KR20140043305A - 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체 - Google Patents

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KR20140043305A
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게이조 니시오까
마사히로 오오쯔까
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

복수의 도전성 입자가 응집하는 것을 억제할 수 있고, 전극간의 접속에 이용한 경우에 전극간의 접속 저항을 더 낮게 할 수 있는 도전성 입자와 상기 도전성 입자를 이용한 도전 재료를 제공한다. 본 발명에 따른 도전성 입자(1)는 기재 입자(2)와, 기재 입자(2)의 표면상에 배치되어 있으며, 니켈과, 보론과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분을 포함하는 도전층(3)을 갖는다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 도전성 입자(1)와, 결합제 수지를 포함한다.

Description

도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체{CONDUCTIVE PARTICLES, CONDUCTIVE MATERIAL AND CONNECTION STRUCTURE}
본 발명은 기재(基材) 입자의 표면상에 도전층이 배치되어 있는 도전성 입자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 예를 들어 전극간의 전기적인 접속에 이용할 수 있는 도전성 입자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 도전성 입자를 이용한 도전 재료 및 접속 구조체에 관한 것이다.
이방성 도전 페이스트 및 이방성 도전 필름 등의 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 이들 이방성 도전 재료에서는, 결합제 수지 내에 도전성 입자가 분산되어 있다.
상기 이방성 도전 재료는, IC칩과 플렉시블 인쇄 회로 기판과의 접속, 및 IC칩과 ITO 전극을 갖는 회로 기판과의 접속 등에 이용되고 있다. 예를 들면, IC칩의 전극과 회로 기판의 전극과의 사이에 이방성 도전 재료를 배치한 후, 가열 및 가압함으로써 이들 전극을 전기적으로 접속할 수 있다.
상기 도전성 입자의 일례로서 하기의 특허문헌 1에는, 평균 입경 1 내지 20㎛의 구상(球狀)의 기재 입자의 표면에 무전해 도금법에 의해 니켈 도전층 또는 니켈 합금 도전층이 형성된 도전성 입자가 개시되어 있다. 이 도전성 입자는 도전층의 최표층에 0.05 내지 4㎛의 미소한 돌기를 갖는다. 상기 도전층과 상기 돌기는 실질적으로 연속적으로 연결되어 있다.
또한, 하기의 특허문헌 2에는, 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면에 형성된 도전층을 갖는 도전성 입자가 개시되어 있다. 기재 입자를 형성하기 위해 디비닐벤젠-에틸비닐벤젠 혼합물이 단량체의 일부로서 이용되고 있다. 이 도전성 입자에서는, 입경의 10%가 변위하였을 때의 압축 탄성률이 2.5×109N/㎡ 이하, 압축 변형 회복률이 30% 이상이며, 파괴 왜곡이 30% 이상이다. 특허문헌 2에는, 상기 도전성 입자를 이용하여 기판의 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 접속 저항이 낮아지고, 접속 신뢰성이 높아지는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2000-243132호 공보 일본 특허 공개 제2003-313304호 공보
특허문헌 1에 기재된 도전성 입자를 이용하여 전극간을 접속한 경우에는, 전극간의 접속 저항이 높아지는 경우가 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 재료를 이용하여 전극간을 접속한 경우에는, 전극과 도전성 입자 사이의 수지 성분을 충분히 배제할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 상기 이방성 도전 재료에 포함되는 도전성 입자에 의해 접속된 전극간의 접속 저항이 높아지는 경우가 있다.
또한, 특허문헌 1의 실시예의 도전성 입자에서는, 니켈과 인을 포함하는 도전층이 형성되어 있다. 도전성 입자에 의해 접속되는 전극 및 도전성 입자의 도전층의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 경우가 많다. 니켈과 인을 포함하는 도전층을 갖는 도전성 입자를 이용하여 전극간을 접속한 경우에는, 니켈과 인을 포함하는 도전층이 비교적 부드럽기 때문에, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 충분히 배제할 수 없어 접속 저항이 높아지는 경우가 있다.
또한, 접속 저항을 낮게 하기 위해서, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 니켈과 인을 포함하는 도전층의 두께를 두껍게 하면, 도전성 입자에 의해 접속 대상 부재 또는 기판이 상처를 입는 경우가 있다. 접속 대상 부재 또는 전극이 손상되면 접속 저항이 높아지기 쉽다. 또한, 전극 또는 접속 대상 부재가 손상되면 전극간의 도통 신뢰성이 낮아진다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 종래의 도전성 입자에서는, 복수의 도전성 입자가 응집하는 경우가 있다. 응집한 복수의 도전성 입자를 이용하여 전극간을 접속하면, 전극간의 단락이 생기는 경우가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 도전성 입자에서도, 산화 피막을 충분히 배제할 수 없거나, 접속 대상 부재 또는 기판의 손상을 억제할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 특허문헌 2에 기재된 도전성 입자를 이용한 경우에도, 전극간의 접속 저항을 충분히 낮게 하는 것은 곤란하다.
본 발명의 목적은, 복수의 도전성 입자가 응집하는 것을 억제할 수 있고, 전극간의 접속에 이용한 경우에 전극간의 접속 저항을 더 낮게 할 수 있는 도전성 입자와 상기 도전성 입자를 이용한 도전 재료 및 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 한정적인 목적은, 전극간의 접속에 이용한 경우에 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 효과적으로 배제할 수 있어, 전극간의 접속 저항을 낮게 할 수 있는 도전성 입자와 상기 도전성 입자를 이용한 도전 재료 및 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 한정적인 목적은, 전극간의 접속에 이용한 경우에 전극과 도전성 입자 사이의 수지 성분을 효과적으로 배제할 수 있어, 전극간의 접속 저항을 낮게 할 수 있는 도전 재료 및 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면상에 배치되어 있으며, 니켈과, 보론과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분을 포함하는 도전층을 갖는 도전성 입자가 제공된다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전층의 전체 100중량% 중의 상기 보론의 함유량이 0.05중량% 이상, 4중량% 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전층의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분의 함유량이 0.1중량% 이상, 30중량% 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전층의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분의 함유량이 5중량% 초과, 30중량% 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 금속 성분이 텅스텐을 포함한다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자를 10% 압축 변형하였을 때의 압축 탄성률이 5000N/㎟ 이상, 15000N/㎟ 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 압축 회복률이 5% 이상, 70% 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 금속 성분이 몰리브덴을 포함한다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전층이 니켈과 몰리브덴을 포함하고, 상기 도전층의 전체 100중량% 중, 니켈의 함유량이 70중량% 이상, 99.9중량% 이하이고, 몰리브덴의 함유량이 0.1중량% 이상, 30중량% 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 5% 압축되었을 때의 압축 탄성률이 7000N/㎟ 이상이며, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 도전성 입자가 압축되었을 때에 상기 도전층에 균열이 생긴다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전층의 두께가 0.05㎛ 이상, 0.5㎛ 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전층은 외표면에 돌기를 갖는다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 상술한 도전성 입자와, 결합제 수지를 포함한다.
본 발명에 따른 접속 구조체는, 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1, 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 상기 접속부가, 상술한 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자에서는, 기재 입자의 표면상에, 니켈과, 보론과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분을 포함하는 도전층이 배치되어 있기 때문에, 복수의 도전성 입자가 응집하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 도전성 입자를 이용하여 전극간을 접속한 경우에, 접속 저항을 낮게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 이용한 접속 구조체를 모식적으로 나타낸 정면 단면도이다.
도 5는 도전성 입자를 압축할 때의 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
도 6은 도전성 입자의 압축시에 도전층에 균열이 생길 때의 압축 하중값과 압축 변위와의 관계의 일례를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 상세를 설명한다.
본 발명에 따른 도전성 입자는, 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면상에 배치되어 있으며, 니켈과, 보론과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분을 포함하는 도전층을 갖는다. 상기 도전층은, 니켈-보론-텅스텐/몰리브덴 도전층이다. 이하, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분을, 금속 성분 M으로 기재하는 경우가 있다. 이하, 니켈, 보론, 및 금속 성분 M을 포함하는 도전층을, 도전층 X로 기재하는 경우가 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자에서의 상술한 구성의 채용에 의해서, 복수의 도전성 입자가 응집하는 것을 억제할 수 있다. 복수의 도전성 입자가 응집하는 것을 억제 가능한 결과, 전극간의 단락을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 도전성 입자에서의 상술한 구성의 채용에 의해서, 본 발명에 따른 도전성 입자를 이용하여 전극간을 접속한 경우에, 접속 저항을 낮게 할 수 있다.
니켈을 포함하는 도전층을 갖는 도전성 입자에 의해 전극간을 접속한 경우에는, 전극간의 접속 저항이 낮아진다. 본 발명에 따른 도전성 입자에서의 도전층 X의 전체 100중량% 중 니켈의 함유량이 50중량% 이상이면, 전극간의 접속 저항이 꽤 낮아진다. 따라서, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중, 니켈의 함유량은 50중량% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 보론을 포함하지 않는 니켈 도전층을 갖는 도전성 입자에서는, 상기 보론을 포함하지 않는 니켈 도전층이 지나치게 부드럽기 때문에, 전극간의 접속시에 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 충분히 배제할 수 없어, 접속 저항이 높아지는 경우가 있다. 예를 들면, 니켈과 인을 포함하는 도전층을 갖는 도전성 입자에서는, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 충분히 배제할 수 없어, 접속 저항이 높아지기 쉽다. 특히, 상기 도전층의 전체 100중량% 중 인의 함유량이 10.5중량% 이상이면, 접속 저항이 높아지기 쉽고, 1중량% 이상이면 접속 저항이 보다 한층 높아지기 쉽다.
한편으로, 접속 저항을 낮게 하기 위해서, 니켈과 인을 포함하는 도전층의 두께를 두껍게 하면, 도전성 입자에 의해 접속 대상 부재 또는 기판이 상처를 입는 경우가 있다.
이에 비하여, 니켈과 보론을 포함하는 상기 도전층 X의 경도는 비교적 높기 때문에, 전극간의 접속 저항을 낮게 할 수 있다. 전극간의 접속 시에, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 배제할 수 있어, 접속 저항을 낮게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 입자에서는, 상기 도전층 X가 보론 뿐만 아니라, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분 M도 포함하기 때문에, 보론과 상기 금속 성분 M을 포함하는 도전층 X를 꽤 단단하게 할 수 있다. 이 때문에, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 충분히 배제할 수 있어, 접속 저항을 꽤 낮게 할 수 있다. 특히 상기 도전층 X가 상기 금속 성분 M을 포함하면서 상기 도전층 X가 외표면에 돌기를 갖는 경우에는, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 배제할 수 있어, 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있다.
또한, 상기 도전층 X가 상기 금속 성분 M을 포함함으로써, 상기 도전층 X가 꽤 단단하게 된 결과, 도전성 입자에 의해 전극간을 접속한 접속 구조체에 충격이 주어져도, 도통 불량이 생기기 어렵게 된다. 즉, 접속 구조체의 내충격성을 높일 수도 있다.
또한, 종래의 도전성 입자의 도전층의 표면 자성이 높은 경우가 있고, 또한 니켈과 보론을 포함하는 도전층의 표면 자성은 높기 때문에, 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 자성에 의해 응집한 도전성 입자의 영향으로, 가로 방향에 인접하는 전극간이 접속되기 쉬운 경향이 있다. 본 발명에 따른 도전성 입자에서는, 상기 도전층 X가 상기 금속 성분 M을 포함하기 때문에, 상기 도전층 X의 표면 자성이 꽤 낮아진다. 이 때문에, 복수의 도전성 입자가 응집하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 응집한 도전성 입자에 의해 가로 방향에 인접하는 전극간이 접속되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 인접하는 전극간의 단락을 보다 한층 방지할 수 있다.
상기 도전층 X의 전체 100중량% 중, 니켈의 함유량이 70중량% 이상, 99.9중량% 이하이면서, 상기 금속 성분 M의 함유량이 0.1중량% 이상, 30중량% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 도전층 X가 인을 포함하지 않거나, 또는 상기 도전층 X가 인을 포함하면서 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 인의 함유량이 1중량% 미만인 것이 바람직하다.
상기 도전층 X의 전체 100중량% 중, 니켈의 함유량이 70중량% 이상, 99.9중량% 이하이고, 상기 금속 성분 M의 함유량이 0.1중량% 이상, 30중량% 이하이면서, 상기 도전층 X가 인을 포함하지 않거나, 또는 상기 도전층 X가 인을 포함하면서 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 인의 함유량이 1중량% 미만인 것이 바람직하다. 이 바람직한 구성을 구비하는 도전성 입자를 전극간의 접속에 이용한 경우에는, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 효과적으로 배제할 수 있다. 이 때문에, 얻어지는 접속 구조체에서의 전극간의 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있다. 또한, 이 바람직한 구성을 구비하는 도전성 입자에서의 니켈의 함유량은 70중량% 이상이기 때문에, 전극간의 접속 저항이 꽤 낮아진다.
또한, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분 M의 함유량이 0.1중량% 이상, 30중량% 이하임으로써, 상기 금속 성분 M을 포함하지 않는 도전층과 비교하여, 도전층 X가 꽤 단단하게 된다. 이 때문에, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 효과적으로 배제 가능한 결과, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 도전성 입자와 결합제 수지를 배합하고 도전 재료를 이용하여 전극간을 접속한 경우에, 전극과 도전성 입자 사이의 수지 성분을 효과적으로 배제할 수 있는 것에 의해서도, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다.
본 발명에 따른 도전성 입자를 10% 압축 변형하였을 때의 압축 탄성률(10% K값)은 바람직하게는 5000N/㎟ 이상, 보다 바람직하게는 7000N/㎟ 이상, 바람직하게는 15000N/㎟ 이하, 보다 바람직하게는 10000N/㎟ 이하이다. 상기 압축 탄성률(10% K값)이 상기 하한 이상이면, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 배제할 수 있어, 전극과 도전성 입자 사이의 수지 성분을 보다 한층 더 효과적으로 배제 가능한 결과, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다.
상기 압축 탄성률(10% K값)은 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
미소 압축 시험기를 이용하여, 원주(직경 50㎛, 다이아몬드제)의 평활 압자 단부면이고, 압축 속도 2.6mN/초, 및 최대 시험 하중 10gf의 조건하에서 도전성 입자를 압축한다. 이 때의 하중값(N) 및 압축 변위(㎜)를 측정한다. 얻어진 측정값으로부터, 상기 압축 탄성률을 하기 화학식에 의해 구할 수 있다. 상기 미소 압축 시험기로서, 예를 들면 피셔사 제품인 「피셔스코프 H-100」 등이 이용된다.
K값(N/㎟)=(3/21/2)·F·S-3/2·R-1/2
F: 도전성 입자가 10% 압축 변형하였을 때의 하중값(N)
S: 도전성 입자가 10% 압축 변형하였을 때의 압축 변위(㎜)
R: 도전성 입자의 반경(㎜)
상기 도전성 입자의 압축 회복률은, 바람직하게는 5% 이상, 보다 바람직하게는 20% 이상, 바람직하게는 70% 이하, 보다 바람직하게는 60% 이하, 더 바람직하게는 50% 이하이다. 압축 회복률이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 배제할 수 있고, 전극과 도전성 입자 사이의 수지 성분을 보다 한층 더 효과적으로 배제할 수 있는 결과, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 경화물 및 접속부의 도전성 입자를 제외한 부분과 도전성 입자 및 접속 대상 부재와의 계면에서 박리가 보다 한층 발생하기 어렵게 된다. 또한, 전극간의 접속에 이용된 도전성 입자의 반발력을 억제 가능한 결과, 도전 재료가 기판 등으로부터 박리하기 어렵게 된다. 이러한 점에 의해서도, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다.
상기 압축 회복률은, 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
시료대 위에 도전성 입자를 산포한다. 산포된 도전성 입자 1개에 대하여, 미소 압축 시험기를 이용하여 도전성 입자의 중심 방향으로 도전성 입자가 30% 압축 변형할 때까지 부하(반전 하중값)를 부여한다. 그 후, 원점용 하중값(0.40mN)까지 하중을 제거한다. 이 사이의 하중-압축 변위를 측정하여, 하기 식으로부터 압축 회복률을 구할 수 있다. 또한, 부하 속도는 0.33mN/초로 한다. 상기 미소 압축 시험기로서, 예를 들면 피셔사 제품인 「피셔스코프 H-100」 등이 이용된다.
압축 회복률(%)=[(L1-L2)/L1]×100
L1: 부하를 부여할 때의 원점용 하중값으로부터 반전 하중값에 이르기까지의 압축 변위
L2: 부하를 해방할 때의 반전 하중값으로부터 원점용 하중값에 이르기까지의 무부하 변위
또한, 상기 압축 탄성률 및 상기 압축 회복률은, 상기 기재 입자의 종류, 상기 기재 입자의 입경, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 니켈의 함유량, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분 M의 함유량, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 인의 함유량, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 보론의 함유량, 상기 도전층 X의 두께 등에 의해 적절히 조정 가능하다.
본 발명에 따른 도전성 입자에서는, 5% 압축되었을 때의 압축 탄성률(5% K값)이 7000N/㎟ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 입자에서는, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 도전성 입자가 압축되었을 때에, 상기 도전층에 균열이 생기는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 도전성 입자를 압축한 경우에, 상기 도전성 입자가 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 압축 변위하였을 때에, 상기 도전층에 균열이 생기는 것이 바람직하다. 즉, 도전층에 균열이 생기는 도전성 입자의 압축 변위는, 10% 초과, 25% 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면, 도전성 입자를 꽤 압축하였을 때에, 도전층이 적합하게 부분적으로 균열한다. 이러한 성질을 갖는 도전성 입자에서는, 압축 초기 단계에서의 경도가 충분히 높을 뿐만 아니라, 적합하게 압축되었을 때에 균열이 생긴다. 전극간의 접속시에, 도전성 입자가 적합하게 압축된 단계에서, 도전층에 균열이 생기기 때문에, 전극의 손상을 억제할 수 있다. 이 결과, 얻어지는 접속 구조체에서의 전극간의 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있어, 전극간의 도통 신뢰성을 보다 한층 높일 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자에서는, 5% 압축되었을 때의 압축 탄성률(5% K값)이 7000N/㎟ 이상이면서, 본 발명에 따른 도전성 입자를 압축한 경우에, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 도전성 입자가 압축되었을 때에, 상기 도전층에 균열이 생기는 것이 바람직하다. 이 바람직한 구성을 구비하는 도전성 입자를 전극간의 접속에 이용한 경우에, 전극간의 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자에서 5% 압축되었을 때의 압축 탄성률(5% K값)이 7000N/㎟ 이상인 경우에는, 압축 초기 단계에서의 도전성 입자는 충분한 경도를 갖는다. 이 때문에, 전극간의 접속시에서의 도전성 입자의 압축 초기 단계에서, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 효과적으로 배제할 수 있다. 이 결과, 전극과 도전성 입자에서의 도전층이 효과적으로 접촉하여, 전극간의 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있다.
이에 비하여, 5% 압축되었을 때의 압축 탄성률(5% K값)이 7000N/㎟ 미만인 도전성 입자를 이용하여 전극간을 전기적으로 접속한 경우에는, 5% 압축되었을 때의 압축 탄성률(5% K값)이 7000N/㎟ 이상인 도전성 입자를 이용하여 전극간을 전기적으로 접속한 경우와 비교하여, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막의 배제성이 저하되는 경향이 있고, 전극간의 접속 저항이 높아지는 경향이 있다.
전극간의 접속 저항을 보다 한층 낮게 하는 관점에서는, 상기 5% K값은 보다 바람직하게는 8000N/㎟ 이상, 더 바람직하게는 9000N/㎟ 이상이다. 상기 5% K값의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 5% K값은, 예를 들면 15000N/㎟ 이하이거나, 10000N/㎟ 이하일 수 있다.
상기 압축 탄성률(5% K값)은 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
미소 압축 시험기를 이용하여, 원주(직경 50㎛, 다이아몬드제)의 평활 압자 단부면이고, 압축 속도 2.6mN/초, 및 최대 시험 하중 10gf의 조건하에서 도전성 입자를 압축한다. 이 때의 하중값(N) 및 압축 변위(㎜)를 측정한다. 얻어진 측정값으로부터, 상기 압축 탄성률을 하기 화학식에 의해 구할 수 있다. 상기 미소 압축 시험기로서, 예를 들면 피셔사 제품인 「피셔스코프 H-100」 등이 이용된다.
K값(N/㎟)=(3/21/2)·F·S-3/2·R-1/2
F: 도전성 입자가 5% 압축 변형하였을 때의 하중값(N)
S: 도전성 입자가 5% 압축 변형하였을 때의 압축 변위(㎜)
R: 도전성 입자의 반경(㎜)
상기 압축 탄성률(10% K값 및 5% K값)은 도전성 입자의 경도를 보편적이면서 정량적으로 나타낸다. 상기 압축 탄성률의 사용에 의해, 도전성 입자의 경도를 정량적이면서 일의적으로 표시할 수 있다.
전극간의 접속 저항을 보다 한층 낮게 하는 관점에서는, 상기 도전층에 균열이 생기는 압축 변위는, 보다 바람직하게는 12% 이상, 보다 바람직하게는 20% 이하이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시 형태 및 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 명백하게 한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 도전성 입자(1)는 기재 입자(2)와, 도전층(3)과, 복수의 코어 물질(4)과, 복수의 절연 물질(5)을 갖는다.
도전층(3)은 기재 입자(2)의 표면상에 배치되어 있다. 도전층(3)은, 니켈 및 보론과 상기 금속 성분 M을 포함한다. 도전층(3)은 니켈-보론-텅스텐/몰리브덴 도전층이다. 도전성 입자(1)는 기재 입자(2)의 표면이 도전층(3)에 의해 피복된 피복 입자이다.
도전성 입자(1)는 표면에, 복수의 돌기(1a)를 갖는다. 도전층(3)은 외표면에, 복수의 돌기(3a)를 갖는다. 복수의 코어 물질(4)이 기재 입자(2)의 표면상에 배치되어 있다. 복수의 코어 물질(4)은 도전층(3) 내에 매립되어 있다. 코어 물질(4)은 돌기(1a, 3a)의 내측에 배치되어 있다. 도전층(3)은 복수의 코어 물질(4)을 피복하고 있다. 복수의 코어 물질(4)에 의해 도전층(3)의 외표면이 융기되어 있으며, 돌기(1a, 3a)가 형성되어 있다.
도전성 입자(1)는 도전층(3)의 외표면상에 배치된 절연 물질(5)을 갖는다. 도전층(3)의 외표면 중 적어도 일부의 영역이 절연 물질(5)에 의해 피복되어 있다. 절연 물질(5)은 절연성을 갖는 재료에 의해 형성되어 있으며, 절연성 입자이다. 이와 같이, 본 발명에 따른 도전성 입자는 도전층의 외표면상에 배치된 절연 물질을 가질 수 있다. 단, 본 발명에 따른 도전성 입자는 절연 물질을 반드시 갖는 것은 아니다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시한 도전성 입자(11)는 기재 입자(2), 제2 도전층(12: 다른 도전층), 도전층(13: 제1 도전층), 복수의 코어 물질(4), 및 복수의 절연 물질(5)을 갖는다.
도전성 입자(1)와 도전성 입자(11)에서는 도전층만이 서로 다르다. 즉, 도전성 입자(1)에서는 1층 구조의 도전층이 형성되어 있는데 비하여, 도전성 입자(11)에서는 2층 구조의 제2 도전층(12) 및 도전층(13)이 형성되어 있다.
도전층(13)은 기재 입자(2)의 표면상에 배치되어 있다. 기재 입자(2)와 도전층(13)의 사이에, 제2 도전층(12: 다른 도전층)이 배치되어 있다. 따라서, 기재 입자(2)의 표면상에 제2 도전층(12)이 배치되어 있으며, 제2 도전층(12)의 표면상에 도전층(13)이 배치되어 있다. 도전층(13)은 니켈, 보론, 및 텅스텐을 포함한다. 도전층(13)은 외표면에 복수의 돌기(13a)를 갖는다. 도전성 입자(11)는 표면에 복수의 돌기(11a)를 갖는다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시한 도전성 입자(21)는 기재 입자(2)와, 도전층(22)을 갖는다. 도전층(22)은 기재 입자(2)의 표면상에 배치되어 있다. 도전층(22)은 니켈, 보론, 및 상기 금속 성분 M을 포함한다.
도전성 입자(21)는 코어 물질을 갖지 않는다. 도전성 입자(21)는 표면에 돌기를 갖지 않는다. 도전성 입자(21)는 구상이다. 도전층(22)은 표면에 돌기를 갖지 않는다. 이와 같이, 본 발명에 따른 도전성 입자는 돌기를 갖지 않거나, 구상일 수 있다. 또한, 도전성 입자(21)는 절연 물질을 갖지 않는다. 단, 도전성 입자(21)는 도전층(22)의 표면상에 배치된 절연 물질을 가질 수 있다.
도전성 입자(1, 11, 21)에서는, 도전층(3, 13, 22)의 전체 100중량% 중, 니켈의 함유량이 70중량% 이상, 99.9중량% 이하이고, 상기 금속 성분 M의 함유량이 0.1중량% 이상, 30중량% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 도전층(3, 13, 22)이 인을 포함하지 않거나, 또는 도전층(3, 13, 22)이 인을 포함하면서 도전층(3, 13, 22)의 전체 100중량% 중 인의 함유량이 1중량% 미만인 것이 바람직하다.
도전성 입자(1, 11, 21)의 상기 5% K값은, 7000N/㎟ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 도전성 입자(1, 11, 21)를 압축한 경우에, 도전성 입자(1, 11, 21)가, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자(1, 11, 21)의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 압축 변위되었을 때에, 도전층(3, 13, 22)에 균열이 생기는 것이 바람직하다. 즉, 도전성 입자(1, 11, 21)에서는, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자(1, 11, 21)의 입경을 X로 할 때에, 압축 방향에서의 도전성 입자(1, 11, 21)의 입경이 0.75X 이상, 0.90X 미만일 때에, 도전층(3, 13, 22)에 균열이 생기는 것이 바람직하다. 예를 들면, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자(1, 11, 21)의 입경이 5㎛인 경우에는, 도전성 입자(1, 11, 21)를 압축시켜서, 압축 방향에서의 도전성 입자(1, 11, 21)의 입경이 3.75㎛ 이상, 4.5㎛ 미만으로 될 때에, 도전층(3, 13, 22)에 균열이 생기는 것이 바람직하다. 또한, 도전성 입자(11)에서는, 도전층(13) 뿐만 아니라, 제2 도전층(12)에도 균열이 생길 수도 있다.
또한, 상기 「균열」은, 도전층에서의 처음(제1회째)의 균열을 나타낸다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 도전성 입자(1, 11, 21)에서는, 균열이 없는 도전층(3, 13, 22)을 갖는 도전성 입자(1, 11, 21)를 압축하였을 때에, 도전성 입자(1, 11, 21)가 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자(1, 11, 21)의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 압축 변위하였을 때에, 도전층(3, 13, 22)에 균열이 생기는 것이 바람직하다.
도전층(3, 13, 22)에 균열이 생기는 압축 변위의 측정은, 구체적으로는 이하와 같이 하여 행해진다. 또한, 도 5에서는 도전성 입자(21)를 이용하고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 시료대(71)의 위에 도전성 입자(21)를 올려놓는다. 미소 압축 시험기(피셔사 제품「피셔스코프 H-100」)를 이용하여, 압축 속도 0.33mN/초 및 최대 시험 하중 10mN의 조건으로, 원주(직경 50㎛, 다이아몬드제)를 압축 부재(72)로서, 상기 압축 부재(72)의 평활 단부면(72a)을 도전성 입자(21)를 향하여, 화살표 A로 도시한 방향으로 강하시킨다. 평활 단부면(72a)에 의해 도전성 입자(21)를 압축한다. 도전성 입자(21)의 도전층(22)에 부분적으로 균열(22a)이 생길 때까지 압축은 계속된다. 도전성 입자(1, 11)의 경우에도, 마찬가지로 하여 측정된다.
또한, 도 5에 도시한 단면도에서는, 도전성 입자(21)의 상하 부분에서 도전층(22)에 균열(22a)이 형성된 상태를 나타내었지만, 도전층에 균열이 생기는 위치는 특별히 한정되지 않는다.
상기한 바와 같이 하여 도전성 입자를 압축하였을 때에, 도전성 입자가, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10%를 초과하여 압축 변위하였을 때에, 상기 도전층에 균열이 생기고, 25% 이하의 압축 변위로 상기 도전층에 균열이 생기는 것이 바람직하다.
도전성 입자를 압축하면서 압축 하중값 및 압축 변위를 측정하면, 압축 하중값과 압축 변위와의 관계는, 예를 들면 도 6에 도시한 바와 같이 된다. 도 6에서는, A0점으로부터 압축이 개시되어 있으며, A1점에서 도전층에 균열이 생겼다. 도전층의 균열에 수반하여, 압축 방향에서의 도전성 입자의 압축 변위(입경)가 변화하고, 압축 변위가 A1점으로부터 A2점으로 이동한다. 압축시에는 도전성 입자에 압축 하중이 걸려서 도전층의 균열이 생기면 비교적 작은 압축 하중으로 도전성 입자가 압축되기 때문에, 도전성 입자에 압축 하중이 걸려 있는 압축 부재가 이동하여, 압축 방향에서의 도전성 입자의 압축 변위(입경)가 변화한다.
또한, 도 6에서 A0점으로부터 A1점에 이르는 선의 기울기는 비교적 크다. 도전성 입자(21)의 상기 5% K값이 7000N/㎟ 이상이고, 도전성 입자(21)가 비교적 단단한 경우에는, A0점으로부터 A1점에 이르는 선의 기울기가 커진다.
[기재 입자]
상기 기재 입자로서는, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자, 유기 무기 하이브리드 입자 및 금속 입자 등을 들 수 있다. 상기 기재 입자는, 금속 입자를 제외한 기재 입자인 것이 바람직하며, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 바람직하다.
상기 기재 입자는, 수지에 의해 형성된 수지 입자인 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자를 이용하여 전극간을 접속할 때에는, 상기 도전성 입자를 전극간에 배치한 후 압착함으로써 상기 도전성 입자를 압축시킨다. 기재 입자가 수지 입자이면, 상기 압착 시에 상기 도전성 입자가 변형되기 쉬어, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 커진다. 이 때문에, 전극간의 도통 신뢰성이 높아진다.
상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서는, 예를 들면 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥시드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 디비닐벤젠 중합체 및 디비닐벤젠계 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 디비닐벤젠계 공중합체 등으로서는, 디비닐벤젠-스티렌 공중합체 및 디비닐벤젠-(메트)아크릴산에스테르 공중합체 등을 들 수 있다. 기재 입자의 경도를 바람직한 범위로 용이하게 제어할 수 있기 때문에, 상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지는, 에틸렌성 불포화기를 복수 갖는 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 중합시킨 중합체인 것이 바람직하다.
상기 무기 입자를 형성하기 위한 무기물로서는, 실리카 및 카본 블랙 등을 들 수 있다. 상기 유기 무기 하이브리드 입자로서는, 예를 들면 가교한 알콕시실릴 중합체와 아크릴 수지로 형성된 유기 무기 하이브리드 입자 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자가 금속 입자인 경우에, 상기 금속 입자를 형성하기 위한 금속으로서는, 은, 구리, 니켈, 규소, 금 및 티탄 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자의 입경은, 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 더 바람직하게는 1.5㎛ 이상, 특히 바람직하게는 2㎛ 이상, 바람직하게는 1000㎛ 이하, 보다 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 한층 바람직하게는 300㎛ 이하, 더 바람직하게는 50㎛ 이하, 특히 바람직하게는 30㎛ 이하, 가장 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 기재 입자의 입경이 상기 하한 이상이면, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 커지기 때문에, 전극간의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아져서, 도전성 입자를 통해 접속된 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한 기재 입자의 표면에 도전층을 무전해 도금에 의해 형성할 때에 응집하기 어렵게 되어, 응집한 도전성 입자가 형성되기 어렵게 된다. 입경이 상기 상한 이하이면, 도전성 입자가 충분히 압축되기 쉬어, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아지고, 전극간의 간격이 더 작아진다. 상기 기재 입자의 입경은, 기재 입자가 진구상인 경우에는 직경을 나타내며, 기재 입자가 진구상이 아닌 경우에는 최대 직경을 나타낸다.
상기 기재 입자의 입경은, 2㎛ 이상, 5㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 기재 입자의 입경이 2 내지 5㎛의 범위 내이면, 전극간의 간격이 작아져서, 도전층의 두께를 두껍게 하여도, 작은 도전성 입자가 얻어진다.
[도전층]
본 발명에 따른 도전성 입자는 기재 입자의 표면상에 배치되어 있으며, 니켈과, 보론과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분 M을 포함하는 도전층 X를 갖는다. 상기 도전층 X는, 기재 입자의 표면에 직접 적층되어 있거나, 다른 도전층 등을 통해 기재 입자의 표면상에 배치되어 있을 수 있다. 또한, 상기 도전층 X의 표면상에 다른 도전층이 배치되어 있을 수 있다. 상기 도전층 X의 외측의 표면상에 다른 도전층이 배치되어 있지 않은 것이 바람직하다. 도전성 입자의 외표면이 니켈을 포함하는 도전층 X인 것이 바람직하다. 니켈을 포함하는 도전층 X를 갖는 도전성 입자에 의해 전극간을 접속한 경우에는, 접속 저항이 보다 한층 낮아진다.
상기 도전층 X는, 니켈과, 보론과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분 M을 포함한다. 상기 도전층 X는, 니켈-보론-텅스텐/몰리브덴 도전층이다. 상기 도전층 X는, 니켈, 보론, 및 텅스텐을 포함하는 것이 바람직하고, 니켈, 보론 및 몰리브덴을 포함하는 것이 바람직하며, 니켈, 보론, 텅스텐 및 몰리브덴을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전층 X는, 니켈-보론-텅스텐 도전층이거나, 니켈-보론-몰리브덴 도전층일 수 있다. 상기 금속 성분 M은, 텅스텐을 포함하는 것이 바람직하고, 몰리브덴을 포함하는 것이 바람직하며, 텅스텐과 몰리브덴을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 도전층 X에서는, 니켈과 보론과 상기 금속 성분 M은 합금화할 수 있다. 상기 도전층 X에서는, 니켈과 보론을 합금화할 수 있거나, 니켈과 상기 금속 성분 M을 합금화할 수 있으며, 보론과 상기 금속 성분 M을 합금화할 수 있다. 또한, 상기 도전층 X에서는, 니켈, 보론 및 상기 금속 성분 M 이외에, 크롬, 시보?을 이용할 수 있다.
또한, 텅스텐 및 몰리브덴 모두를 포함하지 않는 니켈 도전층을 갖는 도전성 입자에서는, 상기 텅스텐 및 몰리브덴 모두를 포함하지 않는 니켈 도전층의 압축 초기 단계에서 경도가 비교적 낮아지기 쉽다. 이 때문에, 전극간의 접속시에 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 배제하는 효과가 작아져서, 접속 저항을 낮게 하는 효과가 작아지는 경향이 있다.
한편으로, 접속 저항을 낮게 하는 효과를 보다 한층 얻기 위해서 또는 큰 전류가 흐르는 용도에 적합하도록, 텅스텐 및 몰리브덴 모두를 포함하지 않는 니켈 도전층의 두께를 두껍게 하면, 도전성 입자에 의해 접속 대상 부재 또는 기판이 상처를 입기 쉬어지는 경향이 있다. 이 결과, 접속 구조체에서의 전극간의 도통 신뢰성이 낮아지는 경향이 있다.
이에 비하여, 상기 도전층 X는, 니켈과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분 M을 포함하기 때문에, 상기 5% K값을 상기 하한 이상으로 하는 것이 용이하다. 또한, 도전성 입자가, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 압축되었을 때에, 상기 도전층 X에 적합하게 균열이 생기도록 하는 것이 용이하다. 적합하게 압축되었을 때에 균열이 발생함으로써 전극의 손상이 보다 한층 생기기 어렵게 되며, 따라서 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다.
또한, 상기 도전층 X는, 니켈과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분 M을 포함하기 때문에, 상기 도전층 X는 적합한 경도를 가지므로, 도전성 입자를 압축하여 전극간을 접속하였을 때, 전극에 적합한 압흔(壓痕)을 형성할 수 있다. 또한, 전극에 형성되는 압흔은, 도전성 입자가 전극을 눌러 생긴 전극의 오목부이다.
상기 도전층 X는, 니켈을 주성분으로서 포함하는 것이 바람직하다. 전극간의 초기 접속 저항을 효과적으로 낮게 하는 관점에서는, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 니켈의 함유량은 많을수록 좋다. 따라서, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중, 니켈의 함유량은 바람직하게는 50중량% 이상, 보다 바람직하게는 60중량% 이상, 보다 한층 바람직하게는 70중량% 이상, 더 바람직하게는 75중량% 이상, 더한층 바람직하게는 80중량% 이상, 특히 바람직하게는 85중량% 이상, 보다 한층 특히 바람직하게는 90중량% 이상, 가장 바람직하게는 95중량% 이상이다. 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 니켈의 함유량은 97중량% 이상일 수 있고, 97.5중량% 이상일 수 있으며, 98중량% 이상일 수 있다. 상기 니켈의 함유량이 상기 하한 이상이면, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 전극이나 도전층의 표면에서의 산화 피막이 적은 경우에는, 상기 니켈의 함유량이 많을수록 전극간의 접속 저항이 낮아지는 경향이 있다.
니켈의 함유량의 상한은, 보론 및 상기 금속 성분 M의 함유량 등에 의해 적절하게 변경할 수 있다. 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 니켈의 함유량은 바람직하게는 99.9중량% 이하, 보다 바람직하게는 99.85중량% 이하, 더 바람직하게는 99.7중량% 이하, 특히 바람직하게는 99.45중량% 미만이다.
보론을 포함하지 않는 니켈 도전층을 갖는 도전성 입자에서는, 상기 보론을 포함하지 않는 니켈 도전층의 압축 초기 단계에서 비교적 부드러워, 전극간의 접속시에 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 배제하는 효과가 작아져서, 접속 저항을 낮게 하는 효과가 작아지는 경향이 있다. 또한, 도전층은 보론이 아니라 인을 포함하는 경우가 있다. 니켈과 인을 포함하는 도전층을 갖는 도전성 입자에서는, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 배제하는 효과가 작아져서, 접속 저항을 낮게 하는 효과가 작아지기 쉬운 경향이 있다.
한편으로, 접속 저항을 낮게 하는 효과를 보다 한층 얻기 위해서 또는 큰 전류가 흐르는 용도에 적합하도록, 보론을 포함하지 않는 도전층의 두께를 두껍게 하거나, 니켈과 인을 포함하는 도전층의 두께를 두껍게 하면, 도전성 입자에 의해 접속 대상 부재 또는 기판이 상처를 입기 쉬어지는 경향이 있다. 이 결과, 접속 구조체에서의 전극간의 도통 신뢰성이 낮아지는 경향이 있다.
이에 비하여, 상기 도전층 X가 보론을 포함하기 때문에, 상기 5% K값을 상기 하한 이상으로 하는 것이 용이하다. 또한, 도전성 입자가, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 압축되었을 때에, 상기 도전층 X에 적합하게 균열이 생기도록 하는 것이 용이하다. 또한, 상기 도전층 X가 니켈과 보론과 상기 금속 성분 M을 포함함으로써 상기 5% K값을 상기 하한 이상으로 하는 것이 더한층 용이하다. 또한, 도전성 입자가, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 압축되었을 때에, 상기 도전층 X에 의해 한층 적절히 균열이 생기도록 하는 것이 용이하다. 적합하게 압축되었을 때에 균열이 발생함으로써 전극의 손상이 보다 한층 생기기 어렵게 되며, 따라서 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다.
또한, 상기 도전층 X가 보론을 포함하기 때문에, 상기 도전층 X는 적합한 경도를 가지므로, 전극의 손상이 보다 한층 생기기 어렵게 되고, 따라서 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 상기 도전층 X가 보론을 포함하기 때문에, 상기 도전층 X는 적합한 경도를 가지므로, 도전성 입자를 압축하여 전극간을 접속하였을 때, 전극에 적합한 압흔을 형성할 수 있다.
특히, 상기 도전층 X가 니켈, 보론, 및 상기 금속 성분 M을 포함하기 때문에, 높은 압축 탄성률을 달성하는 것이 가능하다. 이 때문에, 전극간의 접속시에서의 도전성 입자의 압축 초기 단계에서 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 효과적으로 배제할 수 있으며, 전극간의 접속시에 도전성 입자가 적합하게 압축된 단계에서 상기 도전층 X에 균열이 생기기 때문에, 전극의 손상을 억제할 수 있다. 이 결과, 얻어지는 접속 구조체에서의 전극간의 접속 저항을 낮게 할 수 있어, 전극간의 도통 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 보론의 함유량은 바람직하게는 0.01중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.05중량% 이상, 더 바람직하게는 0.1중량% 이상, 바람직하게는 5중량% 이하, 보다 바람직하게는 4중량% 이하, 더 바람직하게는 3중량% 이하, 특히 바람직하게는 2.5중량% 이하, 가장 바람직하게는 2중량% 이하이다. 보론의 함유량이 상기 하한 이상이면, 상기 도전층 X가 보다 한층 단단하게 되어, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 제거할 수 있어, 전극간의 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있다. 보론의 함유량이 상기 상한 이하이면, 니켈 및 상기 금속 성분 M의 함유량이 상대적으로 많아지므로, 전극간의 접속 저항이 낮아진다.
또한, 니켈과 보론을 포함하는 상기 도전층 X의 표면의 자성은 높고, 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 자성에 의해 응집한 도전성 입자의 영향으로 가로 방향에 인접하는 전극간이 접속되기 쉬운 경향이 있다. 상기 도전층 X가 니켈 및 보론과 상기 금속 성분 M을 포함하기 때문에, 상기 도전층 X의 표면의 자성이 꽤 낮아진다. 이 때문에, 복수의 도전성 입자가 응집하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 응집한 도전성 입자에 의해 가로 방향에 인접하는 전극간이 접속되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 인접하는 전극간의 단락을 보다 한층 방지할 수 있다.
또한, 상기 도전층 X가 상기 금속 성분 M을 포함하기 때문에 상기 도전층 X는 적합한 경도를 가지므로, 도전성 입자를 압축하여 전극간을 접속하였을 때, 전극에 적합한 압흔을 형성할 수 있다. 또한, 상기 도전층 X가 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종을 포함하거나, 보론을 포함함으로써, 상기 도전층 X가 꽤 단단하게 된 결과, 도전성 입자에 의해 전극간을 접속한 접속 구조체에 충격이 주어지더라도 도통 불량이 생기기 어렵게 된다. 즉, 접속 구조체의 내충격성을 높일 수도 있다.
상기 도전층 X의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분 M의 함유량(텅스텐 및 몰리브덴의 합계의 함유량)은 바람직하게는 0.01중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.2중량% 이상, 더 바람직하게는 0.5중량% 이상, 더한층 바람직하게는 1중량% 이상, 특히 바람직하게는 5중량% 초과, 가장 바람직하게는 10중량% 이상이다. 상기 금속 성분 M의 함유량이 상기 하한 이상이면, 도전층의 외표면의 경도가 보다 한층 높아진다. 이 때문에, 전극 또는 도전층의 표면에 산화 피막이 형성되어 있는 경우에, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 효과적으로 배제할 수 있고, 전극과 도전성 입자 사이의 수지 성분을 더욱 효과적으로 배제할 수 있으며, 접속 저항이 낮아지면서 얻어지는 접속 구조체의 내충격성이 높아진다. 또한, 상기 금속 성분 M의 함유량이 상기 하한 이상이면, 상기 도전층 X의 외표면의 자성이 약해져서, 복수의 도전성 입자가 응집하기 어렵게 된다. 이 때문에, 전극간의 단락을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 도전층 X의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분 M의 함유량의 상한은, 니켈 및 보론의 함유량 등에 의해 적절하게 변경할 수 있다. 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분 M의 함유량은, 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 바람직하게는 30중량% 이하, 더 바람직하게는 25중량% 이하, 특히 바람직하게는 20중량% 이하이다.
또한, 상기 도전층 X가 텅스텐을 포함하는 경우에, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 텅스텐의 함유량은, 바람직하게는 0.01중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.2중량% 이상, 더 바람직하게는 0.5중량% 이상, 더한층 바람직하게는 1중량% 이상, 특히 바람직하게는 5중량% 초과, 가장 바람직하게는 10중량% 이상, 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 바람직하게는 30중량% 이하, 더 바람직하게는 25중량% 이하, 특히 바람직하게는 20중량% 이하이다. 상기 도전층 X가 몰리브덴을 포함하는 경우에, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 몰리브덴의 함유량은, 바람직하게는 0.01중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.2중량% 이상, 더 바람직하게는 0.5중량% 이상, 더한층 바람직하게는 1중량% 이상, 특히 바람직하게는 5중량% 초과, 가장 바람직하게는 10중량% 이상, 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 바람직하게는 30중량% 이하, 더 바람직하게는 25중량% 이하, 특히 바람직하게는 20중량% 이하이다.
전극간의 초기의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하는 관점에서는, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중의 상기 니켈과 상기 금속 성분 M과의 합계 함유량은 많을수록 좋다. 따라서, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중, 니켈과 상기 금속 성분 M과의 합계의 함유량은 바람직하게는 75.1중량% 이상, 보다 바람직하게는 80.1중량% 이상, 더 바람직하게는 85.1중량% 이상, 특히 바람직하게는 90.1중량% 이상, 가장 바람직하게는 95.1중량% 이상이다. 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 니켈과 상기 금속 성분 M과의 합계 함유량은 97.1중량% 이상, 97.6중량% 이상, 98.1중량% 이상일 수 있다.
전극간의 접속 저항을 보다 한층 낮게 하는 관점에서는, 상기 도전층 X는 인을 포함하지 않거나, 또는 상기 도전층 X는 인을 포함하면서 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 인의 함유량이 1중량% 미만인 것이 바람직하다. 전극간의 접속 저항을 더한층 낮게 하는 관점에서는, 상기 도전층 X는 인을 포함하지 않거나, 또는 상기 도전층 X는 인을 포함하면서 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 인의 함유량이 0.5중량% 미만인 것이 보다 바람직하다. 전극간의 접속 저항을 보다 한층 효과적으로 낮게 하는 관점에서는, 상기 도전층 X의 전체 100중량% 중 인의 함유량은 보다 바람직하게는 0.3중량% 이하, 더 바람직하게는 0.1중량% 이하이다. 인의 함유량이 상기 상한 이하임으로써, 전극간의 접속 시에 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 배제할 수 있다. 이 결과, 전극간의 접속 저항을 낮게 할 수 있다. 또한, 전극과 도전성 입자 사이의 수지 성분을 효과적으로 배제할 수 있기 때문에, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 전극간의 접속 저항이 꽤 낮아지기 때문에, 상기 도전층 X는 인을 포함하지 않는 것이 특히 바람직하다.
특히, 상기 도전층 X가 상기 금속 성분 M을 포함하면서 인의 함유량이 상기 상한 이하이고, 상기 도전층 X가 외표면에 돌기를 더 갖는 경우에는, 전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 배제할 수 있고, 전극과 도전성 입자 사이의 수지 성분을 더욱 효과적으로 배제할 수 있어, 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있다.
또한, 상기 도전층 X가 상기 금속 성분 M을 포함하며 인의 함유량이 상기 상한 이하인 것에 의해 상기 도전층 X가 꽤 단단하게 된 결과, 도전성 입자에 의해 전극간을 접속한 접속 구조체에 충격이 주어지더라도 도통 불량이 생기기 어렵게 된다. 즉, 접속 구조체의 내충격성을 높일 수도 있다.
상기 도전층 X에서의 니켈, 보론, 텅스텐, 몰리브덴 및 인의 각 함유량의 측정 방법은, 이미 알려진 다양한 분석법을 이용할 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 이 측정 방법으로서, 흡광 분석법 또는 스펙트럼 분석법 등을 들 수 있다. 상기 흡광 분석법에서는, 프레임 흡광 광도계 및 전기 가열로 흡광 광도계 등을 이용할 수 있다. 상기 스펙트럼 분석법으로서는, 플라즈마 발광 분석법 및 플라즈마 이온원 질량 분석법 등을 들 수 있다.
상기 도전층 X에서의 니켈, 보론, 텅스텐, 몰리브덴 및 인의 각 함유량을 측정할 때에는, ICP 발광 분석 장치를 이용하는 것이 바람직하다. ICP 발광 분석 장치의 시판품으로서는, HORIBA사가 제조한 ICP 발광 분석 장치 등을 들 수 있다. 또한, 상기 도전층 X에서의 니켈, 보론, 텅스텐, 몰리브덴 및 인의 각 함유량을 측정할 때에는, ICP-MS 분석기를 이용할 수 있다.
상기 다른 도전층(제2 도전층)을 형성하기 위한 금속은 특별히 한정되지 않는다. 상기 금속으로서는, 예를 들면, 금, 은, 구리, 팔라듐, 백금, 아연, 철, 주석, 납, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무스, 탈륨, 게르마늄, 카드뮴, 규소, 텅스텐 및 이들 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속으로서는, 주석 도핑 산화인듐(ITO) 및 땜납 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아지기 때문에, 주석을 포함하는 합금, 니켈, 팔라듐, 구리 또는 금이 바람직하며, 니켈 또는 팔라듐이 보다 바람직하다. 상기 다른 도전층을 구성하는 금속은 니켈을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기재 입자의 표면상에 도전층(다른 도전층 및 도전층 X)을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 도전층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면 무전해 도금에 의한 방법, 전기 도금에 의한 방법, 물리적 증착에 의한 방법과 금속 분말 또는 금속 분말과 결합제를 포함하는 페이스트를 기재 입자 또는 다른 도전층의 표면에 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 그중에서도, 도전층의 형성이 간편하기 때문에, 무전해 도금에 의한 방법이 바람직하다. 상기 물리적 증착에 의한 방법으로서는, 진공 증착, 이온 플레이팅 및 이온 스퍼터링 등의 방법을 들 수 있다.
상기 도전성 입자의 입경은, 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 더 바람직하게는 1㎛ 이상, 특히 바람직하게는 2㎛ 이상, 바람직하게는 1000㎛ 이하, 보다 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 한층 바람직하게는 300㎛ 이하, 더 바람직하게는 100㎛ 이하, 더한층 바람직하게는 50㎛ 이하, 특히 바람직하게는 30㎛ 이하, 보다 한층 특히 바람직하게는 20㎛ 이하, 가장 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 도전성 입자의 입경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자를 이용하여 전극간을 접속한 경우에, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 충분히 커지면서, 도전층을 형성할 때에 응집한 도전성 입자가 형성되기 어렵게 된다. 또한, 도전성 입자를 통해 접속된 전극간의 간격이 지나치게 커지지 않으면서, 도전층이 기재 입자의 표면으로부터 박리하기 어렵게 된다.
또한, 이방성 도전 재료 등의 도전 재료에 사용할 때의 도전성 입자의 입경은, 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하이다. 도전성 입자의 입경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자를 이용하여 전극간을 접속한 경우에, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 충분히 커지면서, 도전층을 형성할 때에 응집한 도전성 입자가 형성되기 어렵게 된다. 또한, 도전성 입자를 통해 접속된 전극간의 간격이 지나치게 커지지 않으며, 도전층이 기재 입자의 표면으로부터 박리하기 어렵게 된다.
상기 도전성 입자의 입경은, 도전성 입자가 진구상인 경우에는 직경을 나타내고, 도전성 입자가 진구상이 아닌 경우에는 최대 직경을 나타낸다.
상기 도전층 X의 두께는 바람직하게는 0.005㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 더 바람직하게는 0.05㎛ 이상, 바람직하게는 1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다. 상기 도전층 X의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 충분한 도전성이 얻어지며 도전성 입자가 지나치게 단단해지지 않아, 전극간의 접속 시에 도전성 입자가 충분히 변형된다.
도전층이 2층 이상의 적층 구조인 경우에, 도전층 X의 두께는 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 더 바람직하게는 0.05㎛ 이상, 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.3㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다. 상기 도전층 X의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전층 X에 의한 피복을 균일하게 할 수 있으면서, 전극간의 접속 저항이 충분히 낮아진다.
도전층이 2층 이상의 적층 구조인 경우에, 도전층 X를 포함하는 도전층 전체의 두께는 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 더 바람직하게는 0.05㎛ 이상, 특히 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 바람직하게는 1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.3㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다. 상기 도전층 전체의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전층 전체에 의한 피복을 균일하게 할 수 있으며 전극간의 접속 저항이 충분히 낮아진다.
상기 도전층 X의 두께는 0.05㎛ 이상, 0.5㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 기재 입자의 입경이 2㎛ 이상, 5㎛ 이하이면서, 상기 도전층 X의 두께가 0.05㎛ 이상, 0.5㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 도전층 X의 두께는 0.05㎛ 이상, 0.3㎛ 이하인 것이 가장 바람직하다. 또한, 기재 입자의 입경이 2㎛ 이상, 5㎛ 이하이면서, 상기 도전층 X의 두께가 0.05㎛ 이상, 0.3㎛ 이하인 것이 가장 바람직하다. 이들 바람직한 상기 도전층 X의 두께 및 기재 입자의 입경을 만족하면, 도전성 입자를 큰 전류가 흐르는 용도에 의해 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 도전성 입자를 압축하여 전극간을 접속한 경우에, 전극이 손상되는 것을 보다 한층 억제할 수 있다.
상기 도전층 X의 두께 및 상기 도전층 전체의 두께는, 예를 들면 투과형 전자 현미경(TEM)을 이용하여, 도전성 입자의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.
상기 도전층 X에서의 니켈, 텅스텐, 몰리브덴, 보론 및 인의 함유량을 제어하는 방법으로서는, 예를 들면 무전해 니켈 도금에 의해 도전층 X를 형성할 때에 니켈 도금액의 pH를 제어하는 방법, 무전해 니켈 도금에 의해 도전층 X를 형성할 때에 보론 함유 환원제의 농도를 조정하는 방법, 니켈 도금액 내의 텅스텐 농도를 조정하는 방법, 니켈 도금액 내의 몰리브덴 농도를 조정하는 방법 및 니켈 도금액 내의 니켈염 농도를 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
무전해 도금에 의해 형성하는 방법에서는, 일반적으로 촉매화 공정과, 무전해 도금 공정이 행해진다. 이하, 무전해 도금에 의해 수지 입자의 표면에 니켈과 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종과 보론을 포함하는 합금 도금층을 형성하는 방법의 일례를 설명한다.
상기 촉매화 공정에서는, 무전해 도금에 의해 도금층을 형성하기 위한 기점으로 되는 촉매를 수지 입자의 표면에 형성시킨다.
상기 촉매를 수지 입자의 표면에 형성시키는 방법으로서는, 예를 들면 염화팔라듐과 염화주석을 포함하는 용액에 수지 입자를 첨가한 후, 산 용액 또는 알칼리 용액에 의해 수지 입자의 표면을 활성화시켜서, 수지 입자의 표면에 팔라듐을 석출시키는 방법과 황산팔라듐과 아미노피리딘을 함유하는 용액에 수지 입자를 첨가한 후, 환원제를 포함하는 용액에 의해 수지 입자의 표면을 활성화시켜서, 수지 입자의 표면에 팔라듐을 석출시키는 방법 등을 들 수 있다. 상기 환원제로서, 보론 함유 환원제가 바람직하게 이용된다. 단, 상기 환원제로서 차아인산나트륨 등의 인 함유 환원제를 이용할 수 있다.
상기 무전해 도금 공정에서는, 니켈염과, 텅스텐 함유 화합물 및 몰리브덴 함유 화합물 중 적어도 1종과, 상기 보론 함유 환원제를 포함하는 니켈 도금욕이 이용된다. 니켈 도금욕 중에 수지 입자를 침지함으로써, 촉매가 표면에 형성된 수지 입자의 표면에 니켈을 석출시킬 수 있어, 니켈, 보론, 및 상기 금속 성분 M을 포함하는 도전층을 형성할 수 있다.
상기 텅스텐 함유 화합물로서는, 붕화텅스텐 및 텅스텐산나트륨 등을 들 수 있다.
상기 몰리브덴 함유 화합물로서는, 붕화 몰리브덴 및 몰리브덴산나트륨 등을 들 수 있다.
상기 보론 함유 환원제로서는, 디메틸아민보란, 수소화붕소나트륨 및 수소화붕소칼륨 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자는, 표면에 돌기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 도전층 X를 포함하는 도전층은 외표면에 돌기를 갖는 것이 바람직하며, 상기 도전층 X는 외표면에 돌기를 갖는 것이 바람직하다. 도전성 입자에 의해 접속되는 전극의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 것이 많다. 또한, 도전성 입자의 도전층의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 것이 많다. 돌기를 갖는 도전성 입자의 사용에 의해 전극간에 도전성 입자를 배치한 후 압착시킴으로써, 돌기에 의해 산화 피막이 효과적으로 배제된다. 이 때문에, 전극과 도전성 입자를 보다 한층 확실하게 접촉시킬 수 있어, 전극간의 접속 저항을 낮게 할 수 있다. 또한, 도전성 입자가 표면에 절연 물질을 갖는 경우, 또는 도전성 입자가 결합제 수지 내에 분산되어 도전 재료로서 이용되는 경우에, 도전성 입자의 돌기에 의해서 도전성 입자와 전극 사이의 수지를 효과적으로 배제할 수 있다. 이 때문에, 전극간의 도통 신뢰성이 높게 된다
상기 돌기는 복수인 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자 1개당 상기 도전층의 외표면의 돌기는, 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 5개 이상이다. 상기 돌기의 수의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 돌기의 수의 상한은 도전성 입자의 입경 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다.
[코어 물질]
상기 코어 물질이 상기 도전층 중에 매립되어 있음으로써, 상기 도전층이 외표면에 복수의 돌기를 갖도록 하는 것이 용이하다. 단, 도전성 입자 및 도전층의 표면에 돌기를 형성하기 위해서, 코어 물질을 반드시 이용하지 않아도 된다.
상기 돌기를 형성하는 방법으로서는, 기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시킨 후 무전해 도금에 의해 도전층을 형성하는 방법과 기재 입자의 표면에 무전해 도금에 의해 도전층을 형성한 후, 코어 물질을 부착시켜서, 무전해 도금에 의해 도전층을 더 형성하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자의 표면상에 코어 물질을 배치하는 방법으로서는, 예를 들면 기재 입자의 분산액 내에 코어 물질로 되는 도전성 물질을 첨가하고, 기재 입자의 표면에 코어 물질을, 예를 들면 반데르발스력에 의해 집적시켜서 부착시키는 방법과 기재 입자를 넣은 용기에 코어 물질로 되는 도전성 물질을 첨가하고, 용기의 회전 등에 의한 기계적인 작용에 의해 기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시키는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 부착시키는 코어 물질의 양을 제어하기 쉽기 때문에, 분산액 내의 기재 입자의 표면에 코어 물질을 집적시켜서 부착시키는 방법이 바람직하다.
상기 코어 물질을 구성하는 도전성 물질로서는, 예를 들면 금속, 금속의 산화물, 흑연 등의 도전성 비금속 및 도전성 중합체 등을 들 수 있다. 도전성 중합체로서는, 폴리아세틸렌 등을 들 수 있다. 그중에서도, 도전성을 높일 수 있고 접속 저항을 더욱 효과적으로 낮게 할 수 있기 때문에, 금속이 바람직하다. 상기 코어 물질은 금속 입자인 것이 바람직하다.
상기 금속으로서는, 예를 들면 금, 은, 구리, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무스, 게르마늄 및 카드뮴 등의 금속과 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금 및 주석-납-은 합금 등의 2종 이상의 금속으로 구성되는 합금 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 니켈, 구리, 은 또는 금이 바람직하다. 상기 코어 물질을 구성하는 금속은, 상기 도전층을 구성하는 금속과 동일하거나, 상이할 수 있다. 상기 코어 물질을 구성하는 금속은 상기 도전층을 구성하는 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 코어 물질을 구성하는 금속은 니켈을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 코어 물질을 구성하는 금속은 니켈을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 코어 물질의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 코어 물질의 형상은 덩어리상인 것이 바람직하다. 코어 물질로서는, 예를 들면 입자상의 덩어리, 복수의 미소 입자가 응집한 응집 덩어리, 및 부정형의 덩어리 등을 들 수 있다.
상기 코어 물질의 평균 직경(평균 입경)은 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이상, 바람직하게는 0.9㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다. 상기 코어 물질의 평균 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극간의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있다.
상기 코어 물질의「평균 직경(평균 입경)」은, 수 평균 직경(수 평균 입경)을 나타낸다. 코어 물질의 평균 직경은, 임의의 코어 물질 50개를 전자 현미경 또는 광학현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.
[절연 물질]
본 발명에 따른 도전성 입자는, 상기 도전층의 표면상에 배치된 절연 물질을 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 도전성 입자를 전극간의 접속에 이용하면 인접하는 전극간의 단락을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 복수의 도전성 입자가 접촉하였을 때에 복수의 전극간에 절연 물질이 존재하므로, 상하의 전극간이 아니라 가로 방향에 인접하는 전극간의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 전극간의 접속 시에, 2개의 전극으로 도전성 입자를 가압함으로써, 도전성 입자의 도전층과 전극 사이의 절연 물질을 용이하게 배제할 수 있다. 도전성 입자가 도전층의 외표면에 복수의 돌기를 갖기 때문에, 도전성 입자의 도전층과 전극 사이의 절연 물질을 용이하게 배제할 수 있다.
전극간의 압착시에 상기 절연 물질을 보다 한층 용이하게 배제할 수 있기 때문에, 상기 절연 물질은 절연성 입자인 것이 바람직하다.
상기 절연 물질의 재료인 절연성 수지의 구체예로서는, 폴리올레핀류, (메트)아크릴레이트 중합체, (메트)아크릴레이트 공중합체, 블록 중합체, 열가소성 수지, 열가소성 수지의 가교물, 열경화성 수지 및 수용성 수지 등을 들 수 있다.
상기 폴리올레핀류로서는, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 및 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트 중합체로서는, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸(메트)아크릴레이트 및 폴리부틸(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 블록 중합체로서는, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴산에스테르 공중합체, SB형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 및 SBS형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체와 이들의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는 비닐 중합체 및 비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지로서는 에폭시 수지, 페놀 수지 및 멜라민 수지 등을 들 수 있다. 상기 수용성 수지로서는, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥시드 및 메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 수용성 수지가 바람직하며, 폴리비닐알코올이 보다 바람직하다.
상기 도전층의 표면상에 절연 물질을 배치하는 방법으로서는, 화학적 방법, 및 물리적 또는 기계적 방법 등을 들 수 있다. 상기 화학적 방법으로서는, 예를 들면, 계면 중합법, 입자 존재하에서의 현탁 중합법 및 유화 중합법 등을 들 수 있다. 상기 물리적 또는 기계적 방법으로서는, 스프레이 드라이, 하이브리다이제이션(hybridiaztion), 정전 부착법, 분무법, 디핑 및 진공 증착에 의한 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 절연 물질이 탈리하기 어렵기 때문에, 상기 도전층의 표면에 화학 결합을 통해 상기 절연 물질을 배치하는 방법이 바람직하다.
상기 절연 물질의 평균 직경(평균 입경)은 도전성 입자의 입경 및 도전성 입자의 용도 등에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 상기 절연 물질의 평균 직경(평균 입경)은 바람직하게는 0.005㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 바람직하게는 1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다. 절연 물질의 평균 직경이 상기 하한 이상이면, 도전성 입자가 결합제 수지 내에 분산되었을 때에 복수의 도전성 입자에서의 도전층끼리가 접촉하기 어렵게 된다. 절연성 입자의 평균 직경이 상기 상한 이하이면, 전극간의 접속 시에 전극과 도전성 입자 사이의 절연 물질을 배제하기 때문에, 압력을 지나치게 높게 할 필요가 없게 되어, 고온으로 가열할 필요도 없게 된다.
상기 절연 물질의「평균 직경(평균 입경)」은, 수 평균 직경(수 평균 입경)을 나타낸다. 절연 물질의 평균 직경은, 입도 분포 측정 장치 등을 이용하여 구해진다.
[도전 재료]
본 발명에 따른 도전 재료는, 상술한 도전성 입자와, 결합제 수지를 포함한다. 본 발명에 따른 도전성 입자는 결합제 수지 내에 첨가되며, 도전 재료로서 이용되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다.
상기 결합제 수지는 특별히 한정되지 않는다. 상기 결합제 수지로서, 공지된 절연성의 수지가 이용된다. 상기 결합제 수지로서는, 예를 들면 비닐 수지, 열가소성 수지, 경화성 수지, 열가소성 블록 공중합체 및 엘라스토머 등을 들 수 있다. 상기 결합제 수지는 1종만이 이용되거나, 2종 이상이 병용될 수 있다.
상기 비닐 수지로서는, 예를 들면 아세트산비닐 수지, 아크릴 수지 및 스티렌 수지 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는, 예를 들면 폴리올레핀 수지, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 및 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다. 상기 경화성 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 경화성 수지는 상온 경화형 수지, 열 경화형 수지, 광 경화형 수지 또는 습기 경화형 수지일 수 있다. 상기 경화성 수지는, 경화제와 병용될 수도 있다. 상기 열가소성 블록 공중합체로서는, 예를 들면 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 수소 첨가물, 및 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 엘라스토머로서는, 예를 들면 스티렌-부타디엔 공중합 고무, 및 아크릴로니트릴-스티렌 블록 공중합 고무 등을 들 수 있다.
상기 도전 재료는, 상기 도전성 입자 및 상기 결합제 수지 외에, 예를 들면 충전제, 증량제, 연화제, 가소제, 중합 촉매, 경화 촉매, 착색제, 산화 방지제, 열 안정제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 윤활제, 대전 방지제 및 난연제 등의 각종 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 결합제 수지 내에 상기 도전성 입자를 분산시키는 방법은, 종래 공지된 분산 방법을 이용할 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 상기 결합제 수지 내에 상기 도전성 입자를 분산시키는 방법으로서는, 예를 들면 상기 결합제 수지 내에 상기 도전성 입자를 첨가한 후 플라네터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법, 상기 도전성 입자를 물 또는 유기 용제 내에 균질기 등을 이용하여 균일하게 분산시킨 후 상기 결합제 수지 내에 첨가하고, 플라네터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법, 및 상기 결합제 수지를 물 또는 유기 용제 등으로 희석한 후 상기 도전성 입자를 첨가하여, 플라네터리믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 도전 페이스트 및 도전 필름 등으로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 도전 재료가 도전 필름 등의 필름상의 접착제로서 사용되는 경우에는, 상기 도전성 입자를 포함하는 필름상의 접착제에 도전성 입자를 포함하지 않는 필름상의 접착제가 적층될 수 있다. 상기 도전 페이스트는 이방성 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다.
상기 도전 재료 100중량% 중, 상기 결합제 수지의 함유량은 바람직하게는 10중량% 이상, 보다 바람직하게는 30중량% 이상, 더 바람직하게는 50중량% 이상, 특히 바람직하게는 70중량% 이상, 바람직하게는 99.99중량% 이하, 보다 바람직하게는 99.9중량% 이하이다. 상기 결합제 수지의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극간에 도전성 입자가 효율적으로 배치되고, 도전 재료에 의해 접속된 접속 대상 부재의 접속 신뢰성이 보다 한층 높아진다.
상기 도전 재료 100중량% 중, 상기 도전성 입자의 함유량은 바람직하게는 0.01중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이상, 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 바람직하게는 20중량% 이하, 더 바람직하게는 10중량% 이하이다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극간의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다.
[접속 구조체]
본 발명의 도전성 입자를 이용하거나 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료를 이용하여 접속 대상 부재를 접속함으로써, 접속 구조체를 얻을 수 있다.
상기 접속 구조체는, 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재와, 및 제1, 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 상기 접속부가 본 발명의 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있는 접속 구조체인 것이 바람직하다. 도전성 입자가 이용된 경우에는 접속 부자체가 도전성 입자이다. 즉, 제1, 제2 접속 대상 부재가 도전성 입자에 의해 접속된다. 상기 접속 구조체를 얻기 위해 이용되는 상기 도전 재료는 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다.
도 4에, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 이용한 접속 구조체를 모식적으로 정면 단면도로 나타내었다.
도 4에 도시한 접속 구조체(51)는 제1 접속 대상 부재(52)와, 제2 접속 대상 부재(53)와, 제1, 제2 접속 대상 부재(52, 53)를 접속하고 있는 접속부(54)를 구비한다. 접속부(54)는 도전성 입자(1)를 포함하는 도전 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있다. 또한, 도 4에서는, 도전성 입자(1)는 도시의 편의상 개략도로 나타내었다.
제1 접속 대상 부재(52)는 상면(52a: 표면)에 복수의 전극(52b)을 갖는다. 제2 접속 대상 부재(53)는 하면(53a: 표면)에 복수의 전극(53b)을 갖는다. 전극(52b)과 전극(53b)이 1개 또는 복수의 도전성 입자(1)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1, 제2 접속 대상 부재(52, 53)가 도전성 입자(1)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
상기 접속 구조체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 접속 구조체의 제조 방법의 일례로서는, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재의 사이에 상기 도전 재료를 배치하고, 적층체를 얻은 후, 상기 적층체를 가열 및 가압하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 가압의 압력은 9.8×104 내지 4.9×106Pa 정도이다. 상기 가열 온도는 120 내지 220℃ 정도이다.
상기 접속 대상 부재로서는, 구체적으로는 반도체칩, 컨덴서 및 다이오드 등의 전자 부품과 인쇄 기판, 플렉시블 인쇄 기판 및 유리 기판 등의 회로 기판 등을 들 수 있다. 상기 도전 재료는, 전자 부품을 접속하기 위한 도전 재료인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는 페이스트상의 도전 페이스트이며, 페이스트상의 상태에서 접속 대상 부재 위에 도공되는 것이 바람직하다.
상기 접속 대상 부재에 형성되어 있는 전극으로서는, 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 및 텅스텐 전극 등의 금속 전극을 들 수 있다. 상기 접속 대상 부재가 플렉시블 인쇄 기판인 경우에는, 상기 전극은 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극 또는 구리 전극인 것이 바람직하다. 상기 접속 대상 부재가 유리 기판인 경우에는, 상기 전극은 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 또는 텅스텐 전극인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극이 알루미늄 전극인 경우에는, 알루미늄만으로 형성된 전극이거나, 금속 산화물층의 표면에 알루미늄층이 적층된 전극일 수 있다. 상기 금속 산화물층의 재료로서는, 3가의 금속 원소가 도핑된 산화인듐 및 3가의 금속 원소가 도핑된 산화아연 등을 들 수 있다. 상기 3가의 금속 원소로서는 Sn, Al 및 Ga 등을 들 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 예로 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
입경이 3.0㎛인 디비닐벤젠 공중합체 수지 입자(세키스이가가쿠고교사 제품 「마이크로펄 SP-203」)를 준비하였다.
팔라듐 촉매액을 5중량% 포함하는 알칼리 용액 100중량부에 상기 수지 입자 10중량부를 초음파 분산기를 이용하여 분산시킨 후, 용액을 여과함으로써 수지 입자를 취출하였다. 이어서, 수지 입자를 디메틸아민보란 1중량% 용액 100중량부에 첨가하고, 수지 입자의 표면을 활성화시켰다. 표면이 활성화된 수지 입자를 충분히 수세한 후, 증류수 500중량부에 첨가하고 분산시킴으로써, 현탁액을 얻었다.
또한, 황산니켈 0.23mol/L, 디메틸아민보란 0.92mol/L, 시트르산나트륨 0.5mol/L 및 텅스텐산나트륨 0.01mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 2)
텅스텐산나트륨 농도를 0.12mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 3)
텅스텐산나트륨 농도를 0.23mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 4)
텅스텐산나트륨 농도를 0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 5)
디메틸아민보란 농도를 2.76mol/L로 변경한 것과, 텅스텐산나트륨 농도를0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 6)
(1) 팔라듐 부착 공정
입경이 5.0㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이가가쿠고교사 제품「마이크로펄 SP-205」)를 준비하였다. 이 수지 입자를 에칭하고, 수세하였다. 다음으로, 팔라듐 촉매를 8중량% 포함하는 팔라듐 촉매화액 100mL 내에 수지 입자를 첨가하고 교반하였다. 그 후, 여과하여 세정하였다. pH6의 0.5중량% 디메틸아민보란액에 수지 입자를 첨가하고, 팔라듐이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(2) 코어 물질 부착 공정
팔라듐이 부착된 수지 입자를 이온 교환수 300mL 내에서 3분간 교반하고, 분산시켜서, 분산액을 얻었다. 다음으로, 금속 니켈 입자 슬러리(평균 입경 100nm) 1g을 3분간에 걸쳐 상기 분산액에 첨가하고, 코어 물질이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(3) 무전해 니켈 도금 공정
실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 7)
텅스텐산나트륨 농도를 0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 6과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 8)
(1) 절연성 입자의 제조
4구 세파러블 커버, 교반익, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브가 부착된 1000mL의 세퍼러블 플라스크에, 메타크릴산메틸 100mmol과, N,N,N-트리메틸-N-2-메타크릴로일옥시에틸암모늄클로라이드 1mmol과, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판) 이염산염 1mmol을 포함하는 단량체 조성물을 고형분율이 5중량%로 되도록 이온 교환수로 칭취(秤取)한 후, 200rpm으로 교반하고, 질소 분위기하 70℃에서 24시간 중합을 행하였다. 반응 종료 후, 동결 건조하여, 표면에 암모늄기를 갖고 평균 입경 220㎚ 및 CV값 10%의 절연성 입자를 얻었다.
절연성 입자를 초음파 조사하에서 이온 교환수로 분산시켜서, 절연성 입자의 10중량% 수분산액을 얻었다.
실시예 6에서 얻어진 도전성 입자 10g을 이온 교환수 500mL로 분산시켜서, 절연성 입자의 수분산액 4g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 메탄올로 더 세정하고, 건조하여, 절연성 입자가 부착된 도전성 입자를 얻었다.
주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 바, 도전성 입자의 표면에 절연성 입자에 의한 피복층이 1층만 형성되어 있었다. 화상 해석에 의해 도전성 입자의 중심으로부터 2.5㎛인 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경의 투영 면적)을 산출한 바, 피복율은 30%이었다.
(실시예 9)
텅스텐산나트륨 농도를 0.46mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 10)
디메틸아민보란 농도를 4.60mol/L로 변경한 것과 텅스텐산나트륨 농도를0.23mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(비교예 1)
니켈 도금액에서의 디메틸아민보란 0.92mol/L을 차아인산나트륨 0.5mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈과 텅스텐과 인을 포함하는 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다. 도전층의 전체 100중량%에서의 인의 함유량은 8.9중량%이었다.
(비교예 2)
니켈 도금액에서의 텅스텐산나트륨 0.01mol/L을 이용하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈과 보론을 포함하는 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 11)
입경이 3.0㎛인 디비닐벤젠 공중합체 수지 입자(세키스이가가쿠고교사 제품「마이크로펄 SP-203」)를 준비하였다.
팔라듐 촉매액을 5중량% 포함하는 알칼리 용액 100중량부에 상기 수지 입자 10중량부를 초음파 분산기를 이용하여 분산시킨 후, 용액을 여과함으로써, 수지 입자를 취출하였다. 이어서, 수지 입자를 디메틸아민보란 1중량% 용액 100중량부에 첨가하고, 수지 입자의 표면을 활성화시켰다. 표면이 활성화된 수지 입자를 충분히 수세한 후, 증류수 500중량부에 첨가하고 분산시킴으로써, 현탁액을 얻었다.
또한, 황산니켈 0.23mol/L, 디메틸아민보란 0.92mol/L, 시트르산나트륨 0.5mol/L 및 몰리브덴산나트륨 0.01mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 12)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.12mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 13)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.23mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 14)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 15)
디메틸아민보란 농도를 2.76mol/L로 변경한 것과 몰리브덴산나트륨 농도를0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 16)
(1) 팔라듐 부착 공정
입경이 5.0㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이가가쿠고교사 제품 「마이크로펄 SP-205」)를 준비하였다. 이 수지 입자를 에칭하고, 수세하였다. 다음으로, 팔라듐 촉매를 8중량% 포함하는 팔라듐 촉매화액 100mL 내에 수지 입자를 첨가하고, 교반하였다. 그 후, 여과하여 세정하였다. pH6의 0.5중량% 디메틸아민보란액에 수지 입자를 첨가하고, 팔라듐이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(2) 코어 물질 부착 공정
팔라듐이 부착된 수지 입자를 이온 교환수 300mL 내에서 3분간 교반하고, 분산시켜서 분산액을 얻었다. 다음으로, 금속 니켈 입자 슬러리(평균 입경 100㎚) 1g을 3분간에 걸쳐 상기 분산액에 첨가하고, 코어 물질이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(3) 무전해 니켈 도금 공정
실시예 11과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 17)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 16과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 18)
(1) 절연성 입자의 제조
4구 세파러블 커버, 교반익, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브가 부착된 1000mL의 세퍼러블 플라스크에 메타크릴산메틸 100mmol과, N,N,N-트리메틸-N-2-메타크릴로일옥시에틸암모늄클로라이드 1mmol과, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판) 이염산염 1mmol을 포함하는 단량체 조성물을 고형분율이 5중량%로 되도록 이온 교환수로 칭취한 후, 200rpm으로 교반하고, 질소 분위기하 70℃에서 24시간 중합을 행하였다. 반응 종료 후, 동결 건조하여, 표면에 암모늄기를 갖고, 평균 입경 220㎚ 및 CV값 10%의 절연성 입자를 얻었다.
절연성 입자를 초음파 조사하에서 이온 교환수로 분산시켜서, 절연성 입자의 10중량% 수분산액을 얻었다.
실시예 16에서 얻어진 도전성 입자 10g을 이온 교환수 500mL로 분산시켜서, 절연성 입자의 수분산액 4g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 메탄올로 더 세정하고 건조하여, 절연성 입자가 부착된 도전성 입자를 얻었다.
주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 바, 도전성 입자의 표면에 절연성 입자에 의한 피복층이 1층만 형성되어 있었다. 화상 해석에 의해 도전성 입자의 중심으로부터 2.5㎛인 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경의 투영 면적)을 산출한 바, 피복율은 30%이었다.
(실시예 19)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.46mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 20)
디메틸아민보란 농도를 4.60mol/L로 변경한 것과 몰리브덴산나트륨 농도를0.23mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(비교예 3)
니켈 도금액에서의 디메틸아민보란 0.92mol/L을 차아인산나트륨 0.5mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈과 몰리브덴과 인을 포함하는 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다. 도전층의 전체 100중량%에서의 인의 함유량은 9.5중량%이었다.
(실시예 1 내지 20 및 비교예 1 내지 3의 평가)
(1) 도전성 입자의 압축 탄성률(5% K값)
얻어진 도전성 입자의 압축 탄성률(5% K값)을 미소 압축 시험기(피셔사 제품「피셔스코프 H-100」)를 이용하여 측정하였다.
(2) 도전층의 균열 발생 시험
시료대의 위에 도전성 입자를 올려놓았다. 미소 압축 시험기(피셔사 제품 「피셔스코프 H-100」)를 이용하여, 압축 속도 0.33mN/초 및 최대 시험 하중 10mN의 조건으로 원주(직경 50㎛, 다이아몬드제)를 압축 부재로 하여, 상기 압축 부재의 평활 단부면을 도전성 입자를 향해 강하시켰다. 평활 단부면에 의해 도전성 입자를 압축하였다. 도전성 입자의 도전층에 균열이 생길 때까지 압축을 행하였다. 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경에 대하여 도전층에 균열이 생긴 도전성 입자의 상기 압축 변위를 하기의 표 1, 2에 나타내었다. 상기 압축 변위의 평가 결과에 대해서는, 3개의 도전성 입자의 측정값의 평균값을 하기의 표 1, 2에 나타내었다.
(3) 도전층 X의 전체 100중량% 중 니켈, 보론, 인, 텅스텐 및 몰리브덴의 함유량
60% 질산 5mL와 37% 염산 10mL의 혼합액에 도전성 입자 5g을 첨가하고, 도전층을 완전히 용해시켜서 용액을 얻었다. 얻어진 용액을 이용하여, 니켈, 보론, 인, 텅스텐 및 몰리브덴의 함유량을 ICP-MS 분석기(히타치세이사쿠쇼사 제품)에 의해 분석하였다. 또한, 실시예의 도전성 입자에서의 도전층은 인을 포함하지 않았다.
(4) 도금 상태
얻어진 도전성 입자 50개의 도금 상태를 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 도금 균열 또는 도금 박리 등의 도금 불균일의 유무를 관찰하였다. 도금 불균일이 확인된 도전성 입자가 4개 이하인 경우를 「양호」, 도금 불균일이 확인된 도전성 입자가 5개 이상인 경우를 「불량」으로 판정하였다.
(5) 응집 상태
비스페놀 A형 에폭시 수지(미츠비시가가쿠사 제품「에피코트 1009」) 10중량부와, 아크릴 고무(중량 평균 분자량 약 80만) 40중량부와, 메틸에틸케톤 200중량부와, 마이크로 캡슐형 경화제(아사히카세이케미컬즈사 제품「HX3941HP」) 50중량부와, 실란 커플링제(도레다우코닝실리콘사 제품「SH6040」) 2중량부를 혼합하여, 도전성 입자를 함유량이 3중량%로 되도록 첨가하고, 분산시켜서, 이방성 도전 재료를 얻었다.
얻어진 이방성 도전 재료를 25℃에서 72시간 보관하였다. 보관 후에, 이방성 도전 재료에서 응집한 도전성 입자가 침강하였는지의 여부를 평가하였다. 응집한 도전성 입자가 침강하지 않은 경우를 「양호」, 응집한 도전성 입자가 침강한 경우를 「불량」으로 판정하였다.
(6) 접속 저항
접속 구조체의 제조:
비스페놀 A형 에폭시 수지(미츠비시가가쿠사 제품「에피코트 1009」) 10중량부와, 아크릴 고무(중량 평균 분자량 약 80만) 40중량부와, 메틸에틸케톤 200중량부와, 마이크로 캡슐형 경화제(아사히카세이케미컬즈사 제품「HX3941HP」) 50중량부와, 실란 커플링제(도레다우코닝실리콘사 제품 「SH6040」) 2중량부를 혼합하여, 도전성 입자를 함유량이 3중량%로 되도록 첨가하고, 분산시켜서, 수지 조성물을 얻었다.
얻어진 수지 조성물을 한쪽 면이 이형 처리된 두께 50㎛의 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름에 도포하고, 70℃의 열풍으로 5분간 건조하여, 이방성 도전 필름을 제조하였다. 얻어진 이방성 도전 필름의 두께는 12㎛이었다.
얻어진 이방성 도전 필름을 5㎜×5㎜의 크기로 절단하였다. 절단된 이방성 도전 필름을, 한쪽에 저항 측정용의 주회선을 갖는 알루미늄 전극(높이 0.2㎛, L/S=20㎛/20㎛)을 갖는 유리 기판(폭 3㎝, 길이 3㎝)의 알루미늄 전극 측의 거의 중앙에 접합하였다. 이어서, 동일 알루미늄 전극을 갖는 2층 플렉시블 인쇄 기판(폭 2㎝, 길이 1㎝)을 전극끼리가 중첩되도록 위치 정렬을 하고 나서 접합시켰다. 이 유리 기판과 2층 플렉시블 인쇄 기판과의 적층체를, 10N, 180℃ 및 20초간의 압착 조건으로 열 압착하고, 접속 구조체를 얻었다. 또한, 폴리이미드 필름에 알루미늄 전극이 직접 형성되어 있는 2층 플렉시블 인쇄 기판을 이용하였다.
접속 저항의 측정:
얻어진 접속 구조체의 대향하는 전극간의 접속 저항을 4 단자법에 의해 측정하였다. 또한, 접속 저항을 하기의 기준으로 판정하였다.
[접속 저항의 판정 기준]
○○: 접속 저항이 2.0Ω 이하
○: 접속 저항이 2.0Ω 초과, 3.0Ω 이하
△: 접속 저항이 3.0Ω 초과, 5.0Ω 이하
×: 접속 저항이 5.0Ω 초과
(7) 내충격성
상기 (6) 접속 저항의 평가에서 얻어진 접속 구조체를 높이 70㎝의 위치로부터 낙하시키고 도통을 확인함으로써 내충격성의 평가를 행하였다. 초기 저항값으로부터의 저항값의 상승율이 50% 이하인 경우를 「양호」, 초기 저항값으로부터의 저항값의 상승율이 50%를 초과하는 경우를 「불량」으로 판정하였다.
(8) 압흔의 형성 유무
미분 간섭 현미경을 이용하여, 상기 (6) 접속 저항의 평가에서 얻어진 접속 구조체의 유리 기판측으로부터 유리 기판에 형성된 전극을 관찰하고, 도전성 입자가 접촉한 전극의 압흔의 형성 유무를 하기의 기준으로 판정하였다. 또한, 전극의 압흔의 형성 유무에 대하여, 전극 면적이 0.02㎟로 되도록 미분 간섭 현미경으로 관찰하고, 전극 0.02㎟ 당 압흔의 개수를 산출하였다. 임의의 10개소를 미분 간섭 현미경으로 관찰하고, 전극 0.02㎟ 당 압흔의 개수의 평균값을 산출하였다.
[압흔의 형성 유무의 판정 기준]
○○: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 25개 이상
○: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 20개 이상, 25개 미만
△: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 5개 이상, 20개 미만
×: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 5개 미만
결과를 하기의 표 1, 2에 나타내었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
또한, 실시예 21 내지 40 및 비교예 4 내지 6의 도전성 입자는, 실시예 1 내지 20 및 비교예 1 내지 3의 도전성 입자와는 별도로 제조하였다.
(실시예 21)
입경이 3.0㎛인 디비닐벤젠 공중합체 수지 입자(세키스이가가쿠고교사 제품 「마이크로펄 SP-203」)를 준비하였다.
팔라듐 촉매액을 5중량% 포함하는 알칼리 용액 100중량부에 상기 수지 입자 10중량부를 초음파 분산기를 이용하여 분산시킨 후, 용액을 여과함으로써, 수지 입자를 취출하였다. 이어서, 수지 입자를 디메틸아민보란 1중량% 용액 100중량부에 첨가하고, 수지 입자의 표면을 활성화시켰다. 표면이 활성화된 수지 입자를 충분히 수세한 후, 증류수 500중량부에 첨가하고, 분산시킴으로써, 현탁액을 얻었다.
또한, 황산니켈 0.23mol/L, 디메틸아민보란 0.92mol/L, 시트르산나트륨 0.5mol/L 및 텅스텐산나트륨 0.01mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 22)
텅스텐산나트륨 농도를 0.12mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 23)
텅스텐산나트륨 농도를 0.23mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 24)
텅스텐산나트륨 농도를 0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 25)
디메틸아민보란 농도를 2.76mol/L로 변경한 것과 텅스텐산나트륨 농도를0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 26)
(1) 팔라듐 부착 공정
입경이 5.0㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이가가쿠고교사 제품「마이크로펄 SP-205」)를 준비하였다. 이 수지 입자를 에칭하여 수세하였다. 다음으로, 팔라듐 촉매를 8중량% 포함하는 팔라듐 촉매화액 100mL 내에 수지 입자를 첨가하고, 교반하였다. 그 후, 여과하여 세정하였다. pH6의 0.5중량% 디메틸아민보란액에 수지 입자를 첨가하고, 팔라듐이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(2) 코어 물질 부착 공정
팔라듐이 부착된 수지 입자를 이온 교환수 300mL 내에서 3분간 교반하고, 분산시켜서, 분산액을 얻었다. 다음으로, 금속 니켈 입자 슬러리(평균 입경 100㎚) 1g을 3분간에 걸쳐 상기 분산액에 첨가하고, 코어 물질이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(3) 무전해 니켈 도금 공정
실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 27)
텅스텐산나트륨 농도를 0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 26과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 28)
(1) 절연성 입자의 제조
4구 세파러블 커버, 교반익, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브가 부착된 1000mL의 세퍼러블 플라스크에 메타크릴산메틸 100mmol과, N,N,N-트리메틸-N-2-메타크릴로일옥시에틸암모늄클로라이드 1mmol과, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판) 이염산염 1mmol을 포함하는 단량체 조성물을 고형분율이 5중량%로 되도록 이온 교환수로 칭취한 후, 200rpm으로 교반하고, 질소 분위기하 70℃에서 24시간 중합을 행하였다. 반응 종료 후 동결 건조하여, 표면에 암모늄기를 갖고 평균 입경 220㎚ 및 CV값 10%의 절연성 입자를 얻었다.
절연성 입자를 초음파 조사하에서 이온 교환수로 분산시켜서, 절연성 입자의 10중량% 수분산액을 얻었다.
실시예 26에서 얻어진 도전성 입자 10g을 이온 교환수 500mL로 분산시켜서, 절연성 입자의 수분산액 4g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 메탄올로 더 세정하고 건조하여, 절연성 입자가 부착된 도전성 입자를 얻었다.
주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 바, 도전성 입자의 표면에 절연성 입자에 의한 피복층이 1층만 형성되어 있었다. 화상 해석에 의해 도전성 입자의 중심으로부터 2.5㎛인 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경의 투영 면적)을 산출한 바, 피복율은 30%이었다.
(실시예 29)
텅스텐산나트륨 농도를 0.46mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 30)
디메틸아민보란 농도를 4.60mol/L로 변경한 것과 텅스텐산나트륨 농도를0.23mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-텅스텐 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(비교예 4)
니켈 도금액에서의 디메틸아민보란 0.92mol/L을, 차아인산나트륨 0.5mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈과 텅스텐과 인을 포함하는 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다. 도전층의 전체 100중량%에서의 인의 함유량은 8.7중량%이었다.
(비교예 5)
니켈 도금액에서의 텅스텐산나트륨 0.01mol/L을 이용하지 않은 것 이외에는 실시예 21과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈과 보론을 포함하는 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 31)
입경이 3.0㎛인 디비닐벤젠 공중합체 수지 입자(세키스이가가쿠고교사 제품 「마이크로펄 SP-203」)를 준비하였다.
팔라듐 촉매액을 5중량% 포함하는 알칼리 용액 100중량부에 상기 수지 입자 10중량부를 초음파 분산기를 이용하여 분산시킨 후, 용액을 여과함으로써, 수지 입자를 취출하였다. 이어서, 수지 입자를 디메틸아민보란 1중량% 용액 100중량부에 첨가하고, 수지 입자의 표면을 활성화시켰다. 표면이 활성화된 수지 입자를 충분히 수세한 후, 증류수 500중량부에 첨가하고 분산시킴으로써, 현탁액을 얻었다.
또한, 황산니켈 0.23mol/L, 디메틸아민보란 0.92mol/L, 시트르산나트륨0.5mol/L 및 몰리브덴산나트륨 0.01mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하여, 무전해 니켈 도금을 행하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 32)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.12mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 31과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 33)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.23mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 31과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 34)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 31과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 35)
디메틸아민보란 농도를 2.76mol/L로 변경한 것과 몰리브덴산나트륨 농도를0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 31과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 36)
(1) 팔라듐 부착 공정
입경이 5.0㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이가가쿠고교사 제품「마이크로펄 SP-205」)를 준비하였다. 이 수지 입자를 에칭하여 수세하였다. 다음으로, 팔라듐 촉매를 8중량% 포함하는 팔라듐 촉매화액 100mL 내에 수지 입자를 첨가하고, 교반하였다. 그 후, 여과하여 세정하였다. pH6의 0.5중량% 디메틸아민보란액에 수지 입자를 첨가하고, 팔라듐이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(2) 코어 물질 부착 공정
팔라듐이 부착된 수지 입자를 이온 교환수 300mL 내에서 3분간 교반하고, 분산시켜서, 분산액을 얻었다. 다음으로, 금속 니켈 입자 슬러리(평균 입경 100㎚) 1g을 3분간에 걸쳐 상기 분산액에 첨가하고, 코어 물질이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(3) 무전해 니켈 도금 공정
실시예 31과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 37)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.35mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 36과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 38)
(1) 절연성 입자의 제조
4구 세퍼러블 커버, 교반익, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브가 부착된 1000mL의 세퍼러블 플라스크에 메타크릴산메틸 100mmol과, N,N,N-트리메틸-N-2-메타크릴로일옥시에틸암모늄클로라이드 1mmol과, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판) 이염산염 1mmol을 포함하는 단량체 조성물을 고형분율이 5중량%로 되도록 이온 교환수로 칭취한 후, 200rpm으로 교반하고, 질소 분위기하 70℃에서 24시간 중합을 행하였다. 반응 종료 후 동결 건조하여, 표면에 암모늄기를 갖고 평균 입경 220㎚ 및 CV값 10%의 절연성 입자를 얻었다.
절연성 입자를 초음파 조사하에서 이온 교환수에 분산시켜서, 절연성 입자의 10중량% 수분산액을 얻었다.
실시예 36에서 얻어진 도전성 입자 10g을 이온 교환수 500mL로 분산시켜서, 절연성 입자의 수분산액 4g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 메탄올로 더 세정하고 건조하여, 절연성 입자가 부착된 도전성 입자를 얻었다.
주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 바, 도전성 입자의 표면에 절연성 입자에 의한 피복층이 1층만 형성되어 있었다. 화상 해석에 의해 도전성 입자의 중심으로부터 2.5㎛인 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경의 투영 면적)을 산출한 바, 피복율은 30%이었다.
(실시예 39)
몰리브덴산나트륨 농도를 0.46mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 31과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 40)
디메틸아민보란 농도를 4.60mol/L로 변경한 것과 몰리브덴산나트륨 농도를0.23mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 31과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈-보론-몰리브덴 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다.
(비교예 6)
니켈 도금액에서의 디메틸아민보란 0.92mol/L을 차아인산나트륨 0.5mol/L로 변경한 것 이외에는 실시예 31과 마찬가지로 하여, 수지 입자의 표면에 니켈과 몰리브덴과 인을 포함하는 도전층(두께 0.1㎛)이 배치된 도전성 입자를 얻었다. 도전층의 전체 100중량%에서의 인의 함유량은 9.5중량%이었다.
(실시예 21 내지 40 및 비교예 4 내지 6의 평가)
(1) 도전성 입자의 압축 탄성률(10% K값)
얻어진 도전성 입자의 압축 탄성률(10% K값)을 미소 압축 시험기(피셔사 제품「피셔스코프 H-100」)를 이용하여 측정하였다.
(2) 도전성 입자의 압축 회복률
얻어진 도전성 입자를 30% 압축하였을 때의 압축 회복률을 미소 압축 시험기(피셔사 제품 「피셔스코프 H-100」)를 이용하여 측정하였다.
(3) 도전층의 전체 100중량% 중 니켈, 보론, 인, 텅스텐 및 몰리브덴의 함유량
60% 질산 5mL와 37% 염산 10mL의 혼합액에 도전성 입자 5g을 첨가하고, 도전층을 완전히 용해시켜서, 용액을 얻었다. 얻어진 용액을 이용하여, 니켈, 보론, 인, 텅스텐 및 몰리브덴의 함유량을 ICP-MS 분석기(히타치세이사쿠쇼사 제품)에 의해 분석하였다. 또한, 실시예의 도전성 입자에서의 도전층은 인을 포함하지 않았다.
(4) 도금 상태
얻어진 도전성 입자 50개의 도금 상태를, 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 도금 균열 또는 도금 박리 등의 도금 불균일의 유무를 관찰하였다. 도금 불균일이 확인된 도전성 입자가 4개 이하인 경우를 「양호」, 도금 불균일이 확인된 도전성 입자가 5개 이상인 경우를 「불량」으로 판정하였다.
(5) 응집 상태
비스페놀 A형 에폭시 수지(미츠비시가가쿠사 제품 「에피코트 1009」) 10중량부와, 아크릴 고무(중량 평균 분자량 약 80만) 40중량부와, 메틸에틸케톤 200중량부와, 마이크로 캡슐형 경화제(아사히카세이케미컬즈사 제품 「HX3941HP」) 50중량부와, 실란 커플링제(도레이다우코닝실리콘사 제품 「SH6040」) 2중량부를 혼합하여, 도전성 입자를 함유량이 3중량%로 되도록 첨가하고, 분산시켜서, 이방성 도전 재료를 얻었다.
얻어진 이방성 도전 재료를 25℃에서 72시간 보관하였다. 보관 후에, 이방성 도전 재료에서 응집한 도전성 입자가 침강하고 있는지의 여부를 평가하였다. 응집한 도전성 입자가 침강하지 않은 경우를 「양호」, 응집한 도전성 입자가 침강한 경우를 「불량」으로 판정하였다.
(6) 초기의 접속 저항
접속 구조체의 제조:
비스페놀 A형 에폭시 수지(미츠비시가가쿠사 제품 「에피코트 1009」) 10중량부와, 아크릴 고무(중량 평균 분자량 약 80만) 40중량부와, 메틸에틸케톤 200중량부와, 마이크로 캡슐형 경화제(아사히가세이케미컬즈사 제조 「HX3941HP」) 50중량부와, 실란 커플링제(도레다우코닝실리콘사 제품 「SH6040」) 2중량부를 혼합하여, 도전성 입자를 함유량이 3중량%로 되도록 첨가하고, 분산시켜서, 수지 조성물을 얻었다.
얻어진 수지 조성물을, 한쪽 면이 이형 처리된 두께 50㎛의 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름에 도포하고, 70℃의 열풍으로 5분간 건조하여, 이방성 도전 필름을 제조하였다. 얻어진 이방성 도전 필름의 두께는 12㎛이었다.
얻어진 이방성 도전 필름을 5㎜×5㎜의 크기로 절단하였다. 절단된 이방성 도전 필름을, 한쪽에 저항 측정용의 주회선을 갖는 알루미늄 전극(높이 0.2㎛, L/S=20㎛/20㎛)을 갖는 유리 기판(폭 3㎝, 길이 3㎝)의 알루미늄 전극 측의 거의 중앙에 접합하였다. 이어서, 동일한 알루미늄 전극을 갖는 2층 플렉시블 인쇄 기판(폭 2㎝, 길이 1㎝)을 전극끼리가 중첩되도록 위치 정렬을 하고 나서 접합시켰다. 이 유리 기판과 2층 플렉시블 인쇄 기판의 적층체를, 10N, 180℃ 및 20초간의 압착 조건으로 열 압착하고, 접속 구조체를 얻었다. 또한, 폴리이미드 필름에 알루미늄 전극이 직접 형성되어 있는 2층 플렉시블 인쇄 기판을 이용하였다.
접속 저항의 측정:
얻어진 접속 구조체의 대향하는 전극간의 접속 저항을 4 단자법에 의해 측정하였다. 또한, 초기의 접속 저항을 하기의 기준으로 판정하였다.
[접속 저항의 판정 기준]
○○: 접속 저항이 2.0Ω 이하
○: 접속 저항이 2.0Ω 초과, 3.0Ω 이하
△: 접속 저항이 3.0Ω 초과, 4.0Ω 이하
△△: 접속 저항이 4.0Ω 초과, 5.0Ω 이하
×: 접속 저항이 5.0Ω 초과
(7) 고온 고습 시험 후의 접속 저항
상기 (6) 접속 구조체의 제조에서 얻어진 접속 구조체를 85℃ 및 습도 85%의 조건에서 100시간 방치하였다. 방치 후의 접속 구조체의 전극간의 접속 저항을 4 단자법에 의해 측정하고, 얻어진 측정값을 고온 고습 시험 후의 접속 저항으로 하였다. 또한, 고온 고습 시험 후의 접속 저항을 하기의 기준으로 판정하였다.
[접속 저항의 판정 기준]
○○: 접속 저항이 2.0Ω 이하
○: 접속 저항이 2.0Ω 초과, 3.0Ω 이하
△: 접속 저항이 3.0Ω 초과, 4.0Ω 이하
△△: 접속 저항이 4.0Ω 초과, 5.0Ω 이하
×: 접속 저항이 5.0Ω 초과
(8) 내충격성
상기 (6) 접속 구조체의 제조에서 얻어진 접속 구조체를 높이 70㎝의 위치로부터 낙하시키고 도통을 확인함으로써 내충격성의 평가를 행하였다. 초기 저항값으로부터의 저항값의 상승율이 50% 이하인 경우를 「양호」, 초기 저항값으로부터의 저항값의 상승율이 50%를 초과한 경우를 「불량」으로 판정하였다.
(9) 압흔의 형성 유무
미분 간섭 현미경을 이용하여, 상기 (6) 접속 구조체의 제조에서 얻어진 접속 구조체의 유리 기판측으로부터, 유리 기판에 형성된 전극을 관찰하고, 도전성 입자가 접촉한 전극의 압흔의 형성 유무를 하기의 기준으로 판정하였다. 또한, 전극의 압흔의 형성 유무에 대하여, 전극 면적이 0.02㎟로 되도록, 미분 간섭 현미경으로 관찰하고, 전극 0.02㎟ 당 압흔의 개수를 산출하였다. 임의의 10개소를 미분 간섭 현미경으로 관찰하고, 전극 0.02㎟ 당 압흔의 개수의 평균값을 산출하였다.
[압흔의 형성의 유무 판정 기준]
○○: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 25개 이상
○: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 20개 이상, 25개 미만
△: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 5개 이상, 20개 미만
×: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 1개 이상, 5개 미만
××: 전극 0.02㎟ 당 압흔이 0개
결과를 하기의 표 3, 4에 나타내었다.
Figure pct00003
Figure pct00004
1: 도전성 입자
1a: 돌기
2: 기재 입자
3: 도전층
3a: 돌기
4: 코어 물질
5: 절연 물질
11: 도전성 입자
11a: 돌기
12: 제2 도전층
13: 도전층
13a: 돌기
21: 도전성 입자
22: 도전층
22a: 균열
51: 접속 구조체
52: 제1 접속 대상 부재
52a: 상면
52b: 전극
53: 제2 접속 대상 부재
53a: 하면
53b: 전극
54: 접속부
71: 시료대
72: 압축 부재
72a: 평활 단부면

Claims (14)

  1. 기재(基材) 입자와,
    상기 기재 입자의 표면상에 배치되어 있으며, 니켈과, 보론과, 텅스텐 및 몰리브덴 중 적어도 1종의 금속 성분을 포함하는 도전층을 갖는 도전성 입자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전층의 전체 100중량% 중의 상기 보론의 함유량이 0.05중량% 이상, 4중량% 이하인 도전성 입자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전층의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분의 함유량이 0.1중량% 이상, 30중량% 이하인 도전성 입자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전층의 전체 100중량% 중의 상기 금속 성분의 함유량이 5중량% 초과, 30중량% 이하인 도전성 입자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 성분이 텅스텐을 포함하는 도전성 입자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 10% 압축 변형하였을 때의 압축 탄성률이 5000N/㎟ 이상, 15000N/㎟ 이하인 도전성 입자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 압축 회복률이 5% 이상, 70% 이하인 도전성 입자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 성분이 몰리브덴을 포함하는 도전성 입자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전층이 니켈과 몰리브덴을 포함하고,
    상기 도전층의 전체 100중량% 중, 니켈의 함유량이 70중량% 이상, 99.9중량% 이하이며, 몰리브덴의 함유량이 0.1중량% 이상, 30중량% 이하인 도전성 입자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 5% 압축되었을 때의 압축 탄성률이 7000N/㎟ 이상이며, 압축 방향에서의 압축 전의 도전성 입자의 입경의 10% 초과, 25% 이하로 도전성 입자가 압축되었을 때에 상기 도전층에 균열이 생기는 도전성 입자.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전층의 두께가 0.05㎛ 이상, 0.5㎛ 이하인 도전성 입자.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전층이 외표면에 돌기를 갖는 도전성 입자.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자와, 결합제 수지를 포함하는 도전 재료.
  14. 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1, 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고,
    상기 접속부가, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있는 접속 구조체.
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