TW202248385A - 導電性粒子、導電材料及連接構造體 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種導電性粒子,其可有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可有效地提高導通可靠性。 本發明之導電性粒子具備導電性粒子本體、複數個含助焊劑之粒子、及助焊劑膜,且上述導電性粒子本體具備基材粒子、及配置於上述基材粒子之外側之導電部,上述含助焊劑之粒子配置於上述導電性粒子本體之外側,上述助焊劑膜配置於上述導電性粒子本體之外側。

Description

導電性粒子、導電材料及連接構造體
本發明係關於一種使用助焊劑之導電性粒子。又,本發明係關於一種使用上述導電性粒子之導電材料及連接構造體。
眾所周知有各向異性導電膏及各向異性導電膜等各向異性導電材料。於該各向異性導電材料中,導電性粒子分散於黏合劑樹脂中。
上述各向異性導電材料係用以獲得各種連接構造體。作為使用上述各向異性導電材料之連接,例如可例舉:軟性印刷基板與玻璃基板之連接(FOG(Film on Glass,覆膜玻璃))、半導體晶片與軟性印刷基板之連接(COF(Chip on Film,薄膜覆晶))、半導體晶片與玻璃基板之連接(COG(Chip on Glass,玻璃覆晶))、以及軟性印刷基板與玻璃環氧樹脂基板之連接(FOB(Film on Board,覆膜板))等。
藉由上述各向異性導電材料,而將例如軟性印刷基板之電極與玻璃環氧樹脂基板之電極進行電連接時,於玻璃環氧樹脂基板上配置包含導電性粒子之各向異性導電材料。繼而,積層軟性印刷基板,進行加熱及加壓。藉此,使各向異性導電材料硬化,經由導電性粒子將電極間電連接,而獲得連接構造體。
於上述導電性粒子及上述各向異性導電材料中,有時因導電連接前之保管條件等而於導電性粒子之導電部表面形成氧化覆膜。又,有時亦在供導電連接之電極之表面形成氧化覆膜。於經導電連接之連接構造體中,該氧化覆膜之存在會導致連接電阻變高,而使導通可靠性降低。為了除去導電性粒子及電極之表面之氧化覆膜,而有時於各向異性導電材料中調配助焊劑,或於導電性粒子之表面配置助焊劑。
下述專利文獻1中揭示有一種導電性接著劑組合物,其包含:(A)包含熔點為220℃以下之金屬之導電性粒子、(B)熱硬化性樹脂、及(C)助焊劑活性劑。(C)助焊劑活性劑之平均粒徑為15 μm以下。
下述專利文獻2中揭示有一種絕緣膜內具備金屬粒子之各向異性導電膜。於該各向異性導電膜中,在俯視下金屬粒子有規律地排列,並被配置成金屬粒子之各向異性導電膜表面側端部或各向異性導電膜背面側端部之至少任一個端部與助焊劑接觸或接近。於專利文獻2之金屬粒子中,助焊劑與金屬粒子之端部接觸或接近。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]WO2012/102077A1 [專利文獻2]WO2016/114160A1
[發明所欲解決之問題]
使用包含導電性粒子之導電材料進行導電連接時,將上方之複數個電極與下方之複數個電極電連接而進行導電連接。導電性粒子較理想為配置於上下之電極間,且較理想為不配置於相鄰之橫方向之電極間。相鄰之橫方向之電極間較理想為不被電連接。
於如專利文獻1、2所記載之先前之導電材料中,助焊劑之整體會因導電連接時之加熱及加壓等而迅速地於導電性粒子或電極之表面活化,從而導致助焊劑之活性能容易提前喪失。因此,有時無法充分去除導電性粒子之表面之氧化覆膜。作為結果,有時應連接之上下之電極間之連接電阻變高,從而導通可靠性降低。
本發明之目的在於提供一種可有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可有效地提高導通可靠性的導電性粒子。又,本發明之目的在於提供一種使用上述導電性粒子之導電材料及連接構造體。 [解決問題之技術手段]
根據本發明之廣泛態樣,提供一種導電性粒子,其具備:導電性粒子本體、複數個含助焊劑之粒子、及助焊劑膜,上述導電性粒子本體具備基材粒子、及配置於上述基材粒子之外側之導電部,上述含助焊劑之粒子配置於上述導電性粒子本體之外側,上述助焊劑膜配置於上述導電性粒子本體之外側。
於本發明之導電性粒子之某一特定態樣中,上述含助焊劑之粒子包含粒子本體及助焊劑,上述粒子本體為樹脂粒子。
於本發明之導電性粒子之某一特定態樣中,上述樹脂粒子之材料包含聚合性單體,上述聚合性單體之均聚物之玻璃轉移溫度為80℃以上。
於本發明之導電性粒子之某一特定態樣中,上述含助焊劑之粒子於歷時10秒對上述含助焊劑之粒子負載3.3 mN之最大試驗負荷時之壓縮-位移曲線中,不具有破裂點。
於本發明之導電性粒子之某一特定態樣中,上述導電部包含錫。
於本發明之導電性粒子之某一特定態樣中,上述導電性粒子之粒徑相對於上述含助焊劑之粒子之粒徑的比為3以上500以下。
於本發明之導電性粒子之某一特定態樣中,上述導電性粒子之粒徑為1 μm以上50 μm以下。
於本發明之導電性粒子之某一特定態樣中,將於乙醇100重量份添加有上述導電性粒子3重量份之導電性粒子含有液於20℃及40 kHz之條件下進行5分鐘超音波處理時,藉由下述式(1)所求出之含助焊劑之粒子的殘存率為99%以下。
含助焊劑之粒子之殘存率(%)=(超音波處理後之含助焊劑之粒子之被覆率/超音波處理前之含助焊劑之粒子之被覆率)×100・・・式(1)
根據本發明之廣泛態樣,提供一種導電材料,其包含上述之導電性粒子、及黏合劑樹脂。
根據本發明之廣泛態樣,提供一種連接構造體,其具備:第1連接對象構件,其於表面具有第1電極;第2連接對象構件,其於表面具有第2電極;及連接部,其將上述第1連接對象構件、與上述第2連接對象構件連接,上述連接部之材料包含上述之導電性粒子,上述第1電極與上述第2電極係藉由上述導電性粒子本體而電連接。 [發明之效果]
本發明之導電性粒子具備:導電性粒子本體、複數個含助焊劑之粒子、及助焊劑膜。本發明之導電性粒子中,上述導電性粒子本體具備:基材粒子、及配置於上述基材粒子之外側之導電部。於本發明之導電性粒子中,上述含助焊劑之粒子配置於上述導電性粒子本體之外側,上述助焊劑膜配置於上述導電性粒子本體之外側。本發明之導電性粒子由於具備上述構成,故而可有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可有效地提高導通可靠性。
以下,對本發明之詳情進行說明。
(導電性粒子) 本發明之導電性粒子具備:導電性粒子本體、複數個含助焊劑之粒子、及助焊劑膜。於本發明之導電性粒子中,上述導電性粒子本體具備:基材粒子、及配置於上述基材粒子之外側之導電部。本發明之導電性粒子中,上述含助焊劑之粒子配置於上述導電性粒子本體之外側,上述助焊劑膜配置於上述導電性粒子本體之外側。
本發明之導電性粒子由於具備上述構成,故而可有效地去除導電性粒子之表面(具體而言,導電性粒子之導電部之表面)及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可有效地提高導通可靠性。
於先前之導電性粒子及導電材料中,助焊劑成分之整體會因導電連接時之加熱及加壓等而迅速地於導電性粒子或電極之表面活化,從而導致助焊劑之活性能容易提前喪失。因此,有時無法充分去除導電性粒子之表面之氧化覆膜。作為結果,有時應連接之上下之電極間之連接電阻變高,從而導通可靠性降低。
本發明者進行了銳意研究,結果發現藉由使用具備特定構成之導電性粒子,可解決上述課題。本發明之導電性粒子於導電連接時之早期階段,可藉由導電連接時之加熱及加壓等,而利用助焊劑膜有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜。進而,於本發明之導電性粒子中,助焊劑會因導電連接時之加熱及加壓等而自含助焊劑之粒子中慢慢地漏出,因此可有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜。又,本發明即便於導電連接後,助焊劑亦會自含助焊劑之粒子中慢慢地漏出,因此可去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜。作為結果,可有效地提高應連接之上下之電極間之導通可靠性。
又,關於本發明之導電性粒子,因於導電連接時導電性粒子會受到縱方向之封裝應力,故而含助焊劑之粒子容易自導電性粒子本體之上部及下部之表面脫離。因此,含助焊劑之粒子不易殘存於導電性粒子本體與電極之間,作為結果,可有效地提高應連接之上下之電極間之導通可靠性。又,因於導電連接時導電性粒子不易受到橫方向之應力,故含助焊劑之粒子難以自導電性粒子本體之橫方向之表面脫離。作為結果,本發明之導電性粒子可有效地提高不可以連接之在橫方向上相鄰之電極間的絕緣可靠性。
因此,本發明於將電極間電連接之情形時,可有效地提高導通可靠性及絕緣可靠性。
進而,本發明由於具備上述構成,故而相較於先前之導電性粒子及導電材料,可減少助焊劑之含量。本發明可以少量之助焊劑有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可有效地提高導通可靠性。
上述導電性粒子係分散於黏合劑樹脂中,適宜用於獲得導電材料。
以下,一面參照圖式,一面對本發明之具體實施方式進行說明。再者,於圖1及下述之圖中,不同部位能夠互換。又,於圖1及下述之圖中,為了便於圖示,各構成要素之大小及厚度有時與實際之大小及厚度不同。例如助焊劑膜之厚度有時相當薄。
圖1係表示本發明之第1實施方式之導電性粒子之剖視圖。
圖1所示之導電性粒子1具備:導電性粒子本體11、複數個含助焊劑之粒子12、及助焊劑膜13。導電性粒子1中,導電性粒子本體11具備:基材粒子21、及配置於基材粒子21之外側之導電部22。導電性粒子1中,含助焊劑之粒子12配置於導電性粒子本體11之外側。導電性粒子1中,助焊劑膜13配置於導電性粒子本體11之外側。導電部22配置於基材粒子21之表面上,並與基材粒子21相接。導電性粒子1中,含助焊劑之粒子12配置於導電性粒子本體11(導電部22)之表面上,並與導電性粒子本體11(導電部22)相接。導電性粒子1中,助焊劑膜13配置於導電性粒子本體11(導電部22)之表面上,並與導電性粒子本體11(導電部22)相接。
導電部22係覆蓋基材粒子21之表面。導電性粒子本體11係基材粒子21之表面由導電部22被覆之被覆粒子。導電性粒子本體11於表面具有導電部22。
導電性粒子1中,導電部22係導電層。導電部22係單層之導電層。上述導電性粒子中,上述導電部可覆蓋上述基材粒子之整個表面,上述導電部亦可覆蓋上述基材粒子之表面之一部分。
導電性粒子1中,助焊劑膜13覆蓋導電性粒子本體11之表面(導電部22之表面)、及含助焊劑之粒子12之表面。
導電性粒子1例如可藉由如下方式獲得:使用配置助焊劑膜13之前之附著有含助焊劑之粒子12的導電性粒子本體11,藉由助焊劑處理而形成助焊劑膜13。又,下述之導電性粒子1B及導電性粒子1C亦可以與導電性粒子1相同之方式獲得。
圖2係表示本發明之第2實施方式之導電性粒子之剖視圖。
圖2所示之導電性粒子1A具備:導電性粒子本體11A、複數個含助焊劑之粒子12A、及助焊劑膜13A。導電性粒子1A中,導電性粒子本體11A具備:基材粒子21A、及配置於基材粒子21A之外側之導電部22A。導電性粒子1A中,含助焊劑之粒子12A配置於導電性粒子本體11A之外側。導電性粒子1A中,助焊劑膜13A配置於導電性粒子本體11A之外側。導電部22A配置於基材粒子21A之表面上,並與基材粒子21A相接。導電性粒子1A中,含助焊劑之粒子12A經由助焊劑膜13A而配置於導電性粒子本體11A(導電部22A)之表面上。導電性粒子1A中,含助焊劑之粒子12A配置於助焊劑膜13A之表面上。含助焊劑之粒子12A不與導電性粒子本體11A相接,而與助焊劑膜13A相接。導電性粒子1A中,助焊劑膜13A配置於導電性粒子本體11A(導電部22A)之表面上,並與導電性粒子本體11A(導電部22A)相接。導電性粒子1A中,助焊劑膜13A僅覆蓋導電性粒子本體11A之表面(導電部22A之表面)。導電性粒子1A中,助焊劑膜13A未覆蓋含助焊劑之粒子12A之表面。導電性粒子1A中,助焊劑膜13A配置於導電性粒子本體11A與含助焊劑之粒子12A之間。
導電性粒子1與導電性粒子1A係含助焊劑之粒子及助焊劑膜之構成不同。於上述含助焊劑之粒子與上述導電部之間可存在上述助焊劑膜,亦可不存在上述助焊劑膜。上述助焊劑膜可覆蓋上述含助焊劑之粒子之表面,亦可不覆蓋上述含助焊劑之粒子之表面。
導電性粒子1A例如可藉由如下方式獲得:使用配置含助焊劑之粒子12A及助焊劑膜13A之前之導電性粒子本體11A,藉由助焊劑處理形成助焊劑膜13A後,使含助焊劑之粒子12A附著於助焊劑膜13A。
圖3係表示本發明之第3實施方式之導電性粒子之剖視圖。
圖3所示之導電性粒子1B具備:導電性粒子本體11B、複數個含助焊劑之粒子12B、及助焊劑膜13B。導電性粒子1B中,導電性粒子本體11B具備:基材粒子21B、及配置於基材粒子21B之外側之導電部22B。於導電性粒子1B中,含助焊劑之粒子12B配置於導電性粒子本體11B之外側。導電性粒子1B中,助焊劑膜13B配置於導電性粒子本體11B之外側。導電部22B配置於基材粒子21B之表面上,並與基材粒子21B相接。於導電性粒子1B中,含助焊劑之粒子12B配置於導電性粒子本體11B(導電部22B)之表面上,並與導電部22B相接。於導電性粒子1B中,助焊劑膜13B配置於導電性粒子本體11B(導電部22B)之表面上,並與導電性粒子本體11B(導電部22B)相接。
導電性粒子1B中,導電部22B為2層之導電層。導電部22B具備:第1導電部22BA、及第2導電部22BB。導電部22B中,第1導電部22BA配置於基材粒子21B之外側,第2導電部22BB配置於第1導電部22BA之外側。導電部22B中,第1導電部22BA積層於基材粒子21B之表面上,第2導電部22BB積層於第1導電部22BA之表面上。
導電性粒子1與導電性粒子1B係導電部之構成不同。導電部可為單層之導電層,亦可為多層之導電層。
圖4係表示本發明之第4實施方式之導電性粒子之剖視圖。
圖4所示之導電性粒子1C具備:導電性粒子本體11C、複數個含助焊劑之粒子12C、及助焊劑膜13C。於導電性粒子1C中,導電性粒子本體11C具備:基材粒子21C、配置於基材粒子21C之外側之導電部22C、及配置於基材粒子21C之外側之複數個芯物質23C。導電部22C被覆基材粒子21C、及芯物質23C。藉由用導電部22C被覆芯物質23C,而使得導電性粒子本體11C於表面具有複數個突起11Ca。導電部22C之表面因芯物質23C而隆起,形成有複數個突起11Ca。
導電性粒子1與導電性粒子1C於有無使用芯物質、及導電性粒子本體有無突起之方面上有所不同。導電性粒子本體可於表面具有突起,亦可不具有突起。
以下,對導電性粒子之其他詳情進行說明。
再者,於本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。「(甲基)丙烯酸」表示丙烯酸及甲基丙烯酸。「(甲基)丙烯醯基」表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基。
上述導電性粒子之粒徑較佳為1 μm以上,更佳為10 μm以上,且較佳為50 μm以下,更佳為40 μm以下。若上述導電性粒子之粒徑為上述下限以上及上述上限以下,則於使用上述導電性粒子將電極間連接之情形時,導電性粒子與電極之接觸面積變得足夠大,且於形成導電部時變得難以形成凝聚之導電性粒子。又,經由導電性粒子本體而連接之電極間之間隔不會變得過大,且導電部難以自基材粒子之表面剝離。
上述導電性粒子本體之粒徑較佳為1 μm以上,更佳為10 μm以上,且較佳為50 μm以下,更佳為40 μm以下。若上述導電性粒子本體之粒徑為上述下限以上及上述上限以下,則於使用上述導電性粒子將電極間連接之情形時,導電性粒子本體與電極之接觸面積變得足夠大,且於形成導電部時變得難以形成凝聚之導電性粒子本體。又,經由導電性粒子本體而連接之電極間之間隔不會變得過大,且導電部難以自基材粒子之表面剝離。
上述導電性粒子及上述導電性粒子本體之粒徑較佳為平均粒徑,該平均粒徑表示數量平均粒徑。上述導電性粒子及上述導電性粒子本體之粒徑例如可藉由如下方式求出:利用電子顯微鏡或光學顯微鏡對任意50個導電性粒子進行觀察,而算出各導電性粒子及各導電性粒子本體之粒徑之平均值;或進行雷射繞射式粒度分佈測定。
就進一步有效地提高電極間之導通可靠性之觀點而言,上述導電性粒子及上述導電性粒子本體之粒徑之變異係數(CV值)較佳為10%以下,更佳為5%以下。
上述變異係數(CV值)可以如下方式進行測定。
CV值(%)=(ρ/Dn)×100 ρ:導電性粒子或導電性粒子本體之粒徑之標凖偏差 Dn:導電性粒子或導電性粒子本體之粒徑之平均值
上述導電性粒子及上述導電性粒子本體之形狀並無特別限定。上述導電性粒子及上述導電性粒子本體之形狀可為球狀,亦可為球狀以外之形狀,亦可為扁平狀等。
<基材粒子> 作為上述基材粒子,可例舉:樹脂粒子、除金屬粒子以外之無機粒子、有機無機混雜粒子及金屬粒子等。上述基材粒子較佳為除金屬粒子以外之基材粒子,更佳為樹脂粒子、除金屬粒子以外之無機粒子或有機無機混雜粒子。上述基材粒子亦可為具備核、及配置於該核之表面上之殼的核殼粒子。上述核亦可為有機核,上述殼亦可為無機殼。
作為上述樹脂粒子之材料,可例舉:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚異丁烯、及聚丁二烯等聚烯烴樹脂;聚(甲基)丙烯酸甲酯及聚丙烯酸甲酯等丙烯酸樹脂;聚碳酸酯、聚醯胺、酚-甲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、苯并胍胺-甲醛樹脂、脲-甲醛樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、苯并胍胺樹脂、尿素樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、飽和聚酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碸、聚苯醚、聚縮醛、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚碸、及二乙烯苯聚合物等。上述二乙烯苯聚合物亦可為二乙烯苯共聚物。作為上述二乙烯苯共聚物等,可例舉:二乙烯苯-苯乙烯共聚物及二乙烯苯-(甲基)丙烯酸酸酯共聚物等。上述樹脂粒子之材料較佳為使1種或2種以上之具有乙烯性不飽和基之聚合性單體聚合而成之聚合物,其原因在於可容易地將上述樹脂粒子之硬度控制在適宜範圍內。
於使具有乙烯性不飽和基之聚合性單體聚合而獲得上述樹脂粒子之情形時,作為該具有乙烯性不飽和基之聚合性單體,可例舉非交聯性之單體及交聯性之單體。
作為上述非交聯性之單體,可例舉:苯乙烯、及α-甲基苯乙烯等苯乙烯系單體;(甲基)丙烯酸、順丁烯二酸、及順丁烯二酸酐等含羧基單體;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸鯨蠟酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、及(甲基)丙烯酸異𦯉基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯化合物;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、聚氧乙烯(甲基)丙烯酸酯、及(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等含氧原子之(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯腈等含腈單體;甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、及丙基乙烯醚等乙烯醚化合物;乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、及硬脂酸乙烯酯等酸乙烯酯化合物;乙烯、丙烯、異戊二烯、及丁二烯等不飽和烴;(甲基)丙烯酸三氟甲酯、(甲基)丙烯酸五氟乙酯、氯乙烯、氟乙烯、及氯苯乙烯等含鹵素之單體等。
作為上述交聯性之單體,可例舉:四羥甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)伸丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、及1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯化合物;(異)氰尿酸三烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、二乙烯苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、二烯丙基丙烯醯胺、二烯丙基醚、以及γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷基苯乙烯、及乙烯基三甲氧基矽烷等含矽烷單體等。就於上述樹脂粒子之玻璃轉移溫度下含助焊劑之粒子亦保持形狀之觀點而言,上述交聯性之單體較佳為(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、或二季戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯。
藉由利用公知之方法使上述具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行聚合,可獲得上述樹脂粒子。作為該方法,例如可例舉:於自由基聚合起始劑之存在下進行懸浮聚合之方法;以及使用非交聯之種粒子,使自由基聚合起始劑以及單體膨潤來進行聚合之方法等。
於上述基材粒子為除金屬以外之無機粒子或有機無機混雜粒子之情形時,作為用以形成基材粒子之無機物,可例舉:二氧化矽、氧化鋁、鈦酸鋇、氧化鋯及碳黑等。上述無機物較佳為並非金屬。作為由上述二氧化矽形成之粒子,例如可例舉藉由使具有2個以上之水解性烷氧基矽烷基之矽化合物水解而形成交聯聚合物粒子後,視需要進行燒成而獲得之粒子。作為上述有機無機混雜粒子,例如可例舉:藉由經交聯之烷氧基矽烷基聚合物與丙烯酸樹脂所形成之有機無機混雜粒子等。
上述有機無機混雜粒子較佳為核殼型之有機無機混雜粒子,其具有:核、及配置於該核之表面上之殼。上述核較佳為有機核。上述殼較佳為無機殼。就有效地降低電極間之連接電阻之觀點而言,上述基材粒子較佳為具有有機核及配置於上述有機核之表面上之無機殼的有機無機混雜粒子。
作為上述有機核之材料,上可例舉:上述之樹脂粒子之材料等。
作為上述無機殼之材料,可例舉:作為上述之基材粒子之材料所例舉之無機物。上述無機殼之材料較佳為二氧化矽。上述無機殼較佳為藉由如下方式形成於上述核之表面上:將金屬醇鹽藉由溶膠凝膠法製成外殼狀物後,對該殼狀物進行燒成。上述金屬醇鹽較佳為烷醇矽烷。上述無機外殼較佳為由烷醇矽烷所形成。
於上述基材粒子為金屬粒子之情形時,作為該金屬粒子之材料之金屬,可例舉:銀、銅、鎳、矽、金及鈦等。
上述基材粒子之粒徑較佳為0.5 μm以上,更佳為9.5 μm以上,且較佳為49.95 μm以下,更佳為39.95 μm以下。若上述基材粒子之粒徑為上述下限以上及上述上限以下,則電極間之間隔變小,且可獲得即便增厚導電部之厚度,粒徑亦較小之導電性粒子。進而於基材粒子之表面形成導電部時粒子變得難以凝聚,而變得難以形成凝聚之導電性粒子。
上述基材粒子之形狀並無特別限定。上述基材粒子之形狀可為球狀,亦可為球狀以外之形狀,亦可為扁平狀等。
上述基材粒子之粒徑較佳為平均粒徑,該平均粒徑表示數量平均粒徑。上述基材粒子之粒徑可使用粒度分佈測定裝置等求出。基材粒子之粒徑較佳為藉由如下方式求出:利用電子顯微鏡或光學顯微鏡對任意50個基材粒子進行觀察,而算出平均值。於導電性粒子中,對上述基材粒子之粒徑進行測定之情形時,例如可以如下方式進行測定。
以導電性粒子之含量達到30重量%之方式添加至Kulzer公司製造之「Technovit 4000」中並使之分散,而製作包含導電性粒子之檢查用嵌埋樹脂體。以通過分散於上述檢查用嵌埋樹脂體中之導電性粒子(基材粒子)之中心附近的方式,使用離子研磨裝置(日立高新技術公司製造之「IM4000」),切出導電性粒子之剖面。然後,使用場發射型掃描式電子顯微鏡(FE-SEM),將圖像倍率設定為25000倍,隨機選擇50個導電性粒子,對各導電性粒子之基材粒子進行觀察。對各導電性粒子中之基材粒子之粒徑進行測量,將其等進行算術平均而作為基材粒子之粒徑。
<芯物質及突起> 上述導電性粒子本體較佳為於上述導電部之外表面具有突起。上述突起較佳為複數個。一般而言,大多在與導電性粒子本體接觸之電極之表面形成有氧化覆膜。於使用導電部之表面具有突起之導電性粒子本體之情形時,於導電連接時可藉由突起而有效地排除上述氧化覆膜。因此,電極與導電性粒子可進一步確實地接觸,而充分增大導電性粒子本體與電極之接觸面積,可進一步有效地降低連接電阻。進而,於使導電性粒子分散於黏合劑中而用作導電材料之情形時,可藉由導電性粒子本體之突起而進一步有效地排除導電性粒子本體與電極之間之黏合劑。因此,可充分增大導電性粒子本體與電極之接觸面積,而可進一步有效地降低連接電阻。上述導電性粒子本體較佳為於上述基材粒子之外側具有芯物質。上述導電性粒子本體較佳為於上述基材粒子之表面上具有芯物質。
作為於導電性粒子本體之表面形成突起之方法,可例舉以下之方法等。使芯物質附著至基材粒子之表面後,藉由無電解鍍覆而形成導電部之方法。於基材粒子之表面藉由無電解鍍覆形成導電部後,使芯物質附著,進而藉由無電解鍍覆而形成導電層之方法。於基材粒子之表面藉由無電解鍍覆形成導電部後,進而藉由無電解鍍覆形成組成與導電部相同之突起之方法。
作為使芯物質附著於基材粒子之表面之方法,例如可例舉:於基材粒子之分散液中添加芯物質,藉由例如凡得瓦爾力使芯物質集聚並附著於基材粒子之表面的方法;以及於加入有基材粒子之容器中添加芯物質,藉由基於容器旋轉等之機械作用而使芯物質附著於基材粒子之表面的方法等。其中,為了容易控制所附著之芯物質之量,較佳為使芯物質集聚並附著於分散液中之基材粒子之表面的方法。
上述導電性粒子亦可於上述基材粒子之外側具有第1導電部,且於第1導電部之外側具有第2導電部。於該情形時,亦可使芯物質附著於上述第1導電部之表面。上述芯物質較佳為由上述第2導電部被覆。上述芯物質之短徑較佳為0.05 μm以上,且較佳為0.5 μm以下。導電性粒子較佳為藉由如下方式獲得:於基材粒子之表面上形成第1導電部,繼而使芯物質附著至第1導電部之表面上後,於第1導電部及芯物質之表面上形成第2導電部。
作為構成上述芯物質之物質,可例舉導電性物質及非導電性物質。作為上述導電性物質,例如可例舉:金屬、金屬之氧化物、石墨等導電性非金屬及導電性聚合物等。作為上述導電性聚合物,可例舉聚乙炔等。作為上述非導電性物質,可例舉:二氧化矽、氧化鋁及氧化鋯等。就提高導電性之觀點而言,構成上述芯物質之物質較佳為金屬。上述芯物質較佳為金屬粒子。
作為上述金屬,例如可例舉:金、銀、銅、鉑、鋅、鐵、鉛、錫、鋁、鈷、銦、鎳、鉻、鈦、銻、鉍、鍺及鎘等金屬;以及錫-鉛合金、錫-銅合金、錫-銀合金、錫-鉛-銀合金及碳化鎢等由2種以上之金屬所構成之合金等。其中,較佳為鎳、銅、銀或金。構成上述芯物質之金屬可與構成上述導電部(導電層)之金屬相同,亦可不同。
上述芯物質之形狀並無特別限定。芯物質之形狀較佳為塊狀。作為芯物質,例如可例舉:粒子狀之塊、複數個微小粒子凝聚而成之凝聚塊、及不定形之塊等。
複數個上述突起之平均高度較佳為0.001 μm以上,更佳為0.05 μm以上,且較佳為0.9 μm以下,更佳為0.2 μm以下。若上述突起之平均高度為上述下限以上及上述上限以下,則可有效地降低電極間之連接電阻。
<導電部> 本發明中,上述導電性粒子於表面具有導電部。上述導電部配置於上述基材粒子之表面上。
上述導電部較佳為包含金屬。構成上述導電部之金屬並無特別限定。作為上述金屬,可例舉:錫、金、銀、銅、錫、鉑、鈀、鋅、鉛、鋁、鈷、銦、鎳、鉻、鈦、銻、鉍、鍺及鎘、以及其等之合金等。又,上述金屬亦可使用摻雜錫之氧化銦(ITO)。上述金屬可僅使用1種,亦可併用2種以上。
就進一步提高導通可靠性之觀點而言,上述導電部較佳為包含錫、鎳、銅或金,更佳為包含錫或鎳,進而較佳為包含錫。
就進一步提高導通可靠性之觀點而言,上述導電部較佳為包含錫作為主金屬。就進一步提高導通可靠性之觀點而言,上述導電部100重量%中,錫之含量較佳為10重量%以上。就進一步提高導通可靠性之觀點而言,上述導電部100重量%中,錫之含量較佳為15重量%以上,更佳為20重量%以上,進而較佳為25重量%以上,尤佳為30重量%以上。上述導電部100重量%中,錫之含量亦可為100重量%(總量)。
上述導電部可由一層形成。上述導電部亦可由複數層形成。即,上述導電部亦可具有2層以上之積層構造。於上述導電部由複數層形成之情形時,構成最外層之金屬較佳為錫、鎳或金,更佳為錫或鎳,進而較佳為錫。於構成最外層之金屬為該等較佳金屬之情形時,電極間之連接電阻進一步變低。又,於構成最外層之金屬為金之情形時,耐腐蝕性進一步變高。
上述基材粒子之總表面積100%中,上述導電部之面積(被覆率)較佳為80%以上,更佳為90%以上。上述被覆率之上限並無特別限定。上述被覆率亦可為99%以下。若上述被覆率為上述下限以上及上述上限以下,則於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高導通可靠性。
上述導電部之厚度較佳為0.005 μm以上,更佳為0.01 μm以上,且較佳為10 μm以下,更佳為1 μm以下,進而較佳為0.5 μm以下。若上述導電部之厚度為上述下限以上及上述上限以下,則可進一步有效地提高導通可靠性,且導電性粒子不會變得過硬,而於連接電極間時可使導電性粒子充分地變形。
於上述導電部由複數層形成之情形時,最外層之導電部之厚度較佳為0.001 μm以上,更佳為0.01 μm以上,且較佳為0.5 μm以下,更佳為0.3 μm以下。若上述最外層之導電部之厚度為上述下限以上及上述上限以下,則最外層之導電部變得均一,耐腐蝕性變得足夠高,且可充分降低電極間之連接電阻。
上述導電部之厚度例如可藉由使用穿透式電子顯微鏡(TEM)來觀察導電性粒子之剖面來測定。
於上述基材粒子之表面上形成導電部之方法並無特別限定。作為形成上述導電部之方法,例如可例舉:利用無電解鍍覆之方法、利用電鍍之方法、利用物理碰撞之方法、利用機械化學反應之方法、利用物理蒸鍍或物理吸附之方法、以及將金屬粉末或包含金屬粉末及黏合劑之膏塗佈於基材粒子之表面的方法等。形成上述導電部之方法較佳為利用無電解鍍覆、電鍍或物理碰撞之方法。作為上述利用物理蒸鍍之方法,可例舉:真空蒸鍍、離子鍍覆及離子濺鍍等方法。又,上述利用物理碰撞之方法中,例如可使用Theta Composer(德壽工作所公司製造)等。
<含助焊劑之粒子> 上述導電性粒子具備含助焊劑之粒子。上述含助焊劑之粒子配置於上述導電性粒子本體之外側。上述含助焊劑之粒子配置於上述導電性粒子本體之表面上。上述含助焊劑之粒子配置於上述導電部之表面上。上述含助焊劑之粒子亦可經由助焊劑膜等而配置於上述導電性粒子本體或上述導電部之表面上。上述含助焊劑之粒子可與上述導電性粒子本體之表面相接,亦可不與上述導電性粒子本體之表面相接。上述含助焊劑之粒子可與上述導電部之表面相接,亦可不與上述導電部之表面相接。
上述含助焊劑之粒子較佳為包含粒子本體、及助焊劑。
作為上述粒子本體,可例舉:除金屬粒子以外之無機粒子、樹脂粒子、有機無機混雜粒子及金屬粒子等。上述粒子本體較佳為除金屬粒子以外之無機粒子、或樹脂粒子,更佳為樹脂粒子。
作為上述除金屬粒子以外之無機粒子,可例舉:二氧化矽、氧化鋁、及氧化鈦等。作為上述二氧化矽,可例舉:多孔質二氧化矽等。
作為上述樹脂粒子之材料,可例舉:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚異丁烯、及聚丁二烯等聚烯烴樹脂;聚(甲基)丙烯酸甲酯及聚丙烯酸甲酯等丙烯酸樹脂;聚碳酸酯、聚醯胺、酚-甲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、苯并胍胺-甲醛樹脂、脲-甲醛樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、苯并胍胺樹脂、尿素樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、飽和聚酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碸、聚苯醚、聚縮醛、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚碸、及二乙烯苯聚合物等。上述二乙烯苯聚合物亦可為二乙烯苯共聚物。作為上述二乙烯苯共聚物等,可例舉:二乙烯苯-苯乙烯共聚物及二乙烯苯-(甲基)丙烯酸酸酯共聚物等。上述樹脂粒子之材料較佳為包含聚合性單體,更佳為使1種或2種以上之具有乙烯性不飽和基之聚合性單體聚合而成之聚合物,其原因在於可容易地將上述樹脂粒子之硬度控制在適宜範圍內。
於使具有乙烯性不飽和基之聚合性單體聚合而獲得上述樹脂粒子之情形時,作為該具有乙烯性不飽和基之聚合性單體,可例舉非交聯性之單體及交聯性之單體。
作為上述非交聯性之單體,可例舉:苯乙烯、及α-甲基苯乙烯等苯乙烯系單體;(甲基)丙烯酸、順丁烯二酸、及順丁烯二酸酐等含羧基單體;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸鯨蠟酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、及(甲基)丙烯酸異𦯉基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯化合物;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、聚氧乙烯(甲基)丙烯酸酯、及(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等含氧原子之(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯腈等含腈單體;甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、及丙基乙烯醚等乙烯醚化合物;乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、及硬脂酸乙烯酯等酸乙烯酯化合物;乙烯、丙烯、異戊二烯、及丁二烯等不飽和烴;(甲基)丙烯酸三氟甲酯、(甲基)丙烯酸五氟乙酯、氯乙烯、氟乙烯、及氯苯乙烯等含鹵素之單體等。
作為上述交聯性之單體,可例舉:四羥甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)伸丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、及1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯化合物;(異)氰尿酸三烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、二乙烯苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、二烯丙基丙烯醯胺、二烯丙基醚、以及γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷基苯乙烯、及乙烯基三甲氧基矽烷等含矽烷單體等。
藉由利用公知之方法使上述具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行聚合,可獲得上述樹脂粒子。作為該方法,例如可例舉:於自由基聚合起始劑之存在下進行懸浮聚合之方法;以及使用非交聯之種粒子,使自由基聚合起始劑以及單體膨潤來進行聚合之方法等。
上述聚合性單體之均聚物之玻璃轉移溫度較佳為40℃以上,更佳為50℃以上,進而較佳為80℃以上,且較佳為250℃以下,更佳為230℃以下,進而較佳為200℃以下。若上述聚合性單體之均聚物之玻璃轉移溫度為上述下限以上及上述上限以下,則助焊劑因導電連接時之加熱、加壓而自含助焊劑之粒子中慢慢地漏出。作為結果,可進一步有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高導通可靠性。上述樹脂粒子之材料之聚合性單體中,以重量基準計含量最多之聚合性單體之均聚物之玻璃轉移溫度較佳為上述下限以上,且較佳為上述上限以下。
上述助焊劑並無特別限定。作為上述助焊劑,可例舉:氯化鋅、氯化鋅與無機鹵化物之混合物、氯化鋅與無機酸之混合物、磷酸、磷酸之衍生物、有機鹵化物、肼、胺化合物、熔融鹽、有機酸及松脂等。上述助焊劑可僅使用1種,亦可併用2種以上。
作為上述胺化合物,可例舉:環己胺、二環己胺、苄胺、二苯甲基胺、咪唑、苯并咪唑、苯基咪唑、羧基苯并咪唑、及苯并三唑羧基苯并三唑等。
作為上述熔融鹽,可例舉氯化銨等。
就進一步有效地提高導通可靠性之觀點而言,上述助焊劑較佳為有機酸、或松脂,更佳為松脂。
上述有機酸較佳為具有2個以上之羧基之有機酸。作為上述具有2個以上之羧基之有機酸,可例舉:琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、及癸二酸等。
上述松脂係以松香酸作為主成分之松香類。作為上述松香類,可例舉:松香酸、及丙烯酸改性松香等。就進一步有效地提高導通可靠性之觀點而言,上述松香類更佳為松香酸。
上述助焊劑之熔點(活性溫度)較佳為10℃以上,更佳為50℃以上,更佳為70℃以上,進而較佳為80℃以上,且較佳為200℃以下,更佳為190℃以下,進而較佳為160℃以下,進而更佳為150℃以下,進一步更佳為140℃以下。若上述助焊劑之熔點為上述下限以上及上述上限以下,則進一步有效地發揮助焊劑效果,而進一步有效率地於電極上配置導電性粒子。上述助焊劑之熔點(活性溫度)較佳為80℃以上190℃以下,尤佳為80℃以上140℃以下。
作為助焊劑之熔點(活性溫度)為80℃以上190℃以下之上述助焊劑,可例舉:琥珀酸(熔點186℃)、戊二酸(熔點96℃)、己二酸(熔點152℃)、庚二酸(熔點104℃)、辛二酸(熔點142℃)等二羧酸、苯甲酸(熔點122℃)、以及蘋果酸(熔點130℃)等。
又,上述助焊劑之沸點較佳為300℃以下。
就提高助焊劑之效果之觀點而言,本發明之導電性粒子中,上述含助焊劑之粒子之粒徑較佳為100 nm以上,更佳為200 nm以上,進而較佳為350 nm以上,且較佳為800 nm以下,更佳為500 nm以下,進而較佳為400 nm以下。
上述含助焊劑之粒子之粒徑為平均粒徑,該平均粒徑表示體積平均粒徑。上述含助焊劑之粒子之粒徑可使用粒度分佈測定裝置等求出。
上述導電性粒子之粒徑相對於上述含助焊劑之粒子之粒徑的比(導電性粒子之粒徑/含助焊劑之粒子之粒徑)較佳為3以上,更佳為6以上,進而較佳為16以上,且較佳為500以下,更佳為150以下,進而較佳為100以下,尤佳為70以下。若上述比(導電性粒子之粒徑/含助焊劑之粒子之粒徑)為上述下限以上及上述上限以下,則於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高絕緣可靠性及導通可靠性。
上述導電性粒子本體之粒徑相對於上述含助焊劑之粒子之粒徑的比(導電性粒子本體之粒徑/含助焊劑之粒子之粒徑)較佳為3以上,更佳為6以上,進而較佳為16以上,且較佳為500以下,更佳為150以下,進而較佳為100以下,尤佳為60以下。若上述比(導電性粒子本體之粒徑/含助焊劑之粒子之粒徑)為上述下限以上及上述上限以下,則於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高絕緣可靠性及導通可靠性。
就進一步有效地發揮本發明之效果之觀點而言,上述含助焊劑之粒子之粒徑之變異係數(CV值)較佳為20%以下。
上述變異係數(CV值)可以如下方式進行測定。
CV值(%)=(ρ/Dn)×100 ρ:含助焊劑之粒子之粒徑之標凖偏差 Dn:含助焊劑之粒子之粒徑之平均值
上述含助焊劑之粒子之形狀並無特別限定。上述含助焊劑之粒子之形狀可為球狀,亦可為球狀以外之形狀,亦可為扁平狀等。就進一步有效地發揮本發明之效果之觀點而言,上述含助焊劑之粒子較佳為球狀。
就進一步有效地發揮本發明之效果之觀點而言,於上述含助焊劑之粒子之粒子本體為樹脂粒子之情形時,較佳為於作為該樹脂粒子之材料之聚合性單體之均聚物的玻璃轉移溫度下,上述含助焊劑之粒子維持粒子狀。
上述含助焊劑之粒子較佳為於歷時10秒對該含助焊劑之粒子負載3.3 mN之最大試驗負荷時之壓縮-位移曲線中,不具有破裂點。於該情形時,助焊劑因導電連接時之加熱及加壓而自含助焊劑之粒子中慢慢地漏出,因此可進一步有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高導通可靠性。具體而言,使用微小壓縮試驗機,利用圓柱(直徑50 μm,金剛石製)之平滑壓子端面,於在25℃下歷時10秒負載3.3 mN之最大試驗負荷之條件下對含助焊劑之粒子進行壓縮。測定此時之負荷值(N)及壓縮位移(mm)並製作壓縮-位移曲線。作為上述微小壓縮試驗機,例如可使用ELIONIX公司製造之「ENT-NEXUS」等。
又,就進一步有效地發揮本發明之效果之觀點而言,上述含助焊劑之粒子較佳為並非內包助焊劑之微膠囊。上述含助焊劑之粒子中之粒子本體亦可為具有多孔構造之粒子。上述多孔構造意指具有複數個孔(細孔)之構造。
自上述含助焊劑之粒子之表面朝向中心將距離進行3等分,將上述含助焊劑之粒子分成3個部分即表面部分、中心部分、及表面部分與中心部分之間之中間部分時,上述含助焊劑之粒子可於上述表面部分包含助焊劑,亦可於上述中間部分包含助焊劑,亦可於上述中心部分包含助焊劑。上述含助焊劑之粒子較佳為於上述表面部分包含助焊劑,更佳為於上述表面部分及上述中間部分包含助焊劑,進而較佳為於上述表面部分、上述中間部分及上述中心部分包含助焊劑。於該情形時,助焊劑因導電連接時之加熱及加壓而自含助焊劑之粒子中慢慢地漏出,因此可進一步有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高導通可靠性及絕緣可靠性。又,上述含助焊劑之粒子亦可於上述中間部分及上述中心部分包含助焊劑。
又,就有效地提高導通可靠性及絕緣可靠性之觀點而言,上述含助焊劑之粒子較佳為自含助焊劑之粒子之表面朝向中心,在厚度10 nm之最表面部分包含助焊劑。
就使導通可靠性變得良好之觀點而言,較佳為將於乙醇100重量份中添加有上述導電性粒子3重量份之導電性粒子含有液於20℃及40 kHz之條件下進行5分鐘超音波處理時,藉由下述式(1)所求出之含助焊劑之粒子之殘存率為99%以下。
含助焊劑之粒子之殘存率(%)=(超音波處理後之含助焊劑之粒子之被覆率/超音波處理前之含助焊劑之粒子之被覆率)×100・・・式(1)
上述含助焊劑之粒子之被覆率意指上述導電性粒子本體之總表面積100%中,配置有上述含助焊劑之粒子之部分之合計面積。上述含助焊劑之粒子之被覆率可藉由如下方式求出:利用電子顯微鏡或光學顯微鏡對導電性粒子進行觀察,算出配置有含助焊劑之粒子之部分之表面積相對於導電性粒子本體之投影面積的百分率。上述含助焊劑之粒子之被覆率較佳為藉由如下方式求出:利用掃描式電子顯微鏡(SEM)對任意20個導電性粒子進行觀察,算出配置有含助焊劑之粒子之部分之表面積相對於導電性粒子本體之投影面積之百分率的平均值。
就使導通可靠性變得良好之觀點而言,上述含助焊劑之粒子之殘存率較佳為90%以下,更佳為70%以下,進而較佳為65%以下,尤佳為60%以下。上述含助焊劑之粒子之殘存率之下限並無特別限定。上述含助焊劑之粒子之殘存率亦可為0%。
作為使上述含助焊劑之粒子之殘存率為上述較佳範圍之方法,可例舉:使用由接著性較低之材料構成之粒子作為含助焊劑之粒子之粒子本體的方法;及使用助焊劑含有率較高之粒子作為含助焊劑之粒子之粒子本體的方法等。
作為使上述粒子本體含有上述助焊劑之方法(形成含助焊劑之粒子之方法),可例舉以下之方法等。使粒子本體分散於以低濃度含有助焊劑之溶劑中而吸附助焊劑成分之方法。將以高濃度含有助焊劑成分之有機溶劑噴射至粒子本體而附著助焊劑之方法。於粒子製作時之溶劑中添加助焊劑而使粒子本體之內部含有助焊劑之方法。就使導通可靠性變得良好之觀點而言,使上述粒子本體含有上述助焊劑之方法較佳為使粒子本體分散於以低濃度含有助焊劑之溶劑中而吸附助焊劑成分之方法。
作為於上述導電性粒子本體之表面上配置上述含助焊劑之粒子之方法,可例舉:化學方法、及物理或機械方法等。作為上述化學方法,例如可例舉:界面聚合法、於粒子存在下之懸浮聚合法及乳化聚合法等。作為上述物理或機械方法,可例舉:利用噴霧乾燥、混雜、靜電附著法、噴霧法、浸漬及真空蒸鍍之方法等。於將電極間電連接之情形時,就進一步有效地提高絕緣可靠性及導通可靠性之觀點而言,於上述導電性粒子本體之表面上配置上述含助焊劑之粒子之方法較佳為靜電附著法。
上述導電部之外表面、及上述含助焊劑之粒子之外表面可分別由具有反應性官能基之化合物被覆。上述導電部之外表面與上述含助焊劑之粒子之外表面可不直接化學鍵結,亦可藉由具有反應性官能基之化合物而間接地化學鍵結。將羧基導入至上述導電部之外表面後,該羧基經由聚伸乙基亞胺等高分子電解質而與含助焊劑之粒子之外表面之官能基化學鍵結。
就進一步有效地發揮本發明之效果之觀點而言,上述導電性粒子100重量%中,上述含助焊劑之粒子之含量較佳為1重量%以上,更佳為1.5重量%以上,進而較佳為2重量%以上,進而更佳為2.5重量%以上,尤佳為3重量%以上。
上述導電性粒子100重量%中,上述含助焊劑之粒子中之助焊劑之含量及上述助焊劑膜中之助焊劑之含量的合計較佳為1重量%以上,更佳為1.5重量%以上,進而較佳為2重量%以上,進而更佳為3重量%以上,尤佳為10重量%以上。若助焊劑之含量之合計為上述下限以上,則可進一步有效地發揮本發明之效果。
上述含助焊劑之粒子中之助焊劑之含量及下述之助焊劑膜中之助焊劑之含量的合計100重量%中,上述含助焊劑之粒子中之助焊劑之含量較佳為5重量%以上,更佳為10重量%以上,進而較佳為15重量%以上,進而更佳為20重量%以上,尤佳為50重量%以上。若上述含助焊劑之粒子中之助焊劑之含量為上述下限以上,則可進一步有效地發揮本發明之效果。
<助焊劑膜> 上述導電性粒子具備助焊劑膜。上述助焊劑膜配置於上述導電性粒子本體之外側。上述助焊劑膜配置於上述導電部之外側。上述助焊劑膜配置於上述導電性粒子本體之表面上。上述助焊劑膜配置於上述導電部之表面上。上述助焊劑膜可配置於上述含助焊劑之粒子之外側,亦可不配置於上述含助焊劑之粒子之外側。上述助焊劑膜可配置於上述含助焊劑之粒子之表面上,亦可不配置於上述含助焊劑之粒子之表面上。
作為上述助焊劑膜中之助焊劑,可例舉上述之助焊劑。上述助焊劑膜中之助焊劑可與上述含助焊劑之粒子中之助焊劑相同,亦可不同。
上述導電性粒子本體之總表面積100%中,上述助焊劑膜之面積(上述助焊劑膜之被覆率)較佳為40%以上,更佳為50%以上。上述被覆率之上限並無特別限定。上述被覆率亦可為99%以下。若上述被覆率為上述下限以上及上述上限以下,則可進一步有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高導通可靠性。
上述助焊劑膜之厚度較佳為0.5 nm以上,更佳為1 nm以上,且較佳為100 nm以下,更佳為50 nm以下,進而較佳為25 nm以下。若上述助焊劑膜之厚度為上述下限以上及上述上限以下,則可進一步有效地提高導通可靠性,且不會使導電性粒子變得過硬,而在將電極間連接時使導電性粒子充分地變形。
作為於上述導電性粒子本體之表面上配置上述助焊劑膜之方法,可例舉:物理或機械方法等。作為上述物理或機械方法,可例舉:利用噴霧乾燥、混雜、靜電附著法、噴霧法、浸漬及真空蒸鍍之方法等。於將電極間電連接之情形時,就進一步有效地提高絕緣可靠性及導通可靠性之觀點而言,於上述導電性粒子本體之表面上配置上述助焊劑膜之方法較佳為浸漬。
(導電材料) 本發明之導電材料包含上述之導電性粒子、及黏合劑樹脂。上述導電性粒子較佳為分散於黏合劑樹脂中來使用,且較佳為分散於黏合劑樹脂中而作為導電材料來使用。上述導電材料較佳為各向異性導電材料。上述導電材料較佳為用於電極間之電連接。上述導電材料較佳為電路連接用導電材料。上述導電材料由於使用有上述導電性粒子,故而可進一步提高電極間之絕緣可靠性及導通可靠性。
上述黏合劑樹脂並無特別限定。作為上述黏合劑樹脂,可使用公知之絕緣性樹脂。上述黏合劑樹脂較佳為包含熱塑性成分(熱塑性化合物)或硬化性成分,更佳為包含硬化性成分。作為上述硬化性成分,可例舉:光硬化性成分及熱硬化性成分。上述光硬化性成分較佳為包含光硬化性化合物及光聚合起始劑。上述熱硬化性成分較佳為包含熱硬化性化合物及熱硬化劑。
作為上述黏合劑樹脂,例如可例舉:乙烯樹脂、熱塑性樹脂、硬化性樹脂、熱塑性嵌段共聚物及彈性體等。上述黏合劑樹脂可僅使用1種,亦可併用2種以上。
作為上述乙烯樹脂,例如可例舉:乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂及苯乙烯樹脂等。作為上述熱塑性樹脂,例如可例舉:聚烯烴樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及聚醯胺樹脂等。作為上述硬化性樹脂,例如可例舉:環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂及不飽和聚酯樹脂等。再者,上述硬化性樹脂亦可為常溫硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂或濕氣硬化型樹脂。上述硬化性樹脂亦可與硬化劑併用。作為上述熱塑性嵌段共聚物,例如可例舉:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物之氫化物、及苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物之氫化物等。作為上述彈性體,例如可例舉:苯乙烯-丁二烯共聚橡膠、及丙烯腈-苯乙烯嵌段共聚橡膠等。
上述導電材料除上述導電性粒子及上述黏合劑樹脂以外,還可含有例如填充劑、增量劑、軟化劑、塑化劑、聚合觸媒、硬化觸媒、著色劑、抗氧化劑、熱穩定劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、潤滑劑、抗靜電劑及阻燃劑等各種添加劑。
使上述導電性粒子分散於上述黏合劑樹脂中之方法可使用先前公知之分散方法,並無特別限定。作為使上述導電性粒子分散於上述黏合劑樹脂中之方法,例如可例舉以下之方法等。於上述黏合劑樹脂中添加上述導電性粒子後,利用行星式混合機等進行混練以使之分散的方法。使用均質器等使上述導電性粒子均一地分散至水或有機溶劑中後,添加於上述黏合劑樹脂中,利用行星式混合機等進行混練以使之分散的方法。將上述黏合劑樹脂利用水或有機溶劑等稀釋後,添加上述導電性粒子,利用行星式混合機等進行混練以使之分散的方法。
上述導電材料於25℃下之黏度(η25)較佳為30 Pa・s以上,更佳為50 Pa・s以上,且較佳為400 Pa・s以下,更佳為300 Pa・s以下。若上述導電材料於25℃下之黏度為上述下限以上及上述上限以下,則可進一步有效地提高電極間之絕緣可靠性,可進一步有效地提高電極間之導通可靠性。上述黏度(η25)可藉由調配成分之種類及調配量來適當調整。
上述黏度(η25)例如可使用E型黏度計(東機產業公司製造之「TVE22L」)等,於25℃及5 rpm之條件下進行測定。
本發明之導電材料可用作導電膏及導電膜等。於本發明之導電材料為導電膜之情形時,亦可於包含導電性粒子之導電膜上積層不包含導電性粒子之膜。上述導電膏較佳為各向異性導電膏。上述導電膜較佳為各向異性導電膜。
上述導電材料100重量%中,上述黏合劑樹脂之含量較佳為10重量%以上,更佳為30重量%以上,進而較佳為50重量%以上,尤佳為70重量%以上,且較佳為99.99重量%以下,更佳為99.9重量%以下。若上述黏合劑樹脂之含量為上述下限以上及上述上限以下,則可於電極間有效率地配置導電性粒子,而進一步提高藉由導電材料連接之連接對象構件之連接可靠性。
上述導電材料100重量%中,上述導電性粒子之含量較佳為0.01重量%以上,更佳為0.1重量%以上,且較佳為80重量%以下,更佳為60重量%以下,進而較佳為40重量%以下,尤佳為20重量%以下,最佳為10重量%以下。若上述導電性粒子之含量為上述下限以上及上述上限以下,則可進一步提高電極間之導通可靠性及絕緣可靠性。
(連接構造體) 本發明之連接構造體具備:第1連接對象構件,其於表面具有第1電極;第2連接對象構件,其於表面具有第2電極;及連接部,其將上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件連接。本發明之連接構造體中,上述連接部之材料包含上述導電性粒子。本發明之連接構造體中,上述第1電極與上述第2電極係藉由上述導電性粒子本體而電連接。上述連接部之材料較佳為導電性粒子、或包含上述導電性粒子與黏合劑樹脂之導電材料。
上述連接構造體可經如下步驟獲得:於上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件之間配置上述導電性粒子或上述導電材料之步驟;及藉由熱壓接而進行導電連接之步驟。上述熱壓接時,較佳為上述含助焊劑之粒子自上述導電性粒子中脫離。尤佳為導電性粒子本體與電極之間之上述含助焊劑之粒子自上述導電性粒子中脫離。
圖5係模式性地表示使用本發明之第1實施方式之導電性粒子之連接構造體的剖視圖。
圖5所示之連接構造體81具備:第1連接對象構件82、第2連接對象構件83、及將第1連接對象構件82及第2連接對象構件83連接之連接部84。連接部84係由包含導電性粒子1之導電材料所形成。連接部84較佳為藉由使包含複數個導電性粒子1之導電材料硬化而形成。再者,於圖5中,為了便於圖示而以略圖表示導電性粒子1。亦可使用導電性粒子1A、導電性粒子1B、或導電性粒子1C代替導電性粒子1。
第1連接對象構件82於表面(上表面)具有複數個第1電極82a。第2連接對象構件83於表面(下表面)具有複數個第2電極83a。第1電極82a與第2電極83a係藉由1個或複數個導電性粒子1中之導電性粒子本體11而電連接。因此,第1連接對象構件82及第2連接對象構件83係藉由導電性粒子1中之導電性粒子本體11而電連接。
上述連接構造體之製造方法並無特別限定。作為連接構造體之製造方法之一例,可例舉:於第1連接對象構件與第2連接對象構件之間配置上述導電材料而獲得積層體後,對該積層體進行加熱及加壓之方法等。上述熱壓接之壓力較佳為40 MPa以上,更佳為60 MPa以上,且較佳為90 MPa以下,更佳為70 MPa以下。上述熱壓接之加熱之溫度較佳為80℃以上,更佳為100℃以上,且較佳為140℃以下,更佳為120℃以下。若上述熱壓接之壓力及溫度為上述下限以上及上述上限以下,則於導電連接時可容易地自導電性粒子之表面排除上述含助焊劑之粒子及上述助焊劑膜,而可進一步提高電極間之導通可靠性。又,於上述含助焊劑之粒子脫離時,助焊劑自上述含助焊劑之粒子中慢慢地漏出,因此可進一步有效地去除導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高導通可靠性。進而,即便於導電連接後,助焊劑亦會自上述含助焊劑之粒子中慢慢地漏出,因此亦可有效地去除導電連接後之導電性粒子之表面及電極之表面之氧化覆膜,且於將電極間電連接之情形時,可進一步有效地提高導通可靠性。
將上述積層體進行加熱及加壓時,可排除上述導電性粒子、及存在於上述第1電極及上述第2電極之間之上述含助焊劑之粒子及上述助焊劑膜。例如於上述加熱及加壓時,上述導電性粒子、及存在於上述第1電極及上述第2電極之間之上述含助焊劑之粒子及上述助焊劑膜自上述導電性粒子之表面脫離。再者,於上述加熱及加壓時,有時一部分上述含助焊劑之粒子及助焊劑膜自上述導電性粒子之表面脫離,從而上述導電性粒子本體之表面(導電部)局部地露出。上述導電性粒子本體之表面(導電部)露出之部分與上述第1電極及上述第2電極接觸,藉此可經由上述導電性粒子本體將第1電極與第2電極電連接。
上述第1連接對象構件及第2連接對象構件並無特別限定。作為上述第1連接對象構件及第2連接對象構件,具體而言,可例舉:半導體晶片、半導體封裝、LED(Light Emitting Diode,發光二極體)晶片、LED封裝、電容器及二極體等電子零件、以及樹脂膜、印刷基板、軟性印刷基板、軟性扁平電纜、剛性軟性基板、玻璃環氧樹脂基板及玻璃基板等電路基板等電子零件等。上述第1連接對象構件及第2連接對象構件較佳為電子零件。
作為設置於上述連接對象構件之電極,可例舉:金電極、鎳電極、錫電極、鋁電極、銅電極、鉬電極、銀電極、SUS電極、及鎢電極等金屬電極。於上述連接對象構件為軟性印刷基板之情形時,上述電極較佳為金電極、鎳電極、錫電極、銀電極或銅電極。於上述連接對象構件為玻璃基板之情形時,上述電極較佳為鋁電極、銅電極、鉬電極、銀電極或鎢電極。再者,於上述電極為鋁電極之情形時,可為僅由鋁形成之電極,亦可為於金屬氧化物層之表面積層鋁層而成之電極。作為上述金屬氧化物層之材料,可例舉:摻雜有3價金屬元素之氧化銦及摻雜有3價金屬元素之氧化鋅等。作為上述3價金屬元素,可例舉:Sn、Al及Ga等。
以下,例舉實施例及比較例,對本發明具體地進行說明。本發明並不僅限定於以下之實施例。
準備以下之材料。
助焊劑: 松香系助焊劑(荒川化學工業公司製造之「KR-612」,軟化點:82℃) 己二酸苄胺鹽(熔點:171℃)
(實施例1) (1)導電性粒子本體之製作 (基材粒子之製作) 基材粒子係準備由四羥甲基甲烷四丙烯酸酯與二乙烯苯之共聚物形成之樹脂粒子(平均粒徑20 μm)。使用超音波分散器,使基材粒子10重量份分散至包含鈀觸媒液5重量%之鹼性溶液100重量份中後,對溶液進行過濾,藉此取出基材粒子。繼而,將基材粒子添加至包含二甲胺硼烷1重量%之溶液100重量份中,使基材粒子之表面活化。將表面得到活化之基材粒子充分地水洗後,加入至蒸餾水500重量份中並使之分散,藉此獲得分散液(A)。繼而,歷時3分鐘向分散液(A)中添加鎳粒子漿料(平均粒徑100 nm)1 g,而獲得包含附著有芯物質之基材粒子之懸浮液(A)。
(導電部之形成) 準備包含硫酸鎳0.35 mol/L、二甲胺硼烷1.38 mol/L及檸檬酸鈉0.5 mol/L之鍍鎳液(pH值8.5)。將懸浮液(A)於70℃下進行攪拌,同時將鍍鎳液慢慢地滴加至懸浮液(A)中,而進行無電解鍍鎳。其後,進行過濾,藉此取出粒子,進行水洗,使之乾燥,而於基材粒子之表面上形成第1導電部(鎳-硼層)。進而,準備將包含硫酸錫15 g/L、乙二胺四乙酸45 g/L及次膦酸1.5 g/L之混合液利用氫氧化鈉調整至pH值8.5而成之鍍錫液。又,準備將包含硼氫化鈉5 g/L之溶液利用氫氧化鈉調整至pH值10.0而成之還原液。將鍍錫液緩慢地滴加至具有第1導電部之基材粒子中,進行無電解鍍錫後,藉由還原液使之還原。其後,進行過濾,藉此取出粒子,進行水洗,使之乾燥,而獲得具有第1導電部(鎳-硼層,厚度0.2 μm)及第2導電部(錫層,厚度0.25 μm)之導電性粒子本體。
(2)導電性粒子之製作 (含助焊劑之粒子中之粒子本體(樹脂粒子)之製作) 將下述組合物加入至安裝有四口可分離式罩、攪拌葉、三通活栓、冷凝管及溫度探針之2000 mL可分離式燒瓶中後,以固形物成分達到10重量%之方式添加蒸餾水,以120 rpm進行攪拌,於氮氣氛圍下以50℃進行5小時聚合。上述組合物包含:甲基丙烯酸甲酯1080 mmol、乙二醇二甲基丙烯酸酯10 mmol、4-(甲基丙烯醯氧基)苯基二甲基鋶甲基硫酸鹽0.5 mmol、及2,2'-偶氮雙{2-[N-(2-羧乙基)脒基]丙烷}0.5 mmol。反應結束後,進行冷凍乾燥,獲得於表面具有來自4-(甲基丙烯醯氧基)苯基二甲基鋶甲基硫酸鹽之碸基的樹脂粒子(粒徑360 nm)。
(具備含助焊劑之粒子及助焊劑膜之導電性粒子之製作) 使所獲得之樹脂粒子於超音波照射下分散於蒸餾水中,而獲得樹脂粒子之10重量%水分散液(B)。使(1)中所獲得之導電性粒子本體10 g分散至蒸餾水500 mL中後,添加分散液(B)1 g,於室溫下攪拌8小時。利用3 μm之篩網過濾器進行過濾後,利用甲醇洗淨,加以乾燥,而獲得附帶粒子本體(樹脂粒子)之導電性粒子。使所獲得之附帶粒子本體之導電性粒子分散至乙醇200 mL中,而獲得分散液(C)。其後,將分散液(C)、與溶解有松香系助焊劑0.5 g之乙醇300 mL加以混合,於溫度50℃下利用超音波分散攪拌10分鐘。利用3 μm之篩網過濾器進行過濾後,加以乾燥,藉此獲得具備含助焊劑之粒子及助焊劑膜之導電性粒子。
(3)導電材料(各向異性導電膏)之製作 調配所獲得之導電性粒子7重量份、雙酚A型苯氧基樹脂25重量份、茀型環氧樹脂4重量份、酚系酚醛清漆型環氧樹脂30重量份、及SI-60L(三新化學工業公司製造),進行3分鐘消泡及攪拌,藉此獲得導電材料(各向異性導電膏)。
(4)連接構造體之製作 準備於上表面形成有L/S為200 μm/200 μm之Au電極圖案(第1電極、電極:Cu上為Ni/Au薄膜)的軟性印刷基板。又,準備於下表面形成有L/S為200 μm/200 μm之Au電極圖案(第2電極、電極:Cu上為Ni/Au薄膜)。
將所獲得之各向異性導電膏以厚度達到30 μm之方式塗佈於上述印刷基板上,而形成各向異性導電膏層。繼而,於各向異性導電膏層上將上述軟性印刷基板以電極彼此對向之方式積層。其後,以各向異性導電膏層之溫度達到100℃之方式調整頭之溫度,同時於半導體晶片之上面載置加壓加熱頭,施加60 MPa之壓力,使各向異性導電膏層於100℃下硬化,而獲得連接構造體。
(實施例2) 於含助焊劑之粒子中之粒子本體之製作時,將組合物中之甲基丙烯酸甲酯之調配量自1080 mmol變更為180 mmol,進而於組合物中添加甲基丙烯酸縮水甘油酯900 mmol。除上述變更以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(實施例3) 於含助焊劑之粒子中之粒子本體之製作時,於組合物中添加聚苯乙烯840 mmol及甲基丙烯酸月桂酯240 mmol以代替甲基丙烯酸甲酯1080 mmоl。除上述變更以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(實施例4) 於含助焊劑之粒子中之粒子本體之製作時,將組合物中之甲基丙烯酸甲酯之調配量自1080 mmol變更為540 mmol,進而於組合物中添加甲基丙烯酸縮水甘油酯540 mmol。除上述變更以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(實施例5) 除將含助焊劑之粒子及助焊劑膜中之助焊劑變更為己二酸苄胺鹽以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(實施例6) 於形成第1導電部時,準備將硫酸銅200 g/L、乙二胺四乙酸150 g/L、葡萄糖酸鈉100 g/L、及甲醛50 g/L之混合液利用氨調整至pH值10.5後所得之鍍銅液代替鍍鎳液。將懸浮液(A)於65℃下進行攪拌,同時將鍍銅液250 ml以10 ml/分鐘滴加至懸浮液(A)中,而進行無電解鍍銅。其後,進行攪拌直至pH值穩定,確認氫之發泡停止後,進行過濾,藉此取出粒子,進行水洗,使之乾燥,而於基材粒子之表面上形成第1導電部(銅層,厚度0.2 μm)。除將第1導電部設為銅層以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(實施例7) 除於導電性粒子本體之製作中不使用芯物質而未形成突起,且於形成導電部時僅形成了錫層(0.3 μm)以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(實施例8) 除於導電性粒子本體之製作中僅形成鎳層(0.3 μm)作為導電部以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(實施例9) 將實施例1中所獲得之具有第1導電部(鎳-硼層)之基材粒子添加至蒸餾水100重量份中並使之分散,藉此獲得懸浮液。其後,於形成第2導電部時,準備包含氰化金0.03 mol/L、及作為還原劑之對苯二酚0.1 mol/L之還原鍍金液以代替鍍錫液。將所獲得之懸浮液於70℃下進行攪拌,同時將還原鍍金液慢慢地滴加至懸浮液中,而進行還原鍍金。其後,對懸浮液進行過濾,藉此取出粒子,進行水洗,加以乾燥,而獲得具有第1導電部(鎳-硼層,厚度0.2 μm)及第2導電部(金層,厚度0.25 μm)之導電性粒子本體。除使用所獲得之導電性粒子本體以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(比較例1) 除於導電性粒子本體之表面上不配置含助焊劑之粒子以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(比較例2) 除於導電性粒子本體之表面上不配置含助焊劑之粒子以外,以與實施例8相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(比較例3) 除於導電性粒子本體之表面上不配置含助焊劑之粒子以外,以與實施例9相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(比較例4) 除於導電性粒子本體之表面上不配置助焊劑膜以外,以與實施例1相同之方式獲得導電性粒子、導電材料及連接構造體。
(評價) (1)基材粒子、含助焊劑之粒子、及導電性粒子之粒徑、導電部及助焊劑膜之厚度 針對所獲得之導電性粒子,利用上述方法測定基材粒子、含助焊劑之粒子、及導電性粒子之粒徑、導電部及助焊劑膜之厚度。再者,各粒徑係藉由將20個測定結果進行平均而算出。
又,算出導電性粒子之粒徑相對於含助焊劑之粒子之粒徑的比(導電性粒子之粒徑/含助焊劑之粒子之粒徑)。
(2)壓縮-位移曲線上有無破裂點 使用微小壓縮試驗機(ELIONIX公司製造之「ENT-NEXUS」),利用圓柱(直徑50 μm,金剛石製)之平滑壓子端面,於在25℃下歷時10秒負載3.3 mN之最大試驗負荷之條件下壓縮含助焊劑之粒子。測定此時之負荷值(N)及壓縮位移(mm),而製作壓縮-位移曲線,確認有無破裂點。
(3)含助焊劑之粒子之殘存率 針對所獲得之導電性粒子,藉由上述方法對含助焊劑之粒子之殘存率(%)進行測定。
(4)氧化覆膜之去除性 關於所獲得之導電材料,利用1重量%硫酸水溶液將導電性粒子散佈至Cu板上。其後,利用加熱板以250℃加熱1分鐘,加熱後充分地冷卻,將粒子去除。以下述基準(Cu板之顏色)判定氧化覆膜之去除性。
[氧化覆膜之去除性之判定基準] ○○○:Cu板為橙色 ○○:Cu板為紅橙色 ○:Cu板為紫色 ×:Cu板為銀-綠色
(5)導通可靠性(上下之電極間) 藉由4端子法分別測定所獲得之20個連接構造體之上下電極間的連接電阻。再者,根據電壓=電流×電阻之關係,可藉由測定流過一定電流時之電壓而求出連接電阻。以下述基準判定導通可靠性。
[導通可靠性之判定基準] ○○○:連接電阻為0.32 Ω以下 ○○:連接電阻超過0.32 Ω且為0.35 Ω以下 ○:連接電阻超過0.35 Ω且為0.41 Ω以下 ×:連接電阻超過0.41 Ω
將結果示於下述之表1~3。
[表1]
   實施例 1 實施例 2 實施例 3 實施例 4 實施例 5
導電性粒子 基材粒子 粒徑 μm 20 20 20 20 20
導電部 種類 - Ni-Sn Ni-Sn Ni-Sn Ni-Sn Ni-Sn
厚度 μm 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45
有無突起   
含助焊劑之粒子 助焊劑之種類 - 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑 己二酸苄胺鹽
壓縮-位移曲線上有無破裂點 -
均聚物之玻璃轉移溫度 105 46 46 90 105
粒徑 nm 360 360 360 360 360
助焊劑膜 助焊劑之種類 - 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑 己二酸苄胺鹽
   厚度 nm 10 10 10 10 10
導電性粒子之粒徑 μm 21.6 21.6 21.6 21.6 21.6
比(導電性粒子之粒徑/含助焊劑之粒子之粒徑) - 60.1 60.1 60.1 60.1 60.1
評價 含助焊劑之粒子之殘存率 % 60 80 55 100 70
氧化覆膜之去除性 - 〇〇〇 〇〇 〇〇 〇〇 〇〇〇
導通可靠性 電阻值 0.30 0.35 0.41 0.41 0.32
判定 - 〇〇〇 〇〇 〇〇〇
[表2]
   實施例 6 實施例 7 實施例 8 實施例 9
導電性粒子 基材粒子 粒徑 μm 20 20 20 20
導電部 種類 - Cu-Sn Sn Ni Ni-Au
厚度 μm 0.45 0.3 0.3 0.45
有無突起   
含助焊劑之粒子 助焊劑之種類 - 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑
壓縮-位移曲線上有無破裂點 -
均聚物之玻璃轉移溫度 105 105 105 105
粒徑 nm 360 360 360 360
助焊劑膜 助焊劑之種類 - 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑
厚度 nm 10 10 10 10
導電性粒子之粒徑 μm 21.6 21.3 21.3 21.6
比(導電性粒子之粒徑/含助焊劑之粒子之粒徑) - 60.1 59.3 59.3 60.1
評價 含助焊劑之粒子之殘存率 % 60 60 60 60
氧化覆膜之去除性 - 〇〇〇 〇〇〇 〇〇〇 〇〇〇
導通可靠性 電阻值 0.29 0.40 0.40 0.33
判定 - 〇〇〇 〇〇
[表3]
   比較例1 比較例2 比較例3 比較例4
導電性粒子 基材粒子 粒徑 μm 20 20 20 20
導電部 種類 - Ni-Sn Ni Ni-Au Ni-Sn
厚度 μm 0.45 0.3 0.45 0.45
有無突起   
含助焊劑之粒子 助焊劑之種類 - - - - 松香系助焊劑
壓縮-位移曲線上有無破裂點 - - - -
均聚物之玻璃轉移溫度 - - - 105
粒徑 nm - - - 360
助焊劑膜 助焊劑之種類 - 松香系助焊劑 松香系助焊劑 松香系助焊劑 -
厚度 nm 10 10 10 -
導電性粒子之粒徑 μm 20.9 20.6 20.9 21.6
比(導電性粒子之粒徑/含助焊劑之粒子之粒徑) - - - - 60.1
評價 含助焊劑之粒子之殘存率 % - - - 60
氧化覆膜之去除性 - × × ×
導通可靠性 電阻值 0.60 0.90 0.60 0.65
判定 - × × × ×
1:導電性粒子 1A:導電性粒子 1B:導電性粒子 1C:導電性粒子 11:導電性粒子本體 11A:導電性粒子本體 11B:導電性粒子本體 11C:導電性粒子本體 11Ca:突起 12:含助焊劑之粒子 12A:含助焊劑之粒子 12B:含助焊劑之粒子 12C:含助焊劑之粒子 13:助焊劑膜 13A:助焊劑膜 13B:助焊劑膜 13C:助焊劑膜 21:基材粒子 21A:基材粒子 21B:基材粒子 21C:基材粒子 22:導電部 22A:導電部 22B:導電部 22C:導電部 22BA:第1導電部 22BB:第2導電部 23C:芯物質 81:連接構造體 82:第1連接對象構件 82a:第1電極 83:第2連接對象構件 83a:第2電極 84:連接部
圖1係表示本發明之第1實施方式之導電性粒子之剖視圖。 圖2係表示本發明之第2實施方式之導電性粒子之剖視圖。 圖3係表示本發明之第3實施方式之導電性粒子之剖視圖。 圖4係表示本發明之第4實施方式之導電性粒子之剖視圖。 圖5係模式性地表示使用本發明之第1實施方式之導電性粒子之連接構造體的剖視圖。
1:導電性粒子
11:導電性粒子本體
12:含助焊劑之粒子
13:助焊劑膜
21:基材粒子
22:導電部

Claims (10)

  1. 一種導電性粒子,其具備:導電性粒子本體、複數個含助焊劑之粒子、及助焊劑膜, 上述導電性粒子本體具備基材粒子、及配置於上述基材粒子之外側之導電部, 上述含助焊劑之粒子配置於上述導電性粒子本體之外側, 上述助焊劑膜配置於上述導電性粒子本體之外側。
  2. 如請求項1之導電性粒子,其中上述含助焊劑之粒子包含粒子本體、及助焊劑, 上述粒子本體為樹脂粒子。
  3. 如請求項2之導電性粒子,其中上述樹脂粒子之材料包含聚合性單體, 上述聚合性單體之均聚物之玻璃轉移溫度為80℃以上。
  4. 如請求項1至3中任一項之導電性粒子,其中上述含助焊劑之粒子於歷時10秒對上述含助焊劑之粒子負載3.3 mN之最大試驗負荷時之壓縮-位移曲線中,不具有破裂點。
  5. 如請求項1至3中任一項之導電性粒子,其中上述導電部包含錫。
  6. 如請求項1至3中任一項之導電性粒子,其中上述導電性粒子之粒徑相對於上述含助焊劑之粒子之粒徑的比為3以上500以下。
  7. 如請求項1至3中任一項之導電性粒子,其中上述導電性粒子之粒徑為1 μm以上50 μm以下。
  8. 如請求項1至3中任一項之導電性粒子,其中將於乙醇100重量份中添加有上述導電性粒子3重量份之導電性粒子含有液於20℃及40 kHz之條件下進行5分鐘超音波處理時,藉由下述式(1)所求出之含助焊劑之粒子之殘存率為99%以下; 含助焊劑之粒子之殘存率(%)=(超音波處理後之含助焊劑之粒子之被覆率/超音波處理前之含助焊劑之粒子之被覆率)×100 ・・・式(1)。
  9. 一種導電材料,其包含如請求項1至8中任一項之導電性粒子、及黏合劑樹脂。
  10. 一種連接構造體,其具備:第1連接對象構件,其於表面具有第1電極; 第2連接對象構件,其於表面具有第2電極;及 連接部,其將上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件連接, 上述連接部之材料包含如請求項1至8中任一項之導電性粒子, 上述第1電極與上述第2電極係藉由上述導電性粒子本體而電連接。
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