TWI774656B - 導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著劑、連接結構體及導電粒子的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種於用作調配至異向導電性接著劑中的導電粒子時可兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性的導電粒子。導電粒子(100a)具備複合粒子(103)及覆蓋複合粒子(103)的金屬層,所述複合粒子(103)具有藉由陽離子性聚合物被覆的樹脂粒子(101)、及配置於樹脂粒子(101)的表面的非導電性無機粒子(102)。非導電性無機粒子(102)是藉由疏水化處理劑而被覆。

Description

導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著劑、連接結構體及導電粒子的製造方法
本發明是有關於一種導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著劑、連接結構體及導電粒子的製造方法。
於液晶顯示用玻璃面板(glass panel)上安裝液晶驅動用積體電路(Integrated Circuit,IC)的方式大致可分為玻璃上晶片(Chip-on-Glass,COG)安裝及可撓性基板上晶片(Chip-on-Flex,COF)安裝此兩種。於COG安裝中,使用含有導電粒子的異向導電性接著劑將液晶驅動用IC直接接合於玻璃面板上。另一方面,於COF安裝中,於具有金屬配線的可撓性帶(flexible tape)上接合液晶驅動用IC,使用含有導電粒子的異向導電性接著劑將該些構件接合於玻璃面板。此處所謂「異向性」,是指於加壓方向上導通,且於非加壓方向上保持絕緣性。
先前,導電粒子一直是使用表面具有金層的導電粒子。表面具有金層的導電粒子於電阻值低的方面有利。金不易被氧化,因此即便於將表面具有金層的導電粒子長期間保存的情形時,亦可抑制該導電粒子的電阻值變高。
近年來,為了應對節能化而抑制液晶驅動時的消耗電力,正在研究減少液晶驅動用IC中流通的電流量。因此,需求可達成較先前更低的電阻值的導電粒子。近年來,貴金屬的價格不斷高漲,故要求利用不使用貴金屬的導電粒子來降低電阻值。
例如,於下述專利文獻1~專利文獻3中揭示有不使用貴金屬而僅使用鎳且具有低電阻值的導電粒子。具體而言,於專利文獻1中記載有以下方法:利用無電鍍鎳法中的鍍鎳液的自分解,於非導電粒子上同時形成鎳的微小凸起與鎳被膜,製造表面具有導電性的凸起的導電粒子。於專利文獻2中記載有以下方法:使成為芯物質的導電性物質附著於基材微粒子的表面後,對該基材微粒子進行無電鍍鎳,由此製造表面具有導電性的凸起的導電粒子。於專利文獻3中記載有以下方法:使成為芯物質的非導電性物質藉由化學鍵而吸附於基材微粒子的表面後,對該基材微粒子進行無電鍍鎳,由此製造表面具有導電性的凸起的導電粒子。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5184612號公報 [專利文獻2]日本專利第4674096號公報 [專利文獻3]日本專利第4640531號公報
[發明所欲解決之課題] 於藉由異向導電性接著劑安裝晶片的情形時,必須降低所連接的電極間的導通電阻,而且充分提高晶片的鄰接電極間的絕緣電阻。近年來,電極的墊(pad)面積不斷變小,電極間所捕捉的粒子的個數不斷減少,因此要求對粒子逐一地均勻降低導通電阻。使用調配有所述專利文獻1~專利文獻3中記載的導電粒子的異向導電性接著劑的連接結構體於連接初期顯示出充分的連接電阻值。然而,於將該些連接結構體保存於高溫高濕下的情形時,有時連接電阻值上升。進而,使用調配有所述專利文獻1~專利文獻3中記載的導電粒子的異向導電性接著劑的連接結構體雖然於連接初期顯示出充分的絕緣電阻值,但於高溫高濕下進行長期間導通的遷移試驗後,有時絕緣電阻值降低。
本發明的一方面在於提供一種於用作調配至異向導電性接著劑中的導電粒子時可兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性的導電粒子及其製造方法。另外,本發明的一方面在於提供一種使用所述導電粒子的絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著劑及連接結構體。 [用以解決課題之手段]
本發明的一態樣的導電粒子具備複合粒子及覆蓋複合粒子的金屬層,所述複合粒子具備藉由陽離子性聚合物被覆的樹脂粒子、及配置於樹脂粒子的表面的非導電性無機粒子,非導電性無機粒子是藉由疏水化處理劑而被覆。
根據該導電粒子,樹脂粒子是藉由陽離子性聚合物而被覆,非導電性無機粒子是藉由疏水化處理劑而被覆。非導電性無機粒子的表面的界達電位藉由疏水化而向負值(minus)偏移。藉此,靜電力於樹脂粒子與非導電性無機粒子之間發揮作用,非導電性無機粒子不易自樹脂粒子的表面脫落。因此,配置於樹脂粒子表面的非導電性無機粒子的個數的控制變容易,並且於複合粒子上形成良好的凸起。因此,即便於將使用調配有導電粒子的異向導電性接著劑的連接結構體於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,自樹脂粒子脫落的非導電性無機粒子的個數減少,故於複合粒子上不易產生異常地成長的凸起。因此,於將導電粒子調配至異向導電性接著劑中的情形等時,該導電粒子彼此不易導通,導電粒子的絕緣可靠性亦提高。因此,藉由將所述導電粒子調配至異向導電性接著劑中,可兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性。
疏水化處理劑亦可選自由矽氮烷系疏水化處理劑、矽氧烷系疏水化處理劑、矽烷系疏水化處理劑及鈦酸酯系疏水化處理劑所組成的群組中。
疏水化處理劑亦可選自由六甲基二矽氮烷、聚二甲基矽氧烷及N,N-二甲基胺基三甲基矽烷所組成的群組中。
由甲醇滴定法所得的非導電性無機粒子的疏水化度亦可為30%以上。於該情形時,充分的靜電力於非導電性無機粒子與樹脂粒子之間發揮作用。
非導電性無機粒子亦可藉由靜電力而接著於樹脂粒子。
樹脂粒子與非導電性無機粒子的界達電位之差亦可於pH值1以上且pH值11以下時為30 mV以上。於該情形時,樹脂粒子與非導電性無機粒子藉由靜電力而牢固地接著。因此,可於用以形成導電粒子中的金屬層的前處理步驟、金屬層的形成步驟等時,合適地抑制非導電性無機粒子自樹脂粒子脫落。
陽離子性聚合物亦可選自由多胺、聚亞胺、聚醯胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚乙烯基胺、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基咪唑及聚乙烯基吡咯啶酮所組成的群組中。
陽離子性聚合物亦可為聚乙烯亞胺。於該情形時,陽離子性聚合物的電荷密度變高,故可良好地抑制非導電性無機粒子的脫落。
非導電性無機粒子的平均粒徑亦可為25 nm以上且120 nm以下。於該情形時,導電粒子可具有多數個緻密的凸起,並且非導電性無機粒子不易自樹脂粒子脫落。
樹脂粒子的平均粒徑亦可為1 μm以上且10 μm以下。於該情形時,例如於使用含有導電粒子的異向導電性接著劑製作連接結構體時,該異向導電性接著劑的導電性等不易因該連接結構體的電極的形狀(高度)的不均一而變化。
非導電性無機粒子亦可選自由氧化矽、氧化鋯、氧化鋁及金剛石所組成的群組中。
金屬層亦可具有含有鎳的第一層。於該情形時,可提高導電粒子的硬度。藉此,即便於該導電粒子經壓縮的情形時,形成於非導電性無機粒子上而成為凸起部分的第一層亦不易被壓壞。因此,導電粒子可獲得低的導通電阻。
金屬層亦可具有設於第一層上的第二層,且第二層含有選自由貴金屬及鈷所組成的群組中的金屬。於該情形時,導電粒子可獲得更低的導通電阻。
本發明的另一態樣的絕緣被覆導電粒子具備所述導電粒子及將該導電粒子的金屬層的外表面的至少一部分被覆的絕緣性被覆部。
根據該絕緣被覆導電粒子,樹脂粒子是藉由陽離子性聚合物而被覆,非導電性無機粒子是藉由疏水化處理劑而被覆。非導電性無機粒子的表面的界達電位藉由疏水化而向負值偏移。藉此,靜電力於樹脂粒子與非導電性無機粒子之間發揮作用,非導電性無機粒子不易自樹脂粒子的表面脫落。因此,配置於樹脂粒子表面的非導電性無機粒子的個數的控制變容易,並且於複合粒子上形成良好的凸起。因此,即便於將使用調配有導電粒子的異向導電性接著劑的連接結構體於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,自樹脂粒子脫落的非導電性無機粒子的個數減少,故於複合粒子上不易產生異常地成長的凸起。進而,藉由設於金屬層的外表面的絕緣性被覆部,絕緣被覆導電粒子的金屬層彼此不易接觸。藉此,於將絕緣被覆導電粒子調配至異向導電性接著劑中的情形等時,絕緣被覆導電粒子彼此不易導通,使用該絕緣被覆導電粒子的連接結構體等的絕緣可靠性亦合適地提高。因此,藉由將所述導電粒子調配至異向導電性接著劑中,可兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性。
本發明的另一態樣的連接結構體具備具有第一電路電極的第一電路構件、與第一電路構件相對向且具有第二電路電極的第二電路構件、以及配置於第一電路構件及第二電路構件之間且含有所述導電粒子的連接部,連接部於將第一電路電極與第二電路電極以相對向的方式配置的狀態下將第一電路構件及第二電路構件相互連接,第一電路電極與第二電路電極經由變形狀態的導電粒子而相互電性連接。
根據該連接結構體,藉由具備含有所述導電粒子的連接部,即便於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,於連接部內自樹脂粒子脫落的非導電性無機粒子的個數減少,故於複合粒子上不易產生異常地成長的凸起。因此,於連接部內導電粒子彼此不易導通,絕緣可靠性亦合適地提高。因此,可提供兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性的連接結構體。
本發明的另一態樣的連接結構體具備具有第一電路電極的第一電路構件、與第一電路構件相對向且具有第二電路電極的第二電路構件、以及配置於第一電路構件及第二電路構件之間且含有所述絕緣被覆導電粒子的連接部,連接部於將第一電路電極與第二電路電極以相對向的方式配置的狀態下將第一電路構件及第二電路構件相互連接,第一電路電極與第二電路電極經由變形狀態的絕緣被覆導電粒子而相互電性連接。
根據該連接結構體,藉由具備含有所述絕緣被覆導電粒子的連接部,即便於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,於連接部內自樹脂粒子脫落的非導電性無機粒子的個數減少,故於複合粒子上不易產生異常地成長的凸起。進而,藉由設於金屬層的外表面的絕緣性被覆部,絕緣被覆導電粒子的金屬層彼此不易接觸。因此,於連接部內絕緣被覆導電粒子彼此不易導通,絕緣可靠性亦合適地提高。因此,可提供兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性的連接結構體。
本發明的另一態樣的異向導電性接著劑具備所述導電粒子及分散有導電粒子的接著劑。
根據該異向導電性接著劑,樹脂粒子是藉由陽離子性聚合物而被覆,非導電性無機粒子是藉由疏水化處理劑而被覆。非導電性無機粒子的表面的界達電位藉由疏水化而向負值偏移。藉此,靜電力於樹脂粒子與非導電性無機粒子之間發揮作用,非導電性無機粒子不易自樹脂粒子的表面脫落。因此,配置於樹脂粒子表面的非導電性無機粒子的個數的控制變容易,並且於複合粒子上形成良好的凸起。因此,即便於將使用該異向導電性接著劑的連接結構體於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,自樹脂粒子脫落的非導電性無機粒子的個數減少,故於複合粒子上不易產生異常地成長的凸起。進而,脫落的非導電性無機粒子經金屬塗佈而形成的金屬異物不易存在於接著劑中。因此,導電粒子彼此不易良好地導通,使用該異向導電性接著劑的連接結構體等的絕緣可靠性亦合適地提高。
本發明的另一態樣的異向導電性接著劑具備所述絕緣被覆導電粒子及分散有絕緣被覆導電粒子的接著劑。
根據該異向導電性接著劑,樹脂粒子是藉由陽離子性聚合物而被覆,非導電性無機粒子是藉由疏水化處理劑而被覆。非導電性無機粒子的表面的界達電位藉由疏水化而向負值偏移。藉此,靜電力於樹脂粒子與非導電性無機粒子之間發揮作用,非導電性無機粒子不易自樹脂粒子的表面脫落。因此,配置於樹脂粒子表面的非導電性無機粒子的個數的控制變容易,並且於複合粒子上形成良好的凸起。因此,即便於將使用該異向導電性接著劑的連接結構體於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。另外,自樹脂粒子脫落的非導電性無機粒子的個數減少,故於複合粒子上不易產生異常地成長的凸起。此外,藉由設於金屬層的外表面的絕緣性被覆部,導電粒子的金屬層彼此不易接觸。進而,脫落的非導電性無機粒子經金屬塗佈而形成的金屬異物不易存在於接著劑中。因此,導電粒子彼此不易良好地導通,使用該導電粒子的連接結構體等的絕緣可靠性亦合適地提高。
所述異向導電性接著劑中,接著劑亦可為膜狀。
本發明的另一態樣的連接結構體具備具有第一電路電極的第一電路構件、與第一電路構件相對向且具有第二電路電極的第二電路構件、以及將第一電路構件及第二電路構件接著的所述異向導電性接著劑,且第一電路電極與第二電路電極彼此相對向,並且藉由異向導電性接著劑而相互電性連接。
根據該連接結構體,藉由所述異向導電性接著劑將第一電路構件及第二電路構件相互電性連接,藉此可兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性。
本發明的另一態樣的導電粒子的製造方法包括:第一被覆步驟,藉由陽離子性聚合物將樹脂粒子被覆;第二被覆步驟,藉由疏水化處理劑將非導電性無機粒子被覆;粒子形成步驟,藉由靜電力將非導電性無機粒子接著於樹脂粒子的表面,形成複合粒子;以及第三被覆步驟,藉由金屬層將複合粒子被覆。
根據該製造方法,於第一被覆步驟中藉由陽離子性聚合物將樹脂粒子被覆,於第二被覆步驟中藉由疏水化處理劑將非導電性無機粒子被覆。非導電性無機粒子的表面的界達電位藉由疏水化而向負值偏移。藉此,於粒子形成步驟中靜電力於樹脂粒子與非導電性無機粒子之間發揮作用,故即便於進行第三被覆步驟的情形時,非導電性無機粒子亦不易自樹脂粒子的表面脫落。因此,可容易地控制配置於樹脂粒子表面的非導電性無機粒子的個數,並且可於複合粒子上形成良好的凸起。因此,即便於將使用調配有導電粒子的異向導電性接著劑的連接結構體於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,可減少自樹脂粒子脫落的非導電性無機粒子的個數,因此於複合粒子上不易產生異常地成長的凸起。因此,導電粒子彼此不易導通,使用該導電粒子的連接結構體等的絕緣可靠性亦提高。
第三被覆步驟中,亦可藉由無電鍍敷且以含有鎳的第一層將複合粒子被覆。藉此,即便於該導電粒子經壓縮的情形時,形成於非導電性無機粒子上而成為凸起部分的第一層亦不易被壓壞。因此,導電粒子可獲得低的導通電阻。
第三被覆步驟中,亦可藉由含有選自由貴金屬及鈷所組成的群組中的金屬的第二層將經第一層覆蓋的複合粒子被覆。於該情形時,導電粒子可獲得更低的導通電阻。
樹脂粒子與非導電性無機粒子的界達電位之差亦可於pH值1以上且pH值11以下時為30 mV以上。於該情形時,樹脂粒子與非導電性無機粒子藉由靜電力而牢固地接著。因此,於第三被覆步驟時等,可合適地抑制非導電性無機粒子自樹脂粒子脫落。 [發明的效果]
根據本發明的一方面,提供一種於用作調配至異向導電性接著劑中的導電粒子時可兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性的導電粒子及其製造方法。另外,根據本發明的一方面,提供一種使用該導電粒子的絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著劑及連接結構體。
以下,一面參照圖式一面對本發明的實施形態加以詳細說明。再者,圖式中對相同部分或相當部分標註相同符號,省略重複說明。另外,上下左右等位置關係只要無特別說明,則視為基於圖式所示的位置關係。進而,圖式的尺寸比率不限於圖示的比率。
(第一實施形態) 以下,對第一實施形態的導電粒子加以說明。
<導電粒子> 圖1為表示第一實施形態的導電粒子的示意剖面圖。圖1所示的導電粒子100a具備複合粒子103及覆蓋複合粒子103的第一層104,所述複合粒子103具有構成導電粒子的核(core)的樹脂粒子101、及配置於該樹脂粒子101的表面的非導電性無機粒子102。反映接著於樹脂粒子101的非導電性無機粒子102的形狀而於第一層104的表面形成有凸起109。樹脂粒子101是藉由後述陽離子性聚合物而被覆。非導電性無機粒子102是藉由後述疏水性處理劑而被覆。第一層104為至少包含金屬的導電層。第一層104可為金屬層,亦可為合金層。
導電粒子100a的平均粒徑例如可為1 μm以上,亦可為2 μm以上。導電粒子100a的平均粒徑例如可為10 μm以下,亦可為5 μm以下。即,導電粒子100a的平均粒徑例如為1 μm~10 μm。藉由導電粒子100a的平均粒徑為所述範圍內,例如於使用含有導電粒子100a的異向導電性接著劑製作連接結構體的情形時,該異向導電性接著劑的導電性等不易因該連接結構體的電極形狀(高度)的不均一而變化。導電粒子100a的平均粒徑亦可設定為藉由以下方式所得的平均值:藉由使用掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,以下稱為「SEM」)的觀察來進行任意300個導電粒子的粒徑測定。導電粒子100a具有凸起109,故導電粒子100a的粒徑是設定為利用SEM所拍攝的圖像中與導電粒子100a外接的圓的直徑。為了提高精度來測定導電粒子100a的平均粒徑,可使用庫爾特計數器(Coulter Counter)等市售的裝置。於該情形時,若進行50000個導電粒子的粒徑測定,則可高精度地測定平均粒徑。例如亦可藉由利用庫勒粒度分析計數儀(COULER MULTISIZER)II(貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)股份有限公司製造,商品名)測定50000個導電粒子,而測定導電粒子100a的平均粒徑。
<樹脂粒子> 樹脂粒子101是由有機樹脂所構成。有機樹脂可列舉:聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸樹脂;聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹脂;聚異丁烯樹脂;聚丁二烯樹脂等。樹脂粒子101亦可使用交聯(甲基)丙烯酸粒子、交聯聚苯乙烯粒子等將有機樹脂交聯所得的粒子。樹脂粒子可由所述有機樹脂的一種構成,亦可將所述有機樹脂的兩種以上組合而構成。有機樹脂不限定於所述樹脂。
樹脂粒子101為球狀。樹脂粒子101的平均粒徑例如可為1 μm以上且10 μm以下。樹脂粒子101的平均粒徑例如可為1 μm以上,亦可為2 μm以上。藉由樹脂粒子101的平均粒徑為1 μm以上,而充分確保導電粒子100a的變形量。樹脂粒子101的平均粒徑例如可為10 μm以下,亦可為5 μm以下。藉由樹脂粒子101的平均粒徑為10 μm以下,而抑制粒徑的不均一,從而抑制導電粒子100a的連接電阻值的不均一。樹脂粒子101的平均粒徑是設為藉由以下方式所得的平均值:藉由使用SEM的觀察來進行任意300個樹脂粒子的粒徑測定。
<樹脂粒子的表面處理> 如上所述,對樹脂粒子101被覆陽離子性聚合物作為表面處理。該陽離子性聚合物通常可列舉多胺等般具有可帶正電的官能基的高分子化合物。陽離子性聚合物例如可選自由多胺、聚亞胺、聚醯胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚乙烯基胺、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基咪唑及聚乙烯基吡咯啶酮所組成的群組中。就電荷密度高,與具有負電荷的表面及材料的結合力強的觀點而言,較佳為聚亞胺,更佳為聚乙烯亞胺。陽離子性聚合物亦可為可溶於水、或水與有機溶劑的混合溶液中。陽離子性聚合物的分子量視所使用的陽離子性聚合物的種類而變化,例如為500~200000左右。
藉由調整陽離子性聚合物的種類及分子量,可控制非導電性無機粒子102對樹脂粒子101的被覆率。具體而言,於藉由聚乙烯亞胺等電荷密度高的陽離子性聚合物被覆樹脂粒子101的情形時,有非導電性無機粒子102的被覆率(非導電性無機粒子102被覆樹脂粒子101的比例)提高的傾向。另一方面,於藉由電荷密度低的陽離子性聚合物被覆樹脂粒子101的情形時,有非導電性無機粒子102的被覆率降低的傾向。於陽離子性聚合物的分子量大的情形時,有非導電性無機粒子102的被覆率提高的傾向,於陽離子性聚合物的分子量小的情形時,有非導電性無機粒子102的被覆率降低的傾向。
陽離子性聚合物亦可實質上不含鹼金屬(Li、Na、K、Rb、Cs)離子、鹼土類金屬(Ca、Sr、Ba、Ra)離子及鹵化物離子(氟離子、氯離子、溴離子、碘離子)。於該情形時,可抑制經陽離子性聚合物被覆的樹脂粒子101的電遷移(electromigration)及腐蝕。
經陽離子性聚合物被覆之前的樹脂粒子101於表面具有選自羥基、羧基、烷氧基、縮水甘油基及烷氧基羰基中的官能基。藉此,陽離子性聚合物容易吸附於樹脂粒子101的表面。
關於經陽離子性聚合物被覆的樹脂粒子101的界達電位(Zeta potential),較佳為於水、有機溶劑或含有水及有機溶劑的混合溶液中均成為正值(plus)。通常pH值越低,微粒子的界達電位越成為正值。因此,較佳為將用以形成第一層104的鍍敷液、及鍍敷的前處理步驟中使用的前處理液的pH值控制於6以下。
樹脂粒子101的界達電位例如可藉由以下方式測定:使用界達電位探針(分散技術(Dispersion Technologies)公司製造,商品名「DT300」)測定膠體振動電位,或藉由使用界他電位儀ZS(Zetasizer ZS)(馬爾文儀器(Malvern Instruments)公司製造,商品名)的雷射多普勒(laser doppler)速度測量來測定電泳遷移率。
<非導電性無機粒子> 如後述,非導電性無機粒子102藉由靜電力而牢固地接著於樹脂粒子101。非導電性無機粒子102的形狀並無特別限制,為橢圓體、球體、半球體、大致橢圓體、大致球體、大致半球體等。該些形狀中,較佳為橢圓體或球體。
於第一層104的形成前且第一層104形成中的前處理(詳細情況將於後述)結束後的階段中,非導電性無機粒子102對樹脂粒子101的被覆率只要成為20%~80%即可。就更可靠地獲得導電粒子100a的絕緣性及導電性的效果的觀點而言,所述被覆率可為25%以上,亦可為30%以上,且可為70%以下,亦可為60%以下。本實施形態中,「被覆率」是指樹脂粒子101的正投影面中,具有該樹脂粒子101的直徑的1/2直徑的同心圓內的非導電性無機粒子102的表面積的比例。具體而言,對藉由SEM以3萬倍觀察形成有非導電性無機粒子102的樹脂粒子101所得的圖像進行分析,算出非導電性無機粒子102於樹脂粒子101的表面中所佔的比例。
就於第一層104的外表面形成充分個數的凸起109,進一步降低導電粒子100a連接於電極等時的導通電阻的觀點而言,非導電性無機粒子102亦可分散地配置於導電粒子100a的與直徑方向垂直的方向(表面)上。非導電性無機粒子102彼此亦可不相互接觸,而分散地配置於導電粒子100a的與直徑方向垂直的方向(表面)上。關於相互接觸的非導電性無機粒子102的個數,例如於一個導電粒子100a中可為15個以下,亦可為7個以下,亦可為0個。所謂0個,是指配置於一個導電粒子100a的表面上的非導電性無機粒子102彼此不接觸,所有非導電性無機粒子102分散地配置。
形成非導電性無機粒子102的材料亦可較形成第一層104的材料更硬。藉此,導電粒子容易穿刺至電極等,導電性提高。即,想到並非使導電粒子總體變硬,而是使導電粒子的一部分變硬。例如,形成非導電性無機粒子102的材料的莫氏硬度(Mohs' hardness)大於形成第一層104的金屬的莫氏硬度。具體而言,形成非導電性無機粒子102的材料的莫氏硬度為5以上。此外,形成非導電性無機粒子102的材料的莫氏硬度與形成第一層104的金屬的莫氏硬度之差亦可為1.0以上。於第一層104含有多種金屬的情形時,非導電性無機粒子102的莫氏硬度亦可高於所有金屬的莫氏硬度。關於具體例,形成非導電性無機粒子102的材料可選自由氧化矽(二氧化矽(SiO2 ),莫氏硬度6~7)、氧化鋯(莫氏硬度8~9)、氧化鋁(莫氏硬度9)及金剛石(莫氏硬度10)所組成的群組中。於非導電性無機粒子102的表面形成有羥基(-OH),如上文所述般經疏水化處理劑被覆。所述莫氏硬度的值是參照「化學大辭典」(共立出版股份有限公司發行)。
非導電性無機粒子102亦可使用氧化矽粒子。氧化矽粒子的粒徑較佳為經控制。氧化矽粒子的種類並無特別限制,可列舉膠體氧化矽、煙燻氧化矽(fumed silica)、溶膠凝膠法氧化矽等。氧化矽粒子可單獨使用,亦可將兩種以上混合而使用。氧化矽粒子可使用市售品,亦可使用合成品。
膠體氧化矽的製造方法可列舉公知的方法。具體可列舉:「溶膠-凝膠法的科學」(作花濟夫著,阿具根承風社(Agune Syofu Sha)發行)的第154頁~第156頁中記載的利用烷氧基矽烷的水解的方法;日本專利特開平11-60232號公報中記載的將矽酸甲酯或矽酸甲酯與甲醇的混合物滴加至包含水、甲醇、及氨或氨與銨鹽的混合溶劑中,使矽酸甲酯與水反應的方法;日本專利特開2001-48520號公報中記載的利用酸觸媒將烷基矽酸鹽(alkyl silicate)水解後,添加鹼觸媒並進行加熱,進行矽酸的聚合而使粒子成長的方法;日本專利特開2007-153732號公報中記載的於烷氧基矽烷的水解時以特定的量使用特定種類的水解觸媒的方法等。或者,亦可列舉藉由對矽酸鈉進行離子交換而進行製造的方法。水分散膠體氧化矽的市售品可列舉:斯諾特(Snowtex)、斯諾特(Snowtex)UP(均為日產化學工業股份有限公司製造,商品名),誇特龍(Quarton)PL系列(扶桑化學工業股份有限公司製造,商品名)等。
煙燻氧化矽的製造方法可列舉:使用將四氯化矽氣化並使其於氫氧焰中燃燒的氣相反應的公知方法。進而,煙燻氧化矽可利用公知的方法製成水分散液。製成水分散液的方法可列舉日本專利特開2004-43298號公報、日本專利特開2003-176123號公報、日本專利特開2002-309239號公報等中記載的方法。就煙燻氧化矽的絕緣可靠性的觀點而言,較佳為水分散液中的鹼金屬離子及鹼土類金屬離子的濃度為100 ppm以下。煙燻氧化矽的莫氏硬度可為5以上,亦可為6以上。
<疏水化處理劑> 被覆非導電性無機粒子102的疏水化處理劑可列舉以下記載的(1)矽氮烷系疏水化處理劑、(2)矽氧烷系疏水化處理劑、(3)矽烷系疏水化處理劑、(4)鈦酸酯系疏水化處理劑等。就反應性的觀點而言,較佳為(1)矽氮烷系疏水化處理劑。疏水化處理劑亦可含有選自由所述(1)~(4)所組成的群組中的至少一種。
(1)矽氮烷系疏水化處理劑 矽氮烷系疏水化處理劑例如可列舉有機矽氮烷系疏水化處理劑。有機矽氮烷系疏水化處理劑可列舉:六甲基二矽氮烷、三甲基二矽氮烷、四甲基二矽氮烷、六甲基環三矽氮烷、七甲基二矽氮烷、二苯基四甲基二矽氮烷、二乙烯基四甲基二矽氮烷等。有機矽氮烷系疏水化處理劑亦可為所述以外的化合物。
(2)矽氧烷系疏水化處理劑 矽氧烷系疏水化處理劑可列舉:聚二甲基矽氧烷、甲基氫二矽氧烷、二甲基二矽氧烷、六甲基二矽氧烷、1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷、1,3-二苯基四甲基二矽氧烷、甲基氫聚矽氧烷、二甲基聚矽氧烷、胺基改質矽氧烷等。矽氧烷系疏水化處理劑亦可為所述以外的化合物。
(3)矽烷系疏水化處理劑 矽烷系疏水化處理劑可列舉:N,N-二甲基胺基三甲基矽烷、三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、三甲基丙氧基矽烷、苯基二甲基甲氧基矽烷、氯丙基二甲基甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丙氧基矽烷、四丁氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、正丁基三甲氧基矽烷、正己基三甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷、正辛基甲基二乙氧基矽烷、正十八烷基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基甲基二甲氧基矽烷、苯乙基三甲氧基矽烷、十二烷基三甲氧基矽烷、正十八烷基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(β甲氧基乙氧基)矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基丙烯醯氧基丙基)甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-(胺基丙基)甲基二甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-(胺基丙基)三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-(胺基丙基)三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、三氟丙基三甲氧基矽烷、十七-三氟丙基三甲氧基矽烷、正癸基三甲氧基矽烷、二甲氧基二乙氧基矽烷、雙(三乙氧基矽烷基)乙烷、六乙氧基二矽氧烷等。
(4)鈦酸酯系疏水化處理劑 鈦酸酯系疏水化處理劑可列舉:KRTTS、KR46B、KR55、KR41B、KR38S、KR138S、KR238S、338X、KR44、KR9SA(均為味之素精密技術(Ajinomoto Fine-Tech)股份有限公司製造,商品名)等。
所述疏水化處理劑中,較佳為六甲基二矽氮烷、聚二甲基矽氧烷及N,N-二甲基胺基三甲基矽烷。因此,疏水化處理劑亦可含有選自由六甲基二矽氮烷、聚二甲基矽氧烷及N,N-二甲基胺基三甲基矽烷所組成的群組中的至少一種。非導電性無機粒子102的表面越為疏水化,非導電性無機粒子102的界達電位越向負值側增大。因此,非導電性無機粒子102與經陽離子性聚合物被覆的樹脂粒子101的電位差增大。因此,樹脂粒子101與非導電性無機粒子102藉由靜電力而牢固地接著。例如,非導電性無機粒子102的界達電位與樹脂粒子101的界達電位之差於pH值1以上且pH值11以下時可為30 mV以上,亦可為50 mV以上。
關於經疏水化處理的非導電性無機粒子102的界達電位,較佳為於水、有機溶劑、包含水與有機溶劑的混合溶液中均成為負值(minus)。通常pH值越高,界達電位越成為負值。因此,較佳為選定樹脂粒子101與非導電性無機粒子102的界達電位之差增大的pH值。
非導電性無機粒子102的界達電位例如可藉由以下方式測定:使用界達電位探針(分散技術(Dispersion Technologies)公司製造,商品名「DT300」)測定膠體振動電位,或藉由使用界他電位儀ZS(Zetasizer ZS)(馬爾文儀器(Malvern Instruments)公司製造,商品名)的雷射多普勒速度測量來測定電泳遷移率。
以下,記載經陽離子性聚合物被覆的樹脂粒子101與經疏水化處理劑被覆的非導電性無機粒子102藉由靜電力而非化學鍵結力牢固地接著的原因的考察。例如,如下述化學式1般藉由六甲基二矽氮烷對賦予有羥基的氧化矽粒子進行疏水化處理。於該情形時,如下述化學式2般,氧化矽粒子經甲基被覆。藉由氧化矽粒子經甲基被覆,儘管被覆於樹脂粒子101表面的陽離子性聚合物與氧化矽粒子之間並無進行化學鍵結的部位,非導電性無機粒子102亦牢固地接著於樹脂粒子101。於使各非導電性無機粒子的粒徑相同的情形時,藉由六甲基二矽氮烷而被覆有疏水化處理劑的非導電性無機粒子102的界達電位於所述非導電性無機粒子中顯示出負值最大的電位。此時,得知非導電性無機粒子102與陽離子性聚合物之電位差變為最大。根據此種原因可想到,為了增強樹脂粒子101與非導電性無機粒子102的接著,因界達電位之差、即樹脂粒子101與非導電性無機粒子102之電位差而產生的靜電力為決定接著性的重要因素。
[化1]
Figure 02_image001
[化2]
Figure 02_image003
關於疏水化處理劑,亦可於不妨礙非導電性無機粒子102的疏水性,將非導電性無機粒子102的界達電位保持於負值側,且不妨礙樹脂粒子101與非導電性無機粒子102的靜電接著的範圍內,具有選自由胺基、羧酸基、羥基、磺酸基、縮水甘油基及腈基所組成的群組中的至少一種。亦可除了所述疏水化處理劑以外,另行追加具有選自由胺基、羧酸基、羥基、磺酸基、縮水甘油基及腈基所組成的群組中的至少一種並且不妨礙疏水性的效果的處理劑。以下,對疏水化處理劑中具有選自由胺基、羧酸基、羥基、磺酸基、縮水甘油基及腈基所組成的群組中的至少一種,另外另行追加具有選自由胺基、羧酸基、羥基、磺酸基、縮水甘油基及腈基所組成的群組中的至少一種並且不妨礙疏水性的效果的處理劑的優點加以說明。於對複合粒子103進行後述鈀觸媒化處理作為用以形成第一層104的前處理步驟時,使用所述處理劑。於是,可促進鈀觸媒對非導電性無機粒子102表面的吸附。藉此,複合粒子103的表面的鈀吸附量增加,故可經由鈀觸媒於複合粒子103的表面均勻地形成第一層104。
非導電性無機粒子102的平均粒徑例如為樹脂粒子101的平均粒徑的1/300~1/10左右。於非導電性無機粒子102的平均粒徑為樹脂粒子101的平均粒徑的1/300以上的情形時,於以第一層104覆蓋複合粒子103時,容易獲得充分的高度的凸起109。另一方面,於非導電性無機粒子102的平均粒徑為樹脂粒子101的平均粒徑的1/10以下的情形時,有非導電性無機粒子102不易自樹脂粒子101脫落的傾向。為了使非導電性無機粒子102更穩定地吸附於樹脂粒子101而獲得充分的高度的凸起109,非導電性無機粒子102的平均粒徑較佳為樹脂粒子101的平均粒徑的1/200~1/10,更佳為1/120~1/25左右。如此,藉由非導電性無機粒子102的平均粒徑為所述範圍內,導電粒子100a可具有多數個緻密的凸起109,並且非導電性無機粒子102不易自樹脂粒子101脫落。
本實施形態中,例如於樹脂粒子101的平均粒徑為3 μm的情形時,非導電性無機粒子102的較佳平均粒徑的範圍為25 nm~120 nm。另外,例如於樹脂粒子101的平均粒徑為4 μm的情形時,較佳為33 nm~160 nm,於5 μm的情形時較佳為42 nm~200 nm,於10 μm的情形時較佳為83 nm~400 nm。關於非導電性無機粒子102,例如以下示出樹脂粒子101的平均粒徑為3 μm的情形作為例子。
若非導電性無機粒子102的平均粒徑為25 nm以上(或樹脂粒子101的平均粒徑的1/120以上),則第一層104的凸起109容易成為適度的大小,有低電阻化的傾向。非導電性無機粒子102的界達電位根據粒徑而不同,發現粒徑越小界達電位越進一步向負值側偏移。因此,若非導電性無機粒子102的平均粒徑為120 nm以下(或樹脂粒子101的平均粒徑的1/25以下),則非導電性無機粒子102與樹脂粒子101的電位差變得充分,於形成第一層104時等該非導電性無機粒子102不易脫落。藉此,凸起109的個數變充分,有容易低電阻化的傾向。有時於脫落的非導電性無機粒子102凝聚而成的凝聚物上被覆第一層104的金屬而生成金屬異物。有時該金屬異物再附著於樹脂粒子101,形成過度長的凸起(例如長度超過500 nm的凸起)作為異常析出部。於該情形時,有時導致導電粒子100a的絕緣可靠性降低。進而,有時所述金屬異物本身導致絕緣可靠性降低。因此,較佳為抑制非導電性無機粒子102自樹脂粒子101脫落。非導電性無機粒子102的平均粒徑可為30 nm~110 nm,亦可為35 nm~100 nm。非導電性無機粒子102的粒徑是藉由利用布厄特(Brunauer-Emmett-Tellern,BET)法的比表面積換算法或X射線小角散射法而測定。
所謂「非導電性無機粒子102的直徑」,是指於非導電性無機粒子102的正投影面中,具有與非導電性無機粒子102的面積相同的面積的正圓的直徑。具體而言,對利用SEM以10萬倍觀察非導電性無機粒子所得的圖像進行分析,劃定非導電性無機粒子的輪廓。然後,算出任意的非導電性無機粒子的面積,根據該面積而求出非導電性無機粒子102的直徑。
所謂「非導電性無機粒子102的平均粒徑」,是指於非導電性無機粒子102的正投影面中,根據具有與非導電性無機粒子102的面積相同的面積的正圓的直徑所算出的平均粒徑。具體而言,對利用SEM以10萬倍觀察非導電性無機粒子所得的圖像進行分析,劃定非導電性無機粒子的輪廓。然後,分別算出任意500個非導電性無機粒子的面積,根據將該面積換算成圓的情形的直徑而算出平均粒徑,將所算出的平均粒徑作為非導電性無機粒子102的平均粒徑。
<非導電性無機粒子的疏水化度> 由甲醇滴定法所得的非導電性無機粒子102的疏水化度例如為30%以上。於該情形時,非導電性無機粒子102可藉由靜電力而牢固地接著於樹脂粒子101。所述疏水化度可為50%以上,亦可為60%以上。疏水化度越高,非導電性無機粒子102的界達電位越進一步向負值側偏移,非導電性無機粒子102可藉由靜電力而牢固地接著於樹脂粒子101。
所謂甲醇滴定法,是使用甲醇來測定粉體的疏水化度的方法。例如首先使0.2 g需測定疏水化度的粉體漂浮於50 ml的水面上。繼而,一面輕輕攪拌水一面於水中逐次少量地添加甲醇。甲醇例如是使用滴管(burette)滴加。繼而,對水面上的粉體全部淹沒至水中的時刻的甲醇使用量進行測定。繼而,計算出甲醇體積相對於水與甲醇的合計體積之百分率,算出該值作為粉體的疏水化度。
<非導電性無機粒子對樹脂粒子的接著方法> 非導電性無機粒子102對樹脂粒子101的接著可使用有機溶劑、或水與水溶性的有機溶劑的混合溶液來進行。可使用的水溶性的有機溶劑可列舉甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、二甲基甲醯胺、乙腈等。於僅使用有機溶劑的情形時,有樹脂粒子101的界達電位進一步向正值側偏移,非導電性無機粒子102的界達電位進一步向負值側偏移的傾向。於僅使用有機溶劑的情形時,與使用有機溶劑與水的混合溶液的情形相比,有樹脂粒子101與非導電性無機粒子102之電位差增大的傾向。因此,於僅使用有機溶劑的情形時,有非導電性無機粒子102藉由強靜電力而牢固地接著於樹脂粒子101的傾向。結果,於形成第一層104時等非導電性無機粒子102不易自樹脂粒子101脫落。
<第一層> 第一層104為含有鎳作為主成分的導電層。第一層104的厚度例如為40 nm~200 nm。若第一層104的厚度為所述範圍內,則即便於導電粒子100a經壓縮的情形時,亦可抑制第一層104的破裂。另外,可藉由第一層104將複合粒子103的表面充分地被覆。藉此,可使非導電性無機粒子102固著於樹脂粒子101,抑制非導電性無機粒子102的脫落。結果,可於所得的導電粒子100a上逐一高密度地形成均勻形狀的凸起109。第一層104的厚度亦可為60 nm以上。第一層104的厚度可為150 nm以下,亦可為120 nm以下。第一層104可為單層結構,亦可為積層結構。本實施形態中,第一層104具有兩層結構。
第一層104的厚度是使用藉由穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,以下稱為「TEM」)所拍攝的照片而算出。作為具體例,首先以通過導電粒子100a的中心附近的方式利用超薄切片法(Ultramicrotome method)切出該導電粒子100a的剖面。繼而,使用TEM以25萬倍的倍率觀察所切出的剖面而獲得圖像。繼而,可由根據所得的圖像估算的第一層104(圖2)的剖面積而算出第一層104的厚度。此時,於難以區分第一層104、樹脂粒子101及非導電性無機粒子102的情形時,藉由TEM所附帶的能量分散型X射線檢測器(Energy Dispersive X-Ray detector,以下稱為「EDX」)進行成分分析。藉此,明確區分第一層104、樹脂粒子101及非導電性無機粒子102,算出僅第一層104的厚度。第一層104的厚度是設為10個導電粒子的厚度的平均值。
第一層104亦可除了以鎳作為主成分的金屬以外,含有選自由磷及硼所組成的群組中的至少一種。藉此,可提高含有鎳的第一層104的硬度,可容易地將導電粒子經壓縮時的導通電阻保持得低。第一層104亦可含有與磷或硼一併共析的金屬。第一層104所含有的金屬例如為鈷、銅、鋅、鐵、錳、鉻、釩、鉬、鈀、錫、鎢及錸。藉由第一層104含有鎳及所述金屬,可提高第一層104的硬度。藉此,即便於導電粒子100a經壓縮的情形時,亦可抑制形成於非導電性無機粒子102上部的部分(凸起109)被壓壞。所述金屬亦可含有具有高硬度的鎢。第一層104的構成材料例如較佳為鎳(Ni)及磷(P)的組合、鎳(Ni)及硼(B)的組合、鎳(Ni)及鎢(W)及硼(B)的組合、以及鎳(Ni)及鈀(Pd)的組合。
於藉由後述無電鍍鎳來形成第一層104的情形時,例如亦可使用次亞磷酸鈉等含磷化合物作為還原劑。於該情形時,可使磷共析,可形成含有鎳-磷合金的第一層104。亦可使用例如二甲基胺硼烷、硼氫化鈉、硼氫化鉀等含硼化合物作為還原劑。於該情形時,可使硼共析,可形成含有鎳-硼合金的第一層104。鎳-硼合金的硬度高於鎳-磷合金。因此,於使用含硼化合物作為還原劑的情形時,即便於導電粒子100a經壓縮的情形時,亦可良好地抑制形成於非導電性無機粒子102上部的凸起109被壓壞。
第一層104亦可具有鎳的濃度(含量)隨著遠離複合粒子103的表面而增高的濃度梯度。藉由此種構成,即便於導電粒子100a經壓縮的情形時,亦可保持低的導通電阻。該濃度梯度可為連續性,亦可為非連續性。於鎳的濃度梯度為非連續性的情形時,亦可於複合粒子103的表面設置鎳的含量不同的多個層作為第一層104。於該情形時,設置於遠離複合粒子103之側的層的鎳的濃度增高。
第一層104中的鎳的含量於第一層104的厚度方向上隨著接近表面而增高。第一層104的表面側的層中的鎳的含量例如成為99質量%~97質量%。所述表面側的層的厚度例如為5 nm~60 nm。該層的厚度亦可為10 nm~50 nm,亦可為15 nm~40 nm。於所述表面側的層的厚度為5 nm以上的情形時,有第一層104的連接電阻值降低的傾向。另一方面,於表面側的層的厚度為60 nm以下的情形時,有導電粒子100a的單分散率進一步提高的傾向。因此,於第一層104的表面側的層中的鎳的含量成為99質量%~97質量%,且所述表面側的層的厚度為5 nm~60 nm的情形時,容易使第一層104更為低電阻化。此外,進一步抑制導電粒子100a彼此的凝聚,容易獲得高的絕緣可靠性。
亦可於第一層104的厚度方向上,於複合粒子103側形成鎳的含量為97質量%以下的層。該複合粒子103側的層的鎳的含量亦可為95質量%以下,亦可為94質量%以下。複合粒子103側的層的厚度可為20 nm以上,亦可為40 nm以上,亦可為50 nm以上。尤其若於第一層104的複合粒子103側形成20 nm以上的94質量%以下的層,則導電粒子100a彼此不易受到磁性的影響,有抑制該導電粒子100a彼此的凝聚的傾向。
第一層104中的元素的種類及該元素的含量例如可藉由利用超薄切片法切出導電粒子的剖面後,藉由TEM所附帶的EDX進行成分分析而測定。
<無電鍍鎳> 本實施形態中,第一層104是藉由無電鍍鎳而形成。於該情形時,無電鍍鎳液含有水溶性鎳化合物。無電鍍鎳液亦可更含有選自由穩定劑(例如硝酸鉍)、錯合劑、還原劑、pH調整劑及界面活性劑所組成的群組中的至少一種化合物。
水溶性鎳化合物可使用:硫酸鎳、氯化鎳、次亞磷酸鎳等水溶性鎳無機鹽;乙酸鎳、蘋果酸鎳等水溶性鎳有機鹽等。水溶性鎳化合物可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
無電鍍鎳液中的水溶性鎳化合物的濃度較佳為0.001 mol/L~1 mol/L,更佳為0.01 mol/L~0.3 mol/L。藉由水溶性鎳化合物的濃度為所述範圍內,可充分獲得鍍敷被膜的析出速度,並且可抑制鍍敷液的黏度變得過高而提高鎳析出的均勻性。
錯合劑只要為作為錯合劑而發揮功能的化合物即可,具體可列舉:乙二胺四乙酸;乙二胺四乙酸的鈉鹽(例如1-鈉鹽、2-鈉鹽、3-鈉鹽及4-鈉鹽);乙二胺三乙酸;硝基四乙酸、其鹼鹽;醛醣酸(glyconic acid)、酒石酸、葡萄糖酸鹽(gluconate)、檸檬酸、葡萄糖酸(gluconic acid)、琥珀酸、焦磷酸、甘醇酸、乳酸、蘋果酸、丙二酸、該些酸的鹼鹽(例如鈉鹽);三乙醇胺葡萄糖酸(γ)-內酯等。錯合劑亦可使用所述以外的材料。錯合劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
無電鍍鎳液中的錯合劑的濃度通常較佳為0.001 mol/L~2 mol/L,更佳為0.002 mol/L~1 mol/L。藉由錯合劑的濃度為所述範圍內,可抑制鍍敷液中的氫氧化鎳的沈澱及鍍敷液的分解並且獲得鍍敷被膜的充分的析出速度,並且可抑制鍍敷液的黏度變得過高而提高鎳析出的均勻性。錯合劑的濃度亦可根據種類而不同。
還原劑可使用無電鍍鎳液中所用的公知的還原劑。還原劑可列舉:次亞磷酸鈉、次亞磷酸鉀等次亞磷酸化合物;硼氫化鈉、硼氫化鉀、二甲基胺硼烷等硼氫化合物;肼類等。
無電鍍鎳液中的還原劑的濃度通常較佳為0.001 mol/L~1 mol/L,更佳為0.002 mol/L~0.5 mol/L。若還原劑的濃度為所述範圍內,則可充分獲得鍍敷液中的鎳離子的還原速度,並且抑制鍍敷液的分解。關於還原劑的濃度,亦可根據還原劑的種類而不同。
pH調整劑例如可列舉酸性的pH調整劑及鹼性的pH調整劑。酸性的pH調整劑可列舉:鹽酸;硫酸;硝酸;磷酸;乙酸;甲酸;氯化銅;硫酸鐵等鐵化合物;鹼金屬氯化物;過硫酸銨;含有該些化合物的一種以上的水溶液;鉻酸、鉻酸-硫酸、鉻酸-氫氟酸、重鉻酸、重鉻酸-氟硼酸等酸性的含有六價鉻的水溶液等。鹼性的pH調整劑可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉等鹼金屬的氫氧化物;鹼土類金屬的氫氧化物;乙二胺、甲胺、2-胺基乙醇等含有胺基的化合物;含有該些化合物的一種以上的溶液等。
界面活性劑可使用陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、兩性界面活性劑、非離子界面活性劑、該些界面活性劑的混合物等。
<無電鍍鎳的前處理> 於藉由上文所述的無電鍍鎳來形成第一層104的情形時,亦可對複合粒子103預先進行鈀觸媒化處理作為前處理。鈀觸媒化處理可利用公知的方法來進行。該方法並無特別限定,例如可列舉使用被稱為鹼性種液(seeder)或酸性種液的觸媒化處理液的觸媒化處理方法。
使用鹼性種液的觸媒化處理方法例如可列舉以下方法。首先使樹脂粒子浸漬於含有經2-胺基吡啶配位的鈀離子的溶液中,由此使鈀離子吸附於樹脂粒子表面。水洗後,使吸附有鈀離子的樹脂粒子分散於含有次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、二甲基胺硼烷、肼、福馬林等還原劑的溶液中而進行還原處理。藉此,將吸附於樹脂粒子表面的鈀離子還原成金屬鈀。
使用酸性種液的觸媒化處理方法例如可列舉以下方法。首先使樹脂粒子分散於氯化亞錫溶液中,進行使錫離子吸附於樹脂粒子表面的感受性化處理之後,進行水洗。然後,使其分散於含有氯化鈀的溶液中,進行使樹脂粒子表面捕捉鈀離子的活化處理。水洗後,使其分散於含有次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、二甲基胺硼烷、肼、福馬林等還原劑的溶液中而進行還原處理。藉此,將吸附於樹脂粒子表面的鈀離子還原成金屬鈀。
若將鹼性種液與酸性種液比較,則就溶液的pH值的觀點而言,較佳為酸性種液。如上所述,pH值越低,樹脂粒子101本身的界達電位越向正值偏移,故較佳為使用酸性種液。另一方面,pH值越高,非導電性無機粒子102的界達電位越向負值偏移,故較佳為使用鹼性種液。此處,若考慮到樹脂粒子101與非導電性無機粒子102的界達電位之差,則有pH值越低而界達電位之差越增大的傾向。藉由使用酸性種液,有可維持藉由靜電力使非導電性無機粒子102牢固地接著於樹脂粒子101的狀態的傾向。
於使用鹼性種液的情形時,較佳為於疏水化處理劑中具有選自由胺基、羧酸基、羥基、磺酸基、縮水甘油基及腈基所組成的群組中的至少一種。例如羧酸基及羥基的H+ 於pH值7以上時解離,非導電性無機粒子102的界達電位進一步向負值側偏移。然而,樹脂粒子101的界達電位亦根據pH值而變動,故較佳為以可保持樹脂粒子101與非導電性無機粒子102的界達電位之差大的方式選擇種液的種類。
該些鈀觸媒化處理方法中,使鈀離子吸附於表面後進行水洗,進而分散於含有還原劑的溶液中。藉此,將吸附於複合粒子103的表面的鈀離子還原,藉此可形成原子水準的大小的鈀析出核。
<凸起> 導電粒子100a的凸起109的面積是指導電粒子100a的正投影面中,具有導電粒子100a的直徑的1/2直徑的同心圓內的凸起109的面積、或由鄰接的凸起109彼此之間的凹部所劃分的各凸起109的輪廓的面積。凸起109的直徑(外徑)是指對導電粒子100a的正投影面中具有導電粒子100a的直徑的1/2直徑的同心圓內所存在的凸起109而算出,具有與該凸起109的面積相同的面積的正圓的直徑。具體而言,對藉由SEM以3萬倍觀察導電粒子100a所得的圖像進行分析,劃定凸起109的輪廓,藉此求出各凸起的面積。然後根據該面積而算出直徑。
關於凸起109的面積的比例(被覆率),可將導電粒子100a的正投影面中具有導電粒子100a的直徑的1/2直徑的同心圓的總面積作為分母,將具有導電粒子100a的直徑的1/2直徑的同心圓內的凸起109的面積的總和作為分子,以除算的百分率來表示。凸起109的面積的比例(被覆率)可為50%以上,亦可為65%以上,亦可為80%以上。若凸起109的被覆率為所述範圍內,則即便於將導電粒子100a置於高濕下的情形時,其導通電阻亦不易增加。
凸起109的最適的直徑(外徑)的大小、及凸起109的被覆率的最適比例是根據樹脂粒子101及非導電性無機粒子102的直徑的大小而不同。無論使用哪種非導電性無機粒子102,均可藉由將非導電性無機粒子102對樹脂粒子101的被覆率設為20%~80%,而將凸起109的被覆率設為50%以上。
於非導電性無機粒子102的平均粒徑小於50 nm的情形時,於每一個導電粒子100a中,直徑(外徑)小於100 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於80%,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可為20%~80%,直徑為200 nm以上的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於20%。於每一個導電粒子100a中,直徑小於100 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於70%,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可為30%~70%,直徑為200 nm以上的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於15%。於每一個導電粒子100a中,直徑(外徑)小於100 nm的凸起109的個數可為50個以上,亦可為80個以上。於每一個導電粒子100a中,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109的個數可為30個以上,亦可為50個以上。於每一個導電粒子100a中,直徑為200 nm以上且350 nm以下的凸起109的個數可為15個以內,亦可為2個~13個以內,亦可為2個~10個以內。
於非導電性無機粒子102的平均粒徑為50 nm以上且小於90 nm的情形時,於每一個導電粒子100a中,直徑(外徑)小於100 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於70%,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可為20%~80%,直徑為200 nm以上的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於20%。於每一個導電粒子100a中,直徑小於100 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於60%,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可為30%~70%,直徑為200 nm以上的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於15%。於每一個導電粒子100a中,直徑(外徑)小於100 nm的凸起109的個數可為30個以上,亦可為50個以上。於每一個導電粒子100a中,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109的個數可為30個以上,亦可為50個以上。於每一個導電粒子100a中,直徑為200 nm以上且350 nm以下的凸起109的個數可為15個以內,亦可為2個~13個以內,亦可為2個~10個以內。
於非導電性無機粒子102的平均粒徑為90 nm以上且小於130 nm的情形時,於每一個導電粒子100a中,直徑(外徑)小於100 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於70%,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可為20%~90%,直徑為200 nm以上的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於70%。進而,於每一個導電粒子100a中,直徑小於100 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於60%,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109相對於總凸起數的比例亦可為30%~80%,直徑為200 nm以上的凸起109相對於總凸起數的比例亦可小於50%。於每一個導電粒子100a中,直徑(外徑)小於100 nm的凸起109的個數可為30個以上,亦可為50個以上。於每一個導電粒子100a中,直徑為100 nm以上且小於200 nm的凸起109的個數可為30個以上,亦可為50個以上。於每一個導電粒子100a中,直徑為200 nm以上且350 nm以下的凸起109的個數可為15個以內,亦可為2個~13個以內,亦可為2個~10個以內。
於與非導電性無機粒子102的平均粒徑相對應的凸起的個數為所述範圍內的情形時,例如於使導電粒子100a介於相對向的電極間而將電極彼此壓接連接時,可獲得充分低的導通電阻。
<導電粒子的單分散率> 導電粒子100a的單分散率可為96.0%以上,亦可為98.0%以上。藉由導電粒子100a的單分散率為所述範圍內,例如可於吸濕試驗後獲得高的絕緣可靠性。導電粒子100a的單分散率例如可使用50,000個導電粒子藉由庫勒粒度分析計數儀(COULER MULTISIZER)II(貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)股份有限公司製造,商品名)而測定。
<導電粒子的製造方法> 繼而,對第一實施形態的導電粒子100a的製造方法加以說明。首先,作為第一步驟,藉由陽離子性聚合物將樹脂粒子101被覆(第一被覆步驟)。於第一步驟中,將表面上具有羥基等的樹脂粒子101分散於陽離子性聚合物溶液中,利用陽離子性聚合物將該樹脂粒子101被覆。
其次,作為第二步驟,藉由疏水化處理劑將非導電性無機粒子102的表面被覆(第二被覆步驟)。疏水化處理劑對非導電性無機粒子102的被覆是於水、有機溶劑、或水與水溶性的有機溶劑的混合溶液中或者氣相中進行。可使用的水溶性的有機溶劑例如可列舉甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、二甲基甲醯胺及乙腈。亦可購入預先經疏水化處理劑被覆的非導電性無機粒子,用作非導電性無機粒子102。
然後,作為第三步驟,將非導電性無機粒子102接著於樹脂粒子101的表面,形成複合粒子103(粒子形成步驟)。關於非導電性無機粒子102對樹脂粒子101的接著,例如藉由有機溶劑、或水與水溶性的有機溶劑的混合溶液來進行處理。較佳為僅使用有機溶劑使非導電性無機粒子102接著於樹脂粒子101。若考慮到樹脂粒子101與非導電性無機粒子102的界達電位之差,則相較於使用含有水的有機溶劑的情形,於僅使用有機溶劑的情形時,非導電性無機粒子102與樹脂粒子101的界達電位之差增大。若更強的靜電力於非導電性無機粒子102與樹脂粒子101之間發揮作用,則可將非導電性無機粒子102牢固地接著於樹脂粒子101。結果,於用以進行無電鍍鎳的前處理步驟、及無電鍍鎳步驟中,非導電性無機粒子102不易脫落。
繼而,作為第四步驟,藉由無電鍍敷且以金屬層被覆複合粒子103(第三被覆步驟)。於第四步驟中,將含有鎳的第一層104設為金屬層,藉由該第一層104被覆複合粒子103的整個表面(即,樹脂粒子101及非導電性無機粒子102的露出的整個面)。於該情形時,亦可對複合粒子103進行鈀觸媒化處理來作為用以藉由無電鍍鎳形成第一層104的前處理步驟。鈀觸媒化處理可利用公知的方法進行,例如利用上文所述的使用被稱為鹼性種液或酸性種液的觸媒化處理液的觸媒化處理方法來進行。即便預先於樹脂粒子101的表面配置非導電性無機粒子102,樹脂粒子101與非導電性無機粒子102的界達電位亦受到周圍的pH值的影響而變化。
於使用酸性種液的情形時,觸媒化處理液的pH值成為1左右。於該情形時,樹脂粒子101的界達電位的測定值、與非導電性無機粒子102的界達電位的測定值之差的絕對值成為50 mV以上。因此,經疏水化處理劑被覆的非導電性無機粒子102不易脫落。另一方面,於使用通常所用的鹼性種液的情形時,觸媒化處理液的pH值成為10~11。於該情形時,樹脂粒子101的界達電位的測定值、與非導電性無機粒子102的界達電位的測定值之差的絕對值成為30 mV~50 mV左右。因此,於所述前處理步驟中,非導電性無機粒子102容易自樹脂粒子101脫落。
關於以上所說明的第一實施形態的導電粒子100a的作用效果,一面與所述專利文獻1~專利文獻3比較一面進行說明。於依照所述專利文獻1、專利文獻2中記載的方法形成導電粒子的情形時,難以控制該導電粒子的凸起的個數、大小及形狀,有使用該些導電粒子的接著劑等的電阻值變高的傾向。因此,於欲提高所述專利文獻1、專利文獻2中記載的導電粒子的導電性的情形時,有於該導電粒子的表面形成長度超過500 nm的異常大小的凸起(異常凸起)的傾向。使用此種具有異常凸起(異常析出部)的導電粒子的接著劑有絕緣可靠性降低的傾向。尤其於依照專利文獻2中記載的方法形成導電粒子的情形時,為了降低導電粒子的電阻值,必須使充分量的芯物質附著於成為基材的微粒子的表面。然而,若增加該芯物質的附著量,則有芯物質自身於微粒子的表面凝聚,容易形成異常凸起的傾向。
專利文獻3中記載的方法中,使成為芯物質的非導電性物質藉由化學鍵吸附於樹脂粒子的表面而形成複合粒子。若為了於該複合粒子上被覆金屬層而進行用以進行無電鍍鎳的前處理步驟、或無電鍍鎳步驟,則非導電性物質自樹脂粒子脫落。因此,難以控制複合粒子的凸起的個數、大小及形狀,有使用該些導電粒子的接著劑等的電阻值變高的傾向。進而,若於無電鍍鎳步驟時,已析出鎳的非導電性物質脫落,則成為金屬異物的產生源。於該金屬異物再附著於複合粒子的情形時,有時形成異常凸起(異常析出部)。進而,有時所述金屬異物本身含有於接著劑中,由此導致絕緣可靠性降低。
相對於該些專利文獻1~專利文獻3,根據藉由第一實施形態的製造方法所形成的導電粒子100a,樹脂粒子101是藉由陽離子性聚合物而被覆,非導電性無機粒子102是藉由疏水化處理劑而被覆。非導電性無機粒子102的表面的界達電位藉由疏水化而向負值偏移。藉此,靜電力於樹脂粒子101與非導電性無機粒子102之間發揮作用,非導電性無機粒子102不易自樹脂粒子101的表面脫落。因此,配置於樹脂粒子101的表面的非導電性無機粒子102的個數的控制變容易,並且於複合粒子103上形成良好的凸起109。因此,即便於將使用調配有導電粒子100a的異向導電性接著劑的連接結構體於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,自樹脂粒子101脫落的非導電性無機粒子102的個數減少,故於複合粒子103上不易產生異常地成長的凸起。因此,於將導電粒子100a調配至異向導電性接著劑中的情形等時導電粒子100a彼此不易導通,導電粒子100a的絕緣可靠性亦提高。因此,藉由將所述導電粒子調配至異向導電性接著劑中,可兼具優異的導通可靠性及絕緣可靠性。
導電粒子100a中,非導電性無機粒子102不易自樹脂粒子101脫落,故抑制異常析出部的產生,於製作導電粒子時可減少金屬異物的產生。
疏水化處理劑是選自由矽氮烷系疏水化處理劑、矽氧烷系疏水化處理劑、矽烷系疏水化處理劑及鈦酸酯系疏水化處理劑所組成的群組中。
疏水化處理劑亦可選自由六甲基二矽氮烷、聚二甲基矽氧烷及N,N-二甲基胺基三甲基矽烷所組成的群組中。
由甲醇滴定法所得的非導電性無機粒子102的疏水化度例如為30%以上。於該情形時,充分的靜電力於非導電性無機粒子102與樹脂粒子101之間發揮作用。
樹脂粒子101與非導電性無機粒子102的界達電位之差例如於pH值1以上且pH值11以下時為30 mV以上。於該情形時,樹脂粒子101與非導電性無機粒子102藉由靜電力而牢固地接著。因此,可於用以形成導電粒子100a中的第一層104的前處理步驟、第一層104的形成步驟等時,合適地抑制非導電性無機粒子102自樹脂粒子101脫落。
陽離子性聚合物是選自由多胺、聚亞胺、聚醯胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚乙烯基胺、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基咪唑及聚乙烯基吡咯啶酮所組成的群組中。
陽離子性聚合物亦可為聚乙烯亞胺。於該情形時,陽離子性聚合物的電荷密度提高,故可良好地抑制非導電性無機粒子102的脫落。
非導電性無機粒子102的平均粒徑例如為25 nm以上且120 nm以下。於該情形時,導電粒子100a具有多數個緻密的凸起109,並且非導電性無機粒子102不易自樹脂粒子101脫落。
樹脂粒子的平均粒徑例如為1 μm以上且10 μm以下。例如於使用含有導電粒子100a的異向導電性接著劑製作連接結構體時,該異向導電性接著劑的導電性等不易因該連接結構體的電極的形狀(高度)的不均一而變化。
非導電性無機粒子102是選自由氧化矽、氧化鋯、氧化鋁及金剛石所組成的群組中。
金屬層具有含有鎳的第一層104。此外,該第一層104為藉由無電鍍敷而被覆複合粒子103的層。於該情形時,可提高導電粒子100a的硬度。藉此,即便於該導電粒子100a經壓縮的情形時,形成於非導電性無機粒子102上而成為凸起部分的第一層104亦不易被壓壞。因此,導電粒子100a可獲得低的導通電阻。
金屬層的第一層104亦可具有多個導電層。該些導電層的厚度、組成、形狀的至少一者亦可互不相同。例如,第一層104中成為主成分的金屬的含量亦可於第一層104的厚度方向上隨著接近表面而增高。為了形成此種具有多個導電層的第一層104,亦可使用多種鍍敷液。例如藉由使用析出的金屬濃度不同的鍍敷液,可容易地形成具有多個導電層的第一層104。
第一層104例如亦可藉由以下方式而形成:於第一鍍敷液的投入之後,或第一鍍敷液的投入結束之前,開始投入析出的金屬濃度不同於(高於)該第一鍍敷液的第二鍍敷液。於該情形時,可形成厚度方向上的金屬濃度朝向表面而逐漸變化(增高)的第一層104。另外,因無需分別形成不同組成的多個導電層的步驟,故可於短時間內形成第一層104。
(第二實施形態) 以下,對第二實施形態的導電粒子加以說明。第二實施形態的說明中,省略與第一實施形態重複的記載,而記載與第一實施形態不同的部分。即,亦可於技術上可能的範圍內,於第二實施形態中適當使用第一實施形態的記載。
圖3為表示第二實施形態的導電粒子的示意剖面圖。圖3所示的導電粒子100b除了具有設於第一層104上的第二層105的方面以外,具有與圖1所示的導電粒子100a相同的構成。第二層105可為金屬層,亦可為合金層。
<第二層> 第二層105為被覆第一層104而設置的導電層。第二層105的厚度例如為5 nm~100 nm。第二層105的厚度可為5 nm以上,亦可為10 nm以上。第二層105的厚度亦可為30 nm以下。於第二層105的厚度為所述範圍內的情形時,於形成第二層105的情形時可使該第二層105的厚度均勻,藉此可良好地防止第一層104所含有的元素(例如鎳)向與第二層105為相反側的表面擴散。
第二層105的厚度是使用藉由TEM所拍攝的照片而算出。作為具體例,首先以通過導電粒子100b的中心附近的方式利用超薄切片法切出導電粒子100b的剖面。繼而,使用TEM以25萬倍的倍率觀察所切出的剖面而獲得圖像。然後,可由根據所得的圖像估算的第二層105(圖4)的剖面積而算出第二層105的厚度。此時,於難以區分第二層105、第一層104、樹脂粒子101及非導電性無機粒子102的情形時,藉由TEM所附帶的EDX進行成分分析。藉此,明確區分第二層105、第一層104、樹脂粒子101及非導電性無機粒子102,算出僅第二層105的厚度。第二層105的厚度是設為10個導電粒子的厚度的平均值。
第二層105含有選自由貴金屬及鈷所組成的群組中的至少一種。貴金屬為鈀、銠、銥、釕、鉑、銀或金。於第二層105含有金的情形時,可降低導電粒子100b的表面的導通電阻,提高導電粒子100b的導電特性。於該情形時,第二層105作為含有鎳的第一層104的抗氧化層而發揮功能。因此,第二層105是形成於第一層104上。含有金的情形的第二層105的厚度亦可為30 nm以下。於該情形時,導電粒子100b的表面的導通電阻的降低效果與製造成本的平衡優異。然而,含有金的情形的第二層105的厚度亦可超過30 nm。
第二層105較佳為由選自由鈀、銠、銥、釕及鉑所組成的群組中的至少一種所構成。於該情形時,可抑制導電粒子100b的表面的氧化,且提高導電粒子100b的絕緣可靠性。第二層105更佳為由選自由鈀、銠、銥及釕所組成的群組中的至少一種所構成。於該情形時,即便於導電粒子100b經壓縮的情形時,亦抑制形成於非導電性無機粒子102上的成為凸起109的第一層104被壓壞,抑制經壓縮的導電粒子100b的電阻增加。第二層105例如是於第一實施形態的第四步驟中形成第一層104後,藉由無電鍍敷而形成於由該第一層104所覆蓋的複合粒子103上。
<鈀> 於第二層105含有鈀的情形時,該第二層105例如可藉由無電鍍鈀而形成。無電鍍鈀可利用不使用還原劑的置換型、及使用還原劑的還原型的任一種。關於此種無電鍍鈀液,置換型可列舉MCA(世界金屬(World Metal)股份有限公司製造,商品名)等。還原型可列舉APP(石原化學股份有限公司製造,商品名)等。於將置換型與還原型相比較的情形時,就所產生的孔隙(void)少,容易確保被覆面積的觀點而言,較佳為還原型。
於第二層105含有鈀的情形時,以第二層105的總量為基準,第二層105中的鈀的含量的下限可為90質量%以上,亦可為93質量%以上,亦可為94質量%以上。以第二層105的總量為基準,第二層105中的鈀的含量的上限可為99質量%以下,亦可為98質量%以下。於第二層105中的鈀的含量為所述範圍內的情形時,第二層105的硬度提高。因此,即便於導電粒子100b經壓縮的情形時,亦抑制凸起109被壓壞。
為了調整第二層105中的鈀的含量(例如為了調整為93質量%~99質量%),無電鍍鈀液中所用的還原劑並無特別限制,可使用:次亞磷酸、亞磷酸、該些酸的鹼鹽等含磷化合物;含硼化合物等。於該情形時,所得的第二層105含有鈀-磷合金或鈀-硼合金。因此,較佳為以第二層105中的鈀含量成為所需範圍的方式,調整還原劑的濃度、pH值、鍍敷液的溫度等。
<銠> 於第二層105含有銠的情形時,該第二層105例如可藉由無電鍍銠而形成。無電鍍銠液中所用的銠的供給源例如可列舉:氫氧化氨合銠、硝酸氨合銠、乙酸氨合銠、硫酸氨合銠、亞硫酸氨合銠、溴化氨合銠及氨合銠化合物。
無電鍍銠液中所用的還原劑例如可列舉:肼、次亞磷酸鈉、硼酸二甲基胺、硼酸二乙基胺及硼氫化鈉。還原劑較佳為肼。亦可於無電鍍銠液中添加穩定劑或錯合劑(氫氧化銨、羥基胺鹽、二氯化肼等)。
就獲得充分的鍍敷速度的觀點而言,無電鍍銠液的溫度(浴溫)可為40℃以上,亦可為50℃以上。就穩定地保持無電鍍銠液的觀點而言,鍍敷液的溫度可為90℃以下,亦可為80℃以下。
<銥> 於第二層105含有銥的情形時,該第二層105例如可藉由無電鍍銥而形成。無電鍍銥液中所用的銥的供給源例如可列舉:三氯化銥、四氯化銥、三溴化銥、四溴化銥、六氯化銥三鉀、六氯化銥二鉀、六氯化銥三鈉、六氯化銥二鈉、六溴化銥三鉀、六溴化銥二鉀、六碘化銥三鉀、三硫酸二銥及雙硫酸銥。
無電鍍銥液中所用的還原劑例如可列舉:肼、次亞磷酸鈉、硼酸二甲基胺、硼酸二乙基胺及硼氫化鈉。還原劑較佳為肼。亦可於無電鍍銥液中添加穩定劑或錯合劑。
穩定劑或錯合劑亦可添加選自由單羧酸、二羧酸及該些酸的鹽所組成的群組中的至少一種。單羧酸的具體例可列舉甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等。二羧酸的具體例可列舉草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、富馬酸、馬來酸、蘋果酸等。所述鹽例如可列舉鈉、鉀、鋰等作為抗衡離子鍵結於所述羧酸而成的化合物。穩定劑或錯合劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
就抑制鍍敷對象物的腐蝕,並且獲得充分的鍍敷速度的觀點而言,無電鍍銥液的pH值可為1以上,亦可為2以上。就容易抑制鍍敷反應受阻的觀點而言,無電鍍銥液的pH值可為6以下,亦可為5以下。
就獲得充分的鍍敷速度的觀點而言,無電鍍銥液的溫度(浴溫)可為40℃以上,亦可為50℃以上。就穩定地保持無電鍍銥液的觀點而言,無電鍍銥液的溫度(浴溫)可為90℃以下,亦可為80℃以下。
<釕> 於第二層105含有釕的情形時,該第二層105例如可藉由無電鍍釕而形成。無電鍍釕液例如可使用市售的鍍敷液,可使用無電釕Ru(奧野製藥工業股份有限公司製造,商品名)。
<鉑> 於第二層105含有鉑的情形時,該第二層105例如可藉由無電鍍鉑而形成。無電鍍鉑液中所用的鉑的供給源例如可列舉:Pt(NH3 )4 (NO3 )2 、Pt(NH3 )4 (OH)2 、PtCl2 (NH3 )2 、Pt(NH3 )2 (OH)2 、(NH4 )2 PtCl6 、(NH4 )2 PtCl4 、Pt(NH3 )2 Cl4 、H2 PtCl6 及PtCl2
無電鍍鉑液中所用的還原劑例如可列舉:肼、次亞磷酸鈉、硼酸二甲基胺、硼酸二乙基胺及硼氫化鈉。還原劑較佳為肼。亦可於無電鍍鉑液中添加穩定劑或錯合劑(氯化羥基胺、二氯化肼、氫氧化銨、乙二胺四乙酸(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid,EDTA)等)。
就獲得充分的鍍敷速度的觀點而言,無電鍍鉑液的溫度(浴溫)可為40℃以上,亦可為50℃以上。就穩定地保持無電鍍鉑液的觀點而言,無電鍍鉑液的溫度(浴溫)可為90℃以下,亦可為80℃以下。
於使用無電鍍鉑液進行鍍鉑時,無電鍍鉑液的pH值只要為8~12即可。若pH值為8以上,則鉑容易充分析出。若pH值為12以下,則可容易地確保良好的操作環境。
<銀> 於第二層105含有銀的情形時,該第二層105例如可藉由無電鍍銀而形成。無電鍍銀液中所用的銀的供給源只要可溶於鍍敷液中,則並無特別限定。例如可使用:硝酸銀、氧化銀、硫酸銀、氯化銀、亞硫酸銀、碳酸銀、乙酸銀、乳酸銀、磺基琥珀酸銀、磺酸銀、胺基磺酸銀及草酸銀。水溶性銀化合物可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
無電鍍銀液中所用的還原劑只要具有將無電鍍銀液中的水溶性銀化合物還原成金屬銀的能力且為水溶性的化合物,則並無特別限定。例如可使用:肼衍生物、甲醛化合物、羥基胺類、糖類、羅雪鹽(Rochelle salt)、硼氫化合物、次亞磷酸鹽、二甲基胺硼烷(Dimethylamine borane,DMAB)及抗壞血酸。還原劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
亦可於無電鍍銀液中添加穩定劑或錯合劑。穩定劑或錯合劑例如可使用:亞硫酸鹽、琥珀醯亞胺、乙內醯脲衍生物、乙二胺及乙二胺四乙酸(EDTA)。穩定劑或錯合劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
無電鍍銀液中,除了所述成分以外,亦可添加公知的界面活性劑、pH調整劑、緩衝劑、平滑劑、應力緩和劑等添加劑。
無電鍍銀液的液溫只要為0℃~80℃的範圍即可。若無電鍍銀液的溫度為0℃以上,則銀的析出速度充分快,可縮短用以獲得既定的銀析出量的時間。若無電鍍銀液的溫度為80℃以下,則可抑制由自分解反應所致的還原劑的損耗、及無電鍍銀液的穩定性的降低。若設為10℃~60℃左右,則可使無電鍍銀液的穩定性更良好。
無電鍍銀液(例如還原型無電鍍銀液)的pH值例如為1~14。藉由鍍敷液的pH值為6~13左右,可使鍍敷液的穩定性更良好。關於鍍敷液的pH值調整,通常於降低pH值的情形時,可使用具有與水溶性銀鹽的陰離子部分為同種的陰離子部分的酸(例如於使用硫酸銀作為水溶性銀鹽的情形時為硫酸,於使用硝酸銀作為水溶性銀鹽的情形時為硝酸)。於提高無電鍍銀液的pH值的情形時,可使用鹼金屬氫氧化物、氨等。
<金> 於第二層105含有金的情形時,該第二層105例如可藉由無電鍍金而形成。無電鍍金液可使用置換型鍍金液(例如日立化成股份有限公司製造,商品名「HGS-100」)、還原型鍍金液(例如日立化成股份有限公司製造,商品名「HGS-2000」)等。於將置換型與還原型相比較的情形時,就孔隙少,容易確保被覆面積的觀點而言,較佳為使用還原型。
<鈷> 於第二層105含有鈷的情形時,該第二層105例如可藉由無電鍍鈷而形成。無電鍍鈷液中所用的鈷的供給源例如可列舉:硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷、乙酸鈷及碳酸鈷。
無電鍍鈷液中所用的還原劑例如可使用:次亞磷酸鈉、次亞磷酸銨、次亞磷酸鎳等次亞磷酸鹽及次亞磷酸。亦可於無電鍍鈷液中添加穩定劑或錯合劑(脂肪族羧酸等)。穩定劑或錯合劑可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
就獲得充分的鍍敷速度的觀點而言,無電鍍鈷液的溫度(浴溫)可為40℃以上,亦可為50℃以上。就穩定地保持無電鍍鈷液的觀點而言,無電鍍鈷液的溫度(浴溫)可為90℃以下,亦可為80℃以下。
以上所說明的第二實施形態的導電粒子100b亦與第一實施形態的導電粒子100a同樣地,非導電性無機粒子102不易自樹脂粒子101的表面脫落。因此,配置於樹脂粒子101的表面的非導電性無機粒子102的個數的控制變容易,並且於複合粒子103上形成良好的凸起109。因此,即便於將使用調配有導電粒子100b的異向導電性接著劑的連接結構體於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,自樹脂粒子101脫落的非導電性無機粒子102的個數減少,故於複合粒子103上不易產生異常地成長的凸起。因此,於將導電粒子100a調配至異向導電性接著劑中的情形等時,導電粒子100b彼此不易導通,導電粒子100b的絕緣可靠性亦提高。
於第一實施形態中,第一層104成為導電粒子100a的最外層。該導電粒子100a例如於分散於異向導電性接著劑內時,有時第一層104內所含有的鎳溶出至接著劑中而發生遷移。有時由該遷移的鎳導致異向導電性接著劑的絕緣可靠性降低。相對於此,第二實施形態的金屬層具有設於第一層104上的第二層105,第二層105含有選自由貴金屬及鈷所組成的群組中的金屬。於該情形時,導電粒子100b的最外層成為第二層105。該第二層105具有防止鎳自第一層104中溶出的功能,故可抑制該鎳的遷移的發生。此外,該第二層105相對較不易被氧化,故導電粒子100b的導電性能不易劣化。藉由導電粒子100b具有第二層105,可高度地控制凸起109的個數、大小及形狀。
(第三實施形態) 以下,對第三實施形態的絕緣被覆導電粒子加以說明。於第三實施形態的說明中,省略與第一實施形態及第二實施形態重複的記載,而記載與第一實施形態及第二實施形態不同的部分。即,亦可於技術上可能的範圍內,於第三實施形態中適當使用第一實施形態及第二實施形態的記載。
<絕緣被覆導電粒子> 圖5為表示本實施形態的絕緣被覆導電粒子的示意剖面圖。圖5所示的絕緣被覆導電粒子200具備第一實施形態的導電粒子100a、及將第一層104的表面的至少一部分被覆的絕緣性粒子(絕緣性被覆部)210。
絕緣性粒子210的平均粒徑是指根據絕緣性粒子210的正投影面中具有與絕緣性粒子210的面積相同的面積的正圓的直徑所算出的平均粒徑。絕緣性粒子210的平均粒徑例如為20 nm~500 nm。於絕緣性粒子210的平均粒徑為所述範圍內的情形時,例如吸附於導電粒子100a上的絕緣性粒子210容易作為絕緣膜而有效地發揮作用。另外,連接的加壓方向的導電性容易變良好。絕緣性粒子210的平均粒徑例如亦可藉由利用BET法的比表面積換算法、或X射線小角散射法來測定。
就容易降低電阻,且容易抑制電阻的經時上升的觀點而言,相對於導電粒子100a的平均粒徑,絕緣性粒子210的平均粒徑可為1/10以下,亦可為1/15以下。就獲得更良好的絕緣可靠性的觀點而言,相對於導電粒子100a的平均粒徑,絕緣性粒子210的平均粒徑亦可為1/20以上。
絕緣性粒子210以絕緣性粒子210對導電粒子100a的被覆率成為例如20%~70%的方式而被覆導電粒子100a的表面。就更可靠地獲得絕緣性及導電性的效果的觀點而言,被覆率亦可為20%~60%,亦可為25%~60%,亦可為28%~55%。「被覆率」是指絕緣被覆導電粒子200的正投影面中,具有絕緣被覆導電粒子200的直徑的1/2直徑的同心圓內的絕緣性粒子210的表面積的比例。具體而言,對藉由SEM以3萬倍觀察形成有絕緣性粒子210的絕緣被覆導電粒子200所得的圖像進行分析,算出絕緣性粒子210於絕緣被覆導電粒子200的表面中所佔的比例。
被覆導電粒子100a的絕緣性粒子210可列舉有機高分子化合物微粒子、無機氧化物微粒子等。於使用無機氧化物微粒子作為絕緣性粒子210的情形時,容易提高絕緣可靠性,於使用有機高分子化合物微粒子的情形時,可容易地降低導通電阻。
有機高分子化合物只要為具有熱軟化性的化合物即可,具體可使用:聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚酯、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、苯乙烯-異丁烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯共聚物、(甲基)丙烯酸酯系橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物、苯氧樹脂、固態環氧樹脂等。有機高分子化合物可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
無機氧化物例如可列舉:含有選自由矽、鋁、鋯、鈦、鈮、鋅、錫、鈰及鎂所組成的群組中的至少一種元素的氧化物。無機氧化物可單獨使用一種或組合使用兩種以上。無機氧化物中,亦較佳為氧化矽。氧化矽中,水分散膠體氧化矽(SiO2 )於表面具有羥基,故與導電粒子的結合性優異,並且容易使粒徑一致且價廉,故特別合適。此種無機氧化物的微粒子的市售品例如可列舉:斯諾特(Snowtex)、斯諾特(Snowtex)UP(日產化學工業股份有限公司製造,商品名)及誇特龍(Quarton)PL系列(扶桑化學工業股份有限公司製造,商品名)。
於無機氧化物微粒子於表面具有羥基的情形時,可利用矽烷偶合劑等將羥基改質成胺基、羧基、環氧基等。然而,於無機氧化物微粒子的平均粒徑為500 nm以下的情形時,有時難以改質。於該情形時,亦可不進行改質而被覆導電粒子100a。
通常無機氧化物微粒子的表面具有羥基,藉此可與矽烷偶合劑等表面處理劑的羥基、羧基、烷氧基、烷氧基羰基等鍵結。鍵結形態例如可列舉脫水縮合的共價鍵、氫鍵及配位鍵。
於導電粒子100a的外表面包含金或鈀的情形時,亦可使用分子內具有與該些金屬形成配位鍵的巰基、硫醚基、二硫醚基等的化合物於無機氧化物微粒子的表面形成羥基、羧基、烷氧基、烷氧基羰基等官能基。所述化合物例如可列舉巰基乙酸、2-巰基乙醇、巰基乙酸甲酯、巰基琥珀酸、硫甘油及半胱胺酸。
金、鈀等貴金屬、銅等容易與硫醇反應。鎳等卑金屬難以與硫醇反應。因此,於導電粒子100a的最外層包含貴金屬、銅等的情形時,與導電粒子100a的最外層包含卑金屬的情形相比,更容易與硫醇反應。
例如對金表面進行所述化合物的處理的方法並無特別限定,可使巰基乙酸等所述化合物以10 mmol/L~100 mmol/L左右分散於甲醇、乙醇等有機溶劑中,使最外層為金的導電粒子100a分散於其中。
繼而,對由第一實施形態的導電粒子100a來製造第三實施形態的絕緣被覆導電粒子200的方法的一例加以說明。以絕緣性粒子210被覆導電粒子100a的表面的方法例如可列舉將高分子電解質與絕緣性粒子交替積層的方法。
首先,進行(1)將導電粒子100a分散於高分子電解質溶液中,使高分子電解質吸附於該導電粒子100a的表面後,進行淋洗的步驟。繼而,進行(2)將導電粒子100a分散於絕緣性粒子的分散溶液中,使絕緣性粒子吸附於該導電粒子100a的表面後,進行淋洗的步驟。經由該些步驟,可製造表面經將高分子電解質與絕緣性粒子積層而成的絕緣性粒子210被覆的絕緣被覆導電粒子200。(1)步驟及(2)步驟可為(1)、(2)的順序,亦可為(2)、(1)的順序。(1)步驟、(2)步驟亦可交替反覆進行。
高分子電解質例如可使用:於水溶液中電離,於主鏈或側鏈中具有帶電的官能基的高分子。例如可使用多胺類等般具有可帶正電的官能基的高分子化合物,亦可使用與樹脂粒子101的表面處理中所用的上文所述的陽離子性聚合物相同的化合物。具體可使用:聚乙烯亞胺(PEI)、聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAH)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)、聚乙烯基吡啶(PVP)、聚離胺酸、聚丙烯醯胺、將形成該些聚合物的一種以上的單體聚合所得的共聚物等。就電荷密度高,與具有負電荷的表面及材料的結合力強的觀點而言,較佳為使用聚乙烯亞胺。
反覆進行所述(1)步驟、(2)步驟的方法被稱為交替積層法(Layer-by-Layer assembly)。交替積層法是由G.德謝爾(G.Decher)等人於1992年發表的形成有機薄膜的方法(《固體薄膜(Thin Solid Films)》,210/211,p831(1992))。根據由G.德謝爾(G.Decher)等人所發表的方法,將基材(基板等)交替浸漬於帶正電荷的聚合物電解質(聚陽離子)、及帶負電荷的聚合物電解質(聚陰離子)的水溶液中,藉由靜電引力而吸附於基材上的聚陽離子與聚陰離子的組積層,由此可獲得複合膜(交替積層膜)。
交替積層法中,藉由靜電引力,已形成於基材上的材料的電荷、與溶液中的帶相反電荷的材料相互吸引,由此進行膜成長。因此,若吸附進行而引起電荷的中和,則不發生進一步的吸附。因此,只要達到某一飽和點,則膜厚不會進一步增加。利沃夫(Lvov)等人報告了以下方法:將交替積層法應用於微粒子,使用氧化矽、氧化鈦、氧化鈰等的各微粒子分散液,利用交替積層法來積層帶有與微粒子的表面電荷為相反電荷的高分子電解質(《郎繆爾(Langmuir)》,Vol.13,(1997)p6195-6203)。若使用利沃夫(Lvov)所報告的方法,則藉由將帶有負表面電荷的氧化矽的微粒子、與作為帶有其相反電荷的聚陽離子的聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)、聚乙烯亞胺(PEI)等交替積層,可形成將氧化矽微粒子與高分子電解質交替積層而成的微粒子積層薄膜。
以上所說明的第三實施形態的絕緣被覆導電粒子200亦與第一實施形態同樣地,即便於將使用調配有該絕緣被覆導電粒子200的異向導電性接著劑的連接結構體於高溫高濕下保存的情形時,導通可靠性亦提高。此外,藉由設於第一層104的外表面的絕緣性粒子210,導電粒子100a的第一層104彼此不易接觸。進而,脫落的非導電性無機粒子102經金屬塗佈而形成的金屬異物不易存在於接著劑中。因此,絕緣被覆導電粒子200彼此不易良好地導通,使用該絕緣被覆導電粒子200的連接結構體等的絕緣可靠性亦合適地提高。
尤其近年來,對COG安裝用的異向導電性接著劑等要求約10 μm的窄間距的絕緣可靠性。藉由使用第三實施形態的絕緣被覆導電粒子200,可實現此種絕緣可靠性。
關於第三實施形態的絕緣被覆導電粒子200中的導電粒子,例如可使用第二實施形態的導電粒子100b等代替導電粒子100a。於該情形時,絕緣被覆導電粒子200除了所述作用效果以外,可發揮第二實施形態的導電粒子100b的作用效果。
(第四實施形態) 以下,對第四實施形態的異向導電性接著劑加以說明。第四實施形態的說明中,省略與第一實施形態~第三實施形態重複的記載,而記載與第一實施形態~第三實施形態不同的部分。即,亦可於技術上可能的範圍內,於第四實施形態中適當使用第一實施形態~第三實施形態的記載。
<異向導電性接著劑> 第四實施形態的異向導電性接著劑含有第一實施形態的導電粒子100a、及分散有該導電粒子100a的接著劑。
接著劑例如可使用熱反應性樹脂與硬化劑的混合物。接著劑例如可列舉環氧樹脂與潛伏性硬化劑的混合物、及自由基聚合性化合物與有機過氧化物的混合物。
接著劑可使用膏狀或膜狀的接著劑。為了將異向導電性接著劑成形為膜狀,亦可於接著劑中調配苯氧樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、聚酯胺基甲酸酯樹脂等熱塑性樹脂。
以上所說明的第四實施形態的異向導電性接著劑亦與第一實施形態同樣地,導通可靠性提高。此外,自樹脂粒子101脫落的非導電性無機粒子102的個數減少,故於複合粒子103上不易產生異常地成長的凸起。另外,因脫落至接著劑中的非導電性無機粒子102而生成的金屬異物的個數減少。因此,分散於異向導電性接著劑中的導電粒子100a彼此不易導通,異向導電性接著劑的絕緣可靠性亦提高。
關於第四實施形態的異向導電性接著劑中的導電粒子,例如可使用第二實施形態的導電粒子100b等代替導電粒子100a。於該情形時,異向導電性接著劑可發揮第二實施形態的導電粒子100b的作用效果。亦可使用絕緣被覆導電粒子200代替導電粒子100a。於該情形時,異向導電性接著劑可發揮第三實施形態的導電粒子100b的作用效果。
(第五實施形態)
以下,對第五實施形態的連接結構體加以說明。第五實施形態的說明中,省略與第一實施形態~第四實施形態重複的記載,而記載與第一實施形態~第四實施形態不同的部分。即,亦可於技術上可能的範圍內,於第五實施形態中適當使用第一實施形態~第四實施形態的記載。
<連接結構體>
對第五實施形態的連接結構體加以說明。本實施形態的連接結構體具備:具有第一電路電極的第一電路構件、具有第二電路電極的第二電路構件、以及配置於第一電路構件與第二電路構件之間且含有所述導電粒子及所述絕緣被覆導電粒子的至少一者的連接部。連接部於將第一電路電極與第二電路電極以相對向的方式配置的狀態下將第一電路構件及第二電路構件彼此連接。第一電路電極及第二電路電極經由變形狀態的導電粒子或絕緣被覆導電粒子而相互電性連接。
繼而,一面參照圖6,一面對第五實施形態的連接結構體進一步進行說明。圖6為表示第五實施形態的連接結構體的示意剖面圖。圖6所示的連接結構體300具備彼此相對向的第一電路構件310及第二電路構件320、以及配置於第一電路構件310與第二電路構件320之間的連接部330。連接結構體300可列舉液晶顯示器、個人電腦、行動電話、智慧型手機、平板等可攜式產品。
第一電路構件310具備電路基板(第一電路基板)311、及配置於電路基板311的主面311a上的電路電極(第一電路電極)312。第二電路構件320具備電路基板(第二電路基板)321、及配置於電路基板321的主面321a上的電路電極(第二電路電極)322。
電路構件310、電路構件320中的一者的具體例可列舉:積體電路(Integrated Circuit,IC)晶片(半導體晶片)、電阻器晶片、電容器晶片、驅動IC等晶片零件;硬質(rigid)型的封裝基板等。該些電路構件具備電路電極,通常具備多數個電路電極。電路構件310、電路構件320中的另一者(與所述一個電路構件連接的電路構件)的具體例可列舉:具有金屬配線的可撓性帶基板、可撓性印刷配線板、蒸鍍有銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)的玻璃基板等配線基板等。例如藉由使用膜狀的異向導電性接著劑,可有效率地且以高連接可靠性將該些電路構件彼此連接。例如第四實施形態的異向導電性接著劑適於具備多數個微細的電路電極的晶片零件向配線基板上的COG安裝或COF安裝。
連接部330具備接著劑的硬化物332、及分散於該硬化物332中的絕緣被覆導電粒子200。連接部330例如可使用所述第四實施形態中記載的膜狀的異向導電性接著劑。連接結構體300中,相對向的電路電極312與電路電極322經由絕緣被覆導電粒子200而電性連接。更具體而言,如圖6所示,絕緣被覆導電粒子200中的導電粒子100a因壓縮而變形,電性連接於電路電極312、電路電極322兩者。另一方面,導電粒子100a於與壓縮方向交叉的方向上,絕緣性粒子210介於導電粒子100a間,藉此維持絕緣被覆導電粒子200彼此的絕緣性。因此,可進一步提高窄間距(例如10 μm水準的間距)的絕緣可靠性。視用途不同,亦可使用未經絕緣被覆的導電粒子100a、導電粒子100b代替絕緣被覆導電粒子200。
連接結構體300是藉由以下方式獲得:將具有電路電極312的第一電路構件310與具有電路電極322的第二電路構件320以電路電極312與電路電極322相對向的方式配置,使異向導電性接著劑介於第一電路構件310與第二電路構件320之間,對該等進行加熱及加壓而使電路電極312與電路電極322電性連接。第一電路構件310及第二電路構件320是藉由接著劑的硬化物332而接著。
<連接結構體的製造方法> 一面參照圖7(a)〜圖7(c)一面對第五實施形態的連接結構體的製造方法加以說明。圖7(a)〜圖7(c)為用以說明圖6所示的連接結構體的製造方法的一例的示意剖面圖。第五實施形態中,使異向導電性接著劑熱硬化而製造連接結構體。
首先,準備第一電路構件310及異向導電性接著劑330a。本實施形態中,使用成形為膜狀而成的接著劑膜(異向導電性接著劑膜)作為異向導電性接著劑330a。異向導電性接著劑330a含有絕緣被覆導電粒子200及絕緣性的接著劑332a。
繼而,將異向導電性接著劑330a載置於第一電路構件310的主面311a(形成有電路電極312的面)上。然後,如圖7(a)所示,沿著方向A及方向B對異向導電性接著劑330a進行加壓。藉此,如圖7(b)所示,將異向導電性接著劑330a積層於第一電路構件310上。
繼而,如圖7(c)所示,以電路電極312與電路電極322相對向的方式,將第二電路構件320載置於異向導電性接著劑330a上。然後,一面將異向導電性接著劑330a加熱,一面沿著圖7(c)所示的方向A及方向B對總體(第一電路構件310及第二電路構件320)進行加壓。
藉由加熱,異向導電性接著劑330a硬化而形成連接部330,獲得圖6所示般的連接結構體300。異向導電性接著劑亦可為膏狀。
以上所說明的第五實施形態的連接結構體300中,於連接部330內含有第三實施形態的絕緣被覆導電粒子200。根據所述連接結構體300,經由絕緣被覆導電粒子200而將電路電極312與電路電極322良好地電性連接。因此,即便於電路電極312及電路電極322的面積小,且電路電極312、電路電極322之間捕捉的絕緣被覆導電粒子200的個數少的情形時,亦長期間發揮優異的導通可靠性。此外,藉由絕緣被覆導電粒子200具有絕緣性粒子210,連接部330內的絕緣被覆導電粒子200的第一層104彼此不易接觸。因此,例如即便於設於電路電極312內(電路電極322內)的電極彼此的間距為例如10 μm以下的情形時,連接部330內的絕緣被覆導電粒子200彼此亦不易導通,連接結構體300的絕緣可靠性亦合適地提高。
以上,對本發明的實施形態進行了說明,但本發明並非僅限定於所述實施形態。例如,所述實施形態中非導電性無機粒子的平均粒徑為25 nm~120 nm,但本發明不限定於此。同樣地,樹脂粒子的平均粒徑亦可未必為1 μm~10 μm。 [實施例]
以下,列舉實施例及比較例對本發明的內容加以更具體說明。再者,本發明不限定於下述實施例。
<實施例1> [導電粒子的製作] (步驟a)陽離子性聚合物對樹脂粒子表面的被覆 將2 g平均粒徑3.0 μm的交聯聚苯乙烯粒子(日本觸媒股份有限公司製造,商品名「所里奧斯達(Soliostar)」)添加至將3 g平均分子量7萬(M.W.為7萬)的30質量%聚乙烯亞胺水溶液(和光純藥工業股份有限公司製造)溶解於100 ml純水中所得的水溶液中,於室溫下攪拌15分鐘。繼而,藉由使用f3 μm的薄膜過濾器(membrane filter)(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)的過濾而取出樹脂粒子。以200 g的超純水將薄膜過濾器上的樹脂粒子清洗2次,將未吸附的聚乙烯亞胺去除,獲得經聚乙烯亞胺吸附的樹脂粒子。
(步驟b)疏水化處理劑對非導電性無機粒子表面的被覆 使用平均粒徑60 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末作為非導電性無機粒子。將100 g該球狀氧化矽粉末收容於振動流化床裝置(中央化工機股份有限公司製造,商品名「振動流化床裝置VUA-15型」)中。繼而,一面利用藉由抽吸風機而循環的空氣使球狀氧化矽流動一面噴霧1.5 g水而流動混合5分鐘。繼而,噴霧2.5 g六甲基二矽氮烷(Hexamethyl disilazane,HMDS)(日本邁圖高新材料(Momentive Performance Materials Japan)合同公司製造,商品名「TSL-8802」),流動混合30分鐘。藉由甲醇滴定法對所得的疏水性球狀氧化矽微粉體的疏水化度進行測定。疏水化度是利用以下的方法測定,非導電性無機粒子的疏水化度為70%。
(步驟c)非導電性無機粒子對樹脂粒子表面的靜電接著步驟 將2 g經聚乙烯亞胺吸附的樹脂粒子添加至甲醇中,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面於室溫下攪拌5分鐘。其後,將0.05 g經HMDS疏水化的球狀氧化矽粉末添加至所述甲醇中,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面進一步於室溫下攪拌5分鐘。藉此,獲得藉由靜電而吸附有氧化矽的樹脂粒子(粒子A)。藉由靜電而吸附有氧化矽的粒子A為2.05 g。
(步驟d)鈀觸媒賦予步驟 將2.05 g粒子A添加至100 mL的經調整為pH值1.0且含有20質量%的鈀觸媒(日立化成股份有限公司製造,商品名「HS201」)的鈀觸媒化液中。其後,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面於30℃下攪拌30分鐘。繼而,利用f3 μm的薄膜過濾器(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)過濾後,進行水洗,由此使鈀觸媒吸附於粒子A的表面。其後,將粒子A添加至經調整為pH值6.0的0.5質量%二甲基胺硼烷液中,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面於60℃下攪拌5分鐘,獲得2.05 g固著有鈀觸媒的粒子B。然後,將2.05 g固著有鈀觸媒的粒子B浸漬於20 mL的蒸餾水中後,對粒子B進行超音波分散,由此獲得樹脂粒子分散液。
(步驟e)第一層的a層的形成 利用1000 mL經加溫至80℃的水將步驟d中所得的粒子B分散液稀釋後,添加1 mL作為鍍敷穩定劑的1 g/L的硝酸鉍水溶液。繼而,於粒子B分散液中以5 mL/min的滴加速度滴加80 mL下述組成(含有下述成分的水溶液,每1 L鍍敷液添加1 mL的1 g/L的硝酸鉍水溶液。以下相同)的a層形成用的無電鍍鎳液。滴加結束後,經過10分鐘後,將添加有鍍敷液的分散液過濾。以水清洗過濾物後,利用80℃的真空乾燥機進行乾燥。如此而形成粒子C,該粒子C具有表1-1所示的包含膜厚80 nm的鎳-磷合金被膜的a層。藉由形成a層所得的粒子C為4.05 g。第一層的a層形成用的無電鍍鎳液的組成如下。 硫酸鎳·············400 g/L 次亞磷酸鈉·········150 g/L 檸檬酸鈉···········120 g/L 硝酸鉍水溶液(1 g/L)···1 mL/L
(步驟f)第一層的b層的形成 將4.05 g步驟e中所得的粒子C水洗及過濾後,使其分散於1000 mL經加溫至70℃的水中。於該分散液中添加1 mL的作為鍍敷穩定劑的1 g/L的硝酸鉍水溶液。繼而,以5 mL/min的滴加速度滴加20 mL下述組成的b層形成用的無電鍍鎳液。滴加結束後,經過10分鐘後,將添加有鍍敷液的分散液過濾。以水清洗過濾物後,利用80℃的真空乾燥機進行乾燥。如此而形成粒子D(導電粒子),該粒子D(導電粒子)具有表1-1所示的包含膜厚20 nm的鎳-磷合金被膜的b層。藉由形成b層所得的粒子D為4.55 g。第一層的b層形成用的無電鍍鎳液的組成如下。 硫酸鎳············400 g/L 次亞磷酸鈉········150 g/L 酒石酸鈉二水合物·····60 g/L 硝酸鉍水溶液(1 g/L)···1 mL/L
[導電粒子的評價] 根據下述項目來評價導電粒子、或導電粒子所含的樹脂粒子及非導電性無機粒子。將結果示於表1-1及表1-2中。
(疏水化度(%)) 藉由以下的方法來測定導電粒子的疏水化度。首先,將50 ml離子交換水、0.2 g試樣(導電粒子)加入至燒杯中,一面利用磁力攪拌器進行攪拌一面自滴管滴加甲醇。隨著燒杯內的甲醇濃度增加而粉體逐漸沈降,將其總量沈澱的終點時的甲醇-水混合溶液中的甲醇的質量分率作為導電粒子的疏水化度(%)。
(非導電性無機粒子的平均粒徑) 關於非導電性無機粒子的粒徑,首先對藉由SEM(日立高新技術(Hitachi High-technologies)股份有限公司製造,商品名「S-4800」)以10萬倍觀察所得的圖像進行分析,測定500個粒子各自的面積。繼而,算出將粒子換算成圓的情形的直徑作為非導電性無機粒子的平均粒徑。另外,以百分率來算出粒徑的標準偏差相對於所得的平均粒徑之比,作為CV。
(界達電位的測定) 成為測定對象的各種粒子的界達電位是藉由以下的方法來測定。測定界達電位時,使用界他電位儀ZS(Zetasizer ZS)(馬爾文儀器(Malvern Instruments)公司製造,商品名)。首先,以成為測定對象的各種粒子成為約0.02質量%的方式將分散體稀釋。繼而,測定僅甲醇、pH值1、ph值7及pH值10.5的甲醇與離子交換水的混合溶劑合計四個條件下的界達電位。於甲醇與離子交換水的混合溶劑中,將甲醇的比例設為10質量%,pH值是藉由硫酸或氫氧化鉀來調整。所述界達電位的測定是對成為測定對象的各粒子進行。
(膜厚及成分的評價) 以通過所得的導電粒子的中心附近的方式利用超薄切片法切出剖面。使用TEM(日本電子股份有限公司製造,商品名「JEM-2100F」)以25萬倍的倍率觀察該剖面。根據所得的圖像估算第一層的a層、b層及第二層的剖面積,根據該剖面積算出第一層的a層、b層及第二層的膜厚(實施例1中,由於未形成第二層,故僅將第一層的a層、b層的膜厚作為測定的對象)。根據剖面積算出各層的膜厚時,藉由圖像分析來讀取寬度500 nm的剖面中的各層的剖面積,算出換算成寬度500 nm的長方形的情形的高度作為各層的膜厚。表1-1中示出對10個導電粒子算出的膜厚的平均值。此時,於難以區分第一層的a層、b層的情形時,藉由利用TEM所附帶的EDX(日本電子股份有限公司製造,商品名「JED-2300」)的成分分析來明確區分第一層的a層、b層,由此估算各自的剖面積,測量膜厚。根據EDX匹配資料算出第一層的a層、b層中的元素的含量(純度)。薄膜切片狀的樣本(導電粒子的剖面試樣)的製作方法的詳細情況、利用EDX的匹配的方法的詳細情況及各層中的元素的含量的算出方法的詳細情況將於後述。
(吸附於樹脂粒子表面的非導電性無機粒子的評價) {非導電性無機粒子的被覆率} 於步驟c與步驟d之後所得的粒子A及粒子B的正投影面中,分別算出具有粒子A及粒子B的直徑的1/2直徑的同心圓內所存在的非導電性無機粒子的被覆率。具體而言,於粒子A及粒子B的正投影面中的具有粒子A、粒子B的直徑的1/2直徑的同心圓內,藉由圖像分析來區分非導電性無機粒子與樹脂粒子。繼而,算出同心圓內所存在的非導電性無機粒子的面積的比例,將該比例作為非導電性無機粒子的被覆率。分別算出粒子A及粒子B中的氧化矽粒子的被覆率,由此評價步驟d(鈀觸媒賦予步驟)對非導電性無機粒子向樹脂粒子表面的吸附性所造成的影響。
具體而言,非導電性無機粒子的被覆率是根據分別藉由SEM以3萬倍觀察粒子A及粒子B所得的圖像來評價。圖8中示出對實施例1的步驟d之後的粒子B進行觀察的SEM圖像。
{非導電性無機粒子的直徑及個數} 於步驟c與步驟d之後所得的粒子A及粒子B的正投影面中,分別算出具有粒子A及粒子B的直徑的1/2直徑的同心圓內所存在的非導電性無機粒子的直徑及個數。藉由分別算出粒子A及粒子B中的非導電性無機粒子的個數,而評價步驟d(鈀觸媒賦予步驟)對非導電性無機粒子向樹脂粒子表面的吸附性所造成的影響。
具體而言,氧化矽粒子的個數是根據藉由SEM以10萬倍觀察粒子A及粒子B所得的圖像來評價。測定各非導電性無機粒子的面積,算出具有與該面積相同的面積的正圓的直徑作為非導電性無機粒子的直徑。根據表1-2所示的直徑的範圍將非導電性無機粒子分類,求出各範圍的非導電性無機粒子的個數。圖9中示出對實施例1的步驟d之後的粒子B進行觀察的SEM圖像。圖9為具有粒子B的直徑的1/2直徑的同心圓內的一部分。
(形成於導電粒子表面的凸起的評價) {凸起的被覆率} 根據藉由SEM以3萬倍觀察導電粒子所得的SEM圖像,算出導電粒子表面的凸起的被覆率(面積的比例)。具體而言,於導電粒子的正投影面中的具有導電粒子的直徑的1/2直徑的同心圓內,藉由圖像分析來區分凸起形成部與平坦部。繼而,算出同心圓內所存在的凸起形成部的面積的比例,將該比例作為凸起的被覆率。圖10中示出藉由SEM對實施例1中的粒子D進行觀察的結果。
{凸起的直徑及個數} 於導電粒子的正投影面中,算出具有導電粒子的直徑的1/2直徑的同心圓內所存在的凸起的直徑及個數。
具體而言,對藉由SEM以10萬倍觀察導電粒子所得的圖像進行分析,劃定凸起的輪廓。繼而,測定凸起的面積(由凸起間的凹部所劃分的凸起的輪廓的面積),算出具有與該面積相同的面積的正圓的直徑作為凸起的直徑(外徑)。圖11中示出藉由SEM觀察實施例1中的粒子D的結果。
根據表1-2所示的直徑的範圍將凸起分類,求出各範圍的凸起的個數。圖11為具有粒子D的直徑的1/2直徑的同心圓內的一部分。
(導電粒子的剖面試樣的製作方法) 對導電粒子的剖面試樣的製作方法的詳細情況加以說明。使用超薄切片法,如下述般由導電粒子的剖面來製作用以進行TEM分析及掃描穿透式電子顯微鏡(scanning transmission electron microscope,STEM)/EDX分析的具有60 nm±20 nm的厚度的剖面試樣(以下稱為「TEM測定用的薄膜切片」)。
為了穩定地進行薄膜化加工,使導電粒子分散於注模樹脂中。具體而言,於雙酚A型液狀環氧樹脂、丁基縮水甘油醚及其他環氧樹脂的10 g混合物(瑞泛泰(Refine Tec)股份有限公司製造,商品名「愛博馬特(Epomount)主劑27-771」)中混合1.0 g二乙三胺(瑞泛泰(Refine Tec)股份有限公司製造,商品名「愛博馬特(Epomount)硬化劑27-772」)。使用刮勺(spatula)進行攪拌,目測確認經均勻地混合。於3 g該混合物中添加0.5 g經乾燥的導電粒子後,使用刮勺進行攪拌直至變均勻。將含有導電粒子的混合物流入至樹脂注模用的模具(D.S.K 堂阪EM(Dosaka-EM)股份有限公司製造,商品名「矽酮包埋板II型」)中,於常溫(室溫)下靜置24小時。確認注模樹脂固化,獲得導電粒子的樹脂注模物。
使用超薄切片機(徠卡微系統(Leica Microsystems)股份有限公司製造,商品名「EM-UC6」),由含有導電粒子的樹脂注模物來製作TEM測定用的薄膜切片。於製作TEM測定用的薄膜切片時,首先使用固定於超薄切片機的裝置本體上的玻璃製刀(knife),如圖12(a)所示,對樹脂注模物的前端進行修整(trimming)加工直至成為能切出TEM測定用的薄膜切片的形狀。
更詳細而言,如圖12(b)所示,以樹脂注模物的前端的剖面形狀成為具有縱向200 μm~400 μm及橫向100 μm~200 μm的長度的大致長方體狀的方式進行修整加工。將剖面的橫向長度設為100 μm~200 μm的原因在於:於自樹脂注模物切出TEM測定用的薄膜切片時,減少金剛石刀與試樣之間所產生的摩擦。藉此,容易防止TEM測定用的薄膜切片的皺褶及彎折,容易製作TEM測定用的薄膜切片。
繼而,將帶有舟皿(boat)的金剛石刀(大通(DIATONE)公司製造,商品名「克洛維(Cryo Wet)」,刀寬2.0 mm,刀角度35°)固定於超薄切片機裝置本體的既定部位。然後,以離子交換水充滿舟皿,調整刀的設置角度並以離子交換水濡濕刀尖。
此處,使用圖13對刀的設置角度的調整加以說明。於調整刀的設置角度時,可調整上下方向的角度、左右方向的角度及間隙角。所謂「上下方向的角度的調整」,如圖13所示,是指以試樣表面與刀的行進方向成平行的方式調整試樣固持器的上下方向的角度。所謂「左右方向的角度的調整」,如圖13所示,是指以刀的刀尖與試樣表面成平行的方式調整刀的左右方向的角度。所謂「間隙角的調整」,如圖13所示,是指調整刀的刀尖的試樣側之面與刀的行進方向所成的最小角度。間隙角較佳為5°~10°。若間隙角為所述範圍,則可減少刀的刀尖與試樣表面的摩擦,並且防止自試樣切出薄膜切片後刀摩擦試樣表面。
一面對超薄切片機裝置本體所附帶的光學顯微鏡進行確認,一面使試樣與金剛石刀的距離接近,以刀速度0.3 mm/s、薄膜的切出厚度成為60 nm±20 nm的方式設定切片機裝置的設定值,自樹脂注模物切出薄膜切片。繼而,使TEM測定用的薄膜切片漂浮於離子交換水的水面上。自漂浮於水面上的TEM測定用的薄膜切片的上表面按壓TEM測定用的銅網(帶有微細網眼(microgrid)的銅網),使TEM測定用的薄膜切片吸附於銅網,製成TEM試樣。利用切片機所得的TEM測定用的薄膜切片並非與切片機的切出厚度的設定值準確地一致,故預先求出可獲得所需厚度的設定值。
(利用EDX的匹配的方法) 對利用EDX的匹配的方法的詳細情況加以說明。將TEM測定用的薄膜切片連同銅網固定於試樣固持器(日本電子股份有限公司製造,商品名「鈹試樣雙軸傾斜固持器,EM-31640」),插入至TEM內部。以加速電壓200 kV開始對試樣的電子束照射後,將電子束的照射系統切換為STEM模式。
將掃描像觀察裝置插入至STEM觀察時的位置,啟動STEM觀察用的軟體「JEOL圖片查看器(JEOL Simple Image Viewer)(版本(Version)1.3.5)」(日本電子股份有限公司製造)後,觀察TEM測定用的薄膜切片。於其中所觀察到的導電粒子的剖面中,搜索適於EDX測定的部位並進行拍攝。此處所謂「適於測定的部位」,是指於導電粒子的中心附近切斷而可觀察金屬層的剖面的部位。將剖面傾斜的部位、及於偏離導電粒子的中心附近的位置切斷的部位從測定對象中除外。拍攝時,觀察倍率為25萬倍,將STEM觀察像的畫素數設為縱向512點、橫向512點。若於該條件下觀察,則可獲得視角600 nm的觀察像,但若改變裝置則即便為相同倍率有時視角亦改變,故必須注意。
STEM/EDX分析時,若對TEM測定用的薄膜切片照射電子束,則導電粒子的樹脂粒子及注模樹脂發生收縮及熱膨脹,於測定中試樣變形或移動。為了抑制此種EDX測定中的試樣變形及試樣移動,預先對測定部位照射電子束30分鐘~1小時左右,確認變形及移動經控制後進行分析。
為了進行STEM/EDX分析,使EDX移動至測定位置,啟動EDX測定用的軟體「分析站(Analysis Station)」(日本電子股份有限公司製造)。於利用EDX的匹配時,需要於匹配時獲得充分的解析度,故使用用以使電子束聚焦於目標部位的聚焦裝置。
於STEM/EDX分析時,以所檢測的特性X射線的計數(每秒計數(Counts Per Second,CPS))成為10,000 CPS以上的方式,於0.5 nm~1.0 nm的範圍內調整電子束的點徑。測定後,於與匹配測定同時獲得的EDX光譜中,確認到源自鎳的Kα射線的峰值的高度至少成為5,000 Counts以上。於取得資料時,以與所述STEM觀察時相同的視角,將畫素數設為縱向256點、橫向256點。將每一點的累計時間設為20毫秒,以累計次數1次進行測定。
從所得的EDX匹配資料中視需要提取第一層、無電鍍鎳析出核、第二層的EDX光譜,算出各部分的元素存在比。其中,於算出定量值時,將貴金屬、鎳及磷的合計比例設為100質量%,算出各元素的質量%濃度。
關於所述以外的元素,由於下述原因而比例容易變動,故於算出定量值時除外。碳的比例因TEM測定用的網所使用的碳支持膜、或電子束照射時吸附於試樣表面的雜質的影響而增減。氧的比例可能因製作TEM試樣後直至測定為止的期間中進行空氣氧化而增加。銅會從TEM測定用所用的銅網中檢測到。
{外徑1 μm以上的金屬異物} 關於外徑1 μm以上的金屬異物的個數的測定,藉由SEM以5千倍觀察1000個導電粒子,對觀察1000個導電粒子的過程中所發現的外徑1 μm以上的金屬異物的個數進行計數。
{異常析出部的有無} 長度超過500 nm的凸起(異常析出部)的有無是藉由圖14(a)〜圖14(b)中示意性地示出的方法來判別。具體而言,藉由SEM以3萬倍觀察1000個導電粒子400,測量將異常析出部401的基端的直徑方向兩端連結的直線(將異常析出部401兩側的凹部與凹部連結的直線)至垂直方向上的異常析出部401的頂點的距離,藉此獲得異常析出部401的長度402。繼而,對具有長度超過500 nm的異常析出部的導電粒子數進行計數。
(單分散率的測定) 使0.05 g導電粒子分散於電解水中,添加界面活性劑,進行5分鐘超音波分散(亞速旺(AS-One)股份有限公司製造,商品名「US-4R」,高頻輸出:160 W,振盪頻率:40 kHz單頻)。將導電粒子的分散液注入至庫勒粒度分析計數儀(COULER MULTISIZER)II(貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)股份有限公司製造,商品名)的試樣杯中,測定50000個導電粒子的單分散率。單分散率是藉由下述式而算出,根據其值按照下述基準來判定水溶劑中的粒子的凝聚性。 單分散率(%)={第一峰(first peak)粒子數(個)/總粒子數(個)}×100
[絕緣性粒子的製作] 按照以下所示的絕緣性粒子的調配莫耳比將單體添加至經加入至500 ml燒瓶中的400 g純水中。以所有單體的總量相對於純水而成為10質量%的方式調配。氮氣置換後,一面於70℃下攪拌一面進行6小時加熱。攪拌速度為300 min-1 (300 rpm)。KBM-503(信越化學股份有限公司製造,商品名)為3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
(絕緣性粒子的調配莫耳比) 成分                      莫耳比 苯乙烯                   600 過氧二硫酸鉀        6 甲基丙烯酸鈉        5.4 苯乙烯磺酸鈉        0.32 二乙烯基苯            16.8 KBM-503               4.2
對藉由SEM所拍攝的圖像進行分析而測定所合成的絕緣性粒子的平均粒徑。絕緣性粒子的平均粒徑為315 nm。
使用示差掃描熱析儀(Differential Scanning Calorimeter,DSC)(帕金艾爾瑪(Perkin Elmer)公司製造,商品名「DSC-7」),於樣本量為10 mg、升溫速度為5℃/min、測定環境為空氣的條件下測定所合成的絕緣性粒子的Tg(玻璃轉移點)。
(矽酮寡聚物的製備) 於具備攪拌裝置、冷凝器及溫度計的玻璃燒瓶中,添加將118 g的3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷與5.9 g甲醇調配而成的溶液。進而添加5 g活性白土及4.8 g蒸餾水,於75℃下攪拌一定時間後,獲得重量平均分子量1300的矽酮寡聚物。所得的矽酮寡聚物具有甲氧基或矽醇基作為與羥基反應的末端官能基。於所得的矽酮寡聚物溶液中添加甲醇,製備固體成分為20質量%的處理液。
矽酮寡聚物的重量平均分子量是藉由利用凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)法進行測定,並使用標準聚苯乙烯的校準曲線進行換算而算出。於測定矽酮寡聚物的重量平均分子量時,使用泵(日立製作所股份有限公司製造,商品名「L-6000」)、管柱(吉爾帕(Gelpack)GL-R420、吉爾帕(Gelpack)GL-R430、吉爾帕(Gelpack)GL-R440(以上為日立化成股份有限公司製造,商品名))、檢測器(日立製作所股份有限公司製造,商品名「L-3300型RI」)。使用四氫呋喃(THF)作為溶離液,將測定溫度設為40℃,將流量設為2.05 mL/min進行測定。
[絕緣被覆導電粒子的製作] 使8 mmol巰基乙酸溶解於200 ml甲醇中而製備反應液。繼而將導電粒子(實施例1中為粒子D)添加至2 g所述反應液中,利用三一馬達(Three-One Motor)及直徑45 mm的攪拌翼於室溫下攪拌2小時。利用甲醇清洗後,使用孔徑3 μm的薄膜過濾器(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)進行過濾,由此獲得2 g表面具有羧基的導電粒子。
繼而,以超純水將重量平均分子量70,000的30%聚乙烯亞胺水溶液(和光純藥工業股份有限公司製造)稀釋,獲得0.3質量%聚乙烯亞胺水溶液。將2 g所述表面具有羧基的導電粒子添加至0.3質量%聚乙烯亞胺水溶液中,於室溫下攪拌15分鐘。其後,使用孔徑3 μm的薄膜過濾器(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)將導電粒子過濾,將經過濾的導電粒子加入至200 g超純水中,於室溫下攪拌5分鐘。進而使用孔徑3 μm的薄膜過濾器(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)將導電粒子過濾,於所述薄膜過濾器上以200 g的超純水進行2次清洗。藉由進行該些操作,將未吸附的聚乙烯亞胺去除,獲得表面經含胺基聚合物被覆的導電粒子。
繼而,利用矽酮寡聚物對絕緣性粒子進行處理,製備表面具有含縮水甘油基寡聚物的絕緣性粒子的甲醇分散介質(絕緣性粒子的甲醇分散介質)。
將所述表面經含胺基聚合物被覆的導電粒子浸漬於甲醇中,於該甲醇中滴加絕緣性粒子的甲醇分散介質,由此製作絕緣被覆導電粒子。利用縮合劑及十八烷基胺對所得的絕緣被覆導電粒子進行處理,清洗並進行表面的疏水化。其後以80℃、1小時的條件加熱乾燥而製作絕緣被覆導電粒子。對藉由SEM所拍攝的圖像進行分析,由此測定絕緣性粒子對導電粒子的平均被覆率,結果為約30%。
[異向導電性接著膜及連接結構體的製作] 將100 g苯氧樹脂(聯合碳化物(Union Carbide)公司製造,商品名「PKHC」)、75 g丙烯酸橡膠(40質量份丙烯酸丁酯、30質量份丙烯酸乙酯、30質量份丙烯腈、3質量份甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物,分子量:85萬)溶解於400 g乙酸乙酯中而獲得溶液。於該溶液中添加300 g含有微膠囊型潛伏性硬化劑的液狀環氧樹脂(旭化成環氧股份有限公司製造,商品名「諾瓦固(Novacure)HX-3941」,環氧當量185),攪拌而獲得接著劑溶液。
於該接著劑溶液中,以接著劑溶液的總量為基準而使所述絕緣被覆導電粒子以成為9體積%的方式分散,獲得分散液。使用輥塗機將所得的分散液塗佈於隔離膜(經矽酮處理的聚對苯二甲酸乙二酯膜,厚度40 μm)上,於90℃下進行10分鐘加熱,藉此進行乾燥,於隔離膜上製作厚度25 μm的異向導電性接著膜。
繼而,使用所製作的異向導電性接著膜,按照以下所示的i)~iii)的順序,進行分別設有362個的金凸塊(1)(面積:約20 μm×約40 μm,高度:15 μm)、金凸塊(2)(面積:約30 μm×約40 μm,高度:15 μm)及金凸塊(3)(面積:約40 μm×約40 μm,高度:15 μm)的晶片(1.7 mm×20 mm,厚度:0.5 μm)與帶有氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide,IZO)電路的玻璃基板(厚度:0.7 mm)的連接,獲得連接結構體。將金凸塊(1)的間隙設為6 μm,將金凸塊(2)的間隙設為8 μm,將金凸塊(3)的間隙設為10 μm。所謂間隙相當於金凸塊彼此的距離。 i)以80℃、0.98 MPa(10 kgf/cm2 )將異向導電性接著膜(2 mm×24 mm)貼附於帶有IZO電路的玻璃基板上。 ii)將隔離膜剝離,進行晶片的凸塊與帶有IZO電路的玻璃基板的對位。 iii)以190℃、40 gf/凸塊、10秒的條件從晶片上方進行加熱及加壓,進行晶片與玻璃基板的接著,並且進行晶片的凸塊與IZO電路的電性連接。
[連接結構體的評價] 如以下般進行所得的連接結構體的導通電阻試驗及絕緣電阻試驗。
(導通電阻試驗) 於晶片電極(凸塊)與IZO電路的連接時,測定導通電阻的初期值、及吸濕耐熱試驗(於溫度85℃、濕度85%的條件下放置100小時、300小時、500小時、1000小時、2000小時)後的導通電阻的值。晶片電極(凸塊)與IZO電路的連接區域是設為約20 μm×約40 μm、約30 μm×約40 μm及約40 μm×約40 μm。於約20 μm×約40 μm的連接區域中,以晶片電極與IZO電路經3個導電粒子(捕捉導電粒子)連接的方式設定。於約30 μm×約40 μm的連接區域中,以晶片電極與IZO電路經6個導電粒子連接的方式設定。於約40 μm×約40 μm的連接區域中,以晶片電極與IZO電路經10個導電粒子連接的方式設定。再者,對20個樣本進行測定,算出該些樣本的平均值。根據所得的平均值按照下述基準評價導通電阻,將評價的結果示於表6-1中。於凸塊數6個的情況下於吸濕耐熱試驗500小時後滿足下述A或B基準的情形時,評價為導通電阻良好。 A:導通電阻的平均值小於2 Ω B:導通電阻的平均值為2 Ω以上且小於5 Ω C:導通電阻的平均值為5 Ω以上且小於10 Ω D:導通電阻的平均值為10 Ω以上且小於20 Ω E:導通電阻的平均值為20 Ω以上
(絕緣電阻試驗) 作為晶片電極(凸塊)間的絕緣電阻,測定絕緣電阻的初期值、及遷移試驗(於溫度60℃、濕度90%、施加20 V的條件下放置100小時、300小時、1000小時、2000小時)後的絕緣電阻的值。對20個樣本進行測定,算出所有20個樣本中絕緣電阻值成為109 Ω以上的樣本的比例。測定是對金凸塊(1)~金凸塊(3)分別進行。即,對金凸塊的間隙為6 μm、8 μm、10 μm的情況分別進行絕緣電阻試驗。根據所得的比例按照下述基準評價絕緣電阻。將結果示於表6-1中。於間隙為8 μm的情況下於吸濕耐熱試驗1000小時後滿足下述A或B基準的情形時,評價為絕緣電阻良好。 A:絕緣電阻值109 Ω以上的比例為100% B:絕緣電阻值109 Ω以上的比例為90%以上且小於100% C:絕緣電阻值109 Ω以上的比例為80%以上且小於90% D:絕緣電阻值109 Ω以上的比例為50%以上且小於80% E:絕緣電阻值109 Ω以上的比例小於50%
<實施例2> 於實施例1的(步驟b)中,將平均粒徑60 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末變更為平均粒徑25 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表1-1、表1-2及表6-1中。
<實施例3> 於實施例1的(步驟b)中,將平均粒徑60 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末變更為平均粒徑40 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表1-1、表1-2及表6-1中。
<實施例4> 於實施例1的(步驟b)中,將平均粒徑60 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末變更為平均粒徑80 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表1-1、表1-2及表6-1中。
<實施例5> 於實施例1的(步驟b)中,將平均粒徑60 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末變更為平均粒徑100 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表1-3、表1-4及表6-1中。
<實施例6> 於實施例1的(步驟b)中,將平均粒徑60 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末變更為平均粒徑120 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表1-3、表1-4及表6-2中。
<實施例7> 於實施例1的(步驟d)中,使用100 mL的經調整為pH值10.5且含有8質量%的鈀觸媒(日本安美特(Atotech Japan)股份有限公司製造,商品名「安美特尼奧加特(Atotech Neoganth)834」)的鈀觸媒化液作為鈀觸媒化液,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表1-3、表1-4及表6-2中。
<實施例8> 於實施例1的(步驟b)中,使用平均粒徑25nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末作為氧化矽粉末,及於實施例1的(步驟d)中,使用100 mL的經調整為pH值10.5且含有8質量%的安美特尼奧加特(Atotech Neoganth)834的鈀觸媒化液作為鈀觸媒化液,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表2-1、表2-2及表6-2中。
<實施例9> 於實施例1的(步驟b)中,使用平均粒徑40 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末作為氧化矽粉末,及於實施例1的(步驟d)中,使用100 mL的經調整為pH值10.5且含有8質量%的安美特尼奧加特(Atotech Neoganth)834的鈀觸媒化液代替100 mL鈀觸媒化液,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表2-1、表2-2及表6-2中。
<實施例10> 於實施例1的(步驟b)中,使用平均粒徑80 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末作為氧化矽粉末,及於實施例1的(步驟d)中,使用100 mL的經調整為pH值10.5且含有8質量%的安美特尼奧加特(Atotech Neoganth)834的鈀觸媒化液作為鈀觸媒化液,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表2-1、表2-2及表7-1中。
<實施例11> 於實施例1的(步驟b)中,使用平均粒徑100 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末作為氧化矽粉末,及於實施例1的(步驟d)中,使用100 mL的經調整為pH值10.5且含有8質量%的安美特尼奧加特(Atotech Neoganth)834的鈀觸媒化液作為鈀觸媒化液,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表2-1、表2-2及表7-1中。
<實施例12> 於實施例1的(步驟b)中,使用平均粒徑120 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末作為氧化矽粉末,及於實施例1的(步驟d)中,使用100 mL的經調整為pH值10.5且含有8質量%的安美特尼奧加特(Atotech Neoganth)834的鈀觸媒化液作為鈀觸媒化液,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表2-3、表2-4及表7-1中。
<實施例13> 藉由以下所示的方法來代替實施例1的(步驟b)而製造非導電性無機粒子,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表2-3、表2-4及表7-1中。
於實施例13中,首先使用平均粒徑100 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,將100 g球狀氧化矽粉末收容於振動流化床裝置(中央化工機股份有限公司製造,商品名「振動流化床裝置VUA-15型」)中。繼而,不使用循環氣體,於將裝置上部開放的狀態下藉由壓縮機(compressor)的壓縮空氣使球狀氧化矽流動,噴霧3.0 g水而流動混合5分鐘。繼而,噴霧5.0 g的HMDS(六甲基二矽氮烷)(日本邁圖高新材料(Momentive Performance Materials Japan)合同公司製造,商品名「TSL-8802」),流動混合30分鐘。藉由甲醇滴定法對所得的疏水性球狀氧化矽微粉體的疏水化度進行測定。實施例13的非導電性無機粒子的疏水化度為30%。
<實施例14> 藉由以下所示的方法來代替實施例1的(步驟b)而製造非導電性無機粒子,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表2-3、表2-4及表7-1中。
於實施例14中,首先使用平均粒徑100 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,將100 g球狀氧化矽粉末收容於振動流化床裝置(中央化工機股份有限公司製造,商品名「振動流化床裝置VUA-15型」)中。繼而,一面利用藉由抽吸風機而循環的空氣使球狀氧化矽流動一面噴霧3.5 g水,流動混合5分鐘。繼而,噴霧2.5 g的HMDS(六甲基二矽氮烷)(日本邁圖高新材料(Momentive Performance Materials Japan)合同公司製造,商品名「TSL-8802」),流動混合30分鐘。藉由甲醇滴定法對所得的疏水性球狀氧化矽微粉體的疏水化度進行測定。實施例14的非導電性無機粒子的疏水化度為50%。
<實施例15> 藉由以下所示的方法來代替實施例1的(步驟b)而製造非導電性無機粒子,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表3-1、表3-2及表7-2中。
於實施例15中,首先使用平均粒徑100 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,將100 g球狀氧化矽粉末收容於振動流化床裝置(中央化工機股份有限公司製造,商品名「振動流化床裝置VUA-15型」)中。繼而,一面利用藉由抽吸風機而循環的空氣使球狀氧化矽流動一面噴霧3.0 g水,流動混合5分鐘。繼而,噴霧5.0 g的HMDS(六甲基二矽氮烷)(日本邁圖高新材料(Momentive Performance Materials Japan)合同公司製造,商品名「TSL-8802」),流動混合30分鐘。藉由甲醇滴定法對所得的疏水性球狀氧化矽微粉體的疏水化度進行測定。實施例15的非導電性無機粒子的疏水化度為80%。
<實施例16> 藉由以下所示的方法來代替實施例1的(步驟b)而製造非導電性無機粒子,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表3-1、表3-2及表7-2中。
於實施例16中,首先使用平均粒徑100 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,將100 g球狀氧化矽粉末收容於振動流化床裝置(中央化工機股份有限公司製造,商品名「振動流化床裝置VUA-15型」)中。繼而,一面利用藉由抽吸風機而循環的空氣使球狀氧化矽流動一面噴霧3.0 g水,流動混合5分鐘。繼而,噴霧6.0 g的HMDS(六甲基二矽氮烷)(日本邁圖高新材料(Momentive Performance Materials Japan)合同公司製造,商品名「TSL-8802」),流動混合30分鐘。藉由甲醇滴定法對所得的疏水性球狀氧化矽微粉體的疏水化度進行測定。實施例16的非導電性無機粒子的疏水化度為90%。
<實施例17> 於實施例1的(步驟c)中,將經HMDS疏水化的球狀氧化矽粉末設為0.04 g來代替0.05 g,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表3-1、表3-2及表7-2中。
<實施例18> 於實施例1的(步驟c)中,將經HMDS疏水化的球狀氧化矽粉末設為0.03 g來代替0.05 g,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表3-1、表3-2及表7-2中。
<實施例19> 於實施例1的(步驟a)中,變更為3 g平均分子量600的30質量%聚乙烯亞胺水溶液(和光純藥工業股份有限公司製造)來代替3 g聚乙烯亞胺水溶液,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表3-3、表3-4及表8-1中。
<實施例20> 於實施例1的(步驟a)中,變更為3 g平均分子量1萬的30質量%聚乙烯亞胺水溶液(和光純藥工業股份有限公司製造)來代替3 g聚乙烯亞胺水溶液,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表3-3、表3-4及表8-1中。
<實施例21> 於實施例1的(步驟b)中,變更為2.5 g聚二甲基矽氧烷(PDMS)(和光純藥工業股份有限公司製造)來代替2.5 g的HMDS,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表3-3、表3-4及表8-1中。
<實施例22> 於實施例1的(步驟b)中,變更為2.5 g的N,N-二甲基胺基三甲基矽烷(N,N-dimethylamino trimethylsilane,DMATMS)(和光純藥工業股份有限公司製造)來代替2.5 g的HMDS,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表4-1、表4-2及表8-1中。
<實施例23> 省略實施例1的(步驟e),及藉由以下所示的方法來代替實施例1的(步驟f)而形成第一層的b層,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表4-1、表4-2及表8-2中。
於實施例23中,首先將第一層的b層形成用的無電鍍鎳液的液量設為100 ml,形成包含膜厚100 nm的鎳-磷合金被膜的第一層的b層。藉由形成第一層的b層所得的粒子D為4.55 g。
<實施例24> 藉由以下所示的方法來代替實施例1的(步驟e)、(步驟f)而形成第一層的a層、b層,除此以外,與實施例1同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表4-1、表4-2及表8-2中。
首先,利用1000 mL經加溫至80℃的水將步驟d中所得的粒子B分散液稀釋後,添加1 mL作為鍍敷穩定劑的1 g/L的硝酸鉍水溶液。繼而,於粒子B分散液中以5 mL/min的滴加速度滴加20 mL下述組成的a層形成用的無電鍍鎳液。第一層的a層形成用的無電鍍鎳液的組成如下。 硫酸鎳············400 g/L 次亞磷酸鈉········150 g/L 乙酸················120 g/L 硝酸鉍水溶液(1 g/L)···1 mL/L
第一層的a層的鍍敷液的滴加結束後,於3分鐘後以5 mL/min的滴加速度滴加80 mL的下述組成的b層形成用的鍍敷液。滴加結束後,經過10分鐘後,將添加有鍍敷液的分散液過濾。以水清洗過濾物後,利用80℃的真空乾燥機進行乾燥。如此而形成第一層,該第一層包含表4-1所示的第一層的a層為20 nm、第一層的b層為80 nm的膜厚的鎳-磷合金被膜。藉由形成第一層的a層及b層所得的粒子D為4.55 g。 (b層形成用的無電鍍鎳液) 硫酸鎳············400 g/L 次亞磷酸鈉········150 g/L 酒石酸鈉二水合物·····60 g/L 硝酸鉍水溶液(1 g/L)···1 mL/L
於實施例24中,a層的鎳的濃度為93.0質量%(剩餘部分為磷),b層的鎳的濃度朝向導電粒子的表面而逐漸增高。b層的表面的鎳的濃度為97.5質量%(剩餘部分為磷)。如此,藉由將b層形成用的無電鍍鎳液直接添加至a層形成用的無電鍍鎳液中,可獲得鎳濃度逐漸增高的層。而且,藉由在形成無電鍍鎳皮膜時的初期形成20 nm以上的94質量%以下的層,導電粒子彼此幾乎不受到磁性的影響,故可抑制該導電粒子彼此的凝聚。另外,無需如實施例1般分兩次形成不同組成的鎳-磷合金被膜,故可於短時間內製作導電粒子。
<實施例25> 將4.55 g經過實施例1的(步驟a)~(步驟f)所製作的粒子D浸漬於1 L下述組成的無電鍍鈀液(pH值:6),形成第二層。於反應時間為10分鐘、溫度為50℃的條件下進行處理。第二層的平均厚度為10 nm,第二層的鈀含量為100質量%。除了使用該導電粒子以外,與實施例1同樣地進行絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表4-3、表4-4及表8-2中。無電鍍鈀液的組成如下。 氯化鈀·······0.07 g/L EDTA二鈉···1 g/L 檸檬酸二鈉···1 g/L 甲酸鈉·······0.2 g/L
<實施例26> 將4.55 g經過實施例1的(步驟a~步驟f)所製作的粒子D於1 L置換鍍金液(日立化成股份有限公司製造,商品名「HGS-100」)100 mL/L的溶液中於85℃下浸漬2分鐘,進而水洗2分鐘,形成第二層。於反應時間為10分鐘、溫度為60℃的條件下進行處理。第二層的平均厚度為10 nm,第二層中的金含量為大致100質量%。除了使用該導電粒子以外,與實施例1同樣地進行絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表4-3、表4-4及表8-2中。
<比較例1> 首先,進行實施例1的(步驟a)。繼而,利用超純水將平均粒徑100 nm的膠體氧化矽分散液稀釋,獲得0.33質量%氧化矽粒子分散液(氧化矽總量0.05 g)。於該分散液中添加(步驟a)中製作的經聚乙烯亞胺吸附的樹脂粒子,於室溫下攪拌15分鐘。其後藉由使用f3 μm的薄膜過濾器(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)的過濾而取出樹脂粒子。自濾液中未萃取出氧化矽,故確認到實質上所有的氧化矽粒子吸附於樹脂粒子。將經氧化矽粒子吸附的樹脂粒子加入至200 g超純水中並於室溫下攪拌5分鐘。其後,藉由使用f3 μm的薄膜過濾器(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)的過濾而取出樹脂粒子,以200 g的超純水將薄膜過濾器上的樹脂粒子清洗2次。將清洗後的樹脂粒子以80℃下30分鐘、120℃下1小時的順序加熱,藉此進行乾燥,獲得2.05 g於表面吸附有氧化矽粒子的樹脂粒子。
對2.05 g所述樹脂粒子照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波15分鐘後,添加至100 mL的含有8質量%的鈀觸媒(日本安美特(Atotech Japan)股份有限公司製造,商品名「安美特尼奧加特(Atotech Neoganth)834」)的鈀觸媒化液中,一面照射超音波一面於30℃下攪拌30分鐘。其後,藉由使用f3 μm的薄膜過濾器(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)的過濾而取出樹脂粒子,將所取出的樹脂粒子水洗。將水洗後的樹脂粒子添加至經調整為pH值6.0的0.5質量%二甲基胺硼烷液中,獲得2.01 g固著有鈀觸媒的樹脂粒子。繼而,將2.01 g固著有鈀觸媒的樹脂粒子浸漬於20 mL的蒸餾水中後,進行超音波分散,由此獲得樹脂粒子分散液。將藉由SEM對超音波分散後的粒子進行觀察的結果示於圖15中。
以後與實施例1的(步驟e)以後同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表5-1、表5-2及表9-1中。將藉由SEM對比較例1中的(步驟f)之後的導電粒子進行觀察的結果示於圖16中。
<比較例2> 首先,進行實施例1的(步驟a)。繼而,將2 g經聚乙烯亞胺吸附的樹脂粒子加入至甲醇中,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面於室溫下攪拌5分鐘。其後,加入0.05 g與實施例5相同的平均粒徑100 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面進一步於室溫下攪拌5分鐘,由此獲得吸附有氧化矽的樹脂粒子。吸附有氧化矽的樹脂粒子為2.05 g。
對2.05 g所述樹脂粒子照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波15分鐘後,添加至100 mL的含有8質量%的鈀觸媒(日本安美特(Atotech Japan)股份有限公司製造,商品名「安美特尼奧加特(Atotech Neoganth)834」)的鈀觸媒化液中,一面照射超音波一面於30℃下攪拌30分鐘。其後,藉由使用f3 μm的薄膜過濾器(默克密理博(Merck Millipore)公司製造)的過濾而取出樹脂粒子,將所取出的樹脂粒子水洗。將水洗後的樹脂粒子添加至經調整為pH值6.0的0.5質量%二甲基胺硼烷液中,獲得2.01 g固著有鈀觸媒的樹脂粒子。繼而,將2.01 g固著有鈀觸媒的樹脂粒子浸漬於20 mL的蒸餾水中後,進行超音波分散,由此獲得樹脂粒子分散液。
以後與實施例1的(步驟e)以後同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表5-1、表5-2及表9-1中。
<比較例3> 首先,進行實施例1的(步驟a)。繼而,將2 g經聚乙烯亞胺吸附的樹脂粒子加入至甲醇中,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面於室溫下攪拌5分鐘。其後,加入0.05 g與實施例2相同的平均粒徑25 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面進一步於室溫下攪拌5分鐘,由此獲得吸附有氧化矽的樹脂粒子。吸附有氧化矽的樹脂粒子為2.05 g。
以後與實施例1的(步驟d)以後同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表5-1、表5-2及表9-1中。
<比較例4> 首先,進行實施例1的(步驟a)。繼而,將2 g經聚乙烯亞胺吸附的樹脂粒子加入至甲醇中,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面於室溫下攪拌5分鐘。其後,加入0.05 g與實施例1相同的平均粒徑60 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面進一步於室溫下攪拌5分鐘,由此獲得吸附有氧化矽的樹脂粒子。吸附有氧化矽的樹脂粒子為2.05 g。
以後與實施例1的(步驟d)以後同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表5-1、表5-2及表9-1中。
<比較例5> 首先,進行實施例1的(步驟a)。繼而,將2 g經聚乙烯亞胺吸附的樹脂粒子加入至甲醇中,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面於室溫下攪拌5分鐘。其後,加入0.05 g與實施例5相同的平均粒徑100 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面進一步於室溫下攪拌5分鐘,由此獲得吸附有氧化矽的樹脂粒子。吸附有氧化矽的樹脂粒子為2.05 g。
以後與實施例1的(步驟d)以後同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表5-3、表5-4及表9-2中。
<比較例6> 首先,進行實施例1的(步驟a)。繼而,將2 g經聚乙烯亞胺吸附的樹脂粒子加入至甲醇中,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面於室溫下攪拌5分鐘。其後,加入0.05 g與實施例6相同的平均粒徑120 nm的氣相法親水性球狀氧化矽粉末,一面照射共振頻率28 kHz、輸出100 W的超音波一面進一步於室溫下攪拌5分鐘,由此獲得吸附有氧化矽的樹脂粒子。吸附有氧化矽的樹脂粒子為2.05 g。
以後與實施例1的(步驟d)以後同樣地進行導電粒子、絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及導電粒子及連接結構體的評價。將結果示於表5-3、表5-4及表9-2中。
<比較例7> 使用平均粒徑3.0 μm的交聯聚苯乙烯粒子(日本觸媒股份有限公司製造,商品名「所里奧斯達(Soliostar)」)作為樹脂粒子。一面攪拌400 mL的清潔調整劑(cleaner conditioner)231水溶液(羅門哈斯(Rohm and Haas)電子材料股份有限公司製造,濃度40 mL/L),一面於其中投入30 g樹脂粒子。繼而,將水溶液加溫至60℃,一面施加超音波一面攪拌30分鐘,進行樹脂粒子的表面改質及分散處理。
將所述水溶液過濾,將所得的粒子水洗1次後,使30 g粒子分散於水中而獲得200 mL的漿料。於該漿料中添加200 mL氯化亞錫水溶液(濃度為1.5 g/L),於常溫下攪拌5分鐘,進行使錫離子吸附於粒子表面的感受性化處理。繼而,將水溶液過濾,將所得的粒子水洗1次。然後,使30 g粒子分散於水中而製備400 mL的漿料後,加溫至60℃。一面併用超音波攪拌漿料,一面添加2 mL的10 g/L的氯化鈀水溶液。保持該狀態而攪拌5分鐘,由此進行使粒子的表面捕捉鈀離子的活化處理。繼而,將水溶液過濾,將所得的粒子水洗1次。
繼而,將包含溶解有20 g/L的酒石酸鈉、10 g/L的硫酸鎳及0.5 g/L的次亞磷酸鈉的水溶液的3 L無電鍍敷液升溫至60℃。於該無電鍍敷液中投入10 g所述粒子。將其攪拌5分鐘,確認到氫的發泡停止。
其後,分別同時藉由定量泵將400 mL的200 g/L的硫酸鎳水溶液、與400 mL的200 g/L的次亞磷酸鈉及90 g/L的氫氧化鈉混合水溶液連續地添加至含有粒子的鍍敷液中。添加速度均設為3 mL/min。繼而,一面將該溶液保持於60℃一面攪拌5分鐘後,將溶液過濾。將過濾物清洗3次後,利用100℃的真空乾燥機進行乾燥,獲得具有鎳-磷合金被膜的導電粒子。對所得的導電粒子以通過粒子的中心附近的方式藉由超薄切片法切出剖面,使用TEM以25萬倍的倍率進行觀察。根據所得的剖面的圖像,由剖面積的平均值算出膜厚,結果鎳-磷合金被膜的平均膜厚為105 nm。
除了使用該導電粒子以外,與實施例1同樣地進行絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及連接結構體的評價。關於導電粒子的評價,與實施例1同樣地進行一部分評價。將結果示於表5-3、表5-4及表9-2中。
<比較例8> 使用平均粒徑3.0 μm的交聯聚苯乙烯粒子(日本觸媒股份有限公司製造,商品名「所里奧斯達(Soliostar)」)作為樹脂粒子。一面攪拌400 mL的清潔調整劑231水溶液(羅門哈斯(Rohm and Haas)電子材料股份有限公司製造,濃度40 mL/L),一面於其中投入7 g樹脂粒子。繼而,將水溶液加溫至60℃,一面施加超音波一面攪拌30分鐘,進行樹脂粒子的表面改質及分散處理。
將所述水溶液過濾,將所得的粒子水洗1次後,使7 g粒子分散於純水中而獲得200 mL的漿料。於該漿料中添加200 mL氯化亞錫水溶液(濃度1.5 g/L),於常溫下攪拌5分鐘,進行使錫離子吸附於粒子表面的感受性化處理。繼而,將水溶液過濾,將所得的粒子水洗1次。然後,使7 g粒子分散於水中而製備400 mL的漿料後,加溫至60℃。一面併用超音波攪拌漿料,一面添加2 mL的10 g/L的氯化鈀水溶液。保持該狀態攪拌5分鐘,由此進行使粒子的表面捕捉鈀離子的活化處理。繼而,將水溶液過濾,將所得的粒子水洗1次。
將7 g所得的粒子添加至300 mL純水中,攪拌3分鐘而使其分散。繼而,於該分散液中添加2.25 g鎳粒子(三井金屬礦業股份有限公司製造,商品名「2007SUS」,平均粒徑50 nm)作為芯物質,獲得附著有芯物質的粒子。
進一步以1200 mL水將所述分散液稀釋,添加4 mL作為鍍敷穩定劑的硝酸鉍水溶液(濃度1 g/L)。其次,於該分散液中通過定量泵以81 mL/min的添加速度添加450 g/L硫酸鎳、150 g/L次亞磷酸鈉、116 g/L檸檬酸鈉及6 mL鍍敷穩定劑(硝酸鉍水溶液(濃度1 g/L))的120 mL混合溶液。其後,進行攪拌直至pH值穩定,確認到氫的發泡停止。
繼而,通過定量泵以27 mL/min的添加速度添加450 g/L硫酸鎳、150 g/L次亞磷酸鈉、116 g/L檸檬酸鈉、35 mL鍍敷穩定劑(硝酸鉍水溶液(濃度1 g/L))的650 mL混合溶液。其後,進行攪拌直至pH值穩定,確認到氫的發泡停止。
然後,將鍍敷液過濾,以水將過濾物清洗。其後,利用80℃的真空乾燥機進行乾燥而獲得具有鎳-磷合金被膜的導電粒子。對所得的導電粒子以通過粒子的中心附近的方式利用超薄切片法切出剖面,使用TEM以25萬倍的倍率進行觀察。根據所得的剖面的圖像,由剖面積的平均值算出膜厚,結果鎳-磷合金被膜的平均膜厚為101 nm。
除了使用所述導電粒子以外,與實施例1同樣地進行絕緣被覆導電粒子、異向導電性接著膜及連接結構體的製作以及連接結構體的評價。關於導電粒子的評價,與實施例1同樣地進行一部分評價。將結果示於表5-3、表5-4及表9-2中。
比較例1對應於所述專利文獻3的導電粒子。比較例7的導電粒子對應於所述專利文獻1的導電粒子。比較例8的導電粒子對應於所述專利文獻2的導電粒子。
[表1-1]
Figure 106104324-A0304-0001
[表1-2]
Figure 106104324-A0304-0002
[表1-3]
Figure 106104324-A0304-0003
[表1-4]
Figure 106104324-A0304-0004
[表2-1]
Figure 106104324-A0304-0005
[表2-2]
Figure 106104324-A0304-0006
[表2-3]
Figure 106104324-A0304-0007
[表2-4]
Figure 106104324-A0304-0008
[表3-1]
Figure 106104324-A0304-0009
[表3-2]
Figure 106104324-A0304-0010
[表3-3]
Figure 106104324-A0304-0011
[表3-4]
Figure 106104324-A0304-0012
[表4-1]
Figure 106104324-A0304-0013
[表4-2]
Figure 106104324-A0304-0014
[表4-3]
Figure 106104324-A0304-0015
[表4-4]
Figure 106104324-A0304-0016
[表5-1]
Figure 106104324-A0304-0017
[表5-2]
Figure 106104324-A0304-0018
[表5-3]
Figure 106104324-A0304-0019
[表5-4]
Figure 106104324-A0304-0020
[表6-1]
Figure 106104324-A0304-0021
[表6-2]
Figure 106104324-A0304-0022
[表7-1]
Figure 106104324-A0304-0023
[表7-2]
Figure 106104324-A0304-0024
[表8-1]
Figure 106104324-A0304-0025
[表8-2]
Figure 106104324-A0304-0026
[表9-1]
Figure 106104324-A0304-0027
[表9-2]
Figure 106104324-A0304-0028
100a、100b、400‧‧‧導電粒子101‧‧‧樹脂粒子102‧‧‧非導電性無機粒子103‧‧‧複合粒子104‧‧‧第一層105‧‧‧第二層109‧‧‧凸起200‧‧‧絕緣被覆導電粒子210‧‧‧絕緣性粒子(絕緣性被覆部)300‧‧‧連接結構體310‧‧‧第一電路構件311、321‧‧‧電路基板311a、321a‧‧‧主面312、322‧‧‧電路電極320‧‧‧第二電路構件330‧‧‧連接部330a‧‧‧異向導電性接著劑332‧‧‧硬化物332a‧‧‧接著劑401‧‧‧異常析出部402‧‧‧長度A、B‧‧‧方向
圖1為表示第一實施形態的導電粒子的示意剖面圖。 圖2為表示第一實施形態的導電粒子的示意放大剖面圖。 圖3為表示第二實施形態的導電粒子的示意剖面圖。 圖4為表示第二實施形態的導電粒子的示意放大剖面圖。 圖5為表示第三實施形態的絕緣被覆導電粒子的示意剖面圖。 圖6為表示第五實施形態的連接結構體的示意剖面圖。 圖7(a)〜圖7(c)為用以說明第五實施形態的連接結構體的製造方法的一例的示意剖面圖。 圖8為對實施例1的導電粒子的製作中的步驟d中所得的粒子進行觀察的SEM圖像。 圖9為對實施例1的導電粒子的製作中的步驟d中所得的粒子的表面進行觀察的SEM圖像。 圖10為對實施例1的導電粒子的製作中的步驟f中所得的粒子進行觀察的SEM圖像。 圖11為對實施例1的導電粒子的製作中的步驟f中所得的粒子的表面進行觀察的SEM圖像。 圖12(a)〜圖12(b)為用以說明修整加工的示意圖。 圖13為用以說明製作TEM測定用的薄膜切片的方法的示意圖。 圖14(a)〜圖14(b)為用以說明異常析出部的示意圖。 圖15為對比較例1中藉由將固著有鈀觸媒的樹脂粒子浸漬後進行超音波分散所得的粒子進行觀察的SEM圖像。 圖16為對比較例1中形成第一層的b層後的導電粒子進行觀察的SEM圖像。
100a‧‧‧導電粒子
101‧‧‧樹脂粒子
102‧‧‧非導電性無機粒子
103‧‧‧複合粒子
104‧‧‧第一層
109‧‧‧凸起

Claims (24)

  1. 一種導電粒子,具備:複合粒子,具有藉由陽離子性聚合物而被覆的樹脂粒子、及配置於所述樹脂粒子的表面的非導電性無機粒子;以及金屬層,覆蓋所述複合粒子;並且所述非導電性無機粒子是藉由疏水化處理劑而被覆。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的導電粒子,其中所述疏水化處理劑是選自由矽氮烷系疏水化處理劑、矽氧烷系疏水化處理劑、矽烷系疏水化處理劑及鈦酸酯系疏水化處理劑所組成的群組中。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述疏水化處理劑是選自由六甲基二矽氮烷、聚二甲基矽氧烷及N,N-二甲基胺基三甲基矽烷所組成的群組中。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中由甲醇滴定法所得的所述非導電性無機粒子的疏水化度為30%以上。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述非導電性無機粒子藉由靜電力而接著於所述樹脂粒子。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述樹脂粒子與所述非導電性無機粒子的界達電位之差於pH值1以上且pH值11以下時為30mV以上。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述陽離子性聚合物是選自由多胺、聚亞胺、聚醯胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚乙烯基胺、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基咪唑及聚乙烯基吡咯啶酮所組成的群組中。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述陽離子性聚合物為聚乙烯亞胺。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述非導電性無機粒子的平均粒徑為25nm以上且120nm以下。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述樹脂粒子的平均粒徑為1μm以上且10μm以下。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述非導電性無機粒子是選自由氧化矽、氧化鋯、氧化鋁及金剛石所組成的群組中。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電粒子,其中所述金屬層具有含有鎳的第一層。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的導電粒子,其中所述金屬層具有設於所述第一層上的第二層,所述第二層含有選自由貴金屬及鈷所組成的群組中的金屬。
  14. 一種連接結構體,具備:第一電路構件,具有第一電路電極;第二電路構件,與所述第一電路構件相對向,且具有第二電路電極;以及 連接部,配置於所述第一電路構件及所述第二電路構件之間,含有如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的導電粒子;並且所述連接部於將所述第一電路電極與所述第二電路電極以相對向的方式配置的狀態下,將所述第一電路構件及所述第二電路構件相互連接,所述第一電路電極與所述第二電路電極經由變形狀態的所述導電粒子而相互電性連接。
  15. 一種絕緣被覆導電粒子,具備:如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的導電粒子;以及將所述導電粒子的所述金屬層的外表面的至少一部分被覆的絕緣性被覆部。
  16. 一種連接結構體,具備:第一電路構件,具有第一電路電極;第二電路構件,與所述第一電路構件相對向,且具有第二電路電極;以及連接部,配置於所述第一電路構件及所述第二電路構件之間,含有如申請專利範圍第15項所述的絕緣被覆導電粒子;並且所述連接部於將所述第一電路電極與所述第二電路電極以相對向的方式配置的狀態下,將所述第一電路構件及所述第二電路構件相互連接, 所述第一電路電極與所述第二電路電極經由變形狀態的所述絕緣被覆導電粒子而相互電性連接。
  17. 一種異向導電性接著劑,具備:如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的導電粒子;以及分散有所述導電粒子的接著劑。
  18. 一種異向導電性接著劑,具備:如申請專利範圍第15項所述的絕緣被覆導電粒子;以及分散有所述絕緣被覆導電粒子的接著劑。
  19. 如申請專利範圍第17項或第18項所述的異向導電性接著劑,其中所述接著劑為膜狀。
  20. 一種連接結構體,具備:第一電路構件,具有第一電路電極;第二電路構件,與所述第一電路構件相對向,且具有第二電路電極;以及將所述第一電路構件及所述第二電路構件接著的如申請專利範圍第17項至第19項中任一項所述的異向導電性接著劑;並且所述第一電路電極與所述第二電路電極彼此相對向,並且藉由所述異向導電性接著劑而相互電性連接。
  21. 一種導電粒子的製造方法,包括:第一被覆步驟,藉由陽離子性聚合物將樹脂粒子被覆;第二被覆步驟,藉由疏水化處理劑將非導電性無機粒子被覆; 粒子形成步驟,藉由靜電力將所述非導電性無機粒子接著於所述樹脂粒子的表面,形成複合粒子;以及第三被覆步驟,藉由金屬層將所述複合粒子被覆。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的導電粒子的製造方法,其中於所述第三被覆步驟中,藉由無電鍍敷且以含有鎳的第一層將所述複合粒子被覆。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的導電粒子的製造方法,其中於所述第三被覆步驟中,藉由含有選自由貴金屬及鈷所組成的群組中的金屬的第二層,將經所述第一層覆蓋的所述複合粒子被覆。
  24. 如申請專利範圍第21項至第23項中任一項所述的導電粒子的製造方法,其中所述樹脂粒子與所述非導電性無機粒子的界達電位之差於pH值1以上且pH值11以下時為30mV以上。
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