 방법으로는 특별히 한정되지 않으며, 보다 균일하게 도금할 수 있는 점에서 외주부에 음극을 가지며, 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 회전가능한 도금장치를 사용해서 전기도금을 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 외주부에 필터부가 형성되며, 도금액을 보급하면서 회전시키면서 도금하는 장치를 사용해서 전기도금한다.
상기 도금의 경우에는, 도금두께는 0.001 ∼ 50 ㎛ 이면 된다. 0.001 ㎛ 미만이면 충분한 전기용량을 얻을 수 없고, 50 ㎛ 를 넘으면 기재의 성능을 충분히 살릴 수 없다. 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 10 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 3 ㎛ 이다. 도금두께의 변동계수는 균일한 입자를 얻는다는 견지에서는 20 % 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 % 이하이다.
본 발명 16 의 도전성 미립자의 기재로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 수지, 무기입자, 금속입자, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 특히 K 값이 200 ∼ 2000 kgf/㎡, 보다 바람직하게는 300 ∼ 500 kgf/㎡ 이고, 회복율이 10 % 이상, 보다 바람직하게는 50 % 이상이고, 입경의 변동계수가 5 % 이상, 종횡비가 1.05 미만인 것이 바람직하다. K 값이나 회복율이 낮은 경우에는, 충격이나 냉열사이클 등에 의해 접속불량을 일으키는 경우가 있으며, 반대로 K 값이 큰 경우에는 전극에 흠집을 낼 우려가 있다.
본 발명 16 의 이방성 도전접착제는 본 발명 16 의 도전성 미립자를 절연성 수지중에 분산시켜 얻을 수 있다. 상기 이방성 도전접착제로는 이방성 도전막, 이방성 도전페이스트, 이방성 도전잉크법 등을 포함하는 것이다.
상기 이방성 도전접착제의 바인더수지로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 아크릴수지, 에틸렌-아세트산비닐공중합체 수지, 스티렌-부타디엔블록공중합체 수지 등의 열가소성 수지 ; 글리시딜기를 갖는 모노머나 올리고머와 이소시아네이트 등의 경화제와 경화성 수지조성물 등의 열이나 빛에 의해 경화되는 조성물 등을 들 수 있다.
상기 이방성 도전접착제의 도공막두께는 10 ∼ 수백 ㎛ 가 바람직하다.
본 발명 16 의 이방성 도전접착제가 사용되는 접속대상으로는 기판, 반도체 등의 부품 등을 들 수 있다. 이들 표면에 각각 전극부가 형성되어 있다. 본 발명 16 의 이방성 도전접착제가 사용되어 접속된 구조체도 또한 본 발명 16 의 하나이다.
상기 기판은 크게 플렉시블기판과 리지드기판으로 나뉜다. 상기 플렉시블기판으로는 50 ∼ 500 ㎛ 두께의 수지시트가 사용되고, 상기 수지시트로는, 예컨대 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리술폰 등을 들 수 있다.
상기 리지드기판으로는, 수지제의 것과 세라믹제의 것으로 나뉘어진다. 상기 수지제의 것으로는, 예컨대 유리섬유강화에폭시수지, 페놀수지, 셀룰로오스섬유강화페놀수지 등을 들 수 있다. 상기 세라믹제의 것으로는, 예컨대 이산화규소, 알루미나 등을 들 수 있다.
상기 기판구조는 단층의 것이어도 되고, 단위면적당 전극수를 증가시키기 위하여, 예컨대 스루홀형성 등의 수단으로 복수의 층을 형성하고, 서로 전기적 접속을 실행시키는 다층기판을 사용하여도 된다.
상기 부품으로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 트랜지스터, 다이오드, IC, LSI 등의 반도체 등의 능동부품 ; 저항, 콘덴서, 수정진동자 등의 수동부품 등을 들 수 있다.
상기 기판, 부품의 표면에는 전극이 형성된다. 상기 전극의 형상으로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 줄무늬형상, 도트형상, 임의형상인 것 등을 들 수 있다.
상기 전극의 재질로는, 예컨대 금, 은, 동, 니켈, 팔라듐, 카본, 알루미늄, ITO 등을 들 수 있다. 접촉저항을 저감시키기 위하여 동, 니켈 등의 위에 금을 더욱 피복한 것도 사용할 수 있다.
전극의 두께는 0.1 ∼ 100 ㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 전극의 폭은 1 ∼ 500 ㎛ 인 것이 바람직하다.
본 발명 16 의 도전성 미립자는 본 발명 16 의 이방성 도전접착제중에서 균일하게 분산되어도 되고, 특정한 위치에 배치되어 있어도 된다. 균일하게 분산된 경우에는 통상 범용적으로 전극을 전기접합할 수 있으며, 특정한 배치를 사용한 경우에는 효율적으로 전기접합할 수 있다.
본 발명 16 의 도전성 미립자를 사용해서 서로 대향하는 2 개의 전극을 전기적으로 접속하는 방법은, 이방성 도전접착제나 바인더수지와 도전성 미립자를 따로 따로 사용하는 방법이어도 된다.
본 발명 16 의 이방성 도전접착제의 사용방법으로는, 예컨대 표면에 전극이 형성된 기판 또는 부품 위에 본 발명 16 의 이방성 도전막을 올린 후, 다른 일측의 전극면을 갖는 기판 또는 부품을 놓고 가열, 가압한다. 이방성 도전막을 사용하는 것 대신에, 스크린인쇄나 디스펜서 등의 인쇄수단에 의해 이방성 도전페이스트를 소정량 사용할 수 있다. 상기 가열, 가압에는 히터가 부착된 압착기나 본딩머신 등이 사용된다.
상기 이방성 도전막이나 이방성 도전페이스트를 사용하지 않는 방법도 가능하며, 예컨대 도전성 미립자를 통해 붙인 2 개의 전극부의 틈에 액상의 바인더를 주입한 후, 경화시키는 방법 등을 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이 하여 얻어진 접속구조체에 있어서는, 도전성 미립자로서 도전성이 뛰어난 전기도금입자가 사용되기 때문에 큰 전류를 안정되게 흘려보낼 수 있다.
그리고, 적당한 평균입경의 입자를 사용함으로써, 상대향하는 전극간에서의 리크가 발생하기 어렵고, 한정된 변동계수나 종횡비를 갖기 때문에, 도전성 미립자를 통해 전극끼리를 접촉시킬 때, 접촉하지 않는 입자가 거의 발생하지 않아 전극간에서의 리크현상이 잘 발생하지 않는다.
그리고 귀금속이나 저융점 금속을 도금할 경우에는, 냉열사이클이나 고온고습상태에 장기간 노출된 경우라도, 전극과의 접촉면 등에서 산화가 잘 발생하지 않으므로 접속저항치가 현저하게 높아지거나 신뢰성이 낮아지는 경우가 없기 때문에, 이와 같은 조건하에서도 오랫동안 신뢰성을 유지할 수 있다.
이하, 본 발명 17 의 전자회로부품 등에 대하여 설명한다. 이하, 간단히「본 발명」이란, 본 발명 17 에 관한 전자회로부품 및 이에 관한 전자회로기판, 전자회로소자 등을 말하는 것으로 한다.
본 명세서에 있어서「전자회로소자」란, 전극이 형성된 반도체소자를 의미하고, 예컨대 다이오드, 트랜지스터, IC, LSI, SCR (Silicon Controlled Rectifier), 광전소자, 태양전지, 발광다이오드 (LED) 등을 들 수 있다. 특히, IC 로는 베어 칩, 패키지타입 IC, 칩사이즈패키지 (CSP) 등을 들 수 있고, 저항, 콘덴서, 인덕터, 수정발진자 등의 반도체 이외의 소자와 조합하여 제조되는 하이브리드 IC, 멀티칩모듈 (MCM) 도 포함하는 것이다.
상기 전자회로소자의 전극의 제조은, 예컨대 증착법 또는 스패터법을 이용하여 실시할 수 있으며, 전극재질로서, 예컨대 알루미늄, 동 등의 금속이나, 니켈크롬-금, 니켈크롬-동, 크롬-금, 니켈크롬-팔라듐-금, 니켈크롬-동-팔라듐-금, 몰리브덴-금, 티탄-팔라듐-금, 티탄-백금-금 등의 합금을 들 수 있다.
상기 전자회로소자의 전극의 배치로는 페리페랄 (peripheral)형, 에어리어(area) 형 또는 이들의 혼재형 등을 들 수 있다.
본 명세서에 있어서「전자회로기판」이란, 전극이 형성된 기판으로서 상기 전자회로소자를 올려놓아 사용되는 것을 의미하고, 예컨대 저페놀수지, 유리에폭시수지, 유리폴리이미드수지를 베이스로 하는 프린트배선기판, 폴리이미드, 포화폴리에스테르수지로 이루어지는 플렉시블프린트배선기판, 세라믹기판 등을 들 수 있다. 그리고, 베어 칩을 탑재하기 위한 수지제, 세라믹제 등의 패키지도 포함된다.
본 명세서에 있어서「전자회로부품」이란, 상기 전자회로소자를 올려놓은 상기 전자회로기판에 의해 구성되며, 일렉트로닉스분야에서 부품으로 사용되는 것을 의미하고, 그 제조에 있어서의 패키지방식으로는, 예컨대 플립 칩, BGA 등이 특히 바람직하게 사용된다.
본 발명 17 은, 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부를 전기적으로 접속하여 이루어지는 전자회로부품으로서, 상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 표면에 도전금속층이 형성된 적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고, 상기 전자회로소자의 전극부와 상기 전자회로기판의 전극부의 접속부에 있어서, 각 접속부당 복수개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품이어도 되고, 상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 표면에 도전금속층이 형성되며, 그리고 상기 도전성 금속층의 표면에 저융점금속층이 형성된 중적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고, 상기 전자회로소자의 전극부와 상기 전자회로기판의 전극부의 접속부에 있어서, 각 접속부당 복수개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품이어도 된다.
그리고, 본 발명 17 은 도전금속층의 두께 (t : 단위 ㎜) 가 하기 [1 식] 으로 표시되는 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 상기 기재의 전자회로부품이기도 하다.
P ×D/σ＜ t ＜ 0.2 ×D [1 식]
식중, P 는 압력단위의 정수, 0.7 ㎏/㎟ 이고, D 는 탄력성 기재입자의 직경 (단위 : ㎜) 이고, σ는 도전금속층을 형성하는 금속재료의 인장강도 (단위 : ㎏/㎟) 이고, 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜ 인 시트형상 시료를 인장시험기에 의해 인장속도 10 ㎜/분으로 측정한 경우의 인장강도이다.
본 발명 17 은, 또한 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부를 전기적으로 접속하여 이루어지는 전자회로부품으로서, 상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 주위에 도전금속층이 형성된 적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고, 상기 적층 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로소자의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되며, 또한 상기 적층 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로기판의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품이어도 되고, 상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 주위에 도전금속층이 형성되며, 그리고 상기 도전금속층의 주위에 저융점금속층이 형성된 중적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고, 상기 중적층 도전성 미립자의 도전금속층 및 저융점금속층과 상기 전자회로소자의 전극부의 접촉부가 각 접속부당 1 개의 상기 중적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되며, 또한 상기 중적층 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로기판의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 중적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품이어도 된다.
본 발명 17 에 있어서는, 적층 도전성 미립자 및/또는 중적층 도전성 미립자가 사용된다. 본 명세서에 있어서는, 적층 도전성 미립자 및 중적층 도전성 미립자를 총칭하여 도전성 미립자라고도 한다. 상기 적층 도전성 미립자는 구형상의 탄력성 기재입자 (111) 및 도전금속층 (2) 로 이루어진다 (도 39). 상기 중적층 도전성 미립자는 구형상의 탄력성 기재입자 (111), 도전금속층 (222) 및 저융점금속층 (333) 으로 이루어진다 (도 40).
상기 구형상의 탄력성 기재입자로는, 탄력성을 갖는 재료이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 수지재료 또는 유기·무기 하이브리드재료로 이루어지는 입자 등을 들 수 있다. 상기 수지재료로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리카보네이트, 폴리아미드 등의 선상 중합체 등을 들 수 있으며, 또한 디비닐벤젠, 헥사톨루엔, 디비닐에테르, 디비닐술폰, 디알릴카르비놀, 알킬렌디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리알킬렌, 글리콜디아크릴레이트, 올리고 또는 폴리알킬렌글리콜디메타크릴레이트, 아킬렌트리아크릴레이트, 알킬렌테트라아크릴레이트, 알킬렌트리메타크릴레이트, 알킬렌테트라메타크릴레이트, 알킬렌비스아크릴아미드, 알킬렌비스메타크릴아미드, 양말단 아크릴 변성 폴리부타디엔올리고머를 단독 또는 다른 중합성 모노머와 중합시켜 얻어지는 망형상 중합체 등을 들 수 있다.
상기 수지재료로 이루어지는 입자로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 페놀포름알데히드수지, 멜라민포름알데히드수지, 벤조구아나민포름알데히드수지, 요소포름알데히드수지 등의 열경화성 수지 등을 들 수 있다.
상기 유기·무기 하이브리드재료로는, 예컨대 실릴기를 측쇄에 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 스티렌, 메틸메타크릴레이트 등의 비닐모노머의 공중합체를 제조한 후, 실릴기를 축합반응시킨 것, 유기중합체 공존하에서 테트라에톡시실란, 트리에톡시실란, 디에톡시실란을 졸겔반응시킨 것, 테트라에톡시실란, 트리에톡시실란, 디에톡시실란을 졸겔반응시킨 후, 저온에서 소성하여 유기성분을 잔류시킨 것 등을 사용할 수 있다.
상기 구형상의 탄력성 기재입자의 입자직경은 5 ∼ 700 ㎛ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ∼ 150 이다.
상기 구형상의 탄력성 기재입자의 입자직경분포는 변동계수 [(표준편차)/(평균입자직경) ×100] 이 5 % 이하인 것이 바람직하고, 3 % 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기 구형상의 탄력성 기재입자는 그 열전도율이 0.30 W/m·K 이상인 것이 바람직하다.
본 발명 17 에 사용되는 도전성 미립자는 하기 [1 식] 으로 표시되는 도전금속층의 두께 (t : ㎜) 를 갖는 경우에 양호한 성능을 발휘할 수 있다.
P ×D/σ＜ t ＜ 0.2 ×D [1 식]
식중, P 는 압력단위의 정수, 1.0 ㎏/㎟ 이고, D 는 탄력성 기재입자의 직경 (단위 : ㎜) 이고, σ는 도전금속층을 형성하는 금속재료의 인장강도 (단위 : ㎏/㎟) 이고, 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜ 인 시트형상 시료를 인장시험기에 의해 인장속도 10 ㎜/분으로 측정한 경우의 인장강도이다.
즉, 상기 도전금속층의 두께 (t) 가 P ×D/σ이하이면, 상기 도전금속층은 가열시에 생기는 상기 탄력성 기재입자의 열팽창에 대항하지 못하여 금이 가거나 피로파괴를 일으키는 등의 성능저하를 일으킨다. 한편, 상기 도전금속층의 두께 (t) 가 0.2 ×D 이상이면, 후술하는 상기 도전성 미립자가 받는 어긋남응력에 대하여 상기 탄력성 기재입자의 회복가능한 탄성적 어긋남변형이 잘 일어나지 않으며, 그 결과 상기 도전성 미립자의 상기 도전금속층과 전자회로소자 및 도전회로기판의 접속부분에 과대한 힘이 가해져서 접속신뢰성이 저하된다.
상기 도전금속층의 두께 (t) 의 하한치는 P ×D/σ로 표시되므로, 상기 도전금속층의 인장강도에 반비례하고, 상기 인장강도가 커질수록 그 하한치는 작아진다. 니켈로 이루어지는 도전금속층을 형성한 경우에는 인장강도는 약 85 ㎏/㎟ 이므로, D 가 100 ㎛ 인 경우 P ×D/σ는 약 0.0012 ㎜ 가 된다.
상기 도전금속층을 구성하는 금속의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 니켈, 팔라듐, 금, 은, 동, 백금, 알루미늄에서 선택되는 적어도 1 개를 성분으로 하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 도전금속층은 복수의 금속층으로 구성되어 있는 경우, 단일한 금속층의 경우에 비하여 보다 바람직한 결과가 얻어진다.
상기 도전금속층의 형성방법으로서 진공증착, 스패터 등의 건식도금법, 무전해도금, 전기도금 등의 습식도금법이 이용된다. 특히, 습식도금법이 바람직하게 사용되며, 무전해도금에 의한 금속층 및 전기도금에 의한 금속층을 조합한 경우에 가장 바람직한 결과가 얻어진다.
상기 전기도금은 도 41 에 나타낸 도금장치를 사용하여 실시할 수 있다. 즉, 수직인 구동축의 상단부에 고정된 원반형상의 저판과, 상기 저판의 외주상면에 배치되며 도금액만을 통과시키는 다공체와, 상기 다공체 상면에 배치된 통전용 접촉링과, 상부중앙에 개구부를 갖는 원추사다리꼴형상 커버의 상단부에 개구직경과 동일한 구멍직경의 중공원통을 접합하며 이 중공원통의 상단부가 중공원통 내벽측으로 되접어 꺽여 있는 중공커버와, 상기 중공커버의 외주부와 상기 저판 사이에 상기 다공체와 상기 접촉링을 끼워 지지하여 형성된 회전가능한 처리실과, 상기 개구부로부터 처리액을 상기 처리실로 공급하는 공급관과, 상기 다공체의 구멍에서 비산한 도금액을 받는 용기와, 상기 용기에 고인 도금액을 배출하는 배출관과, 상기 개구부로부터 삽입되어 도금액에 접촉하는 전극을 갖는 전기도금장치를 사용하여, 미리 전처리, 예컨대 무전해도금처리를 실시한 상기 구형상의 탄력성 기재입자를 상기 처리실에 넣고, 상기 처리실내에 도금액을 공급하면서 통전시키면서 상기 처리실을 그 회전축을 중심으로 회전시키는 도금공정에 의해 입자표면에 전기도금층을 형성시킨다.
상기 저융점금속층은 상기 구형상의 탄력성 기재입자의 입자직경의 3 ∼ 50 % 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 50 % 를 넘으면 상기 도전성 미립자의 탄력성이 저하될 뿐만 아니라, 저융점금속층이 융해될 때에 수평방향으로 이동하여 인접하는 전극부간에서 브리지현상을 야기시키는 경우가 있다. 반대로, 상기 저융점금속층의 두께가 3 % 미만이면, 상기 도전성 미립자의 상기 도전금속층과 상기 전자회로소자 또는 상기 도전회로기판의 전극부의 접속강도가 미약해지는 문제를 일으키는 경우가 있다.
상기 저융점금속층은 융점이 260 ℃ 이하인 금속으로 형성할 수 있다. 상기 저융점의 금속으로는, 예컨대 주석, 납, 비스무트, 은, 아연, 인듐, 동에서 선택되는 1 개 이상의 원소를 들 수 있다. 상기 저융점금속층으로서 합금층을 사용할 경우, 주석을 주성분으로 형성하는 것이 바람직하며, 그리고 주석을 주성분으로 하고, 이것에 납, 비스무트, 은, 아연, 인듐, 동에서 선택되는 1 개 이상의 원소를 함유하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 저융점금속층은 복수의 금속층으로 형성되어 있어도 된다.
상기 저융점금속층의 형성은 무전해도금, 전기도금 등의 습식도금법을 이용하여 이루어지는데, 특히 전기도금법이 바람직하고, 상기 전기도금장치를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 도전성 미립자를 사용한 전자회로부품의 제조방법에 대하여 설명한다.
상기 구형상의 탄력성 기재입자의 주위에 도전금속층이 형성된 적층 도전성 미립자를 사용하여 상기 전자회로소자와 상기 전자회로기판으로 이루어지는 전자회로부품을 제조할 때에는, 상기 전자회로소자, 상기 전자회로기판 중 어느 일측 전극부에 도전접착제 또는 크림땜납 중 어느 일측으로 이루어지는 도전재를 배치한 후에, 상기 도전성 미립자를 상기 전극부에 올려놓고, 가열에 의해 상기 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전극부를 전기적으로 접속시킨다. 도 41 에 적층 도전성 미립자가 올려놓여진 전자회로소자를 모식적으로 나타낸다. 또한, 도 42 에 적층 도전성 미립자가 올려놓여진 전자회로기판을 모식적으로 나타낸다.
이어서, 타측 전자회로소자 또는 전자회로기판의 전극부에 도전접착제와 크림땜납 중 어느 일측으로 이루어지는 도전재를 배치한 후에, 이미 접합되어 있는 상기 도전성 미립자에 포개어, 가열에 의해 전기적 접속을 실시한다. 이 제조공정에 있어서는 높은 압력을 전혀 필요로 하지 않기 때문에, IC 칩의 성능을 해치는 경우가 없다. 상기 적층 도전성 미립자를 전자회로소자, 전자회로기판 중 어느 일측의 전극부에 올려놓을 때에는, 상기 전자회로소자의 전극부 또는 상기 전자회로기판의 전극부에 대응하는 위치에 상기 도전성 미립자의 직경보다 작은 오목부를 형성한 금형을 사용하고, 이 금형의 상기 오목부에 상기 도전성 미립자를 올려놓고, 이어서 상기 금형에 올려놓여진 상기 도전성 미립자가 노출된 면의 일부에 부착성 액체를 도포한 후, 상기 금형을 일측 전극부에 접촉시킴으로써, 상기 도전성 미립자를 상기 전극부로 전치시킨다. 그럼으로써, 상기 도전성 미립자는 전극부 이외의 위치에 배치되는 경우가 없으며, 따라서 인접하는 전극간의 절연저항치의 저하는 완전히 방지된다.
또한, 상기 구형상의 탄력성 기재입자의 주위에 도전금속층 및 저융점금속층이 형성된 상기 중적층 도전성 미립자를 사용하여 상기 전자회로소자와 상기 전자회로기판으로 이루어지는 전자회로부품을 제조할 때에는, 우선 상기 전자회로소자의 전극부 및 상기 전자회로기판의 전극부 중 어느 일측 위에 상기 중적층 도전성 미립자를 올려놓고, 상기 중적층 도전성 미립자가 올려놓여져 있는 전극부 근방을 가열함으로써, 상기 중적층 도전성 미립자의 저융점금속층을 융해시키고, 상기 중적층 도전성 미립자의 도전금속층과 전극부를 전기적으로 접속시킨다. 도 43 에 중적층 도전성 미립자가 올려놓여진 전자회로소자를 모식적으로 나타낸다. 또한, 도 44 에 중적층 도전성 미립자가 올려놓여진 전자회로기판을 모식적으로 나타낸다.
이어서, 전기적인 접속을 유지한 채 냉각함으로써 상기 전기적 접속을 고정시키고, 계속해서 일측 전극부에 고정되어 있는 상기 중적층 도전성 미립자에 타측 전극부를 포개고, 가열 등을 실시함으로써 저융점금속층을 용융시키고, 상기 타측 전극부와 일측 전극부에 고정되어 있는 상기 중적층 도전성 미립자를 전기적으로 접속시켜 냉각함으로서 접속상태인 채로 고정된다. 이 제조공정에서도 높은 압력을 전혀 필요로 하지 않는다.
상기 중적층 도전성 미립자를 상기 전자회로소자의 전극부 및 상기 전자회로기판의 전극부 중 어느 일측에 올려놓을 때에는, 적층 도전성 미립자를 올려놓을 때의 방법과 마찬가지로 상기 금형을 사용할 수 있다.
다른 전자회로부품의 제조방법으로서, 상기 전자회로소자의 전극부 및 상기 전자회로기판의 전극부 중 어느 일측 위에 구형상의 탄력성 기재입자의 주위에 도전금속층이 피복된 1 개의 도전성 미립자를 가열압접시켜 올려놓음으로써, 상기 도전성 미립자의 상기 도전금속층과 상기 전극부가 도전재에 의한 전기적인 접속을 유지하도록 하는 방법도 취할 수 있다.
상기 방법으로 제조된 전자회로부품에 있어서는, 상기 접속이 구형상의 탄력성 기재입자의 주위에 도전금속층 또는 이 도전금속층 및 저융점금속층이 형성된 도전성 미립자를 사용하여 실시되고 있으며, 상기 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로소자의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되며, 또한 상기 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로기판의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
도 45 에 본 발명의 전자회로부품을 모식적으로 나타낸다.
이 전자회로부품에 있어서는, 가열·냉각시에 상기 전자회로소자와 상기 전자회로기판의 열팽창계수의 차에 의해 상기 전자회로소자의 전극부 및 상기 전자회로기판 전극부 중 일측에 대하여 타측이 평행방향으로 변위한다.
따라서, 상기 도전성 미립자는 어긋남변형하는데, 상기 도전성 미립자의 구형상의 탄력성 기재입자는 탄력적으로 어긋남변형되며, 이 변형을 회복할 수 있으므로 상기 도전성 미립자를 사용한 전자회로부품에 있어서는 상기 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로소자 전극부 또는 상기 전자회로기판 전극부의 접합계면에 발생하는 어긋남응력이 경감되어 접속신뢰성이 향상된다.
이 어긋남응력의 경감효과는 본딩테스터 (레스카사 제조 PTR-10 형) 를 사용하여 측정평가할 수 있다. 측정시료로는 상기 도전성 미립자를 상기 전자회로기판에 접속고정시킨 것을 사용한다. 상기 도전성 미립자를 접속고정시킨 상기 전자회로기판을 스테이지에 부착하고, 전단력 테스트용 툴을 스테이지에 대하여 수직으로 배치하고, 상기 도전성 미립자 측면에 접속시킨 상태에서 스테이지를 이동시켜 상기 도전성 미립자의 도전금속층과 전자회로기판 전극부의 접합계면에 어긋남응력을 발생시킨다.
이 때의 회복가능한 탄성비틀림량이 어긋남변형에 대한 회복능력을 나타내는데, 본 발명의 도전성 미립자에는 탄력성이 풍부한 기재입자가 사용되고 있으며, 상기 회복가능한 탄성비틀림이 크기 때문에 어긋남변형에 대한 회복능력이 크다.
본 발명의 전자회로부품은 평행방향의 물리적 힘에 의해 전자회로소자의 전극부 및 전자회로기판 전극부 중 일측에 대하여 타측이 평행방향으로 변위할 때에 상기한 바와 같이 본 발명의 도전성 미립자는 어긋남변형에 대한 회복능력이 크기 때문에, 이와 같은 변위가 일어나도 충분히 회복할 수 있어 접속신뢰성이 높다.
또한, 본 발명의 전자회로부품에 있어서는, 탄력성이 풍부한 기재입자를 함유하는 도전성 미립자가 사용되고 있으며, 도전성 미립자의 비틀림변형에 의한 전극부로부터의 박리강도 (F) 가 : 하기 [2 식] 으로 나타나는 바와 같이 크기 때문에, 큰 변위에 대해서도 도전성 미립자가 잘 박리되지 않으므로 전기적 접속이 유지되어 접속신뢰성이 높다.
500 ×D' ×D' (gr/㎜·㎜) ＜ F ＜ 8000 ×D' ×D' (gr/㎜·㎜) [2 식]
단, D' 는 도전성 미립자의 직경 (단위 : ㎜) 이다.
본 발명의 전자회로부품에 있어서는, 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부의 거리가 도전성 미립자의 직경의 90 ∼ 100 % 인 것이 바람직하다.
상기 거리가 90 % 미만이면, 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부의 거리가 너무 가깝기 때문에, 도전성 미립자가 변형되어 전기적 접속이 불량해지는 경우가 있으며, 상기 거리가 100 % 를 넘으면, 도전성 미립자가 전자회로소자나 전자회로기판과 접촉불량으로 되기 쉬우며, 전기적 접속이 불량해지는 경우가 있다.
또한, 본 발명의 전자회로부품은 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부 사이를 흐르는 전류의 한계치가 전극부 1 개당 0.5 ∼ 10 암페어로 매우 크기 때문에, 이들 전극간에 대전류가 흐른 경우라도 전극부나 도전성 미립자가 파괴되는 일이 없으므로 접속신뢰성이 높다. 또한, 본 발명에서는 도전성 미립자를 사용하여 플립 칩 접합이나 BGA 접합을 이용한 접속을 실시하고 있으므로, 전자회로소자나 전자회로기판에 고밀도의 배선을 실시할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 유기수지미립자에 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 평균입경 75.72 ㎛, 표준편차 2.87 ㎛ 의 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 니켈도금 미립자 16 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 20 ㎛ 의 다공체를 사용한다. 양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다. 사용한 와트욕의 조성은 니켈농도 42 g/L, 황산니켈 150 g/L, 붕산 31 g/L 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 30 A, 전류밀도는 0.3 A/d㎡, 전압은 14 ∼ 15 V 로서 양전극간에 25 분간 통전한다. 처리실의 주속은 300 m/분으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
처리실 회전중에는 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 유발형상의 버텍스를 형성하였으나, 중공커버 (1) 상측의 개구부로부터의 오버플로는 전혀 없었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 니켈도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 78.52 ㎛, 니켈도금층의 두께는 1.4 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.7 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다.
그리고, 다공체에는 구멍막힘이 발생하였으며, 약 30 % 의 입자손실이 있었다. 또한, 반복도금테스트를 3 회 실시한 결과 구멍막힘이 심해서 다공체는 사용할 수 없게 되었다.
실시예 2 ( 비교예 )
도금장치로서 도 2 에 나타낸 종래의 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 다공체 (12) 에는 도 8 에 나타낸 바와 같이 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛ 의 필터를 붙인 것을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실을 회전시키면, 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액은 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하고, 커버 (1) 의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여 커버 (1) 의 개구부 (8) 로부터 액이 비산하며, 이 비산하는 도금액과 함께 상기 미립자가 처리실내에서 외부로 유출 (오버플로) 되어 도금이 불가능했다.
그러나, 도금종료후의 다공체에는 구멍막힘이 전혀 없었다.
그리고, 이 실시예 2 는 비교예로서 기재한 것이다.
실시예 3
도전성 미립자의 제조장치로서 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 다공체 (12) 에는 도 8 에 나타낸 바와 같이 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛ 의 필터를 붙인 것을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실 회전중에는 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 유발형상의 버텍스를 형성하였으나, 중공커버 (1) 상측의 개구부로부터의 오버플로는 전혀 없었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 니켈도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 78.72 ㎛, 니켈도금층의 두께는 1.5 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.6 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다.
그리고, 다공체 (12) 에는 구멍막힘이 전혀 없으며, 반복도금테스트를 5 회 실시하여도 구멍막힘은 전혀 없었다.
실시예 4
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 유기수지미립자에 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 평균입경 250.68 ㎛, 표준편차 8.02 ㎛ 의 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 니켈도금 미립자 30 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체를 사용한다. 양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다. 도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 28 A, 전류밀도는 0.65 A/d㎡, 전압은 16 ∼ 17 V 로서 양전극간에 20 분간 통전한다. 처리실의 주속은 250 m/min 으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 니켈도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 255.68 ㎛, 니켈도금층의 두께는 2.5 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.4 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 총도금시간은 약 45 분이었다.
실시예 5
실시예 3 에서 얻어진 도전성 미립자 28 g 을 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 땜납도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 20 ㎛ 의 다공체를 사용한다.
양극 (2a) 은 주석 (Sn) : 납 (Pb) = 6 : 4 의 합금을 사용한다.
도금액은 이시하라약품공업사 제조의 산성욕 (537A) 을 사용한다. 도금액의 조성은 전체 금속농도 15 ∼ 30 g/L, 욕중의 금속비율 Sn % = 55 ∼ 70 %, 알칸올술포산 100 ∼ 150 g/L, 첨가제 40 mL 의 범위가 되도록 조정한다. 도금액을 분석한 결과, 전체 금속농도 21 g/L, 욕중의 금속비율 Sn % = 65 %, 알칸올술폰산 107 g/L 이었다.
도금액의 온도는 20 ℃, 전류는 50 A, 전류밀도는 0.5 A/d㎡, 전압은 7 ∼ 8 V 로서 양전극간에 15 분간 통전한다. 처리실의 주속은 300 m/min 으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
처리실 회전중에는 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 유발형상의 버텍스를 형성하였으나, 중공커버 (1) 상측의 개구부로부터의 오버플로는 전혀 없었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 땜납도금층인 땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 땜납도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 84.88 ㎛, 땜납도금층의 두께는 3.2 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.2 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다.
그리고 다공체에는 구멍막힘이 발생하였으며, 약 30 % 의 입자손실이 있었다. 또한, 반복도금테스트를 3 회 실시한 결과 구멍막힘이 심해서 다공체는 사용할 수 없게 되었다.
실시예 6 ( 비교예 )
도 2 에 나타낸 종래의 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 다공체 (12) 에는 도 8 에 나타낸 바와 같이 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛ 의 필터를 붙인 것을 사용한 것 이외에는, 실시예 5 와 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실을 회전시키면, 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액은 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하고, 커버 (1) 의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여 커버 (1) 의 개구부 (8) 로부터 액이 비산하며, 이 비산하는 도금액과 함께 상기 미립자가 처리실내에서 외부로 유출 (오버플로) 되어 도금이 불가능했다.
그러나, 도금종료후의 다공체에는 구멍막힘은 전혀 없었다.
그리고, 이 실시예 6 은 비교예로서 기재한 것이다.
실시예 7
다공체 (12) 는 도 8 에 나타낸 바와 같이 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛ 의 필터를 붙인 것을 사용한 것 이외에는, 실시예 5 와 동일한 방법으로 그 표면에 땜납도금을 실시한다.
처리실 회전중에는 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 유발형상의 버텍스를 형성하였으나, 중공커버 (1) 상측의 개구부로부터의 오버플로는 전혀 없었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 땜납도금층인 땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 땜납도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 84.92 ㎛, 땜납도금층의 두께는 3.4 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.1 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다.
또한 다공체 (12) 에는 구멍막힘이 전혀 없으며, 반복도금테스트를 5 회 실시하여도 구멍막힘은 전혀 없었다.
실시예 8
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 유기수지미립자에 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 평균입경 5.43 ㎛, 표준편차 0.16 ㎛ 의 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 니켈도금 미립자 2.5 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 에는 도 8 에 나타낸 바와 같이 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 나일론제 구멍직경 3 ㎛ 필터를 붙인 것을 사용한다. 양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다. 도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 30 A, 전류밀도는 0.3 A/d㎡, 전압은 14 ∼ 15 V 로서 양전극간에 25 분간 통전한다. 처리실의 주속은 300 m/min 으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
처리실 회전중에는 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 유발형상의 버텍스를 형성하였으나, 중공커버 (1) 상측의 개구부로부터의 오버플로는 전혀 없었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 니켈도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 7.23 ㎛, 니켈도금층의 두께는 0.9 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.8 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다.
또한 다공체 (12) 에는 구멍막힘이 전혀 없었으며, 반복도금테스트를 5 회 실시하여도 구멍막힘은 전혀 없었다.
비교예 1
도전성 미립자의 제조장치로서 도 2 에 나타낸 종래의 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 다공체 (12) 에는 고밀도 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 20 ㎛ 의 다공체를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실을 회전시키면, 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액은 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하고, 중공커버 (1) 의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여 중공커버 (1) 의 개구부 (8) 로부터 액이 비산하며, 이 비산하는 도금액과 함께 상기 미립자가 처리실내에서 외부로 유출 (오버플로) 되어 도금이 불가능하였다. 또한, 다공체에는 구멍막힘이 발생하였다.
비교예 2
주속을 250 m/min 으로 한 것 이외에는, 비교예 1 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실을 회전시켜도 오버플로되지는 않았으나, 미립자가 접촉링에 접근하기 전에 통전되어 도금이 입혀지지 않았다.
비교예 3
도 2 에 나타낸 종래의 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 실시예 4 와 동일한 방법으로 도금을 실시한다. 처리실내의 유량이 적기 때문에 총전류량이 26 A 만 흐르게 되고, 전류밀도가 0.44 A/d㎡ 로 낮기 때문에 실시예 3 과 동일한 니켈도금층두께를 얻기 위해서는 총도금시간이 약 70 분 걸려서 약 1.5 배의 도금시간이 필요했다.
비교예 4
도전성 미립자의 제조장치로서 도 2 에 나타낸 종래의 도전성 미립자의 제조장치를 사용한 것 이외에는, 실시예 5 와 동일한 방법으로 땜납도금을 실시한다.
처리실을 회전시키면, 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액은 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하고, 중공커버 (1) 의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여 중공커버 (1) 의 개구부 (8) 로부터 액이 비산하며, 이 비산하는 도금액과 함께 상기 미립자가 처리실내에서 외부로 유출 (오버플로) 되어 도금이 불가능하였다. 또한, 다공체에는 구멍막힘이 발생하였다.
비교예 5
도전성 미립자의 제조장치로서 도 2 에 나타낸 종래의 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 다공체 (12) 에는 세라믹으로 형성되는 구멍직경 2 ㎛ 의 다공체를 사용한 것 이외에는, 실시예 8 과 동일한 방법으로 땜납도금을 실시한다.
처리실을 회전시키면, 회전에 의한 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액은 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하고, 중공커버 (1) 의 내벽을 타고 밀려 올라가듯이 상승하여 중공커버 (1) 의 개구부 (8) 로부터 액이 비산하며, 이 비산하는 도금액과 함께 상기 미립자가 처리실내에서 외부로 유출 (오버플로) 되어 도금이 불가능하였다.
실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 5 의 결과를 정리하여 표 2 에 나타낸다.
실시예 9
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 평균입경 93.45 ㎛, 표준편차 1.30 ㎛, 변동계수 1.4 % 의 유기수지미립자에 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 평균입경 97.10 ㎛, 표준편차 1.86 ㎛, 변동계수 1.9 % 의 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 니켈도금 미립자 32.7 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 시트형상 필터 (20) 를 붙인 것을 사용한다. 양극 (2a) 은 주석 (Sn) : 납 (Pb) = 6 : 4 의 합금을 사용한다. 도금액은 이시하라약품공업사 제조의 산성욕 (537A) 을 사용한다.
도금액의 조성은 전체 금속농도 15 ∼ 30 g/L, 욕중의 금속비율 Sn % = 55 ∼ 65 %, 알칸올술폰산 100 ∼ 150 g/L, 첨가제 40 mL 의 범위가 되도록 조정한다. 도금액을 분석한 결과, 전체 금속농도 20 g/L, 욕중의 금속비율 Sn % = 65 %, 알칸올술폰산 106 g/L 이었다.
도금액의 온도는 20 ℃, 전류는 50 A, 전류밀도는 0.5 A/d㎡, 전압은 10 ∼ 12 V 로서 양전극간에 전체 약 25 분간 통전한다. 처리실의 주속은 226 m/분으로 하고, 7.5 초마다 회전방향을 역회전시키며, 총도금시간을 약 1 시간으로 한다.
상기 다공체의 형상을 취함으로써, 도금중에 다공체 여과면상에 입자가 꽉 눌려서 링형상의 응집물이 발생하는 문제가 해소되었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 공정땜납도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 땜납도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 103.78 ㎛, 땜납도금층의 두께는 3.34 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.8 % 이고, 땜납도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 표면에 흠집 등은 보이지 않았다. 얻어진 땜납피막을 원자흡광법으로 분석한 결과, Sn 이 59.1 % 로 공정조성임이 증명되었다.
다음 실시예 및 비교예에 있어서, 얻어진 도전성 미립자의 평가항목은 ① 응집덩어리의 비율 (표 2) ② 도금후의 입자표면상태 (표 3) 로 하였다.
또한, 현미경에 의한 100 개의 입자의 관측결과로부터 평균입경, 도금층두께를 계산에 의해 구한다.
실시예 10
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 유기수지미립자에 도전성 바탕층으로서 니켈층을 형성하고, 평균입경 30.25 ㎛, 표준편차 1.13 ㎛ 의 니켈피복미립자를 얻는다. 얻어진 니켈피복미립자 7.5 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 전기도금장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛ 의 필터를 붙인 것을 사용한다. 양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다. 도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 36 A, 전류밀도는 0.36 A/d㎡, 전압은 15 ∼ 16 V 로서 양전극간에 20 분간 통전한다. 처리실의 주속은 250 m/min 으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 고압호모지나이저 (미즈보공업사 제조, 마이크로후르이다이저 M-110Y) 를 사용하여 압력 500 ㎏/㎠ 로 해쇄처리한다. 해쇄처리는 1 패스로 실시한다. 고압호모지나이저의 시스템흐름도를 도 13 에, 챔버 (18) 내의 흐름을 도 14 에 나타낸다.
도 13 및 도 14 에 나타낸 바와 같이, 펌프 (216) 에서 시료가 공급되며, 챔버 (218) 의 오리피스직경과 펌프의 공급에너지의 상관에 의해 챔버 (218) 내에 차압이 발생한다. 이 압력강하 (캐비테이션) 와 시료가 가속된 것에 의한 전단력과, 가속된 유체가 정면에서 부딪혀서 발생하는 충격력에 의해 챔버내부에서 미립자를 해쇄한다.
이와 같은 방법으로 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻는다.
실시예 11
해쇄처리회수를 3 패스로 한 것 이외에는, 실시예 10 과 동일한 방법으로 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻는다.
실시예 12
해쇄처리회수를 5 패스로 한 것 이외에는, 실시예 10 과 동일한 방법으로 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻는다.
실시예 13
도금공정은 실시예 10 과 동일한 방법으로 실시하며, 도금공정중에 처리실 (13) 내에서 연속적으로 도금액과 함께 미립자를 빼내고, 고압호모지나이저 (미즈보공업사 제조, 마이크로후르이다이저 M-110Y) 를 사용하여 압력 500 ㎏/㎠ 로 해쇄처리하고, 다시 처리실 (13) 로 되돌리는 조작을 반복하여 도금종료까지 실시한다.
이와 같은 전기도금장치와 해쇄장치를 조합한 순환방식의 흐름도를 도 15 에 나타낸다.
도 15 에 나타낸 바와 같이, 처리실 상측의 개구부로부터 미립자 방출관 (221) 을 삽입하고 (방출관 선단부는 접촉링 (11) 근방에 배치), 접촉링 근방의 도금액 및 미립자의 현탁액을 도금미립자 방출펌프 (231) 에 의해 용기 (214) 로 보낸다. 용기 (214) 로 보내진 도금액 및 미립자의 현탁액 (215) 은 펌프 (216) 에 의해 챔버 (218) 내로 공급되며, 압력강하와 전단력과 충격력에 의해 단입자화되어 해쇄미립자 공급관 (222) 에 의해 처리실 (13) 로 되돌려진다.
이와 같은 방법으로 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻는다.
비교예 6
도금공정을 실시예 10 과 동일한 방법으로 실시하며, 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻었으나, 해쇄공정을 실시하지 않았다.
실시예 10 ∼ 13 및 비교예 6 의 결과를 표 4 에 나타낸다.
표 4 에서 도금종료후에 해쇄처리를 실시하면 (실시예 10), 비교예 6 에 비하여 응집량이 감소하였다. 그러나, 해쇄처리에 의한 도금표면의 박리흔적이나 흠집이 보였다. 또한, 해쇄처리회수를 늘릴수록 응집량은 감소하여 5 패스에서 거의 0 으로 되지만, 표면의 박리흔적, 흠집이 있는 입자량은 증가하였다.
전기도금장치와 분쇄장치를 조합한 순환방식 (실시예 13) 에서는, 초기단계부터 도금처리와 해쇄처리가 반복하여 실시되기 때문에, 응집이 거의 없으며, 입자표면에 박리흔적, 흠집이 없는 도금피막을 얻을 수 있었다.
실시예 14
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 유기수지미립자에 도전바탕층으로서 니켈층을 형성하고, 평균입경 15.24 ㎛, 표준편차 0.70 ㎛ 의 니켈피복미립자를 얻는다. 얻어진 니켈피복미립자 10.0 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 전기도금장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛ 의 필터를 붙인 것을 사용한다. 양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다. 도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 36 A, 전류밀도는 0.36 A/d㎡, 전압은 15 ∼ 16 V 로서 양전극간에 20 분간 통전한다. 처리실의 주속은 250 m/분으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
도금공정중에 처리실 (13) 내에서 연속적으로 도금액과 함께 미립자를 빼내고, 호모믹서 (토쿠슈기카고교사 제조, T.K. 파이프라인호모믹서 PL-SL) 를 사용하여 5000 rpm 으로 해쇄처리하고, 다시 처리실 (13) 로 되돌리는 조작을 반복하여 도금종료까지 실시한다.
이와 같은 전기도금장치와 분쇄장치를 조합한 순환방식의 흐름도를 도 16 에 나타낸다.
도 16 에 나타낸 바와 같이, 처리실 상측의 개구부로부터 미립자 방출관 (221) 을 삽입하고 (방출관 선단부는 접촉링 (11) 근방에 배치), 접촉링 근방의 도금액 및 미립자의 현탁액을 방출하고, 파이프라인호모믹서 (225) 에 의해 해쇄처리하여 해쇄미립자 공급관 (222) 에 의해 처리실 (13) 로 되돌린다.
이와 같은 방법으로 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻는다.
비교예 7
도금공정을 실시예 14 와 동일한 방법으로 실시하며, 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻었으나, 해쇄공정을 실시하지 않았다.
실시예 14 및 비교예 7 의 결과를 표 5 에 나타낸다.
비교예 15
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 유기수지미립자에 도전바탕층으로서 니켈층을 형성하고, 평균입경 6.74 ㎛, 표준편차 0.40 ㎛ 의 니켈피복미립자를 얻는다. 얻어진 미립자에 실시예 5 와 동일한 방법으로 전기니켈도금을 실시하여 평균입경 8.82 ㎛, 니켈도금두께 1.04 ㎛ 의 니켈도금 미립자를 얻는다. 이 니켈도금 미립자를 얻어 도 1 에 나타낸 전기도금장치를 사용하여 그 표면에 땜납도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 나일론제 구멍직경 5 ㎛ 필터를 붙인 것을 사용한다. 양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다. 도금액은 알칸술폰산 땜납욕을 사용한다. 욕의 조성은 알칸술폰산제1주석 60 ㎖/L, 알칸술폰산납 30 ㎖/L, 유리알칸술폰산 100 ㎖/L, 광택제 80 ㎖/L 로 한다.
도금액의 온도는 20 ℃, 전류는 80.6 A, 전류밀도는 0.75 A/d㎡, 전압은 16 ∼ 17 V 로서 양전극간에 15 분간 통전한다. 처리실의 주속은 250 m/분으로 하고, 15 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
도금공정중에 처리실 (13) 내에서 연속적으로 도금액과 함께 미립자를 빼내고, 스태틱 믹서 (토쿠슈기카고교사 제조, T.K. -ROSS ISG 믹서) 로 해쇄처리하고, 다시 처리실 (13) 로 되돌리는 조작을 반복하여 도금종료까지 실시한다.
이와 같은 전기도금장치와 분쇄장치를 조합한 순환방식의 흐름도를 도 17 에 나타낸다.
도 17 에 나타낸 바와 같이, 처리실 상측의 개구부로부터 미립자 방출관 (221) 을 삽입하고 (방출관 선단부는 접촉링 (11) 근방에 배치), 접촉링 근방의 도금액 및 미립자의 현탁액을 방출하고, 스태틱 믹서 (226) 에 의해 해쇄처리하여 해쇄미립자 공급관 (222) 에 의해 처리실 (13) 로 되돌린다.
이와 같은 방법으로 표면에 땜납도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻는다.
비교예 8
도금공정을 실시예 6 과 동일한 방법으로 실시하며, 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻었으나, 해쇄공정을 실시하지 않았다.
실시예 15 및 비교예 8 의 결과를 표 6 에 나타낸다.
실시예 16
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 유기수지미립자에 도전바탕층으로서 니켈층을 형성하고, 평균입경 2.98 ㎛, 표준편차 0.22 ㎛ 의 니켈피복미립자를 얻는다. 얻어진 니켈피복미립자 8.0 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 전기도금장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 70 ㎛ 의 다공체의 처리실측 내측면에 구멍직경 10 ㎛ 멤브레인 필터를 붙인 것을 사용한다. 이 멤브레인 필터는 2 ㎛ 입자의 포집효율이 98 %, 3 ㎛ 입자의 포집효율이 99.9 % 이상인 것이다. 양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다. 도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 36 A, 전류밀도는 0.20 A/d㎡, 전압은 16 ∼ 17 V 로서 양전극간에 50 분간 통전한다. 처리실의 주속은 250 m/분으로 하고, 15 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
도금공정중에 처리실 (13) 내에서 연속적으로 도금액과 함께 미립자를 빼내고, 초음파발생기 (츠츠이리가가쿠기카이사 제조, 초음파세정기 AU-70C) 를 사용하여 주파수 28 ㎑/s 로 해쇄처리하고, 다시 처리실 (13) 로 되돌리는 조작을 반복하여 도금종료까지 실시한다.
이와 같은 전기도금장치와 분쇄장치를 조합한 순환방식의 흐름도를 도 18 에 나타낸다.
도 18 에 나타낸 바와 같이, 처리실 상측의 개구부로부터 미립자 방출관 (221) 을 삽입하고 (방출관 선단부는 접촉링 (11) 근방에 배치), 접촉링 근방의 도금액 및 미립자의 현탁액을 도금미립자 방출펌프 (231) 에 의해 유리용기 (229) 로 보낸다. 유리용기 (229) 로 보내진 도금액 및 미립자의 현탁액은 초음파발생기 (227) 에 의한 초음파의 분쇄효과에 의해 단입자화되고, 해쇄입자 이송펌프 (230) 에 의해 해쇄미립자 공급관 (222) 에서 처리실 (13) 로 되돌려진다.
이와 같은 방법으로 표면에 땜납도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻는다.
비교예 9
도금공정을 실시예 16 과 동일한 방법으로 실시하며, 표면에 니켈도금층이 형성된 도전성 미립자를 얻었으나, 해쇄공정을 실시하지 않았다.
실시예 16 및 비교예 9 의 결과를 표 7 에 나타낸다.
실시예 17
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 비중 1.19, 평균입경 98.76 ㎛, 표준편차 1.48 ㎛, 변동계수 1.5 % 인 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전성 바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다.
얻어진 무전해 니켈도금 미립자 20 g 을 얻어 도 19 에 나타낸 본 발명 11 의 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
처리실 (315) 은 다수의 천공 (5) 이 형성된 수지제 (HT-PVC) 플레이트의 내측면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트를 붙인 간막이판 (314) 을 사용해서 형성하여 처리실 (315) 내의 미립자가 도금조 (313) 내로 누출되지 않도록 하였다.
처리실 (315) 내의 입자이동거리 (A) 가 40 ㎜ 로 되도록 처리실 (315) 을 형성한다.
다공체 (12) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 링형상 다공체를 사용한다. 양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다. 와트욕의 조성은 니켈농도 42 g/L, 염화니켈 39 g/L, 황산니켈 150 g/L, 붕산 31 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.8 이고, 도금액의 비중은 1.11 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 34 A, 전류밀도는 0.37 A/d㎡ 로서 양전극간에 통전한다. 운전조건은 도금조 (13) 의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 도금조 (13) 의 내경은 280 ㎜ 이고, 회전수는 256.5 rpm 이고, 접촉링 (11) 내측면의 주속은 225.6 m/min 이었다. 입자이동시간 2 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초의 9 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다. 이 때, 통전율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 55.6 % 가 된다. 총도금시간은 약 72 분이었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 103.40 ㎛, 니켈도금층의 두께는 2.12 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.7 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 18
실시예 17 에서 사용한 무전해 니켈도금 미립자를 사용하여 운전조건을 입자이동시간 2 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 0 초의 8 초를 1 사이클로 한 것 이외에는, 실시예 17 과 동일한 방법으로 니켈도금을 실시한다. 이 때, 통전율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 62.5 % 이고, 총도금시간은 약 64 분이었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 103.26 ㎛, 니켈도금층의 두께는 2.05 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.9 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 19
실시예 17 에서 사용한 무전해 니켈도금 미립자를 사용하여 다음 항목 이외에는, 실시예 17 과 완전히 동일한 방법으로 니켈도금을 실시한다.
처리실 (315) 은 처리실내의 입자이동거리 (A) 가 15 ㎜ 로 되도록 형성한다.
운전조건은 입자이동시간 1 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 0 초의 7 초를 1 사이클로 한다. 이 때, 통전율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 71.4 % 이고, 총도금시간은 약 56 분이었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 103.34 ㎛, 니켈도금층의 두께는 2.09 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.8 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
비교예 9
실시예 17 에서 사용한 무전해 니켈도금 미립자를 20 g 사용하여 도 20 에 나타낸 종래의 도전성 미립자의 제조장치를 사용한 것 이외에는, 실시예 17 과 동일한 방법으로 니켈도금을 실시한다.
종래의 도전성 미립자의 제조장치에서는 입자이동거리가 길기 때문에, 미립자가 접촉링에 접근하기 전에 통전이 개시되며 바이폴러현상이 발생하여 반수 이상의 미립자의 무전해 도금층이 용해되어 도금이 불가능해졌다.
실시예 20
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 평균입경 203.18 ㎛, 표준편차 3.05, 변동계수 1.5 % 의 유기수지미립자에 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 평균입경 208.29 ㎛, 표준편차 4.58, 변동계수 2.2 % 의 니켈도금 미립자를 얻는다 (니켈막두께는 약 2.5 ㎛). 얻어진 니켈도금 미립자 30.0 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 공정땜납도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (12) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 주석 (Sn) : 납 (Pb) = 6 : 4 의 합금을 사용한다.
도금액은 산성욕 (537A) (이시하라약품사 제조) 을 사용한다.
도금액의 조성은 전체 금속농도 21.39 g/L, 욕중의 금속비율 Sn % = 65.3 %, 알칸올술폰산 106.4 g/L, 첨가제 40 mL 를 함유한다.
도금액의 온도는 20 ℃, 전류는 24.8 A, 전류밀도는 0.5 A/d㎡ 로서 양전극간에 통전한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm 이고, 주속은 225.6 m/min 이었다. 통전공정의 운전패턴은 입자이동시간 2 초, 통전시간 6 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 2 초를 1 사이클로 하고, 교반공정의 운전패턴은 회전시간 1 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 통전공정과 교반공정을 번갈아 실시한다. 총도금시간은 약 83 분이었다.
운전조건의 타임차트를 도 21 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 공정땜납도금층인 공정땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 공정땜납도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 219.47 ㎛, 땜납도금층의 두께는 5.59 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.1 % 이고, 땜납도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 표면에 흠집 등은 보이지 않았다.
얻어진 땜납피막을 원자흡광법으로 분석한 결과, Sn 이 61.3 % 이고, 공정조성임이 증명되었다.
실시예 21
실시예 20 과 완전히 동일한 니켈도금 미립자 (평균입경 208.29 ㎛, 표준편차 4.58 ㎛, 변동계수 2.2 %, 니켈막두께 약 2.5 ㎛) 를 사용하여 운전조건을 다음과 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 20 과 동일한 방법으로 공정땜납도금을 실시한다.
설정전류치를 74.5 A 로 하고, 전류밀도를 1.5 A/d㎡ 로 하여 도금을 실시한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm 이고, 주속은 225.6 m/min 이었다. 통전공정의 운전패턴은 입자이동시간 2 초, 통전시간 6 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 2 초를 1 사이클로 하고, 교반공정의 운전패턴을 회전시간 1 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 한다. 통전공정 1 사이클에 대하여 교반공정 4 사이클의 비율로 통전공정 및 교반공정이 각각 정역회전을 반복하도록 하여 도금한다. 총도금시간은 약 49 분이었다.
운전조건의 타임차트를 도 22 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 공정땜납도금층인 공정땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 공정땜납도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 219.43 ㎛, 땜납도금층의 두께는 5.57 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.3 % 이고, 땜납도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다.
얻어진 땜납피막을 원자흡광법으로 분석한 결과, Sn 이 62.8 % 이고, 공정조성임이 증명되었다.
비교예 10
실시예 20 과 완전히 동일한 니켈도금 미립자 (평균입경 208.29 ㎛, 표준편차 4.58, 변동계수 2.2 %, 니켈막두께 약 2.5 ㎛) 를 사용하여 운전조건을 다음과 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 20 과 동일한 방법으로 공정땜납도금을 실시한다.
설정전류치를 24.8 A 로 하고, 전류밀도를 0.5 A/d㎡ 로 하여 도금을 실시한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm 이고, 주속은 225.6 m/min 이었다. 통전공정의 운전패턴은 입자이동시간 2 초, 통전시간 6 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 2 초를 1 사이클로 하여, 교반공정은 도입하지 않고 통전공정만으로 정회전과 역회전을 반복하여 도금을 실시한다. 총도금시간은 약 62 분이었다.
운전조건의 타임차트를 도 23 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 공정땜납도금층인 공정땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 입자 3 ∼ 10 개 정도로 형성되는 응집덩어리가 다수 존재하고 있어서, 교반공정을 도입하지 않고 실시예 20 과 동일한 통전시간에서는 응집덩어리가 발생함이 증명되었다.
비교예 11
실시예 20 과 완전히 동일한 니켈도금 미립자 (평균입경 208.29 ㎛, 표준편차 4.58, 변동계수 2.2 %, 니켈막두께 약 2.5 ㎛) 를 사용하여 운전조건을 다음과 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 20 과 동일한 방법으로 공정땜납도금을 실시한다.
설정전류치를 74.5 A 로 하고, 전류밀도를 1.5 A/d㎡ 로 하여 도금을 실시한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm 이고, 주속은 225.6 m/min 이었다. 통전공정의 운전패턴은 입자이동시간 2 초, 통전시간 3 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 2 초를 1 사이클로 하여, 교반공정은 도입하지 않고 통전공정만으로 정회전과 역회전을 반복하여 도금을 실시한다. 총도금시간은 약 62 분이었다.
운전조건의 타임차트를 도 24 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 공정땜납도금층인 공정땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 입자 5 ∼ 15 개 정도로 형성되는 응집덩어리가 다수 존재하고 있어서, 교반공정을 도입하지 않고 전류밀도를 높이면 응집덩어리가 발생함이 증명되었다.
실시예 20, 21 및 비교예 10, 11 의 결과를 표 8 에 나타낸다.
실시예 22
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 비중 1.19, 평균입경 650.38 ㎛, 표준편차 9.75 ㎛, 변동계수 1.5 % 인 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 5000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.225 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 고밀도 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다. 도금액의 조성은 니켈농도 68 g/L, 염화니켈 42 g/L, 황산니켈 260 g/L, 붕산 42 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.7, 도금액의 비중은 1.18 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 32 A, 전류밀도는 0.4 A/d㎡ 로서 양전극간에 총 약 80 분간 통전한다. 처리실의 주속은 226 m/min 으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
상기한 바와 같이 무전해 도금의 막두께를 두껍게 함으로써, 욕비중과의 차를 0.04 이상으로 하여 모든 미립자가 완전히 접촉링에 접근해서 균일한 도금층이 형성되었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 얻어진 니켈도금 수지미립자의 단면사진에 의해 입자표면에 균일하게 도금되어 있음을 확인하였다. 또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 661.18 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.40 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.7 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 23
실시예 22 와 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
사용한 와트욕의 조성을 니켈농도 42 g/L, 염화니켈 39 g/L, 황산니켈 150 g/L, 붕산 31 g/L 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 완전히 동일한 조건으로 도금을 실시한다. 도금액의 pH 는 3.8, 도금액의 비중은 1.11 이었다.
상기한 바와 같이 무전해 도금의 막두께가 실시예 22 에 비해 얇고, 입자비중이 작아도 와트욕의 전해질농도를 낮춤으로써, 욕비중과의 차를 0.04 이상으로 하여 모든 미립자가 완전히 접촉링에 접근해서 균일한 도금층이 형성되었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 얻어진 니켈도금 수지미립자의 단면사진에 의해 입자표면에 균일하게 도금되어 있음을 확인하였다. 또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 660.72 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.170 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.7 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 24
비중 2.54, 평균입경 203.67 ㎛, 표준편차 4.10 ㎛, 변동계수 2.0 % 인 유리비즈에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 600 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 2.551 이었다.
얻어진 니켈도금 미립자 75 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 고밀도 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다. 도금액의 조성은 염화니켈 45 g/L, 황산니켈 300 g/L, 붕산 45 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.7 이고, 도금액의 비중은 1.23 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 40 A, 전류밀도는 0.90 A/d㎡ 로서 양전극간에 총 약 35 분간 통전한다. 처리실의 주속은 226 m/min 으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
상기한 바와 같이 욕비중과의 차를 1.321 로 함으로써, 모든 미립자가 완전히 접촉링에 접근해서 균일한 도금층이 형성되었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 유리비즈를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 얻어진 니켈도금 유리비즈의 단면사진에 의해 입자표면에 균일하게 도금되어 있음을 확인하였다. 또한, 이 니켈도금 유리비즈 300 개의 평균입경은 210.13 ㎛, 니켈도금층의 두께는 3.23 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.7 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 25
비중 8.93, 평균입경 301.45 ㎛, 표준편차 4.67 ㎛, 변동계수 1.5 % 인 동미립자 200 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 고밀도 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다. 도금액의 조성은 염화니켈 45 g/L, 황산니켈 300 g/L, 붕산 45 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.7, 도금액의 비중은 1.23 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 40 A, 전류밀도는 0.90 A/d㎡ 로서 양전극간에 토탈 약 35 분간 통전한다. 처리실의 주속은 226 m/min 으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
상기한 바와 같이 욕비중과의 차를 7.7 로 함으로써, 모든 미립자가 완전히 접촉링에 접근해서 균일한 도금층이 형성되었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 동미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 얻어진 니켈도금 동미립자의 단면사진에 의해 입자표면에 균일하게 도금되어 있음을 확인하였다. 또한, 이 니켈도금 동미립자 300 개의 평균입경은 310.38 ㎛, 니켈도금층의 두께는 4.46 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.8 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 26
비중 11.34, 평균입경 448.76 ㎛, 표준편차 7.63 ㎛, 변동계수 1.7 % 인 납미립자 200 g 을 얻어 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (12) 는 고밀도 폴리프로필렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다. 도금액의 조성은 염화니켈 45 g/L, 황산니켈 300 g/L, 붕산 45 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.7, 도금액의 비중은 1.23 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 23.5 A, 전류밀도는 1.0 A/d㎡ 로서 양전극간에 토탈 약 30 분간 통전한다. 처리실의 주속은 226 m/min 으로 하고, 11 초마다 회전방향을 역회전시킨다.
상기한 바와 같이 욕비중과의 차를 10.11 로 함으로써, 모든 미립자가 완전히 접촉링에 접근해서 균일한 도금층이 형성되었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 납미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 얻어진 니켈도금 납미립자의 단면사진에 의해 입자표면에 균일하게 도금되어 있음을 확인하였다. 또한, 이 니켈도금 납미립자 300 개의 평균입경은 459.26 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.25 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.1 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
비교예 12
실시예 23 과 완전히 동일한 무전해 니켈도금 미립자 (비중 1.204) 에 실시예 1 과 완전히 동일한 도금조건 (도금액 비중 1.18) 으로, 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
도금미립자와 도금액의 비중차가 0.024 로 작고, 미립자가 접촉링에 접촉하기 전에 통전이 개시되어 바이폴러현상에 의해 도전바탕층이 용해된 미립자가 다수 발생하였다.
비교예 13
실시예 22 와 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전성 바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 600 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.194 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 실시예 1 과 완전히 동일한 도금조건 (도금액 비중 1.18) 으로, 도 1 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 도금을 실시한다.
도금미립자와 도금액의 비중차가 0.014 로 비교예 1 보다 더욱 작고, 미립자의 대부분이 접촉링에 접촉하기 전에 통전이 개시되어 거의 모든 미립자가 바이폴러현상에 의해 도전바탕층이 용해되었다.
실시예 22 ∼ 26 및 비교예 12, 13 의 결과를 표 9 에 나타낸다. 그리고, 표 9 중의 평가에 관한 항은 바이폴러현상으로 인한 도금불량의 발생을 다음 기준으로 평가한 것이다.
: 발견되지 않음
× : 반수이상이 도금불량
×× : 거의 전수가 도금불량
실시예 27
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 비중 1.19, 평균입경 650.8 ㎛, 표준편차 9.75 ㎛, 변동계수 1.5 % 의 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 조성은 니켈농도 42 g/L, 염화니켈 39 g/L, 황산니켈 150 g/L, 붕산 31 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.8, 도금액의 비중은 1.11 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 32 A, 전류밀도는 0.4 A/d㎡ 로서 양전극간에 토탈 약 80 분간 통전한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm, 주속은 225.6 m/min 이었다. 입자이동시간 4 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 45.5 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 27 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 661.18 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.40 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.7 % 이고, 땜납도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 28
실시예 27 과 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 27 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실의 회전수를 원심효과가 28.6 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 427.5 rpm 이고, 주속은 376.0 m/min 이었다. 입자이동시간 2 초, 통전시간 3 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 46.2 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 28 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 660.78 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.20 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.5 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 29
실시예 27 과 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 27 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실의 회전수를 원심효과가 3.2 로 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 142.5 rpm 이고, 주속은 125.3 m/min 이었다. 입자이동시간 8 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 0 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 35.7 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 29 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 659.46 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.04 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.5 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 30
실시예 27 에서 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자 (입경 661.18 ㎛, 변동계수 2.7 %, 비중 1.57) 를 140 g 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 공정땜납도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 주석 (Sn) : 납 (Pb) = 6 : 4 의 합금을 사용한다.
도금액은 이시하라약품주식회사 제조의 산성욕 (537A) 을 사용한다.
도금액의 조성은 전체 금속농도 21.39 g/L, 욕중의 금속비율 Sn % = 65.3 %, 알칸올술폰산 106.4 g/L, 첨가제 40 mL 를 함유한다.
도금액의 온도는 20 ℃, 전류는 40.5 A, 전류밀도는 0.5 A/d㎡ 로서 토탈 105 분간 통전한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm 이고, 주속은 225.6 m/min 이었다. 입자이동시간 2 초, 통전시간 3 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 2 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 40.0 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 30 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 공정땜납층인 공정땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 693.06 ㎛, 땜납도금층의 두께는 15.94 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.8 % 이고, 땜납도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 얻어진 땜납피막을 원자흡광법으로 분석한 결과, Sn 이 61.7 % 이고, 공정조성임이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 31
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 비중 1.19, 평균입경 106.42 ㎛, 표준편차 1.70 ㎛, 변동계수 1.6 % 의 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.276 이었다.
얻어진 니켈도금 미립자 21.6 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 조성은 니켈농도 68 g/L, 염화니켈 42 g/L, 황산니켈 260 g/L, 붕산 42 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.7, 도금액의 비중은 1.18 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 33 A, 전류밀도는 0.35 A/d㎡ 로서 양전극간에 토탈 약 50 분간 통전한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm, 주속은 225.6 m/min 이었다. 입자이동시간 4 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 45.5 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 27 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 111.06 ㎛, 니켈도금층의 두께는 2.32 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.4 % 이고, 땜납도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 32
실시예 31 에서 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자 (입경 111.06 ㎛, 변동계수 2.4 %, 비중 2.111) 를 40.0 g 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 공정땜납도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 주석 (Sn) : 납 (Pb) = 6 : 4 의 합금을 사용한다.
도금액은 이시하라약품주식회사 제조의 산성욕 (537A) 을 사용한다.
도금액의 조성은 전체 금속농도 21.39 g/L, 욕중의 금속비율 Sn % = 65.3 %, 알칸올술폰산 106.4 g/L 이고, 첨가제 40 mL 를 함유한다.
도금액의 온도는 20 ℃, 전류는 40.5 A, 전류밀도는 0.5 A/d㎡ 로서 토탈 105 분간 통전한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm, 주속은 225.6 m/min 이었다. 입자이동시간 3 초, 통전시간 2 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 2 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 26.7 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 31 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 공정땜납층인 공정땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 119.3 ㎛, 땜납도금층의 두께는 4.12 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.6 % 이고, 땜납도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 얻어진 땜납피막을 원자흡광법으로 분석한 결과, Sn 이 62.6 % 이고, 공정조성임이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 33
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 비중 1.19, 평균입경 19.74 ㎛, 표준편차 0.28 ㎛, 변동계수 1.4 % 의 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.637 이었다.
얻어진 니켈도금 미립자 4.8 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 조성은 니켈농도 68 g/L, 염화니켈 42 g/L, 황산니켈 260 g/L, 붕산 42 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.7, 도금액의 비중은 1.18 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 33 A, 전류밀도는 0.35 A/d㎡ 로서 양전극간에 토탈 약 50 분간 통전한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm 이고, 주속은 225.6 m/min 이었다. 입자이동시간 7 초, 통전시간 3 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 2 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 24.0 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 32 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 22.62 ㎛, 니켈도금층의 두께는 1.44 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.6 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
실시예 34
실시예 33 에서 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자 (입경 22.62 ㎛, 변동계수 2.6 %, 비중 3.759) 를 14.0 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 공정땜납도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 주석 (Sn) : 납 (Pb) = 6 : 4 의 합금을 사용한다.
도금액은 이시하라약품주식회사 제조의 산성욕 (537A) 을 사용한다.
도금액의 조성은 전체 금속농도 21.39 g/L, 욕중의 금속비율 Sn % = 65.3 %, 알칸올술폰산 106.4 g/L 이고, 첨가제 40 mL 를 함유한다.
도금액의 온도는 20 ℃, 전류는 40.5 A, 전류밀도는 0.5 A/d㎡ 로서 토탈 105 분간 통전한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm 이고, 주속은 225.6 m/min 이었다. 입자이동시간 5 초, 통전시간 1.5 초, 감속시간 0.5 초, 정지시간 2 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 16.7 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 33 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 공정땜납층인 공정땜납도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 26.59 ㎛, 땜납도금층의 두께는 1.99 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 3.8 % 이고, 땜납도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 얻어진 땜납피막을 원자흡광법으로 분석한 결과, Sn 이 59.7 % 이고, 공정조성임이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
비교예 14
실시예 27 과 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 27 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실의 회전수를 원심효과가 47.4 로 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 550.0 rpm 이고, 주속은 483.8 m/min 이었다. 입자이동시간 1 초, 통전시간 3 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 45.5 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 34 에 나타낸다.
원심효과가 40.0 이상으로 되면, 미립자가 접촉링에 접근할 때까지의 시간은 매우 단축되는데, 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하기 때문에, 처리실 중앙에 배치된 양극이 노출되어 전류가 흐르지 않게 되서 도금이 입혀지지 않았다.
비교예 15
실시예 27 과 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 27 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실의 회전수를 원심효과가 1.6 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 99.8 rpm, 주속은 87.7 m/min 이었다. 입자이동시간 10 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 29.4 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 35 에 나타낸다.
원심효과가 2.0 이하로 되면, 입자이동시간을 10 초로 하여도 미립자가 접촉링에 접근하지 않고, 바이폴러현상이 발생하며, 거의 모든 입자의 무전해 도금층이 용해되어 도금이 불가능해졌다.
비교예 16
실시예 27 과 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 27 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실의 회전수를 원심효과가 28.6 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 427.5 rpm, 주속은 376.0 m/min 이었다. 입자이동시간 12 초, 통전시간 3 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 17.6 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 36 에 나타낸다.
원심효과가 28.6 으로 실시예 2 에서 도금가능한 범위라도, 입자이동시간을 너무 길게 함으로써, 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하기 때문에, 처리실 중앙부의 액면이 저하되어 양극이 노출되었다. 따라서, 전류가 흐르지 않게 되어 도금이 불가능해졌다.
비교예 17
실시예 27 과 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 27 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실의 회전수를 원심효과가 28.6 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 427.5 rpm, 주속은 376.0 m/min 이었다. 입자이동시간 0 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 71.4 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 37 에 나타낸다.
처리실 회전과 동시에 통전이 개시되기 때문에, 미립자가 접촉링으로 이동하고 있는 동안에도 전류가 흐르게 된다. 따라서, 바이폴러현상이 발생하여 미립자의 대부분에 무전해 도금층의 용해가 일어나서 전기도금이 불가능해졌다.
얻어진 미립자를 광학현미경으로 관찰한 결과, 약 90 % 의 미립자가 바이폴러현상에 의해 무전해 도금층이 용해된 수지미립자 그대로였다.
비교예 18
실시예 27 과 완전히 동일한 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 27 과 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm, 주속은 225.6 m/min 이었다. 입자이동시간 4 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 12 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
이 때, 통전효율 (1 사이클에 있어서의 통전시간의 비율) 은 22.7 % 였다.
운전조건의 타임차트를 도 38 에 나타낸다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 미립자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금된 수지미립자 300 개의 평균입경은 660.33 ㎛, 니켈도금층의 두께는 4.98 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.8 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
이와 같은 방법으로 얻어진 미립자는 실시예 1 과 동등하였으나, 정지시간을 너무 길게 한 점에서 효율이 나쁘고 총도금시간은 실시예 1 의 약 2 배였다.
실시예 27 ∼ 34 및 비교예 14 ∼ 18 의 결과를 표 10 에 나타낸다.
실시예 35
스티렌과 디비닐벤젠을 공중합시켜 얻어진 비중 1.19, 평균입경 650.8 ㎛, 표준편차 9.75 ㎛, 변동계수 1.5 % 의 유기수지미립자에 무전해 도금법을 이용하여 도전바탕층으로서 니켈도금층을 형성하고, 무전해 니켈막두께가 2000 Å 인 무전해 니켈도금 미립자를 얻는다. 얻어진 무전해 니켈도금 미립자의 비중은 1.204 였다.
얻어진 니켈도금 미립자 105 g 을 얻어 도 11 에 나타낸 도전성 미립자의 제조장치를 사용하여 그 표면에 니켈도금을 실시한다.
다공체 (21) 는 고밀도 폴리에틸렌으로 형성되는 구멍직경 100 ㎛, 두께 6 ㎜ 의 플레이트형상 다공질 지지체 (22) 의 상면에 나일론제 구멍직경 10 ㎛, 두께 10 ㎛ 의 필터시트 (20) 를 붙인 것을 사용한다.
양극 (2a) 은 금속니켈을 사용한다.
도금액은 와트욕을 사용한다.
도금액의 조성은 니켈농도 42 g/L, 염화니켈 39 g/L, 황산니켈 150 g/L, 붕산 31 g/L 이고, 도금액의 pH 는 3.8, 도금액의 비중은 1.11 이었다.
도금액의 온도는 50 ℃, 전류는 32 A, 전류밀도는 0.4 A/d㎡ 로서 양전극간에 토탈 약 80 분간 통전한다.
운전조건은 처리실의 회전수를 원심효과가 10.3 이 되도록 설정한다. 사용한 처리실의 내경은 280 ㎜ 이고, 처리실의 회전수는 256.5 rpm, 주속은 225.6 m/min 이었다.
도금초기단계에서의 운전패턴은 입자이동시간 4 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다. 도금개시후, 약 39 분후에 미립자를 샘플링하여 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 니켈도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 652.82 ㎛, 니켈도금층의 두께는 1.02 ㎛, 비중 1.276 으로 계산되었다. 따라서, 입자이동시간을 단축하여 입자이동시간 2 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 한 운전패턴으로 변경하고, 정회전과 역회전을 반복하여 도금을 속행한다. 총도금시간은 약 168 분이었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 661.06 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.14 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.5 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
상기 도금막두께와 총도금시간으로부터 피막 1 ㎛ 당 도금시간은 약 32.7 분임을 알 수 있었다.
실시예 36
실시예 35 와 완전히 동일한 무전해 니켈도금 미립자를 사용하여 운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 35 와 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
도금초기단계에서의 운전패턴은 입자이동시간 4 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다. 도금개시후, 약 37 분후에 미립자를 샘플링하여 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 니켈도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 652.74 ㎛, 니켈도금층의 두께는 0.98 ㎛, 비중 1.273 으로 계산되었다. 따라서, 입자이동시간을 단축하여 입자이동시간 0.5 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 한 운전패턴으로 변경하고, 정회전과 역회전을 반복하여 도금을 속행한다. 총도금시간은 약 143 분이었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 660.88 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.05 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.5 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
상기 도금막두께와 총도금시간으로부터 피막 1 ㎛ 당 도금시간은 약 28.3 분임을 알 수 있었다.
실시예 37
실시예 35 와 완전히 동일한 무전해 니켈도금 미립자를 사용하여 운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 35 와 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
도금초기단계에서의 운전패턴은 입자이동시간 4 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다. 도금개시후, 약 23 분후에 미립자를 샘플링하여 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 니켈도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 650.00 ㎛, 니켈도금층의 두께는 0.61 ㎛, 비중 1.247 로 계산되었다. 따라서, 입자이동시간을 단축하여 입자이동시간 0.5 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 한 운전패턴으로 변경하고, 정회전과 역회전을 반복하여 도금을 속행한다. 총도금시간은 약 140 분이었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 660.98 ㎛, 니켈도금층의 두께는 5.10 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 2.6 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 균일함이 증명되었다. 또한, 바이폴러현상에 의해 바탕니켈도금층이 용해된 입자는 발견되지 않았다.
상기 도금막두께와 총도금시간으로부터 피막 1 ㎛ 당 도금시간은 약 27.5 분임을 알 수 있었다.
비교예 19
실시예 35 와 완전히 동일한 무전해 니켈도금 미립자를 사용하여 운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 35 와 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
운전패턴은 도금개시부터 종료까지 입자이동시간 12 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다.
입자이동시간이 12 초로 길어지기 때문에, 원심력의 작용으로 외주방향으로 힘을 받은 도금액이 처리실내에서 유발형상의 버텍스를 형성하기 때문에, 처리실 중앙에 배치된 양극이 노출되어 전류가 흐르지 않게 되며 도금이 입혀지지 않았다.
비교예 20
실시예 35 와 완전히 동일한 무전해 니켈도금 미립자를 사용하여 운전조건을 다음과 같이 한 것 이외에는, 모두 실시예 9 와 동일한 방법으로 도금을 실시한다.
도금초기단계에서의 운전패턴은 입자이동시간 4 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 하여 정회전과 역회전을 반복한다. 도금개시후, 약 44 분후에 미립자를 샘플링하여 광학현미경으로 관찰한 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다. 또한, 니켈도금된 수지미립자 100 개의 평균입경은 653.06 ㎛, 니켈도금층의 두께는 1.14 ㎛, 비중 1.276 으로 계산되었다. 따라서, 입자이동시간을 단축하여 입자이동시간 0 초, 통전시간 5 초, 감속시간 1 초, 정지시간 1 초를 1 사이클로 한 운전패턴으로 변경하고, 정회전과 역회전을 반복하여 도금을 속행한다. 총도금시간은 약 140 분이었다.
이와 같은 방법으로 얻어진 최외각이 니켈도금층인 니켈도금 수지미립자를 광학현미경으로 관찰할 결과, 전혀 응집이 없고 모든 입자가 단입자로서 존재하고 있었다.
그러나, 운전패턴변경후에 입자이동시간을 0 초로 하였기 때문에, 입자가 음극으로 이동을 개시함과 동시에 통전되므로, 음극에 접촉할 때까지의 동안에는 바이폴러현상이 일어나서 약간량이기는 하지만 무전해 니켈층까지 용해되는 입자가 보인다.
또한, 이 니켈도금 수지미립자 300 개의 평균입경은 657.76 ㎛, 니켈도금층의 두께는 3.69 ㎛ 로 계산되었다. 입경의 변동계수는 13.2 % 이고, 니켈도금층의 두께가 매우 불균일함이 증명되었다. 실시예 35 ∼ 37 및 비교예 19, 20 의 결과를 표 11 에 나타낸다.
실시예 38
평균입경 23 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04, 10 % 변형시에 있어서의 K 값이 400 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 두께의 니켈을 피복한다. 그 후, 외주부에 음극을 가지며 음극에 접촉하지 않도록 설치된 양극을 갖는 회전가능한 전기도금장치의 외주부에 필터를 형성하고, 도금액을 보급하면서 회전, 정지, 초음파처리, 반전을 연속적으로 실시하면서, 금을 0.8 ㎛ 두께로 도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04 인 도전성 미립자를 얻는다.
여기서 평균입경, CV 값 (표준편차/평균입경), 종횡비는 입자 300 개의 전자현미경관찰에 의해 얻어진 값이다. K 값은
K = (3/)·F·S-3/2·R-1/2
로 표시되고, F 는 20 ℃, 10 % 압축변형에 있어서의 하중치 (kgf), S 는 압축변위 (㎜), R 은 반경 (㎜) 이다.
회복율은 20 ℃, 10 % 압축변형후의 값이다.
도금두께 및 도금변동계수는 도금입자 20 개의 파단면의 전자현미경관찰을 실시하여 구한다.
이 도전성 미립자를 열경화성 에폭시수지에 10 % 농도로 혼합, 분산시켜 이방성 도전페이스트를 제조한다. 이것을 유리-에폭시동을 붙인 기판 (두께 1.6 ㎜, 배선폭 80 ㎛, 전극피치 200 ㎛) 에 스크린인쇄법으로 거의 균일한 두께로 도포한다.
그 위에 두께 100 ㎛ 의 폴리이미드필름기판 (두께 50 ㎛, 배선폭 80 ㎛, 전극피치 200 ㎛) 을 포개고, 150 ℃, 2 분간 가열, 가압하여 도전접속구조체를 제조한다.
이 도전접속구조체의 접속저항치는 0.002 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높이면 전기저항을 내릴 수 있기 때문에, 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 35 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 39
평균입경 11 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.09, K 값 430 kgf/㎟, 회복율 50 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.1 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.4 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 20 %, 평균입경 12 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.09 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.004 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 30 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 40
평균입경 58 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04, K 값 600 kgf/㎟, 회복율 70 % 인 가교아크릴로니트릴공중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.8 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 60 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.004 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 25 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 41
평균입경 23 ㎛, CV 값 15 %, 종횡비 1.1, K 값 400 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.8 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 15 %, 종횡비 1.1 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.008 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 25 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 42
평균입경 23 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.2, K 값 400 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.8 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.2 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.008 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 25 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 43
평균입경 23 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.09, K 값 100 kgf/㎟, 회복율 9 % 인 아크릴공중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.8 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.09 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.01 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시한 결과, 약간의 접속저항의 상승이 보였으나 문제가 되지 않는 범위였다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 25 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 44
평균입경 23 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04, K 값 3000 kgf/㎟, 회복율 90 % 인 실리카에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.8 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.01 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 35 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 45
평균입경 24.5 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04, K 값 4000 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.1 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 30 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.01 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 25 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 46
평균입경 14.5 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.09, K 값 430 kgf/㎟, 회복율 50 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 5 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.09 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.001 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시한 결과, 초기의 5 배로 되었으나, 그래도 접속저항은 충분히 낮았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 40 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 47
평균입경 23 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.05, K 값 400 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 배럴도금에 의해 금을 0.8 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 50 %, 평균입경 30 ㎛, CV 값 10 %, 종횡비 1.1 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.015 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시한 결과, 약간의 접속저항의 상승이 보였으나 문제가 되지 않는 범위로 판단되었다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 25 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 48
평균입경 21.5 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04, K 값 400 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 땜납을 5 ㎛ 두께로 전기도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 32 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.002 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였는데, 접속저항은 2 배로 되었지만 충분히 낮고, 절연성에 대해서는 변화가 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 40 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 49
IC 칩의 범프상에 실시예 48 에서 얻어진 도전성 미립자를 합금접합하고, 도전성 미립자의 주변을 에폭시수지로 둘러싼 후, 기판상의 범프와 위치를 맞춰 가열가압하여 합금접합시킨다. 얻어진 구조체는 실시예 48 과 마찬가지로 저저항으로 신뢰성이 높은 것이었다.
비교예 21
평균입경 24.5 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04, K 값 400 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 치환도금에 의해 금을 가능한 한 석출시켜 0.1 ㎛ 두께로 도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.04 Ω으로 본 발명의 도전성 미립자보다 열화되었으나, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시한 결과, 접속저항은 상당히 상승하였다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 절연성에 변화는 없었지만, 접속저항은 상승하였다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 25 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
비교예 22
평균입경 0.2 ㎛, CV 값 30 %, 종횡비 1.1, K 값 600 kgf/㎟, 회복율 40 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.05 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.05 ㎛ 두께로 도금하여, 도금두께 변동계수 20 %, 평균입경 0.4 ㎛, CV 값 25 %, 종횡비 1.2 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트하고자 하였으나, 일부에서 접속불량을 일으켰다.
비교예 23
평균입경 6000 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04, K 값 300 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.8 ㎛ 두께로 도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 6000 ㎛, CV 값 5 %, 종횡비 1.04 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트하고자 하였으나, 전극피치를 3000 ㎛ 로 해도 미세전극에 대응할 수 없으며 쇼트가 발생하였다.
비교예 24
평균입경 23 ㎛, CV 값 60 %, 종횡비 1.08, K 값 400 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.8 ㎛ 두께로 도금하여, 도금두께 변동계수 20 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 60 %, 종횡비 1.1 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.03 Ω으로 높았으나, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 15 % 에서 전극간의 리크가 발생하였다.
비교예 25
평균입경 23 ㎛, CV 값 15 %, 종횡비 1.6, K 값 400 kgf/㎟, 회복율 60 % 인 디비닐벤젠중합체에 무전해도금에 의해 0.2 ㎛ 니켈을 피복한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 하고, 그 후 금을 0.8 ㎛ 두께로 도금하여, 도금두께 변동계수 10 %, 평균입경 25 ㎛, CV 값 15 %, 종횡비 1.6 인 도전성 미립자를 얻는다.
이 도전성 미립자를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 도전접속구조체의 접속저항치는 0.03 Ω으로 높았으나, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 그리고, 이 냉열사이클테스트를 5000 회까지 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
또한, 이 도전성 미립자를 가압하에서 120 ℃ 의 열수에 24 시간 침지후, 동일한 방법으로 테스트하였으나, 접속저항 및 절연성에 변화는 없었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 15 % 에서 전극간의 리크가 발생하였다.
실시예 50
니켈구에 0.4 ㎛ 의 니켈입자를 하이브리다이저를 사용하여 넣고, 표면에 돌기를 부여한 후, 금도금을 한 것 이외에는, 실시예 39 와 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.006 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 40 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 51
니켈금도금구에 1 ㎛ 의 열가소성 비닐계 공중합체 수지를 코팅한 것 이외에는, 실시예 39 와 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.006 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 60 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 52
평균입경 8 ㎛, 종횡비 1.17, CV 값 20 % 인 니켈금도금구를 에폭시수지에 혼합하여 분산시킴으로써, 이방성 도전페이스트를 제조한다. 이것을 유리-에폭시동을 붙인 기판 (두께 1.6 ㎜, 배선폭 50 ㎛, 전극피치 100 ㎛) 에 스크린인쇄법으로 거의 균일한 두께로 도포한다.
이 두께 100 ㎛ 의 폴리이미드필름기판 (두께 30 ㎛, 배선폭 50 ㎛, 전극피치 100 ㎛) 을 포개고, 150 ℃, 2 분간 가열, 가압하여 도전접속구조체를 제조한다.
이 도전접속구조체의 접속저항치는 0.006 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 40 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 53
니켈팔라듐도금구를 사용한 것 이외에는, 실시예 39 와 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.007 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 40 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 54
금도금을 전기도금을 이용하여 0.2 ㎛ 로 한 것 이외에는, 실시예 39 와 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.007 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 40 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 55
종횡비 1.17, CV 값 18 % 인 동금도금구를 사용한 것 이외에는, 실시예 39 와 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.005 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 35 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
실시예 56
종횡비 1.17, CV 값 18 % 인 동에 0.15 ㎛ 의 니켈무전해도금을 하고, 다시 금도금을 한 금속구를 사용한 것 이외에는, 실시예 39 와 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.005 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 35 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다.
비교예 26
종횡비 1.2, CV 값 42 % 인 니켈 (INCO사 제조, 니켈파우더 4SP) 금도금구를 사용한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.025 Ω으로 열화되어 있으며, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
-40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다. 또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 30 % 에서 전극간의 리크가 발생하였다.
비교예 27
종횡비 1.17, CV 값 18 % 인 니켈구를 사용한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.009 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 45 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다. 그러나, -40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시한 결과, 접속저항이 10 배로 되었다.
비교예 28
종횡비 1.17, CV 값 18 % 인 동구를 사용한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.006 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 40 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다. 그러나, -40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시한 결과, 접속저항이 3 배로 되었다.
비교예 29
종횡비 1.17, CV 값 18 % 인 동구를 사용한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.006 Ω으로 충분히 낮고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 40 % 까지 전극간의 리크가 발생하지 않았다. 그러나, -40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시한 결과, 마이그레이션에 의한 것으로 생각되는 쇼트가 발생하였음이 관찰되었다.
비교예 30
종횡비 1.05, CV 값 8 % 인 가교폴리스티렌중합체에 금도금한 구를 사용한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험한 결과, 이 도전성 미립자의 접속저항치는 0.02 Ω으로 열화되어 있고, 인접하는 전극간의 접속저항은 1 ×109 이상으로 선간절연성은 충분히 유지되었다.
또한, 이방성 도전페이스트중의 도전성 미립자의 농도를 높여 간 결과, 농도가 25 % 에서 전극간의 리크가 발생하였다. 그러나, -40 ∼ 85 ℃ 의 냉열사이클테스트를 1000 회 실시하였으나, 접속저항은 거의 변화하지 않았다.
비교예 31
평균입경 200 ㎛, 종횡비 1.05, CV 값 8 % 인 니켈금도금구를 사용한 것 이외에는, 실시예 38 과 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 동일한 방법으로 시험하고자 한 결과, 바인더용액의 단계에서 입자가 침전되어 이방성 도전페이스를 잘 제조할 수 없었다.
비교예 32
0.2 ㎛ 이하의 니켈금도금가루를 사용하여 실시예 38 과 동일한 방법으로 도전성 미립자를 얻어 마찬가지로 시험하고자 한 결과, 가루의 농도를 높여도 접속불량을 일으키는 부분이 발생하기 때문에 시험을 잘 할 수 없었다.
실시예 57
(가) 기재입자의 제조
현탁중합법에 의해 디비닐벤제의 중합을 실시한 후, 습식분급함으로써 기재입자를 제조한다. 이 기재입자는 평균입자직경이 100 ㎛, 표준편차가 0.98 ㎛, CV 값이 0.98 % 였다.
(나) 도전금속층의 형상에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 기재입자의 전처리로서 상기 기재입자에 무전해 니켈도금처리를 실시하고, 상기 기재입자 표면에 0.15 ㎛ 의 니켈도금층을 형성한다.
계속해서, 도금장치로서 플로스루플레이터 (우에무라공업사 제조) 를 사용하고, 전처리가 종료된 기재입자를 염화니켈, 황산니켈, 붕산을 함유하는 도금욕에 침지하여 전기도금처리를 실시하여, 니켈의 두께가 각각 2, 5, 13 ㎛ 인 3 종류의 도전금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치
알루미늄 위에 니켈, 동이 도금된 전극부를 갖고, 전극의 피치가 150 ㎛ (페리페랄배치) 이며 핀수가 200 인 IC 칩 (웨이퍼) 을 사용하고, 이 IC 칩의 전극부에 스크린인쇄에 의해 은페이스트 (은플레이크/에폭시접착제) 를 두께 10 ㎛ 로 형성한다.
이어서, 닛테츠마이크로사 제조의 볼마운터를 사용하고, IC 칩의 전극에 대응한 위치에 직경 30 ㎛ 의 볼 흡착구멍을 형성한 금형의 상기 볼 흡착구멍으로 볼흡착하여 IC 칩의 전극부에 볼을 올려놓는다.
이 후, 130 ℃, 5 분간 가열에 의해 IC 칩 (웨이퍼) 전극부에 도전성 미립자를 고정하고, 웨이퍼를 재단함으로써 IC 칩 (웨이퍼) 을 칩 사이즈로 재단한다.
(라) 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
이어서, IC 칩 전극부에 대응하는 위치에 무전해 동도금으로 전극부를 형성한 유리에폭시기판을 사용하고, 이 유리에폭시기판의 전극부에 은페이스트인쇄처리를 실시한 후, 도전성 미립자가 고정된 IC 칩의 가열고정을 본딩장치를 사용하여 실시한다.
평가
상기 실시예 57 에서 얻어진 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대하여 다음과 같은 평가시험을 실시하여 그 특성을 평가한다. 결과를 표 12 에 나타낸다.
(1) 기재입자의 열전도율
기재입자와 동일한 재질의 두께 1.0 ㎜ 의 시트를 제조하고, 신속열전도율계 (교토전자사 제조 형식 QTM-D3) 를 사용하여 열전도율을 측정한다.
(2) 도전금속층의 인장강도
기재입자로의 도금과 동일한 조건으로 두께 0.5 ㎜ 의 필름형상 시료를 제조하고, 인장시험기 (시마즈제작소 제조 오토그래프) 를 사용하여 인장속도 10 ㎜/min 으로 측정한다.
(3) 도전성 미립자의 IC 칩 (웨이퍼) 전극부로의 접합강도평가
시험장치로서 본딩테스터 (레스카사 제조 PTR-10 형) 을 사용하고, 비틀림변위속도 0.05 ㎜/sec, 로케이션 30 ㎛ 로 비틀림변형시험을 실시하여 회복가능한 탄성비틀림량 및 도전성 미립자의 비틀림변형에 의한 IC 칩 (웨이퍼) 전극부로부터의 박리강도를 구한다.
(4) 내열시험
시험장치로서 다바이제작소사 제조의 퍼펙트오븐을 사용하여 200 ℃ 에서 500 시간 가열하고, 전기적 접합상태를 조사한다.
(5) 히트사이클시험
시험장치로서 콘드과학사 제조의 히트사이클시험기를 사용하여 160 ℃ 에서 30 분간 유지한 후, -40 ℃ 에서 30 분간 유지하는 히트사이클을 1000 사이클 반복한 후, 접합부의 전기적 접속상태를 조사한다.
(6) 한계전류치 시험
직류안정화 도전장치에 의해 양전극간에 전압을 서서히 증가시키면서 전류를 통과시켜 전압-전류직선의 한계점의 전류를 조사한다.
실시예 58
(가) 기재입자의 제조
현탁중합조건을 변화시킨 것 외에는 실시예 57 과 동일한 방법으로 평균입자직경이 50 ㎛, 표준편차가 0.53 ㎛, CV 값이 1.06 % 인 비닐벤젠중합체를 제조한다.
(나) 도전금속층의 형상에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자의 전처리를 실시하고, 상기 기재입자에 0.15 ㎛ 의 니켈도금층을 형성한다.
계속해서, 실시예 57 과 동일한 도금장치를 사용하고, 전처리가 종료된 기재입자를 시안화금칼리를 함유하는 도금욕에 침지하여 전기도금처리를 실시하여, 금의 두께가 각각 2 ㎛ 인 도전금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 방법으로 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 59
(가) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
실시예 57 과 동일한 기재입자를 사용하여 무전해 니켈도금을 실시한다.
그리고, 실시예 57 과 동일한 도금장치 및 도금욕을 사용하여 두께가 5 ㎛ 인 니켈로 이루어지는 도전금속층이 형성된 입자를 제조한 후, 이 입자를 산성광택욕으로 이루어지는 땜납도금욕 (오쿠노제약공업사 제조 톱티너 MS) 에 침지하여 전기도금처리를 실시하고, 그 주위에 두께가 10 ㎛ 인 주석 63 중량%/납37 중량% 의 공정땜납층으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(나) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 방법으로 IC 칩에 도전성 미립자를 올려놓은 후, 230 ℃, 10 초간 가열에 의해 IC 칩 (웨이퍼) 의 전극부에 도전성 미립자를 접속, 고정하고, IC 칩 (웨이퍼) 을 칩 사이즈로 재단한다.
그 후, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 60
(가) 기재입자의 제조
우선, 현탁중합법을 이용하여 스티렌과 메타아크릴록시트리에톡시실란 (6 : 4 중량비) 을 공중합시킨 후, 알콕시실릴기끼리를 가수분해반응시켜 가교시키고, 습식분급함으로써 기재입자를 제조한다. 이 기재입자는 평균입자직경이 95 ㎛, 표준편차가 0.79 ㎛, CV 값이 0.83 % 였다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자의 전처리를 실시하여 니켈의 두께가 2 ㎛ 인 도전금속층을 형성하고, 그리고 실시예 3 과 동일한 방법으로 10 ㎛ 두께의 공정땜납도금층으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써, 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 방법으로 IC 칩에 도전성 미립자를 올려놓은 후, 210 ℃, 1 분간 가열에 의해 IC 칩 (웨이퍼) 의 전극부에 도전성 미립자를 접속, 고정하고, IC 칩 (웨이퍼) 를 칩 사이즈로 재단한다.
그 후, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 61
(가) 기재입자의 제조
현탁중합법에 의해 디비닐벤젠중합체에 산화티탄위스커가 균일하게 10 중량% 혼입된 중합체를 제조한 후에 습식분급함으로써 기재입자를 제조한다. 이 기재입자는 평균입자직경이 103 ㎛, 표준편차가 1.34 ㎛, CV 값이 1.3 % 였다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
실시예 60 과 동일한 방법으로 2 ㎛ 의 니켈도금층으로 이루어지는 도전금속층 및 10 ㎛ 의 공정땜납도금층으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 4 와 동일한 방법으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 62
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 에서 제조한 것과 동일한 기재입자를 사용한다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자의 전처리를 실시하여 니켈의 두께가 5 ㎛ 인 도전금속층을 형성한다.
이어서, 실시예 57 과 동일한 도금장치를 사용하고, 도전금속층이 형성된 기재입자를 피롤린산주석, 요오드화은을 함유하는 도금욕에 침지하여 전기도금처리를 실시하고, 그 주위에 두께가 12 ㎛ 인 주석 96.5 %/은 3.5 중량% 의 땜납층으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 4 와 동일한 방법으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 63
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자를 제조한다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자의 전처리를 실시하여 니켈의 두께가 5 ㎛ 인 도전금속층을 형성한다.
이어서, 실시예 57 과 동일한 도금장치를 사용하고, 도전금속층이 형성된 기재입자를 메타술폰산 및 메타술폰산비스무트를 함유하는 도금욕에 침지하여 전기도금처리를 실시하고, 그 주위에 두께가 10 ㎛ 인 주석 92.5 %/비스무트 7.5 중량% 의 공정땜납층으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 4 와 동일한 방법으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 64
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자를 제조한다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자의 전처리를 실시하고, 계속해서 실시예 57 과 동일한 도금장치를 사용하여 전처리가 종료된 기재입자에 전기도금처리를 실시하여 동의 두께가 8 ㎛ 인 도전금속층을 형성한다.
이어서, 상기 도전금속층이 형성된 기재입자를 메타술폰산비스무트를 함유하는 도금욕에 침지하여 전기도금처리를 실시하고, 그 주위에 두께가 1 ㎛ 인 비스무트로 이루어지는 저융점금속층을 형성하며, 그리고 피롤린산주석, 요오드화은을 함유하는 도금욕을 사용하여 전기도금처리를 실시하고, 비스무트로 이루어지는 저융점금속층 위에 주석 96.5 중량%/은 3.5 중량% 로 이루어지는 두께가 10 ㎛ 인 공정땜납층으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 60 과 동일한 방법으로 IC 칩에 도전성 미립자를 올려놓은 후, 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 65
(가) 기재입자의 제조
현탁중합법에 의해 디비닐벤젠을 중합한 후, 습식분급함으로써 기재입자를 제조한다. 이 기재입자는 평균입자직경이 300 ㎛, 표준편차가 2.90 ㎛, CV 값이 0.97 % 였다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 이들 기재입자에 전처리로서 상기 기재입자에 무전해 니켈도금처리를 실시하여 표면에 0.3 ㎛ 의 니켈도금층을 형성한다.
계속해서, 실시예 57 과 동일한 도금장치를 사용하여 전처리가 종료된 기재입자를 염화니켈, 황산니켈, 붕산을 함유하는 도금욕에 침지하여 전기도금처리를 실시하고, 니켈의 두께가 30 ㎛ 인 도전금속층을 형성한다.
이어서, 상기 도전금속층이 형성된 기재입자에 전기도금을 실시하고, 두께가 25 ㎛ 인 주석 63 중량%/납 37 중량% 인 공정땜납으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 4 와 동일한 방법으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 66
(가) 기재입자의 제조
현탁중합법에 의해 디비닐벤젠을 중합한 후, 습식분급함으로써 기재입자를 제조한다. 이 기재입자는 평균입자직경이 650 ㎛, 표준편차가 4.88 ㎛, CV 값이 0.75 % 였다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 이들 기재입자에 전처리로서 상기 기재입자에 무전해 니켈도금처리를 실시하여 표면에 0.3 ㎛ 의 니켈도금층을 형성한다.
계속해서, 실시예 57 과 동일한 도금장치를 사용하여 전처리가 종료된 기재입자를 염화니켈, 황산니켈, 붕산을 함유하는 도금욕에 침지하여 전기도금처리를 실시하고, 니켈의 두께가 55 ㎛ 인 도전금속층을 형성한다.
이어서, 상기 도전금속층이 형성된 기재입자에 전기도금을 실시하고, 두께가 50 ㎛ 인 주석 63 중량%/납 37 중량% 인 공정땜납으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 60 과 동일한 방법으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 67
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 에서 사용한 것과 동일한 기재입자를 사용한다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 무전해도금에 의한 기재입자의 전처리를 실시하여 두께 0.15 ㎛ 의 무전해 니켈도금층을 형성한다. 이어서, 이 전처리를 종료한 기재입자에 실시예 8 과 마찬가지로 전기도금에 의해 두께 8 ㎛ 의 동으로 이루어지는 금속층을 형성하고, 그 주위에 전기도금에 의해 1 ㎛ 의 니켈도금층을 형성한다. 그리고, 그 주위에 실시예 6 과 동일한 방법으로 두께가 10 ㎛ 인 주석 96.5 중량%/은 3.5 중량% 의 땜납층으로 이루어지는 저융점금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 60 과 동일한 방법으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
실시예 68
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 에서 사용한 것과 동일한 기재입자를 사용한다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 무전해도금에 의한 기재입자의 전처리를 실시하여 두께 0.15 ㎛ 의 무전해 니켈도금층을 형성한다. 이어서, 이 전처리를 종료한 기재입자에 실시예 2 와 마찬가지로 전기도금에 의해 두께 8 ㎛ 의 금으로 이루어지는 금속층을 형성함으로써 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 볼 마운터를 사용하여 IC 칩의 전극에 도전성 미립자를 올려놓고, 이어서 본딩머신에 의해 도전성 미립자를 300 ℃ 에서 초음파를 부여하면서 전극부에 가열압접시킨다.
(라) 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
도전성 미립자가 접속, 고정된 IC 칩을 실시예 57 과 동일한 방법으로 유리에폭시기판에 접속고정한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 결과를 하기 표 12 에 나타낸다.
비교예 32
(가) 도전성 미립자
도전성 미립자로서 평균입자직경이 78 ㎛ 인 주석 10 중량%/납 90 중량% 로 이루어지는 고융점땜납입자의 주위에 두께 10 ㎛ 인 주석 63 중량%/납 37 중량% 로 이루어지는 공정땜납도금을 실시한 입자를 사용한다. 표준편차는 0.9 ㎛ 였다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 방법으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치를 실시한 후, 230 ℃, 10 초간 가열에 의해 IC 칩 (웨이퍼) 의 전극부에 도전성 미립자를 접속, 고정하고, IC 칩 (웨이퍼) 을 칩 사이즈로 재단한다.
그 후, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
상기 도전성 미립자를 사용하여 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 그 결과, 도전성 미립자와 IC 칩의 접속부에 박리가 발생하여 히트사이클시험 450 회째에서 도통불량으로 되었다.
비교예 33
(가) 도전성 미립자
도전성 미립자로서 평균입자직경이 80 ㎛ 인 동볼에 두께 7 ㎛ 의 금도금층이 형성된 것을 사용한다. 표준편차는 1.1 ㎛ 였다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 방법으로 IC 칩에 도전성 미립자를 올려놓은 후, 230 ℃, 10 초간 가열에 의해 IC 칩 (웨이퍼) 의 전극부에 도전성 미립자를 접속, 고정하고, IC 칩 (웨이퍼) 을 칩 사이즈로 재단한다.
그 후, 실시예 57 과 동일한 방법으로 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
상기 도전성 미립자를 사용하여 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기판에 대한 평가를 실시한다. 그 결과, 도전성 미립자와 IC 칩의 접속부에 박리가 발생하여 히트사이클시험 550 회째에서 도통불량으로 되었다.
비교예 34
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 에서 제조한 것과 동일한 기재입자를 사용한다.
(나) 도전금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자의 전처리를 실시하고, 전기도금에 의해 두께 0.8 ㎛ 의 니켈도금층을 형성하여 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 조건으로 IC 칩의 전극부에 도전성 미립자를 올려놓고, 접속, 고정하였다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기재에 대하여 평가한 결과, 가열에 의해 도전금속층은 균열을 일으켰기 때문에, 내열시험후 50 시간에서 통전불량을 일으켰다. 또한, 히트사이클시험 170 회째에서 도통불량을 일으켰다.
비교예 35
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 에서 제조한 것과 동일한 기재입자를 사용한다.
(나) 도전금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자의 전처리를 실시하고, 전기도금에 의해 두께 25 ㎛ 의 니켈도금층을 형성하여 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 조건으로 IC 칩의 전극부에 도전성 미립자를 올려놓고, 접속, 고정하였다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기재에 대하여 평가한 결과, 내열시험의 결과는 양호하였으나, 히트사이클시험 350 회째에서 도통불량을 일으켰다.
비교예 36
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 에서 제조한 것과 동일한 기재입자를 사용한다.
(나) 도전금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
기재입자의 주위에 주석/팔라듐복염으로 이루어지는 촉매를 흡착시킨 후, 황산수용액으로 처리하여 활성화한다. 이 표면에 무전해 니켈도금에 의해 두께 0.9 ㎛ 의 니켈도금층을 형성하여 도전성 미립자를 제조한다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 57 과 동일한 조건으로 IC 칩의 전극부에 도전성 미립자를 올려놓고, 접속, 고정하였다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기재에 대하여 평가한 결과, 내열시험 270 시간후에 니켈도금층에 균열이 발생하였으며 도통불량을 일으켰다. 또한, 히트사이클시험 560 회째에서 도통불량을 일으켰다.
비교예 37
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 에서 제조한 동일한 기재입자를 사용한다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 무전해도금에 의한 기재입자의 전처리를 실시하고, 두께 0.15 ㎛ 의 무전해니켈도금층을 형성한다. 이어서, 이 전처리를 종료한 기재입자에 실시예 57 과 마찬가지로 전기도금에 의해 두께 5 ㎛ 의 니켈로 이루어지는 도전금속층을 형성한다. 그리고, 그 주위에 실시예 3 과 동일한 방법으로 두께가 53 ㎛ 인 주석 63 중량%/납 37 중량%로 이루어지는 공정땜납도금을 실시한 입자를 제조한다. 표준편차는 2.3 ㎛ 였다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 3 과 동일한 조건으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기재에 대하여 평가한 결과, 내열시험은 양호하였으나, 히트사이클시험 750 회째에서 도통불량을 일으켰다.
비교예 38
(가) 기재입자의 제조
실시예 57 에서 제조한 것과 동일한 기재입자를 사용한다.
(나) 도전금속층 및 저융점금속층의 형성에 의한 도전성 미립자의 제조
이어서, 실시예 57 과 동일한 방법으로 무전해도금에 의한 기재입자의 전처리를 실시하고, 두께 0.15 ㎛ 의 무전해니켈도금층을 형성한다. 이어서, 이 전처리를 종료한 기재입자에 실시예 57 과 마찬가지로 전기도금에 의해 두께 5 ㎛ 의 니켈로 이루어지는 도전금속층을 형성한다. 그리고, 그 주위에 실시예 3 과 동일한 방법으로 두께가 2.5 ㎛ 인 주석 63 중량%/납 37 중량%로 이루어지는 공정땜납도금을 실시한 입자를 제조한다. 표준편차는 1.7 ㎛ 였다.
(다) IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정
실시예 59 와 동일한 방법으로 IC 칩으로의 도전성 미립자의 재치 및 기판으로의 IC 칩의 접속, 고정을 실시한다.
평가
실시예 57 과 동일한 방법으로 기재입자, 도전성 미립자 및 IC 칩이 접속, 고정된 유리에폭시기재에 대하여 평가한 결과, 땜납도금층이 얇기 때문에 한계전류치가 0.4 암페어로 낮은 값을 나타내었다. 또한, 히트사이클시험 750 회째에서 도통불량을 일으켰다.
본 발명의 도전성 미립자의 제조장치는, 상술한 바와 같으므로 처리실 회전수가 상승하여도 오버플로하지 않고 다공체로부터의 유출량도 많아지기 때문에, 100 ㎛ 이하의 입자에 대해서도 균일하게 도금할 수 있게 된다. 또한, 100 ㎛ 이상의 큰 입자라도 전처리실내의 도금액량을 증가시킬 수 있고 고전류밀도로 할 수 있기 때문에, 도금시간의 단축을 도모할 수 있다. 그리고, 다공체의 내측면에 시트형상의 필터를 붙임으로써, 입자의 구멍막힘이 없어지며 또한 사용할 수 있는 회수가 증가한다. 플라스틱이나 세라믹 등으로 형성되는 다공체에 비하여 시트형상의 필터가 저렴하여 경제적이다. 그리고, 다공체로서 플레이트형상의 것을 사용함으로써, 더미 칩을 첨가하지 않아도 미립자의 응집이 일어나지 않으므로, 도금표면에 흠집이나 타흔이 없는 깨끗한 도전성 미립자를 얻을 수 있으며, 또한 더미 칩과 미립자의 분리작업이 불필요해진다. 따라서, 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치는 특히 땜납도금 등의 응집되기 쉽고 피막이 부드러운 금속을 도금하는 경우에 유효하다.
본 발명의 도전성 미립자의 제조방법은, 교반효과가 뛰어나고 통전시간의 연장이나 고전류밀도시에 생기는 응집덩어리를 해쇄할 수 있으므로, 높은 효율로 균일한 도금층을 형성할 수 있다.
본 발명의 도전성 미립자의 제조방법은, 비교적 작은 미립자여도 무전해 도금법 등에 의한 도전바탕층의 막두께제어나 도금액비중의 조정 등을 실시함으로써, 모든 미립자에 대하여 효율적으로 균일한 도금층을 형성할 수 있다.
본 발명의 도전성 미립자는, 접속시의 전류용량이 크고, 접속신뢰성이 높고, 리크현상이 보이지 않는 이방성 도전접착제를 얻을 수 있다.
본 발명의 전자회로부품은, 여러 가지 원인으로 발생하는 전자회로소자와 전자회로기판 사이의 접속불량 등을 종합적으로 해소할 수 있으며, 그리고 접속피치를 작게 할 수 있으므로, 고밀도배선된 전자회로소자나 전자회로기판을 사용할 수 있는 등, 종래의 여러 가지 문제점을 해결할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 2 는 종래의 도전성 미립자의 제조장치의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태에 있어서의 중공커버의 확대개략도이다.
도 4 는 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태에 있어서의 중공커버의 확대개략도이다.
도 5 는 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태에 있어서의 중공커버의 확대개략도이다.
도 6 은 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태에 있어서의 중공커버의 확대개략도이다.
도 7 은 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태의 처리실 밀봉방식의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 8 은 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태에 있어서의 다공체의 확대개략도이다.
도 9 는 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 10 은 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 11 은 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 12 는 본 발명의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 13 은 실시예 10 에 있어서의 고압 호모지나이저의 시스템 흐름도이다.
도 14 는 실시예 10 에 있어서의 고압 호모지나이저의 챔버내의 흐름도이다.
도 15 는 실시예 15 에 있어서의 전기도금장치와 분쇄장치 (고압 호모지나이저) 를 조합한 순환방식의 흐름도이다.
도 16 은 실시예 16 에 있어서의 전기도금장치와 분쇄장치 (호모믹서) 를 조합한 순환방식의 흐름도이다.
도 17 은 실시예 17 에 있어서의 전기도금장치와 분쇄장치 (스태틱 믹서) 를 조합한 순환방식의 흐름도이다.
도 18 은 실시예 18 에 있어서의 전기도금장치와 분쇄장치 (초음파발생기) 를 조합한 순환방식의 흐름도이다.
도 19 는 본 발명 11 의 도전성 미립자의 제조장치의 일실시형태의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 20 은 종래의 도전성 미립자의 제조장치의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 21 은 실시예 20 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 22 는 실시예 21 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 23 은 비교예 10 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 24 는 비교예 11 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 25 는 무전해 니켈도금 막두께와 미립자의 비중의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 26 은 본 발명 14 의 운전조건의 일실시형태를 나타낸 타임차트이다.
도 27 은 실시예 27 및 실시예 31 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 28 은 실시예 28 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 29 는 실시예 29 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 30 은 실시예 30 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 31 은 실시예 31 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 32 는 실시예 32 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 33 은 실시예 33 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 34 는 비교예 14 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 35 는 비교예 15 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 36 은 비교예 16 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 37 은 비교예 17 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 38 은 비교예 18 의 운전조건을 나타낸 타임차트이다.
도 39 는 본 발명 17 의 적층 도전성 미립자를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 40 은 본 발명 17 의 중적층 도전성 미립자를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 41 은 적층 도전성 미립자가 놓여진 본 발명의 전자회로소자를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 42 는 적층 도전성 미립자가 놓여진 본 발명의 전자회로기판을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 43 은 중적층 도전성 미립자가 놓여진 본 발명의 전자회로소자를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 44 는 중적층 도전성 미립자가 놓여진 본 발명의 전자회로기판을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 45 는 본 발명의 전자회로부품을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 46 은 땜납범프에 의한 플립 칩 접합법을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 47 은 고강성 코어를 갖는 땜납 피복 볼에 의한 플립 칩 접합법을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 48 은 전사범프방식에 의한 플립 칩 접합법을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 49 는 도전성 수지로 이루어지는 범프에 의한 플립 칩 접합법을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 50 은 이방성 도전접착제에 의한 플립 칩 접합법을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 51 은 본 발명에 사용하는 전기도금장치를 모식적으로 나타낸 설명도로서, 각 부호는 도면중에 나타낸 것이다.
*도면부호의 설명*
1 : 중공커버 2 : 전극
2a : 양극 3 : 구동축
4 : 용기 5 : 레벨센서
6 : 공급관 7 : 배출관
8 : 개구부 9 : 콘택트 브러시
10 : 저판 11 : 접촉링
12 : 링형상 다공체 13 : 처리실
14 : 중공커버 밀봉용 상측 뚜껑 15 : 패킹
16 : 음극측 콘택트 브러시 17 : 자재 커플링
18 : 에어방출밸브 19 : 링형상 다공질 지지체
20 : 시트형상 필터 21 : 플레이트형상 다공체
22 : 플레이트형상 다공질 지지체 214 : 용기
215 : 도금액 및 미립자의 현탁액 216 : 펌프
217 : 압력계 218 : 챔버
219 : 열교환기 220 : 도금액 받이조
221 : 미립자 방출관 222 : 해쇄미립자 공급관
223 : 미립자 순환펌프 224 : 도금액 순환펌프
225 : 파이프라인 호모믹서 226 : 스태틱 믹서
227 : 초음파발생기 228 : 순수
229 : 유리제 용기 230 : 해쇄입자 이송펌프
231 : 도금미립자 방출펌프 313 : 도금조
314 : 간막이판 315 : 처리실
316 : 필터시트 317 : 다공질 지지체
111 : 기재입자 122 : 도전성 금속층
333 : 저융점금속층 444 : 도전성 미립자
555 : 전극부 666 : 전자회로소자
777 : 전극부 888 : 전자회로기판
999 : 저융점금속 510 : 언더필

Claims (34)

  1. 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부를 전기적으로 접속하여 이루어지는 전자회로부품으로서,
    상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 표면에 무전해도금 및 전기도금에 의해 도전금속층이 형성된 적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고,
    상기 전자회로소자의 전극부와 상기 전자회로기판의 전극부의 접속부에 있어서, 각 접속부당 복수개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  2. 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부를 전기적으로 접속하여 이루어지는 전자회로부품으로서,
    상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 표면에 무전해도금 및 전기도금에 의해 도전금속층이 형성되며, 그리고 상기 도전성 금속층의 표면에 저융점금속층이 형성된 중적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고,
    상기 전자회로소자의 전극부와 상기 전자회로기판의 전극부의 접속부에 있어서, 각 접속부당 복수개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    도전금속층의 두께 (t : 단위 ㎜) 는, 하기 식
    P ×D/σ＜ t ＜ 0.2 ×D
    으로 표시되는 범위내에 있고,
    식중, P 는 압력단위의 정수, 0.7 ㎏/㎟ 이고, D 는 탄력성 기재입자의 직경 (단위 : ㎜) 이고, σ는 도전금속층을 형성하는 금속재료의 인장강도 (단위 : ㎏/㎟) 이고, 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜ 인 시트형상 시료를 인장시험기에 의해 인장속도 10 ㎜/분으로 측정한 경우의 인장강도인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  4. 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부를 전기적으로 접속하여 이루어지는 전자회로부품으로서,
    상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 표면에 무전해도금 및 전기도금에 의해 도전금속층이 형성된 적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고,
    상기 적층 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로소자의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되며, 또한 상기 적층 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로기판의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  5. 전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부를 전기적으로 접속하여 이루어지는 전자회로부품으로서,
    상기 접속은 구형상의 탄력성 기재입자의 표면에 무전해도금 및 전기도금에 의해 도전금속층이 형성되며, 그리고 상기 도전금속층의 주위에 저융점금속층이 형성된 중적층 도전성 미립자를 사용하여 실시되는 것이고,
    상기 중적층 도전성 미립자의 도전금속층 및 저융점금속층과 상기 전자회로소자의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 중적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되며, 또한 상기 중적층 도전성 미립자의 도전금속층과 상기 전자회로기판의 전극부의 접촉부가 각 접촉부당 1 개의 상기 중적층 도전성 미립자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    구형상의 탄력성 기재입자의 열전도율은 0.30 W/m·K 이상인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  7. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    구형상의 탄력성 기재입자는 수지재료 또는 유기·무기하이브리드재료인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    구형상의 탄력성 기재입자는 무기필러를 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    도전금속층의 두께 (t : 단위 ㎜) 는, 하기 식,
    P ×D/σ＜ t ＜ 0.2 ×D
    으로 표시되는 범위내에 있으며,
    식중, P 는 압력단위의 정수, 1.0 ㎏/㎟ 이고, D 는 탄력성 기재입자의 직경 (단위 : ㎜) 이고, σ는 도전금속층을 형성하는 금속재료의 인장강도 (단위 : ㎏/㎟) 이고, 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜ 인 시트형상 시료를 인장시험기에 의해 인장속도 10 ㎜/분으로 측정한 경우의 인장강도인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    도전금속층은 니켈, 팔라듐, 금, 은, 동, 알루미늄, 백금으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개를 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  11. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    도전금속층은 복수의 금속층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  12. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    도전금속층의 구성부분 중 적어도 일부의 금속층은 전기도금에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  13. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    저융점금속층의 두께는 탄력성 기재입자의 직경의 50 % 이하인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  14. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    저융점금속층의 두께는 탄력성 기재입자의 직경의 3 % 이상인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  15. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    저융점금속층을 구성하는 금속의 융점은 260 ℃ 이하인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  16. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    저융점금속층을 구성하는 금속은 주석, 납, 비스무트, 은, 아연, 인듐, 동으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  17. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    저융점금속층을 구성하는 금속은 주석 및 주석의 합금으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  18. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    저융점금속층을 구성하는 금속은 주석 및 주석의 합금으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개이며, 그리고 납, 비스무트, 은, 아연, 인듐 및 동으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  19. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    저융점금속층은 복수의 금속층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  20. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    저융점금속층의 구성부분 중 적어도 일부의 금속층은 전기도금에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  21. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    탄력성 기재입자의 직경은 5 ∼ 700 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  22. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    탄력성 기재입자의 직경은 10 ∼ 150 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  23. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    평행방향의 물리적 힘에 의해 전자회로소자의 전극부 및 전자회로기판의 전극부 중 일측에 대하여 타측이 평행방향으로 변위할 때에 적층 도전성 미립자 또는 중적층 도전성 미립자가 탄성적으로 어긋남변형을 일으키고, 회복가능한 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  24. 도전성 미립자에 의해 접속되는 전자회로소자와 전자회로기판 중 적어도 하나를 구비하는 전자회로부품에 있어서,
    상기 도전성 미립자와 상기 전자회로소자의 전극부 사이 및 상기 도전성 미립자와 상기 전자회로기판의 전극부 사이 중 적어도 어느 한쪽의 접착력 F (단위 : gr) 는, 하기 식,
    500 ×D' ×D' (gr/㎜·㎜) ＜ F ＜ 8000 ×D' ×D' (gr/㎜·㎜)
    으로 표시되는 범위에 있으며,
    단, D' 는 도전성 미립자의 직경 (단위 : ㎜) 인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  25. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 있어서,
    전자회로소자의 전극부와 전자회로기판의 전극부 사이를 흐르는 전류의 한계치는 전극부 1 개당 0.5 ∼ 10 암페어인 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  26. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 있어서,
    전자회로소자는 IC 베어 칩이고, 전자회로소자와 전자회로기판 사이에서 플립 칩 접합이 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  27. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 있어서,
    전자회로소자는 칩사이즈 패키지 (CSP) 이고, 전자회로소자와 전자회로기판 사이에서 볼그리드어레이 (BGA) 접합이 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전자회로부품.
  28. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 기재된 전자회로부품을 제조하기 위한 전자회로부품의 제조방법으로서,
    전자회로소자의 전극부 및 전자회로기판의 전극부 중 어느 일측 위에 도전접착제 또는 크림땜납 중 어느 일측으로 이루어지는 도전재를 배치하는 제 1 공정;
    상기 도전재가 배치된 전극부에 적층 도전성 미립자를 올려놓는 제 2 공정;
    상기 적층 도전성 미립자가 올려져 있는 전극부를 가열함으로써 전기적으로 접속시키는 제 3 공정; 및
    상기 전기적인 접속을 유지한 채로 냉각함으로써 전기적 접속을 고정시키는 제 4 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자회로부품의 제조방법.
  29. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 기재된 전자회로부품을 제조하기 위한 전자회로부품의 제조방법으로서,
    전자회로소자의 전극부 및 전자회로기판의 전극부 중 어느 일측 상에 구형상의 탄력성 기재입자의 주위에 도전금속층이 피복된 1 개의 도전성 미립자를 가열압접시켜 올려놓으므로써, 상기 도전성 미립자의 상기 도전금속층과 상기 전극부가 도전재에 의한 전기적인 접속을 유지하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자회로부품의 제조방법.
  30. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 기재된 전자회로부품을 제조하기 위한 전자회로부품의 제조방법으로서,
    전자회로소자의 전극부 및 전자회로기판의 전극부 중 어느 일측 상에 중적층 도전성 미립자를 올려놓는 제 1 공정;
    상기 중적층 도전성 미립자가 올려놓여져 있는 전극부 근방을 가열함으로써, 중적층 도전성 미립자의 저융점금속층을 융해시켜, 상기 중적층 도전성 미립자의 도전금속층과 전극부를 전기적으로 접속시키는 제 2 공정;
    상기 전기적인 접속을 유지한 채로 냉각함으로써 상기 전기적 접속을 고정시키는 제 3 공정;
    일측 전극부에 고정되어 있는 상기 중적층 도전성 미립자에 타측 전극부를 포개는 제 4 공정; 및
    상기 타측 전극부와 일측 전극부에 고정되어 있는 상기 중적층 도전성 미립자를 전기적으로 접속시키는 제 5 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자회로부품의 제조방법.
  31. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 기재된 전자회로부품을 제조하기 위한 전자회로부품의 제조방법으로서,
    전자회로소자의 전극부 및 전자회로기판의 전극부 중 어느 일측 위에 적층 도전성 미립자 또는 중적층 도전성 미립자를 올려놓을 때에,
    상기 전자회로소자의 전극부 및 상기 전자회로기판의 전극부에 대응하는 위치에 상기 적층 도전성 미립자 또는 중적층 도전성 미립자의 직경보다 작은 오목부를 형성한 금형의 상기 오목부에 상기 적층 도전성 미립자 또는 중적층 도전성 미립자를 올려놓고, 이어서 상기 금형에 올려놓여진 상기 적층 도전성 미립자 또는 중적층 도전성 미립자가 노출된 표면의 일부에 부착성 액체를 도포한 후, 상기 금형을 상기 전극부 중 어느 일측에 접촉시킴으로써 상기 적층 도전성 미립자 또는 중적층 도전성 미립자를 상기 전극부에 올려놓는 것을 특징으로 하는 전자회로부품의 제조방법.
  32. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 기재된 전자회로부품에 사용되는 것을 특징으로 하는 적층 도전층 미립자 또는 중적층 도전성 미립자.
  33. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 기재된 전자회로부품에 사용되는 것을 특징으로 하는 전자회로소자.
  34. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 24 항에 기재된 전자회로부품에 사용되는 것을 특징으로 하는 전자회로기판.
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