KR20140106384A - 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체 - Google Patents

도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체 Download PDF

Info

Publication number
KR20140106384A
KR20140106384A KR1020137029906A KR20137029906A KR20140106384A KR 20140106384 A KR20140106384 A KR 20140106384A KR 1020137029906 A KR1020137029906 A KR 1020137029906A KR 20137029906 A KR20137029906 A KR 20137029906A KR 20140106384 A KR20140106384 A KR 20140106384A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
particles
conductive layer
conductive
core material
base
Prior art date
Application number
KR1020137029906A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101942602B1 (ko
Inventor
게이조 니시오까
Original Assignee
세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 filed Critical 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Publication of KR20140106384A publication Critical patent/KR20140106384A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101942602B1 publication Critical patent/KR101942602B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/18—Non-metallic particles coated with metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/52—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating using reducing agents for coating with metallic material not provided for in a single one of groups C23C18/32 - C23C18/50
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/16—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive material in insulating or poorly conductive material, e.g. conductive rubber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/01—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the form or arrangement of the conductive interconnection between the connecting locations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1633—Process of electroless plating
    • C23C18/1655—Process features
    • C23C18/1662—Use of incorporated material in the solution or dispersion, e.g. particles, whiskers, wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 전극 사이의 접속 저항을 낮게 할 수 있는 도전성 입자를 제공한다. 본 발명에 따른 도전성 입자 (1)은 기재 입자 (2)와, 기재 입자 (2)를 피복하고 있는 도전층 (3)과, 도전층 (3) 내에 매입되어 있는 복수의 코어 물질 (4)를 구비한다. 도전층 (3)은 외측의 표면에 복수의 돌기 (3a)를 갖는다. 도전층 (3)의 돌기 (3a)의 내측에 코어 물질 (4)가 배치되어 있다. 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면이 거리를 두고 있다. 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이의 평균 거리는 5 nm를 초과한다.

Description

도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체{CONDUCTIVE PARTICLES, CONDUCTIVE MATERIAL, AND CONNECTION STRUCTURE}
본 발명은 기재 입자의 표면 상에 도전층이 배치되어 있는 도전성 입자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예를 들면 전극 사이의 전기적인 접속에 사용할 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. 상기 이방성 도전 재료에서는 결합제 수지 중에 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 전극 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 돌기와는 실질적으로 연속적으로 연결되어 있다.
하기의 특허문헌 2에는, 플라스틱 핵체와, 상기 플라스틱 핵체를 덮는 고분자 전해질층과, 상기 고분자 전해질층을 통해 상기 플라스틱 핵체에 흡착된 금속 입자와, 상기 금속 입자를 덮도록 상기 플라스틱 핵체 주위에 형성된 무전해 금속 도금층을 구비하는 도전성 입자가 개시되어 있다.
하기의 특허문헌 3에는, 기재 입자의 표면에 니켈 및 인을 함유하는 금속 도금 피막층과 금층과의 다층의 도전층이 형성되어 있는 도전성 입자가 개시되어 있다. 상기 도전성 입자에서는 기재 입자의 표면 상에 코어 물질이 배치되어 있고, 상기 코어 물질은 도전층에 의해 피복되어 있다. 코어 물질에 의해 도전층이 융기되어 있고, 도전층의 표면에 돌기가 형성되어 있다.
일본 특허 공개 제2000-243132호 공보 일본 특허 공개 제2011-108446호 공보 일본 특허 공개 제2006-228475호 공보
상술한 특허문헌 1 내지 3에는 도전층의 외측 표면에 돌기를 갖는 도전성 입자가 개시되어 있다. 도전성 입자에 의해 접속되는 전극 및 도전성 입자의 도전층의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 경우가 많다. 상기 도전층의 돌기는 도전성 입자를 통해 전극 사이를 압착할 때에, 전극 및 도전성 입자의 표면의 산화 피막을 배제하여, 도전층과 전극을 접촉시키기 위해서 형성되어 있다.
그러나, 도전층의 외측 표면에 돌기를 갖는 종래의 도전성 입자를 이용하여 전극 사이를 접속한 경우에는, 전극 및 도전성 입자의 표면의 산화 피막을 충분히 배제할 수 없어 접속 저항이 높아지는 경우가 있다.
본 발명의 목적은 전극 사이를 접속하여 접속 구조체를 얻은 경우에, 전극 사이의 접속 저항을 낮게 할 수 있는 도전성 입자, 및 상기 도전성 입자를 이용한 도전 재료 및 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 따르면, 기재 입자와, 상기 기재 입자를 피복하고 있는 도전층과, 상기 도전층 내에 매입(
Figure pct00001
)되어 있는 복수의 코어 물질을 구비하고, 상기 도전층이 외측의 표면에 복수의 돌기를 갖고, 상기 도전층의 상기 돌기의 내측에 상기 코어 물질이 배치되어 있고, 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 상기 도전층이 배치되어 있고, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면이 거리를 두고 있고, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리가 5 nm를 초과하는 도전성 입자가 제공된다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리가 5 nm 초과 800 nm 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 코어 물질의 전체 개수 100％ 중 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 거리가 5 nm를 초과하는 코어 물질의 개수의 비율이 80％ 초과 100％ 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소가 동일하다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 다른 특정한 국면에서는, 상기 도전층은 상기 기재 입자를 피복하고 있는 제1 도전층과, 상기 제1 도전층 및 상기 코어 물질을 피복하고 있는 제2 도전층을 구비하고, 상기 코어 물질은 상기 제1 도전층의 표면 상에 배치되어 있으며, 상기 제2 도전층 내에 매입되어 있고, 상기 제2 도전층이 외측의 표면에 복수의 돌기를 갖고, 상기 제2 도전층의 상기 돌기의 내측에 상기 코어 물질이 배치되어 있고, 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 상기 제1 도전층이 배치되어 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 별도의 특정한 국면에서는, 상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 제2 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소가 동일하다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 도전층은 단층의 도전층이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 다른 특정한 국면에서는, 상기 코어 물질이 금속 입자이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 다른 특정한 국면에서는, 상기 도전층의 표면에 부착되어 있는 절연 물질이 더 구비된다.
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 있고, 상기 접속부가 상술한 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자는 기재 입자와, 상기 기재 입자를 피복하고 있는 도전층과, 상기 도전층 내에 매입되어 있는 복수의 코어 물질을 구비하고 있고, 상기 도전층이 외측의 표면에 돌기를 갖고, 상기 도전층의 상기 돌기의 내측에 상기 코어 물질이 배치되어 있고, 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 상기 도전층이 배치되어 있고, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면이 거리를 두고 있고, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리가 5 nm를 초과하기 때문에, 본 발명에 따른 도전성 입자를 전극 사이의 접속에 이용한 경우에 전극 사이의 접속 저항을 낮게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 이용한 접속 구조체를 모식적으로 나타내는 정면 단면도이다.
이하, 본 발명의 상세를 설명한다.
본 발명에 따른 도전성 입자는 기재 입자와, 상기 기재 입자를 피복하고 있는 도전층과, 상기 도전층 내에 매입되어 있는 복수의 코어 물질을 구비한다. 상기 도전층은 외측의 표면에 복수의 돌기를 갖는다. 상기 도전층의 상기 돌기의 내측에 상기 코어 물질이 배치되어 있다. 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 상기 도전층이 배치되어 있다. 상기 도전층의 일부의 영역이 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있다. 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면이 거리를 두고 있다. 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리는 5 nm를 초과한다.
도전성 입자에 의해 접속되는 전극의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 경우가 많다. 또한, 상기 도전층의 외측의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 경우가 많다. 상기 도전층이 외측의 표면에 복수의 돌기를 가짐으로써, 전극 사이에 도전성 입자를 배치한 후 압착시킴으로써, 돌기에 의해 산화 피막이 배제된다. 이 때문에, 전극과 도전성 입자를 접촉시킬 수 있고, 전극 사이의 접속 저항을 낮게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 입자에서는 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 상기 도전층이 배치되어 있고, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면이 거리를 두고 있고, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리가 5 nm를 초과하기 때문에, 전극 사이에서 도전성 입자를 압축했을 때에 코어 물질이 기재 입자를 압입하기 어렵고, 코어 물질의 일부 영역이 기재 입자 내에 함몰되기 어렵다. 특히, 기재 입자가 비교적 부드러운 수지 입자라도 코어 물질이 기재 입자를 압입하기 어렵고, 코어 물질의 일부 영역이 기재 입자 내에 함몰되기 어렵다. 이 때문에, 전극 사이의 압착시에 도전층의 돌기가 전극에 강하게 압박된다. 이 결과, 돌기에 의해 산화 피막이 효과적으로 배제된다. 이 때문에, 전극과 도전성 입자를 효과적으로 접촉시킬 수 있고, 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 입자에서는 상술한 구성이 구비되어 있기 때문에, 도전성 입자를 압축하여 전극 사이를 접속했을 때 전극에 적절한 압흔을 형성하는 것도 가능하다. 또한, 전극에 형성되는 압흔은 도전성 입자가 전극을 눌러서 생긴 전극의 오목부이다. 또한, 도전성 입자를 결합제 수지 중에 분산시킨 도전 재료(이방성 도전 재료 등)를 전극 사이의 압착에 이용한 경우에는, 도전층과 전극 사이의 결합제 수지를 효과적으로 배제할 수 있다. 결합제 수지를 효과적으로 배제함으로써도, 전극 사이의 접속 저항을 낮게 할 수 있다. 또한, 절연 물질을 구비하는 도전성 입자를 이용한 경우에는, 상기 돌기에 의해서 도전층과 전극 사이의 절연 물질도 효과적으로 배제할 수 있기 때문에, 전극 사이의 도통 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있다.
전극 및 도전성 입자 표면의 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 배제하고, 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리는 바람직하게는 5 nm 이상, 보다 바람직하게는 10 nm 이상이다. 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리의 상한은 특별히 한정되지 않으며, 도전층의 두께 등을 고려하여 적절하게 결정된다. 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리는 800 nm 이하일 수도 있고, 100 nm 이하일 수도 있다. 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리는, 바람직하게는 30 nm 이하, 보다 바람직하게는 20 nm 이하이다. 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리는 도전층 두께의 9/10 이하일 수도 있고, 1/2 이하일 수도 있고, 1/3 이하일 수도 있다.
전극 및 도전성 입자의 표면의 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 배제하고, 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 코어 물질의 전체 개수 100％ 중 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 거리가 5 nm를 초과하는 코어 물질의 개수의 비율은, 바람직하게는 50％ 이상, 보다 바람직하게는 80％ 초과 100％ 이하이다. 상기 코어 물질의 전부에 있어서, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 거리가 5 nm를 초과할 수도 있다.
상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리란, 기재 입자의 표면과 복수의 코어 물질의 각 표면과의 거리(간극의 최단 거리)를 각각 측정한 후, 측정된 값을 평균함으로써 산출된다. 도전성 입자가 도전층 내에 매입된 5개의 코어 물질 A 내지 E를 구비하는 경우에는, 기재 입자의 표면과 코어 물질 A의 표면과의 거리와, 기재 입자의 표면과 코어 물질 B의 표면과의 거리와, 기재 입자의 표면과 코어 물질 C의 표면과의 거리와, 기재 입자의 표면과 코어 물질 D의 표면과의 거리와, 기재 입자의 표면과 코어 물질 E의 표면과의 거리를 측정하여, 측정된 5개의 값을 평균함으로써 산출된다. 또한, 코어 물질이 10개 이상인 경우에는 기재 입자의 표면과 모든 코어 물질의 각 표면과의 거리를 측정하는 것이 바람직하지만, 기재 입자의 표면과 임의로 선택된 10개의 코어 물질의 각 표면과의 거리를 측정하여, 측정된 10개의 값으로부터 상기 평균 거리를 산출할 수도 있다.
상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 거리는 도전성 입자의 복수 개소의 단면을 촬영하여 화상을 얻고, 얻어진 화상으로부터 입체 화상을 작성하여, 얻어진 입체 화상을 이용함으로써, 정확하게 측정할 수 있다. 상기 단면의 촬영은 집광 이온빔-주사 전자 현미경(FIBSEM) 등을 이용하여 행할 수 있다. 예를 들면, 집속 이온빔을 이용하여 도전성 입자의 박막 세그먼트를 제작하고, 주사형 전자 현미경으로 단면을 관찰한다. 그의 조작을 수백 회 반복하고, 화상 해석함으로써 입자의 입체 화상을 얻을 수 있다.
상기 도전층은 외측의 표면에 돌기를 갖는다. 상기 돌기는 복수이다. 도전층의 표면 및 도전성 입자에 의해 접속되는 전극의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 경우가 많다. 도전층 외측의 표면에 돌기를 갖는 도전성 입자를 이용함으로써, 전극 사이에 도전성 입자를 배치하여 압착시킴으로써, 돌기에 의해 상기 산화 피막이 효과적으로 배제된다. 이 때문에, 전극과 도전성 입자의 도전층을 보다 한층 확실하게 접촉시킬 수 있고, 전극 사이의 접속 저항을 낮게 할 수 있다. 또한, 도전성 입자가 표면에 절연 물질을 구비하는 경우에, 또는 도전성 입자가 결합제 수지 중에 분산되어 도전 재료로서 이용되는 경우에, 도전성 입자의 돌기에 의해서 도전성 입자와 전극 사이의 절연 물질 또는 결합제 수지를 효과적으로 배제할 수 있다. 이 때문에, 전극 사이의 도통 신뢰성을 높일 수 있다.
복수의 상기 돌기의 평균 높이는, 바람직하게는 0.001 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.05 ㎛ 이상, 바람직하게는 0.9 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.2 ㎛ 이하이다. 상기 돌기의 평균 높이가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있다.
이하, 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체의 상세를 설명한다.
(도전성 입자)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 1에 나타내는 도전성 입자 (1)은 기재 입자 (2)와, 도전층 (3)과, 복수의 코어 물질 (4)와, 절연 물질 (5)를 구비한다. 도전층 (3)은 기재 입자 (2)의 표면 상에 배치되어 있다. 도전성 입자 (1)에서는 단층의 도전층 (3)이 형성되어 있다. 도전층 (3)은 기재 입자 (2)를 피복하고 있다. 도전층 (3)은 외측의 표면에 복수의 돌기 (3a)를 갖는다. 복수의 코어 물질 (4)는 기재 입자 (2)의 표면 상에 배치되어 있고, 도전층 (3) 내에 매입되어 있다. 코어 물질 (4)는 돌기 (3a)의 내측에 배치되어 있다. 1개의 돌기 (3a)의 내측에 1개의 코어 물질 (4)가 배치되어 있다. 복수의 코어 물질 (4)에 의해 도전층 (3)의 외측의 표면이 융기되어 있고, 복수의 돌기 (3a)가 형성되어 있다.
기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이에 도전층 (3)이 배치되어 있다. 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면이 거리를 두고 있다. 코어 물질 (4)는 기재 입자 (2)에 접촉하고 있지 않다. 도전성 입자 (1)에서는 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이의 평균 거리는 5 nm를 초과한다. 이 때문에, 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이에는 충분한 두께의 도전층 (3) 부분(도전층 부분 (3b))이 배치되어 있다. 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이의 거리는 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 (3b)의 두께이다.
절연 물질 (5)는 도전층 (3)의 표면 상에 배치되어 있다. 절연 물질 (5)는 절연성 입자이다. 절연 물질 (5)는 절연성을 갖는 재료에 의해 형성되어 있다. 도전성 입자는 절연 물질을 반드시 구비하고 있지 않을 수도 있다. 또한, 도전성 입자는 절연 물질로서, 절연성 입자 대신에 도전층의 외측 표면을 피복하고 있는 절연층을 구비하고 있을 수도 있다.
도 2에 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 입자를 단면도로 나타낸다.
도 2에 나타내는 도전성 입자 (11)은 기재 입자 (2)와, 도전층 (12)와, 복수의 코어 물질 (4)와, 절연 물질 (5)를 구비한다. 도전층 (12)는 기재 입자 (2)의 표면 상에 배치되어 있다. 도전층 (12)는 기재 입자 (2)를 피복하고 있다. 도전층 (12)는 외측의 표면에 복수의 돌기 (12a)를 갖는다.
도전성 입자 (11)에서는 다층의 도전층 (12)가 형성되어 있다. 도전층 (12)는 제1 도전층 (16)과 제2 도전층 (17)을 갖는다. 제1 도전층 (16)은 기재 입자 (2)의 표면 상에 배치되어 있다. 제1 도전층 (16)은 기재 입자 (2)를 피복하고 있다. 제1 도전층 (16)은 단층이다. 제1 도전층은 다층일 수도 있다.
코어 물질 (4)는 제1 도전층 (16) 상에 배치되어 있다. 코어 물질 (4)는 도전층 (12) 및 제2 도전층 (17) 내에 매입되어 있다. 기재 입자 (2)와 코어 물질 (4) 사이에 제1 도전층 (16)이 배치되어 있다. 기재 입자 (2)와 코어 물질 (4) 사이에 제1 도전층 (16)이 배치되어 있음으로써, 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면이 거리를 두고 있다. 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이의 평균 거리는 5 nm를 초과한다. 도전성 입자 (11)에서는 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이의 거리는 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 (12b) 및 제1 도전층 (16)(제1 도전층 (16) 부분)의 두께이다.
제2 도전층 (17)은 제1 도전층 (16)과는 별도로 형성되어 있다. 제2 도전층 (17)은 제1 도전층 (16)을 형성한 후에 제1 도전층 (16)의 표면에 형성되어 있다. 제2 도전층 (17)은 제1 도전층 (16)의 표면 상에 배치되어 있다. 제2 도전층 (17)은 코어 물질 (4) 및 제1 도전층 (16)을 피복하고 있다. 제2 도전층 (17)은 외측의 표면에 복수의 돌기 (17a)를 갖는다. 복수의 코어 물질 (4)는 제2 도전층 (17) 내에 매입되어 있다. 코어 물질 (4)는 돌기 (17a)의 내측에 배치되어 있다. 복수의 코어 물질 (4)에 의해 제2 도전층 (17)의 외측의 표면이 융기되어 있고, 돌기 (17a)가 형성되어 있다.
도 3에, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 입자를 단면도로 나타낸다.
도 3에 나타내는 도전성 입자 (21)은 기재 입자 (2)와, 도전층 (22)와, 복수의 코어 물질 (4)와, 절연 물질 (5)를 구비한다. 도전층 (22)는 기재 입자 (2)의 표면 상에 배치되어 있다. 도전층 (22)는 기재 입자 (2)를 피복하고 있다. 도전층 (22)는 외측의 표면에 복수의 돌기 (22a)를 갖는다.
도전성 입자 (21)에서는 다층의 도전층 (22)가 형성되어 있다. 도전층 (22)는 제1 도전층 (26)과 제2 도전층 (27)과 제3 도전층 (28)을 갖는다. 제1 도전층 (26)은 기재 입자 (2)의 표면 상에 배치되어 있다. 제1 도전층 (26)은 기재 입자 (2)를 피복하고 있다.
코어 물질 (4)는 제1 도전층 (26) 상에 배치되어 있다. 코어 물질 (4)는 도전층 (22) 내 및 제2 도전층 (27) 내에 매입되어 있다. 기재 입자 (2)와 코어 물질 (4) 사이에 제1 도전층 (26)이 배치되어 있다. 기재 입자 (2)와 코어 물질 (4) 사이에 제1 도전층 (26)이 배치되어 있음으로써, 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면이 거리를 두고 있다. 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이의 평균 거리가 5 nm를 초과한다. 도전성 입자 (21)에서는 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이의 거리는 기재 입자 (2)의 표면과 코어 물질 (4)의 표면 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 (22b) 및 제1 도전층 (26) 부분의 두께이다.
제2 도전층 (27)은 제1 도전층 (26)의 표면 상에 배치되어 있다. 제2 도전층 (27)은 코어 물질 (4) 및 제1 도전층 (26)을 피복하고 있다. 제2 도전층 (27)은 외측의 표면에 복수의 돌기 (27a)를 갖는다. 코어 물질 (4)는 돌기 (27a)의 내측에 배치되어 있다. 복수의 코어 물질 (4)에 의해 제2 도전층 (27)의 외측의 표면이 융기되어 있고, 돌기 (27a)가 형성되어 있다.
제3 도전층 (28)은 제2 도전층 (27)의 표면 상에 배치되어 있다. 제3 도전층 (28)은 제2 도전층 (27)을 피복하고 있다. 제3 도전층 (28)은 외측의 표면에 복수의 돌기 (28a)를 갖는다. 코어 물질 (4)는 돌기 (28a)의 내측에 배치되어 있다. 복수의 코어 물질 (4)에 의해 제3 도전층 (28)의 외측의 표면이 융기되어 있고, 돌기 (28a)가 형성되어 있다.
상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소가 동일한 것이 바람직하다. 이 경우에는 코어 물질과 도전층과의 밀착성이 양호해지는 결과, 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이 보다 한층 양호해진다. 또한, 상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는, 상기 코어 물질 중에서, 상기 도전층 중에서, 또는 상기 코어 물질과 상기 도전층 중에서, 농도 경사가 있을 수도 있다. 또한, 상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는 다른 금속과 합금화하고 있을 수도 있다. 또한, 상기 코어 물질에 포함되는 금속과 상기 도전층에 포함되는 금속은 계면에서 합금화하고 있을 수도 있다.
상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 제1 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는 동일한 것이 바람직하다. 이 경우에는 코어 물질과 도전층과의 밀착성이 양호해지는 결과, 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이 보다 한층 양호해진다. 또한, 상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 제1 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는, 상기 코어 물질 중에서, 상기 제1 도전층 중에서, 또는 상기 코어 물질과 상기 제1 도전층 중에서, 농도 경사가 있을 수도 있다. 상기 제1 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는 다른 금속과 합금화하고 있을 수도 있다. 상기 코어 물질에 포함되는 금속과 상기 제1 도전층에 포함되는 금속은 계면에서 합금화하고 있을 수도 있다.
상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 제2 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는 동일한 것이 바람직하다. 이 경우에는 코어 물질과 도전층과의 밀착성이 양호해지는 결과, 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이 보다 한층 양호해진다. 또한, 상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 제2 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는, 상기 코어 물질 중에서, 상기 제2 도전층 중에서, 또는 상기 코어 물질과 상기 제2 도전층 중에서, 농도 경사가 있을 수도 있다. 상기 제2 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는 다른 금속과 합금화하고 있을 수도 있다. 상기 코어 물질에 포함되는 금속과 상기 제2 도전층에 포함되는 금속은 계면에서 합금화하고 있을 수도 있다.
상기 코어 물질의 모스 경도는 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분의 모스 경도와 동일하거나, 또는 상기 코어 물질의 모스 경도는 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분의 모스 경도보다도 큰 것이 바람직하다. 또한, 상기 코어 물질의 모스 경도는 상기 제1 도전층의 모스 경도와 동일하거나, 또는 상기 코어 물질의 모스 경도는 상기 제1 도전층의 모스 경도보다도 큰 것이 바람직하다. 이들의 경우에는 코어 물질이 기재 입자를 압입하기 어렵고, 코어 물질의 일부 영역이 기재 입자 내에 함몰되기 어렵다. 이 결과, 전극 사이의 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있다. 전극 사이의 접속 저항을 보다 한층 낮게 하는 관점에서는, 상기 코어 물질의 모스 경도는 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 또는 상기 제1 도전층의 모스 경도보다도 큰 것이 바람직하다.
상기 코어 물질의 모스 경도가 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 또는 상기 제1 도전층의 모스 경도와 동등 이상인 경우에, 접속 저항을 보다 한층 낮게 하는 관점에서는, 상기 코어 물질의 모스 경도와 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 또는 상기 제1 도전층의 모스 경도와의 차의 절대치는, 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상이다.
상기 코어 물질의 모스 경도는 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분의 모스 경도보다도 작은 것이 바람직하다. 상기 코어 물질의 모스 경도는 상기 제1 도전층의 모스 경도보다도 작은 것이 바람직하다. 이들 경우에는 상기 도전층 부분 및 상기 제1 도전층이 있는 정도의 쿠션성을 갖는다. 이것에 따라, 기재 입자와 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 또는 제1 도전층에 의한 접속 저항을 낮게 하는 것이 가능한 없고, 도전성 입자에 의해 전극 사이를 접속한 접속 구조체에 충격이 주어지더라도 도통 불량이 생기기 어려워진다. 즉, 접속 구조체의 내충격성을 높일 수도 있다.
상기 코어 물질의 모스 경도가 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 또는 상기 제1 도전층의 모스 경도보다도 작은 경우에, 내충격성을 보다 한층 높이는 관점에서는 상기 코어 물질의 모스 경도와 상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 배치되어 있는 도전층 부분 또는 상기 제1 도전층의 모스 경도와의 차의 절대치는, 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상이다.
[기재 입자]
상기 기재 입자로서는 수지 입자, 금속을 제외한 무기 입자, 유기 무기 혼성 입자 및 금속 입자 등을 들 수 있다. 상기 기재 입자는 금속 입자를 제외한 기재 입자인 것이 바람직하고, 수지 입자, 금속을 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 혼성 입자인 것이 보다 바람직하다.
상기 기재 입자는 수지에 의해 형성된 수지 입자인 것이 바람직하다. 상기 기재 입자가 수지 입자이면, 본 발명의 도전층 및 코어 물질의 구성에 의해 얻어지는 접속 저항의 감소 효과가 꽤 커진다. 상기 도전성 입자를 이용하여 전극 사이를 접속할 때에는 상기 도전성 입자를 전극 사이에 배치한 후 압착함으로써 상기 도전성 입자를 압축시킨다. 기재 입자가 수지 입자이면, 상기 압착시에 상기 도전성 입자가 변형되기 쉽고, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 커진다. 이 때문에, 전극 사이의 도통 신뢰성이 높아진다.
상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서, 다양한 유기물이 바람직하게 이용된다. 상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리부타디엔 등의 폴리올레핀 수지; 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리메틸아크릴레이트 등의 아크릴 수지; 폴리알킬렌테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 페놀포름알데히드 수지, 멜라민포름알데히드 수지, 벤조구아나민포름알데히드 수지, 요소포름알데히드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 포화폴리에스테르 수지, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥시드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 및 에틸렌성 불포화기를 갖는 다양한 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 중합시켜 얻어지는 중합체 등을 들 수 있다. 도전 재료에 적합한 임의의 압축시의 물성을 갖는 수지 입자를 설계 및 합성할 수 있으며, 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 수지 입자를 에틸렌성 불포화기를 갖는 단량체를 중합시켜 얻는 경우, 상기 에틸렌성 불포화기를 갖는 단량체로서는 비가교성의 단량체와 가교성의 단량체를 들 수 있다.
상기 비가교성의 단량체로서는, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌계 단량체; (메트)아크릴산, 말레산, 무수 말레산 등의 카르복실기 함유 단량체; 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 세틸(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트 등의 알킬(메트)아크릴레이트류; 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 글리세롤(메트)아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 산소 원자 함유 (메트)아크릴레이트류; (메트)아크릴로니트릴 등의 니트릴 함유 단량체; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 프로필비닐에테르 등의 비닐에테르류; 아세트산비닐, 부티르산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐 등의 산비닐에스테르류; 에틸렌, 프로필렌, 이소프렌, 부타디엔 등의 불포화 탄화수소; 트리플루오로메틸(메트)아크릴레이트, 펜타플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 염화비닐, 불화비닐, 클로로스티렌 등의 할로겐 함유 단량체 등을 들 수 있다.
상기 가교성의 단량체로서는, 예를 들면 테트라메틸올메탄테트라(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, 글리세롤디(메트)아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)테트라메틸렌디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트 등의 다관능 (메트)아크릴레이트류; 트리알릴(이소)시아누레이트, 트리알릴트리멜리테이트, 디비닐벤젠, 디알릴프탈레이트, 디알릴아크릴아미드, 디알릴에테르, γ-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 트리메톡시실릴스티렌, 비닐트리메톡시실란 등의 실란 함유 단량체 등을 들 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 공지된 방법에 의해 중합시킴으로써, 상기 수지 입자를 얻을 수 있다. 이 방법으로서는, 예를 들면 라디칼 중합 개시제의 존재하에서 현탁 중합하는 방법, 및 비가교의 종(種) 입자를 이용하여 라디칼 중합 개시제와 함께 단량체를 팽윤시켜 중합하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자가 금속 입자를 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 혼성 입자인 경우에, 상기 기재 입자를 형성하기 위한 무기물로서는 실리카 및 카본 블랙 등을 들 수 있다. 상기 실리카에 의해 형성된 입자로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 가수분해성의 알콕시실릴기를 2개 이상 갖는 규소 화합물을 가수분해하여 가교 중합체 입자를 형성한 후에, 필요에 따라서 소성을 행함으로써 얻어지는 입자를 들 수 있다. 상기 유기 무기 혼성 입자로서는, 예를 들면 가교한 알콕시실릴 중합체와 아크릴 수지에 의해 형성된 유기 무기 혼성 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. 다만, 상기 기재 입자는 금속 입자가 아닌 것이 바람직하다.
상기 기재 입자의 입경은, 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 보다 한층 바람직하게는 1 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 1.5 ㎛ 이상, 특히 바람직하게는 2 ㎛ 이상, 바람직하게는 1000 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 500 ㎛ 이하, 보다 한층 바람직하게는 300 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 더욱 한층 바람직하게는 30 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 3 ㎛ 이하이다. 기재 입자의 입경이 상기 하한 이상이면, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 커지기 때문에, 전극 사이의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아지고, 도전성 입자를 통해 접속된 전극 사이의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 기재 입자의 표면에 도전층을 무전해 도금에 의해 형성할 때에 응집하기 어려워지고, 응집한 도전성 입자가 형성되기 어려워진다. 입경이 상기 상한 이하이면, 도전성 입자가 충분히 압축되기 쉽고, 전극 사이의 접속 저항이 보다 한층 낮아지고, 또한 전극 사이의 간격이 작아진다. 상기 기재 입자의 입경은 기재 입자가 진구상인 경우에는 직경을 나타내고, 기재 입자가 진구상이 아닌 경우에는 최대 직경을 나타낸다.
상기 기재 입자의 입경은 0.1 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 기재 입자의 입경이 0.1 내지 5 ㎛의 범위 내이면, 전극 사이의 간격이 작아지며, 도전층의 두께를 두껍게 하더라도 작은 도전성 입자가 얻어진다. 전극 사이의 간격을 보다 한층 작게 하거나 도전층의 두께를 두껍게 하더라도, 보다 한층 작은 도전성 입자를 얻기도 하는 관점에서는, 상기 기재 입자의 입경은 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 2 ㎛ 이상, 바람직하게는 3 ㎛ 이하이다.
[도전층]
상기 도전층을 형성하기 위한 금속은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 도전성 입자가 전체가 도전층인 금속 입자인 경우, 상기 금속 입자를 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, 몰리브덴 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속으로서는 주석 도핑 산화인듐(ITO) 및 땜납 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 전극 사이의 접속 저항을 보다 한층 낮게 할 수 있기 때문에, 주석을 포함하는 합금, 니켈, 팔라듐, 구리 또는 금이 바람직하고, 니켈 또는 팔라듐이 보다 바람직하다. 상기 도전층을 구성하는 금속 원소는 니켈을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전층은 니켈, 텅스텐, 몰리브덴, 팔라듐, 인 및 붕소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 니켈과, 인 또는 붕소를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 도전층을 구성하는 재료는 인 및 붕소 등을 포함하는 합금일 수도 있다. 상기 도전층에서는 니켈과 텅스텐 또는 몰리브덴이 합금화하고 있을 수도 있다.
상기 도전층이 인 또는 붕소를 포함하는 경우에, 상기 도전층 100 중량％ 중 인과 붕소의 합계의 함유량은 바람직하게는 4 중량％ 이하이다. 인과 붕소의 합계의 함유량이 상기 상한 이하이면, 니켈 등의 금속의 함유량이 상대적으로 많아지기 때문에, 전극 사이의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 상기 도전층 100 중량％ 중 인과 붕소의 합계의 함유량은 바람직하게는 0.1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.5 중량％ 이상이다.
상기 코어 물질, 상기 도전층 및 상기 제2 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소는 주석을 포함하는 합금, 니켈, 팔라듐, 구리 또는 금인 것이 바람직하고, 니켈 또는 팔라듐인 것이 보다 바람직하다.
도전성 입자 (1)과 같이, 상기 도전층은 1개의 층에 의해 형성되어 있을 수도 있다. 또한, 도전성 입자 (11,21)과 같이, 상기 도전층은 복수의 층에 의해 형성되어 있을 수도 있다. 즉, 도전층은 단층일 수도 있고, 2층 이상의 적층 구조를 가질 수도 있다. 도전층이 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에는, 최외층은 금층, 니켈층, 팔라듐층, 구리층 또는 주석과 은을 포함하는 합금층인 것이 바람직하고, 금층 또는 팔라듐층인 것이 보다 바람직하고, 금층인 것이 특히 바람직하다. 최외층이 이들의 바람직한 도전층인 경우에는 전극 사이의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 최외층이 금층인 경우에는 내부식성이 보다 한층 높아진다.
상기 기재 입자의 표면 상에 도전층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 도전층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면 무전해 도금에 의한 방법, 전기 도금에 의한 방법, 물리적 증착에 의한 방법, 및 금속 분말 또는 금속 분말과 결합제를 포함하는 페이스트를 기재 입자의 표면에 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 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 평균 입경은, 바람직하게는 0.11 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.51 ㎛ 이상, 특히 바람직하게는 1 ㎛ 이상, 바람직하게는 100 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 5.6 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 3.6 ㎛ 이하이다. 도전성 입자의 평균 입경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자를 이용하여 전극 사이를 접속한 경우에, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 충분히 커지며, 도전층을 형성할 때에 응집한 도전성 입자가 형성되기 어려워진다. 또한, 도전성 입자를 통해 접속된 전극 사이의 간격이 너무 커지지 않으며, 도전층이 기재 입자의 표면에서 박리되기 어려워진다.
상기 도전성 입자의 「평균 입경」은 수 평균 입경을 나타낸다. 도전성 입자의 평균 입경은 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하여, 평균치를 산출함으로써 구해진다.
상기 도전층의 두께는 바람직하게는 0.005 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 바람직하게는 1 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.3 ㎛ 이하이다. 도전층의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 충분한 도전성이 얻어지며, 도전성 입자가 너무 굳어지지 않고, 전극 사이의 접속시에 도전성 입자가 충분히 변형된다.
상기 도전층이 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에, 최외층의 도전층의 두께는, 바람직하게는 0.001 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하이다. 상기 최외층의 도전층의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 최외층의 도전층에 의한 피복을 균일하게 할 수 있고, 내부식성을 충분히 높일 수 있으며, 전극 사이의 접속 저항을 충분히 낮게 할 수 있다.
상기 도전층의 두께는, 예를 들면 투과형 전자 현미경(TEM)을 이용하여, 도전성 입자 또는 절연성 입자가 부착된 도전성 입자의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.
상기 도전성 입자 1개당의 상기 도전층의 외측 표면의 돌기는, 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 5개 이상이다. 상기 돌기의 수의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 돌기의 수의 상한은 도전성 입자의 평균 입경 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다.
[코어 물질]
상기 코어 물질이 상기 도전층 중에 매입되어 있음으로써, 상기 도전층이 외측의 표면에 복수의 돌기를 갖는다.
상기 돌기를 형성하는 방법으로서는 기재 입자의 표면 상에 제1 도전층을 형성한 후, 상기 제1 도전층 상에 코어 물질을 배치하고, 다음으로 제2 도전층을 형성하는 방법, 및 기재 입자의 표면 상에 도전층을 형성하는 도중 단계에서 코어 물질을 첨가하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 코어 물질을 구성하는 물질로서는 도전성 물질 및 비도전성 물질을 들 수 있다. 상기 도전성 물질로서는, 예를 들면 금속, 금속의 산화물, 흑연 등의 도전성 비금속 및 도전성 중합체 등을 들 수 있다. 상기 도전성 중합체로서는 폴리아세틸렌 등을 들 수 있다. 상기 비도전성 물질로서는 실리카, 알루미나, 티탄산바륨 및 지르코니아 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 도전성을 높일 수 있고, 추가로 접속 저항을 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 금속, 및 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금, 주석-납-은 합금 및 탄화텅스텐 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 동일할 수도 있고, 상이할 수도 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, 전극 사이의 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 광학 현미경으로 관찰하여, 평균치를 산출함으로써 구해진다.
상기 코어 물질의 표면 상에 무기 입자가 배치되어 있을 수도 있다. 코어 물질의 표면 상에 배치된 무기 입자는 복수인 것이 바람직하다. 코어 물질의 표면에 무기 입자가 부착되어 있을 수도 있다. 이러한 무기 입자와 코어 물질을 구비하는 복합 입자를 이용할 수도 있다. 무기 입자의 크기(평균 직경)는 코어 물질의 크기(평균 직경)보다도 작은 것이 바람직하고, 상기 무기 입자는 무기 미립자인 것이 바람직하다.
상기 코어 물질의 표면 상에 배치되는 상기 무기 입자의 재료로서는 티탄산바륨(모스 경도 4.5), 실리카(이산화규소, 모스 경도 6 내지 7), 지르코니아(모스 경도 8 내지 9), 알루미나(모스 경도 9), 탄화텅스텐(모스 경도 9) 및 다이아몬드(모스 경도 10) 등을 들 수 있다. 상기 무기 입자는 실리카, 지르코니아, 알루미나, 탄화텅스텐 또는 다이아몬드인 것이 바람직하고, 실리카, 지르코니아, 알루미나 또는 다이아몬드인 것도 바람직하다. 상기 무기 입자의 모스 경도는 바람직하게는 5 이상, 보다 바람직하게는 6 이상이다. 상기 무기 입자의 모스 경도는 상기 도전층의 모스 경도보다도 큰 것이 바람직하다. 상기 무기 입자의 모스 경도는 상기 제2 도전층의 모스 경도보다도 큰 것이 바람직하다. 상기 무기 입자의 모스 경도와 상기 도전층의 모스 경도의 차의 절대치, 및 상기 무기 입자의 모스 경도와 상기 제2 도전층의 모스 경도의 차의 절대치는, 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.2 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 이상, 특히 바람직하게는 1 이상이다. 또한, 도전층이 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에는 복수의 층을 구성하는 모든 금속보다도 무기 입자가 딱딱한 쪽이, 접속 저항의 감소 효과가 보다 한층 효과적으로 발휘된다.
상기 무기 입자의 평균 입경은, 바람직하게는 0.0001 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.005 ㎛ 이상, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하이다. 상기 무기 입자의 평균 입경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있다.
상기 무기 입자의 「평균 입경」은 수 평균 입경을 나타낸다. 무기 입자의 평균 입경은 임의의 무기 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하여, 평균치를 산출함으로써 구해진다.
상기 코어 물질의 표면 상에 무기 입자가 배치되어 있는 복합 입자를 이용하는 경우에, 상기 복합 입자의 평균 직경(평균 입경)은 바람직하게는 0.0012 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.0502 ㎛ 이상, 바람직하게는 1.9 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1.2 ㎛ 이하이다. 상기 복합 입자의 평균 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있다.
상기 복합 입자의 「평균 직경(평균 입경)」은 수 평균 직경(수 평균 입경)을 나타낸다. 상기 복합 입자의 평균 직경은 임의의 복합 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하여, 평균치를 산출함으로써 구해진다.
[절연 물질]
본 발명에 따른 도전성 입자는 상기 도전층의 표면 상에 배치된 절연 물질을 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 도전성 입자를 전극 사이의 접속에 이용하면, 인접하는 전극 사이의 단락을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 복수의 도전성 입자가 접촉했을 때에, 복수의 전극 사이에 절연 물질이 존재하기 때문에, 상하의 전극 사이가 아닌 가로 방향으로 인접하는 전극 사이의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 전극 사이의 접속시에, 2개의 전극으로 도전성 입자를 가압함으로써, 도전성 입자의 도전층과 전극 사이의 절연 물질을 용이하게 배제할 수 있다. 도전성 입자가 도전층의 외측의 표면에 복수의 돌기를 갖기 때문에, 도전성 입자의 도전층과 전극 사이의 절연 물질을 용이하게 배제할 수 있다.
전극 사이의 압착시에 상기 절연 물질을 보다 한층 용이하게 배제할 수 있는 점에서, 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 공중합체, 및 이들의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는 비닐 중합체 및 비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지로서는 에폭시 수지, 페놀 수지 및 멜라민 수지 등을 들 수 있다. 상기 수용성 수지로서는 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥시드 및 메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 수용성 수지가 바람직하고, 폴리비닐알코올이 보다 바람직하다.
상기 도전층의 표면 상에 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, 혼성화, 정전 부착법, 분무법, 딥핑 및 진공 증착에 의한 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 절연 물질이 탈리하기 어려운 점에서, 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 의해서 적절하게 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 중에 분산되었을 때에, 복수의 도전성 입자에 있어서의 도전층끼리가 접촉하기 어려워진다. 절연성 입자의 평균 직경이 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 접속시에, 전극과 도전성 입자 사이의 절연 물질을 배제하기 위해서, 압력을 지나치게 높일 필요가 없어지고, 고온으로 가열할 필요도 없어진다.
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. 상기 도전성 입자는 결합제 수지 중에 분산되어 도전 재료로서 이용되는 것이 바람직하다. 상기 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 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 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 수도 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-스티렌블록 공중합 고무 등을 들 수 있다.
상기 도전 재료는 상기 도전성 입자 및 상기 결합제 수지 이외에, 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 포함하고 있을 수도 있다.
상기 결합제 수지 중에 상기 도전성 입자를 분산시키는 방법은 종래 공지된 분산 방법을 사용할 수 있고 특별히 한정되지 않는다. 상기 결합제 수지 중에 상기 도전성 입자를 분산시키는 방법으로서는, 예를 들면 상기 결합제 수지 중에 상기 도전성 입자를 첨가한 후, 플라네터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법, 상기 도전성 입자를 물 또는 유기 용제 중에 균질기 등을 이용하여 균일하게 분산시킨 후, 상기 결합제 수지 중에 첨가하고, 플라네터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법, 및 상기 결합제 수지를 물 또는 유기 용제 등으로 희석한 후, 상기 도전성 입자를 첨가하고, 플라네터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 도전 재료는 도전 페이스트 및 도전 필름 등으로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 도전 재료가 도전 필름인 경우에는 도전성 입자를 포함하는 도전 필름에, 도전성 입자를 포함하지 않는 필름이 적층되어 있을 수도 있다. 상기 도전 페이스트는 이방성 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다.
상기 도전 재료 100 중량％ 중 상기 결합제 수지의 함유량은 바람직하게는 10 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 30 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50 중량％ 이상, 특히 바람직하게는 70 중량％ 이상, 바람직하게는 99.99 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 99.9 중량％ 이하이다. 상기 결합제 수지의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이에 도전성 입자가 효율적으로 배치되어, 도전 재료에 의해 접속된 접속 대상 부재의 접속 신뢰성이 보다 한층 높아진다.
상기 도전 재료 100 중량％ 중 상기 도전성 입자의 함유량은 바람직하게는 0.01 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.1 중량％ 이상, 바람직하게는 40 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 20 중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 10 중량％ 이하이다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다.
(접속 구조체)
본 발명의 도전성 입자를 이용하여 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, 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 재료(이방성 도전 재료 등)에 의해 형성되어 있는 접속 구조체인 것이 바람직하다. 도전성 입자가 이용된 경우에는 접속부 자체가 도전성 입자이다. 즉, 제1, 제2 접속 대상 부재가 도전성 입자에 의해 접속된다.
도 4에, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 이용한 접속 구조체를 모식적으로 정면 단면도로 나타내었다.
도 4에 나타내는 접속 구조체 (51)은 제1 접속 대상 부재 (52)와, 제2 접속 대상 부재 (53)과, 제1, 제2 접속 대상 부재 (52,53)을 접속하고 있는 접속부 (54)를 구비한다. 접속부 (54)는 도전성 입자 (1)을 포함하는 도전 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있다. 또한, 도 4에서는 도전성 입자 (1)은 도시의 편의상, 개략도적으로 나타내고 있다.
제1 접속 대상 부재 (52)는 상면 (52a)(표면)에 복수의 전극 (52b)를 갖는다. 제2 접속 대상 부재 (53)은 하면 (53a)(표면)에 복수의 전극 (53b)를 갖는다. 전극 (52b)와 전극 (53b)가 1개 또는 복수의 도전성 입자 (1)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1, 제2 접속 대상 부재 (52,53)이 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 부재 사이에 상기 도전 재료를 배치하여 적층체를 얻은 후, 상기 적층체를 가열 및 가압하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 가압의 압력은 9.8×104 내지 4.9×106 Pa 정도이다. 상기 가열의 온도는 120 내지 220℃ 정도이다.
상기 접속 대상 부재로서는, 구체적으로는 반도체칩, 컨덴서 및 다이오드 등의 전자 부품, 및 인쇄 기판, 플렉시블 인쇄 기판 및 유리 기판 등의 회로 기판 등의 전자 부품 등을 들 수 있다. 상기 접속 대상 부재는 전자 부품인 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는 전자 부품에 있어서의 전극의 전기적인 접속에 이용되는 것이 바람직하다.
상기 접속 대상 부재에 설치되어 있는 전극으로서는 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 및 텅스텐 전극 등의 금속 전극을 들 수 있다. 상기 접속 대상 부재가 플렉시블 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 전극일 수도 있고, 금속 산화물층의 표면에 알루미늄층이 적층된 전극일 수도 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 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되지 않는다.
(실시예 1)
(1) 팔라듐 부착 공정
입경이 5.0 ㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이 가가꾸 고교사 제조 「마이크로펄 SP-205」)를 준비하였다. 이 수지 입자를 에칭하고, 수세하였다. 다음으로, 팔라듐 촉매를 8 중량％ 포함하는 팔라듐 촉매화액 100 mL 중에 수지 입자를 첨가하여 교반하였다. 그 후, 여과하고, 세정하였다. pH6의 0.5 중량％ 디메틸아민보란액에 수지 입자를 첨가하여, 팔라듐이 부착된 수지 입자를 얻었다.
(2) 무전해 니켈 도금 공정
니켈-인 도전층을 형성하기 위해서, 황산니켈 0.25 mol/L, 차아인산나트륨 0.25 mol/L, 시트르산나트륨 0.15 mol/L 및 몰리브덴산나트륨 0.01 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.0)을 준비하였다.
순수 1000 mL 중에 얻어진 팔라듐이 부착된 수지 입자를 첨가하여, 초음파 분산기로 분산함으로써, 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 니켈-인층(니켈-몰리브덴-인층(Ni-Mo-P층)인 제1 도전층(두께 5.2 nm)에서 수지 입자를 피복하여, 제1 도전층이 형성된 입자를 얻었다.
(3) 코어 물질 부착 공정 및 무전해 니켈 도금 공정
알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 준비하였다. 제1 도전층이 형성된 입자와 금속 입자 슬러리를 이용하여 피복하였다.
니켈-인 도전층을 형성하기 위해서, 황산니켈 0.25 mol/L, 차아인산나트륨 0.25 mol/L, 시트르산나트륨 0.15 mol/L 및 몰리브덴산나트륨 0.01 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.0)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하여, 두께 90 nm의 제2 도전층(니켈-몰리브덴-인층(Ni-Mo-P층)을 형성하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 도전성 입자를 얻었다. 얻어진 도전성 입자는 제2 도전층의 외측의 표면에 돌기를 갖고, 제2 도전층의 돌기의 내측에 코어 물질이 배치되어 있었다. 또한, 수지 입자와 코어 물질 사이에 제1 도전층이 배치되어 있었다.
(실시예 2)
알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 실리카 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 3)
알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 탄화텅스텐(WC) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 4 내지 8)
니켈-인층인 제1 도전층의 두께를 하기에 나타내는 값으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
제1 도전층의 두께:
실시예 4: 10 ㎛
실시예 5: 20 ㎛
실시예 6: 100 ㎛
실시예 7: 750 ㎛
실시예 8: 860 ㎛
(실시예 9)
(1) 절연성 입자의 제조
4구 세퍼러블 커버, 교반익, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브가 부착된 1000 mL의 세퍼러블 플라스크에, 메타크릴산메틸 100 mmol과, N,N,N-트리메틸-N-2-메타크릴로일옥시에틸암모늄클로라이드 1 mmol과, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)이염산염 1 mmol을 포함하는 단량체 조성물을 고형분율이 5 중량％가 되도록 이온 교환수에 칭취(秤取)한 후, 200rpm에서 교반하여, 질소 분위기하 70℃에서 24시간 중합을 행하였다. 반응 종료 후, 동결 건조하여, 표면에 암모늄기를 갖고, 평균 입경 220 nm 및 CV값 10％의 절연성 입자를 얻었다.
절연성 입자를 초음파 조사하에서 이온 교환수에 분산시켜, 절연성 입자의 10 중량％ 수 분산액을 얻었다.
실시예 1에서 얻어진 도전성 입자 10 g을 이온 교환수 500 mL에 분산시켜, 절연성 입자의 수 분산액 4 g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3 ㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 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 ㎛의 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경의 투영 면적)을 산출한 바, 피복율은 30％였다.
(실시예 10)
입경이 5.0 ㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이 가가꾸 고교사 제조 「마이크로펄 SP-205」)를, 입경이 5.0 ㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이 가가꾸 고교사 제조 「마이크로펄 SP-205」)의 표면을 실리카로 피복한 유기 무기 혼성 입자(입경 5.1 ㎛)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(비교예 1)
니켈-인층인 제1 도전층의 두께를 4.5 nm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(비교예 2)
입경이 5.0 ㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이 가가꾸 고교사 제조 「마이크로펄 SP-205」)을 준비하였다. 또한, 알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 준비하였다. 수지 입자와 금속 입자 슬러리를 이용하여, 수지 입자의 표면을 코어 물질로 피복하여, 현탁액을 얻었다.
니켈-인 도전층을 형성하기 위해서, 황산니켈 0.25 mol/L, 차아인산나트륨 0.25 mol/L, 시트르산나트륨 0.15 mol/L 및 몰리브덴산나트륨 0.01 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.0)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하여, 두께 100 nm의 도전층을 형성하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 도전성 입자를 얻었다. 얻어진 도전성 입자에서는 코어 물질과 기재 입자가 접촉하고 있었다.
(실시예 11)
(1) 팔라듐 부착 공정
실시예 1에서 얻어진 팔라듐이 부착된 수지 입자를 준비하였다.
(2) 무전해 니켈 도금 공정
황산니켈 0.23 mol/L, 디메틸아민보란 0.92 mol/L, 시트르산나트륨 0.5 mol/L 및 텅스텐산나트륨 0.01 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
순수 1000 mL 중에 얻어진 팔라듐이 부착된 수지 입자를 첨가하여, 초음파 분산기로 분산함으로써, 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 니켈-텅스텐-붕소층인 제1 도전층(두께 5.1 nm)으로 수지 입자를 피복하여, 제1 도전층이 형성된 입자를 얻었다.
(3) 코어 물질 부착 공정 및 무전해 니켈 도금 공정
알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 준비하였다. 제1 도전층이 형성된 입자와 금속 입자 슬러리를 이용하여 피복하였다.
황산니켈 0.23 mol/L, 디메틸아민보란 0.92 mol/L, 시트르산나트륨 0.5 mol/L 및 텅스텐산나트륨 0.01 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하여, 두께 90 nm의 제2 도전층을 형성하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 도전성 입자를 얻었다. 얻어진 도전성 입자는 제2 도전층의 외측의 표면에 돌기를 갖고, 제2 도전층의 돌기의 내측에 코어 물질이 배치되어 있었다. 또한, 수지 입자와 코어 물질 사이에 제1 도전층이 배치되어 있었다.
(실시예 12)
니켈-텅스텐-붕소층인 제1 도전층의 두께를 10 nm로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 13)
니켈-텅스텐-붕소층인 제1 도전층의 두께를 20 nm로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 14)
실시예 9에서 얻어진 절연성 입자의 10 중량％ 수 분산을 준비하였다. 실시예 11에서 얻어진 도전성 입자 10 g을 이온 교환수 500 mL에 분산시켜, 절연성 입자의 수 분산액 4 g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3 ㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 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 ㎛의 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경의 투영 면적)을 산출한 바, 피복율은 30％였다.
(비교예 3)
니켈-텅스텐-붕소층인 제1 도전층의 두께를 3 nm로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(비교예 4)
입경이 5.0 ㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이 가가꾸 고교사 제조 「마이크로펄 SP-205」)를 준비하였다. 또한, 알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 준비하였다. 수지 입자와 금속 입자 슬러리를 이용하여, 수지 입자의 표면을 코어 물질로 피복하여, 현탁액을 얻었다.
황산니켈 0.23 mol/L, 디메틸아민보란 0.92 mol/L, 시트르산나트륨 0.5 mol/L 및 텅스텐산나트륨 0.01 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하여, 두께 100 nm의 도전층을 형성하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 도전성 입자를 얻었다. 얻어진 도전성 입자에서는 코어 물질과 기재 입자가 접촉하고 있었다.
(실시예 15)
(1) 팔라듐 부착 공정
실시예 1에서 얻어진 팔라듐이 부착된 수지 입자를 준비하였다.
(2) 무전해 니켈 도금 공정
황산니켈 0.23 mol/L, 디메틸아민보란 0.92 mol/L, 시트르산나트륨 0.5 mol/L 및 텅스텐산나트륨 0.01 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
순수 1000 mL 중에 얻어진 팔라듐이 부착된 수지 입자를 첨가하여, 초음파 분산기로 분산함으로써, 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 니켈-텅스텐-붕소층인 두께 10 nm의 제1 도전층에서 수지 입자를 피복하여, 제1 도전층이 형성된 입자를 얻었다.
(3) 코어 물질 부착 공정 및 무전해 니켈 도금 공정
티탄산바륨(BaTiO3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 준비하였다. 제1 도전층이 형성된 입자와 금속 입자 슬러리를 이용하여, 제1 도전층의 표면을 금속 입자로 피복하여, 현탁액을 얻었다.
황산니켈 0.23 mol/L, 디메틸아민보란 0.92 mol/L 및 시트르산나트륨 0.5 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH7.0)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하여, 두께 90 nm의 제2 도전층을 형성하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 도전성 입자를 얻었다. 얻어진 도전성 입자는 제2 도전층의 외측의 표면에 돌기를 갖고, 제2 도전층의 돌기의 내측에 코어 물질이 배치되어 있었다. 또한, 수지 입자와 코어 물질 사이에 제1 도전층이 배치되어 있었다.
(실시예 16)
니켈-텅스텐-붕소층인 제1 도전층의 두께를 5.1 nm로 변경한 것 이외에는 실시예 15와 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 17)
니켈-텅스텐-붕소층인 제1 도전층의 두께를 20 nm로 변경한 것 이외에는 실시예 15와 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 18)
티탄산바륨(BaTiO3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)로 변경한 것 이외에는 실시예 15와 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 19)
티탄산바륨(BaTiO3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)로 변경한 것 이외에는 실시예 16과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 20)
티탄산바륨(BaTiO3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 알루미나(Al2O3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)로 변경한 것 이외에는 실시예 17과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 21)
제2 도전층을 형성하기 위한 니켈 도금액에, 텅스텐산나트륨 0.01 mol/L을 추가한 것 이외에는 실시예 15와 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 22)
실시예 9에서 얻어진 절연성 입자의 10 중량％ 수 분산을 준비하였다. 실시예 15에서 얻어진 도전성 입자 10 g을 이온 교환수 500 mL에 분산시켜, 절연성 입자의 수 분산액 4 g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3 ㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 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 ㎛의 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경의 투영 면적)을 산출한 바, 피복율은 30％였다.
(비교예 5)
입경이 5.0 ㎛인 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이 가가꾸 고교사 제조 「마이크로펄 SP-205」)를 준비하였다. 또한, 티탄산바륨(BaTiO3) 입자 슬러리(평균 입경 100 nm)를 준비하였다. 수지 입자와 금속 입자 슬러리를 이용하여, 수지 입자의 표면을 코어 물질로 피복하여, 현탁액을 얻었다.
황산니켈 0.23 mol/L, 디메틸아민보란 0.92 mol/L, 시트르산나트륨 0.5 mol/L 및 텅스텐산나트륨 0.01 mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하고, 무전해 니켈 도금을 행하여, 두께 100 nm의 도전층을 형성하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하여 수세하고, 건조함으로써, 도전성 입자를 얻었다. 얻어진 도전성 입자에서는 코어 물질과 기재 입자가 접촉하고 있었다.
(비교예 6)
니켈-텅스텐-붕소층인 제1 도전층의 두께를 1 nm로 변경한 것 이외에는 실시예 18과 동일하게 하여, 도전성 입자를 얻었다.
(실시예 23)
실시예 9에서 얻어진 절연성 입자의 10 중량％ 수 분산을 준비하였다. 실시예 18에서 얻어진 도전성 입자 10 g을 이온 교환수 500 mL에 분산시켜, 절연성 입자의 수 분산액 4 g을 첨가하고, 실온에서 6시간 교반하였다. 3 ㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 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 ㎛의 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경의 투영 면적)을 산출한 바, 피복율은 30％였다.
(평가)
(1) 기재 입자의 표면과 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리
얻어진 도전성 입자를 절단하여 단면 관찰함으로써, 기재 입자의 표면과 복수의 코어 물질 사이의 거리를 측정하였다. 기재 입자의 표면과 코어 물질의 표면 사이의 거리는 도전성 입자의 복수 개소의 단면을 촬영하여 화상을 얻고, 얻어진 화상으로부터 입체 화상을 작성하고, 얻어진 입체 화상을 이용함으로써 측정하였다. 상기 단면의 촬영은 닛본 FEI사 제조, 집광 이온빔-주사 전자 현미경(FIBSEM) 장치명 헬리오스 나노랩.650을 이용하여 행하였다. 집속 이온빔을 이용하여, 도전성 입자의 박막 세그먼트를 제작하고, 주사형 전자 현미경으로 단면을 관찰하였다. 그 조작을 200회 반복하고, 화상 해석함으로써 입자의 입체 화상을 얻었다. 입체 화상으로부터, 기재 입자의 표면과 코어 물질의 표면 사이의 거리를 구하였다.
(2) 코어 물질의 전체 개수 100 중량％ 중, 기재 입자의 표면과 코어 물질의 표면 사이의 거리가 5 nm를 초과하는 코어 물질의 개수의 비율(％)
상기 (1)의 평가 항목과 동일하게 하여, 코어 물질의 전체 개수 100 중량％ 중 기재 입자의 표면과 코어 물질의 표면 사이의 거리가 5 nm를 초과하는 코어 물질의 개수의 비율(％)을 측정하여, 하기의 기준으로 판정하였다.
[기재 입자의 표면과 코어 물질의 표면 사이의 거리가 5 nm를 초과하는 코어 물질의 개수의 비율(％)의 판정 기준]
A: 상기 개수의 비율이 80％ 초과
B: 상기 개수의 비율이 80％ 이하
(3) 접속 저항
접속 구조체의 제조:
비스페놀 A형 에폭시 수지(미쯔비시 가가꾸사 제조 「에피코트 1009」) 10 중량부와, 아크릴 고무(중량 평균 분자량 약 80만) 40 중량부와, 메틸에틸케톤 200 중량부와, 마이크로 캡슐형 경화제(아사히 가세이 케미컬즈사 제조 「HX3941HP」) 50 중량부와, 실란 커플링제(도레이 다우 코닝 실리콘사 제조 「SH6040」) 2 중량부를 혼합하여, 도전성 입자를 함유량이 3 중량％가 되도록 첨가하고, 분산시켜, 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 제작하였다. 얻어진 이방성 도전 필름의 두께는 12 ㎛였다.
얻어진 이방성 도전 필름을 5 mm×5 mm의 크기로 절단하였다. 절단된 이방성 도전 필름을, 한쪽에 저항 측정용의 연결선을 갖는 알루미늄 전극(높이 0.2 ㎛, L/S=20 ㎛/20 ㎛)을 갖는 유리 기판(폭 3 cm, 길이 3 cm)의 알루미늄 전극측의 거의 중앙에 부착하였다. 이어서, 동일 알루미늄 전극을 갖는 2층 플렉시블 인쇄 기판(폭 2 cm, 길이 1 cm)을, 전극끼리가 중첩되도록 위치 정렬을 하고 나서 접합시켰다. 이 유리 기판과 2층 플렉시블 인쇄 기판과의 적층체를 10N, 180℃ 및 20초간의 압착 조건으로 열 압착하여, 접속 구조체를 얻었다. 또한, 폴리이미드 필름에 알루미늄 전극이 직접 형성되어 있는 2층 플렉시블 인쇄 기판을 이용하였다.
접속 저항의 측정:
얻어진 접속 구조체의 대향하는 전극 사이의 접속 저항을 4단자법에 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
(4) 내충격성
상기 (3) 접속 저항의 평가에서 얻어진 접속 구조체를 높이 70 cm의 위치에서 낙하시켜, 도통을 확인함으로써 내충격성의 평가를 행하였다. 초기 저항치로부터의 저항치의 상승률로부터, 내충격성을 하기의 기준으로 판정하였다.
[내충격성의 판정 기준]
○○: 초기 저항치로부터의 저항치의 상승률이 20％ 이하
○: 초기 저항치로부터의 저항치의 상승률이 20％ 초과 35％ 이하
△: 초기 저항치로부터의 저항치의 상승률이 35％ 초과 50％ 이하
×: 초기 저항치로부터의 저항치의 상승률이 50％ 초과
(5) 압흔의 상태
미분 간섭 현미경을 이용하여, 상기 (3) 접속 저항의 평가에서 얻어진 접속 구조체의 유리 기판측에서, 유리 기판에 설치된 전극을 관찰하고, 도전성 입자가 접촉한 전극의 압흔 형성의 유무를 하기의 판정 기준으로 평가하였다. 또한, 전극의 압흔 형성의 유무에 대해서, 전극 면적이 0.02 ㎟가 되도록, 미분 간섭 현미경으로 관찰하여, 전극 면적 0.02 ㎟당의 압흔의 개수를 산출하였다. 임의의 10개소를 미분 간섭 현미경으로 관찰하여, 전극 면적 0.02 ㎟당의 압흔 개수의 평균치를 산출하였다.
[압흔 상태의 판정 기준]
○: 전극 면적 0.02 ㎟당의 압흔 개수의 평균치가 20개 이상
△: 전극 면적 0.02 ㎟당의 압흔 개수의 평균치가 5개 이상 20개 미만
×: 전극 면적 0.02 ㎟당의 압흔 개수의 평균치가 5개 미만
결과를 하기의 표 1 내지 3에 나타내었다. 또한, 하기의 표 1 내지 3에, 제1, 제2 도전층 및 코어 물질의 모스 경도를 나타내었다. 또한, 하기 표 1 내지 3에 있어서, 「-」는 평가하지 않은 것을 나타낸다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
1…도전성 입자
2…기재 입자
3…도전층
3a…돌기
3b…도전층 부분
4…코어 물질
5…절연 물질
11…도전성 입자
12…도전층
12a…돌기
12b…도전층 부분
16…제1 도전층
17…제2 도전층
17a…돌기
21…도전성 입자
22…도전층
22a…돌기
22b…도전층 부분
26…제1 도전층
27…제2 도전층
27a…돌기
28…제3 도전층
28a…돌기
51…접속 구조체
52…제1 접속 대상 부재
52a…상면
52b…전극
53…제2 접속 대상 부재
53a…하면
53b…전극
54…접속부

Claims (11)

  1. 기재 입자와,
    상기 기재 입자를 피복하고 있는 도전층과,
    상기 도전층 내에 매입(
    Figure pct00005
    )되어 있는 복수의 코어 물질을 구비하고,
    상기 도전층이 외측의 표면에 복수의 돌기를 갖고, 상기 도전층의 상기 돌기의 내측에 상기 코어 물질이 배치되어 있고,
    상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 상기 도전층이 배치되어 있고, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면이 거리를 두고 있고, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리가 5 nm를 초과하는 도전성 입자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 평균 거리가 5 nm 초과 800 nm 이하인 도전성 입자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코어 물질의 전체 개수 100％ 중 상기 기재 입자의 표면과 상기 코어 물질의 표면 사이의 거리가 5 nm를 초과하는 코어 물질의 개수의 비율이 80％ 초과 100％ 이하인 도전성 입자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소가 동일한 도전성 입자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전층이 상기 기재 입자를 피복하고 있는 제1 도전층과, 상기 제1 도전층 및 상기 코어 물질을 피복하고 있는 제2 도전층을 구비하고,
    상기 코어 물질은 상기 제1 도전층의 표면 상에 배치되어 있으며, 상기 제2 도전층 내에 매입되어 있고,
    상기 제2 도전층이 외측의 표면에 복수의 돌기를 갖고,
    상기 제2 도전층의 상기 돌기의 내측에 상기 코어 물질이 배치되어 있고,
    상기 기재 입자와 상기 코어 물질 사이에 상기 제1 도전층이 배치되어 있는 도전성 입자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 코어 물질에 가장 많이 포함되는 금속 원소와 상기 제2 도전층에 가장 많이 포함되는 금속 원소가 동일한 도전성 입자.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전층이 단층의 도전층인 도전성 입자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어 물질이 금속 입자인 도전성 입자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전층의 표면에 부착되어 있는 절연 물질을 더 구비하는 도전성 입자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료.
  11. 제1 접속 대상 부재와,
    제2 접속 대상 부재와,
    상기 제1, 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하며,
    상기 접속부가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있는 접속 구조체.
KR1020137029906A 2011-12-21 2012-12-19 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체 KR101942602B1 (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2011-280082 2011-12-21
JPJP-P-2011-280084 2011-12-21
JPJP-P-2011-280083 2011-12-21
JP2011280082 2011-12-21
JP2011280084 2011-12-21
JP2011280083 2011-12-21
PCT/JP2012/082910 WO2013094636A1 (ja) 2011-12-21 2012-12-19 導電性粒子、導電材料及び接続構造体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140106384A true KR20140106384A (ko) 2014-09-03
KR101942602B1 KR101942602B1 (ko) 2019-01-25

Family

ID=48668520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137029906A KR101942602B1 (ko) 2011-12-21 2012-12-19 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체

Country Status (5)

Country Link
JP (2) JP6049461B2 (ko)
KR (1) KR101942602B1 (ko)
CN (2) CN108806824B (ko)
TW (1) TWI615858B (ko)
WO (1) WO2013094636A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170036721A (ko) * 2014-10-29 2017-04-03 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 도전 재료
CN112863732A (zh) * 2014-10-29 2021-05-28 迪睿合株式会社 连接结构体的制造方法、连接结构体以及导电材料

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6470518B2 (ja) * 2013-07-16 2019-02-13 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6355474B2 (ja) * 2013-08-12 2018-07-11 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6352103B2 (ja) * 2013-08-12 2018-07-04 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6453032B2 (ja) * 2013-10-21 2019-01-16 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6445833B2 (ja) * 2013-10-21 2018-12-26 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6345075B2 (ja) * 2013-10-23 2018-06-20 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6739894B2 (ja) * 2013-11-18 2020-08-12 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP2015195178A (ja) * 2014-03-26 2015-11-05 デクセリアルズ株式会社 導電性粒子、導電性接着剤、接続体の製造方法、電子部品の接続方法、及び接続体
JP6340876B2 (ja) * 2014-03-31 2018-06-13 日立化成株式会社 導電粒子
JP6684052B2 (ja) * 2014-06-11 2020-04-22 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、導電材料及び接続構造体
JP6379761B2 (ja) * 2014-07-09 2018-08-29 日立化成株式会社 導電粒子、絶縁被覆導電粒子、異方導電性接着剤、接続構造体及び導電粒子の製造方法
JP6507551B2 (ja) * 2014-10-03 2019-05-08 日立化成株式会社 導電粒子
WO2016063941A1 (ja) * 2014-10-22 2016-04-28 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6386163B2 (ja) * 2016-02-08 2018-09-05 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6737293B2 (ja) * 2016-02-10 2020-08-05 日立化成株式会社 導電粒子、絶縁被覆導電粒子、異方導電性接着剤、接続構造体及び導電粒子の製造方法
CN114951647A (zh) * 2022-05-31 2022-08-30 安徽安坤新材科技有限公司 一种铜铝复合材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000243132A (ja) 1999-02-22 2000-09-08 Nippon Chem Ind Co Ltd 導電性無電解めっき粉体とその製造方法並びに該めっき粉体からなる導電性材料
JP2006228475A (ja) 2005-02-15 2006-08-31 Sekisui Chem Co Ltd 導電性微粒子及び異方性導電材料
JP2010027569A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Sony Chemical & Information Device Corp 導電性粒子、異方性導電フィルム、及び接合体、並びに、接続方法
JP2011108446A (ja) 2009-11-16 2011-06-02 Hitachi Chem Co Ltd 導電粒子及びその製造方法
JP2011204531A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Sekisui Chem Co Ltd 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、異方性導電材料及び接続構造体

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100437838C (zh) * 2003-07-07 2008-11-26 积水化学工业株式会社 包覆导电性粒子、各向异性导电材料以及导电连接结构体
KR101131229B1 (ko) * 2004-01-30 2012-03-28 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 도전성 미립자 및 이방성 도전 재료
JP4563110B2 (ja) * 2004-08-20 2010-10-13 積水化学工業株式会社 導電性微粒子の製造方法
JP2007207665A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Sekisui Chem Co Ltd 導電性粒子の製造方法、導電性粒子及び異方性導電材料
CN101529574A (zh) * 2006-10-31 2009-09-09 日立化成工业株式会社 电路连接结构体
JP2009032397A (ja) * 2007-07-24 2009-02-12 Sekisui Chem Co Ltd 導電性微粒子
JP2011100605A (ja) * 2009-11-05 2011-05-19 Hitachi Chem Co Ltd 回路接続材料及び、これを用いた回路部材の接続構造
JP4804596B1 (ja) * 2010-03-17 2011-11-02 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、異方性導電材料及び接続構造体
JP5476210B2 (ja) * 2010-05-19 2014-04-23 積水化学工業株式会社 導電性粒子、異方性導電材料及び接続構造体
JP5940760B2 (ja) * 2010-05-19 2016-06-29 積水化学工業株式会社 導電性粒子、異方性導電材料及び接続構造体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000243132A (ja) 1999-02-22 2000-09-08 Nippon Chem Ind Co Ltd 導電性無電解めっき粉体とその製造方法並びに該めっき粉体からなる導電性材料
JP2006228475A (ja) 2005-02-15 2006-08-31 Sekisui Chem Co Ltd 導電性微粒子及び異方性導電材料
JP2010027569A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Sony Chemical & Information Device Corp 導電性粒子、異方性導電フィルム、及び接合体、並びに、接続方法
CN102089832A (zh) * 2008-07-24 2011-06-08 索尼化学&信息部件株式会社 导电性粒子、各向异性导电膜、接合体以及连接方法
JP2011108446A (ja) 2009-11-16 2011-06-02 Hitachi Chem Co Ltd 導電粒子及びその製造方法
JP2011204531A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Sekisui Chem Co Ltd 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、異方性導電材料及び接続構造体

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170036721A (ko) * 2014-10-29 2017-04-03 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 도전 재료
CN112863732A (zh) * 2014-10-29 2021-05-28 迪睿合株式会社 连接结构体的制造方法、连接结构体以及导电材料
KR20220068267A (ko) * 2014-10-29 2022-05-25 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 도전 재료
CN112863732B (zh) * 2014-10-29 2023-01-17 迪睿合株式会社 连接结构体的制造方法、连接结构体以及导电材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN103748636A (zh) 2014-04-23
JP6247371B2 (ja) 2017-12-13
WO2013094636A1 (ja) 2013-06-27
JP2017084794A (ja) 2017-05-18
TW201333980A (zh) 2013-08-16
CN108806824B (zh) 2023-07-25
CN108806824A (zh) 2018-11-13
TWI615858B (zh) 2018-02-21
JPWO2013094636A1 (ja) 2015-04-27
JP6049461B2 (ja) 2016-12-21
KR101942602B1 (ko) 2019-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101942602B1 (ko) 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체
JP6475805B2 (ja) 絶縁性粒子付き導電性粒子、導電材料及び接続構造体
KR101987509B1 (ko) 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체
KR101962977B1 (ko) 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체
JP6034177B2 (ja) 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
KR101815336B1 (ko) 도전성 입자, 이방성 도전 재료 및 접속 구조체
JP5636118B2 (ja) 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6276351B2 (ja) 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP2014026971A (ja) 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6478308B2 (ja) 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6200318B2 (ja) 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP7180981B2 (ja) 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
JP6441555B2 (ja) 導電性粒子、導電材料及び接続構造体
KR20190008828A (ko) 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant