WO2010044388A1 - 導電性粉体及びそれを含む導電性材料並びに導電性粒子の製造方法 - Google Patents

導電性粉体及びそれを含む導電性材料並びに導電性粒子の製造方法 Download PDF

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寛人 松浦
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    • H05K2201/0206Materials
    • H05K2201/0218Composite particles, i.e. first metal coated with second metal

Definitions

  • the present invention relates to a conductive powder and a conductive material including the same.
  • the present invention also relates to a method for producing conductive particles.
  • the present applicant has previously proposed a conductive electroless plating powder having fine protrusions made of nickel or a nickel alloy on its surface (see Patent Document 1).
  • the electroless plating particles in this powder exhibit good conductivity due to the action of the fine protrusions.
  • the electroless plating particles include an electroless plating step (step A) in which an aqueous slurry of a spherical core material is added to an electroless plating bath containing a nickel salt, a reducing agent, a complexing agent, and the like, and an aqueous slurry of a spherical core material
  • the electroless plating solution is manufactured by an electroless plating step (step B) in which the components of the electroless plating solution are separated into at least two solutions and added simultaneously and with time.
  • step A a nickel film is formed on the surface of the core material particles, and nuclei that are the starting points for the formation of protrusions are formed.
  • the nucleus grows in the B process, so that a protrusion is formed.
  • the electroless plated particles thus obtained are suitably used for, for example, conductive adhesives, anisotropic conductive films, anisotropic conductive adhesives and the like for conductively bonding opposing connection circuits.
  • Patent Document 2 discloses a conductive material having a protrusion by attaching a nickel core material having a particle diameter of 50 nm to the surface of a core material particle having a particle diameter of 4 ⁇ m and then performing electroless plating of nickel.
  • a method for obtaining a conductive particle has been proposed.
  • the adhesion between the core material particles and the nickel core material is weak, the nickel layer covering the surface of the core material particles and the protrusions are not integrated, and the pressure is applied to the conductive particles. Protrusions are easily damaged.
  • electroless plating powders used for the above-mentioned conductive adhesives, anisotropic conductive films, anisotropic conductive adhesives, and the like are required to have a small particle size.
  • the particle size of the particles is reduced, the particles tend to aggregate, and the apparent particle size (secondary particle size) increases due to the aggregation even though particles having a small particle size are used.
  • the apparent particle size increases due to the aggregation even though particles having a small particle size are used.
  • an object of the present invention is to provide a conductive powder having various performances further improved as compared with the above-described conventional conductive powder.
  • the present invention has been made on the basis of the above knowledge, and is a conductive powder comprising conductive particles in which nickel or a nickel alloy film is formed on the surface of the core material particles, and the conductive particles are formed of the film.
  • the number of protrusions protruding from the surface and being continuous with the film having an aspect ratio of 1 or more and having an aspect ratio of 1 or more is 40% of the total number of protrusions.
  • the conductive powder is characterized in that, in the conductive powder, the weight of the primary particles among the conductive particles is 85% by weight or more based on the weight of the conductive powder. Provide the body.
  • the present invention mixes an electroless plating bath containing a dispersant and nickel ions and core material particles having a noble metal supported on the surface, and forms a nickel initial thin film layer on the surface of the core material particles.
  • the core material particles are used in such an amount that the total surface area is 1 to 15 m 2 with respect to 1 liter of the electroless plating bath whose nickel ion concentration is adjusted to 0.0001 to 0.008 mol / L.
  • the aqueous slurry containing the core particles having the nickel initial thin film layer and the dispersant obtained in the step A and the step A is maintained in a pH range in which the dispersing effect of the dispersant is expressed.
  • nickel core particles are generated in the aqueous slurry.
  • the conductive powder of the present invention has good dispersibility and conductivity even though the particle size of the conductive particles constituting the conductive powder is smaller than the conventional one. Moreover, according to the manufacturing method of this invention, such electroconductive powder can be manufactured easily.
  • Example 4 is a SEM image of conductive particles obtained in Example 3.
  • 3 is a SEM image of conductive particles obtained in Comparative Example 1.
  • the conductive powder of the present invention is obtained by forming a nickel film or a nickel alloy film (hereinafter, these films are simply referred to as “nickel film”) on the surface of the core material particles.
  • the conductive powder of the present invention is characterized in that it has a large number of protrusions protruding from the surface of the nickel film. Hereinafter, this protrusion will be described.
  • the present invention is markedly different from conventional conductive powders in that a projection having a specific shape is employed.
  • the protrusion in the conductive powder of the present invention is characterized by an aspect ratio of 1 or more.
  • the aspect ratio in the present specification is a value defined by a ratio between the height H of the protrusion and the width D of the protrusion at the base of the protrusion, that is, H / D.
  • the aspect ratio is a measure of the slenderness of the protrusion, and the larger the value, the more the protrusion has an elongated shape.
  • the aspect ratio of the protrusions in the conventional conductive powder having the protrusions is 1 or more as long as the present inventors know, including Patent Document 1 described in the background art section of this specification. It is not easy to do.
  • the protrusions in the conventional conductive powder have a so-called stubby shape (see, for example, FIG. 2 described later).
  • the protrusions in the conductive powder of the present invention are elongated protrusions that extend substantially radially from the surface of the particle, as shown in FIG.
  • the present inventors examined the aspect ratio of the protrusion, and it was found that by setting this value to 1 or more, that is, by making the shape of the protrusion more slender than before, the conductivity becomes very high. .
  • the reason for this is that when conducting the electrode using the conductive powder of the present invention, a thin oxide film is naturally formed on the surface of the electrode, or an oxide film of the electrode is intentionally formed. In some cases, it is considered that this oxide film can be easily broken if the aspect ratio of the protrusion is large. Moreover, when an anisotropic conductive film is formed using conductive powder, if the aspect ratio of the protrusions is large, the resin exclusion property becomes high, so that the conductivity is considered to be high. For this reason, the aspect ratio of the protrusion is considered to be that if this value is excessively large, the protrusion may be damaged. Therefore, the preferred range of the aspect ratio is 1.0 to 4.0, and more preferably. 1.0 to 3.5, and more preferably 1.0 to 3.0. Such conductive particles having protrusions with a large aspect ratio can be produced by, for example, a method described later.
  • the aspect ratios of the protrusions of the individual particles all satisfy the above-mentioned range.
  • sufficient conductivity can be obtained when the ratio of the protrusions satisfying the above-mentioned range of the aspect ratio is 40% or more, preferably 45% or more, more preferably 50% or more with respect to the total number of protrusions. Turned out to be.
  • the measurement method of the above aspect ratio is as follows.
  • the individual particles in the conductive powder are magnified and observed with an electron microscope.
  • the length D and height H of the base are measured for at least one protrusion for each particle.
  • Such a measurement is performed on at least 20 different particles.
  • the data of a plurality of aspect ratios thus obtained are arithmetically averaged, and the value is used as the aspect ratio. As shown in FIG.
  • the cross section of the protrusion has a shape with small anisotropy (for example, substantially circular)
  • the value of the length D of the base of the protrusion depends on the observation angle of the particles. There is little concern that will change.
  • the aspect ratio of the protrusion is as described above, and the base length D itself and the height H of the protrusion itself are 0.05 to 0.5 ⁇ m for the base length D,
  • the thickness is preferably 0.1 to 0.4 ⁇ m
  • the height H is preferably 0.05 to 0.5 ⁇ m, particularly preferably 0.1 to 0.4 ⁇ m.
  • the number of protrusions having an aspect ratio of 1 or more in the individual particles of the conductive powder depends on the particle size of the particles. However, as will be described later, when the particle size is 3 ⁇ m or less, The number per particle is preferably 2 to 40, particularly 2 to 20 from the viewpoint of further improving the conductivity of the conductive powder.
  • the individual protrusions in the conductive powder are continuous with the nickel film covering the core particles. Therefore, the protruding portion is made of nickel or a nickel alloy in the same manner as the nickel coating.
  • continuous means that the nickel film and the entire protrusion are made of the same material, the protrusion is formed by a single process, and a seam or the like is formed between the nickel film and the protrusion. It means that there is no part that impairs the sense of unity. Therefore, for example, a nickel film is formed on the surface of the core material particles, core particles for forming the protrusions are adhered thereon, and the protrusions formed using the core particles as a starting point of growth have a single protrusion.
  • the protrusions are continuous with the nickel film, the strength of the protrusions is ensured, so that the protrusions are not easily damaged even when pressure is applied during use of the conductive powder. As a result, good conductivity can be obtained.
  • the thickness of the nickel film if the thickness is too thin, the conductive powder is difficult to exhibit sufficient conductivity, and conversely, if the thickness is too thick, the nickel powder is easily peeled off from the surface of the core particles.
  • the thickness of the nickel film is preferably 0.01 to 0.3 ⁇ m, and more preferably 0.05 to 0.2 ⁇ m.
  • the thickness of the nickel coating can be determined by dissolving nickel from the conductive powder and quantifying the dissolved nickel.
  • the amount of nickel in the protrusion should be ignored. Can do.
  • the shape of each particle is preferably spherical.
  • the particle shape referred to here is the particle shape excluding the protrusions. Due to the spherical shape of the particles and the protrusions, the conductive powder of the present invention has high conductivity.
  • the size of each particle can be appropriately set according to the specific use of the conductive powder.
  • the conductivity of the conductive particles is smaller when the particle size is smaller in relation to the aspect ratio of the protrusion described above.
  • the conductive particles preferably have a particle size of 1 to 10 ⁇ m, particularly 1 to 5 ⁇ m, particularly 1 to 3 ⁇ m.
  • the particle size of the conductive particles does not include the height of the protrusions.
  • the particle size of the conductive particles can be measured by observation with an electron microscope.
  • the particle diameter of the core material particles and the thickness of the nickel coating can be measured and obtained from these values.
  • the weight occupied by the primary particles in the conductive particles is 85% by weight or more, preferably 90% by weight or more, more preferably 92% by weight or more based on the weight of the conductive powder.
  • the conductive particles may be produced according to a method described later.
  • the weight occupied by the primary particles is measured by the following method. 0.1 g of conductive powder is placed in 100 mL of water and dispersed with an ultrasonic homogenizer for 1 minute. Next, the particle size distribution is measured by a Coulter counter method. From the result, the weight ratio of the primary particles is calculated.
  • the nickel coating and the protrusions on the conductive particles are made of the same material. Specifically, it is composed of metallic nickel or a nickel alloy.
  • the nickel alloy includes, for example, a nickel-phosphorus alloy.
  • the nickel-phosphorus alloy is an alloy produced when sodium hypophosphite is used as a nickel reducing agent in the production of conductive powder described later.
  • the surface of each particle may be made of nickel or a nickel alloy, or the surface of nickel or a nickel alloy may be coated with a noble metal.
  • a noble metal it is preferable to use gold or palladium, particularly gold, which is a highly conductive metal. This coating makes it possible to further increase the conductivity of the conductive powder.
  • the thickness of the noble metal coating is generally about 0.001 to 0.5 ⁇ m. This thickness can be calculated from the amount of precious metal ions added and chemical analysis.
  • an electroless plating bath containing a dispersant and nickel ions is mixed with core material particles carrying a noble metal on the surface to form a nickel initial thin film layer on the surface of the core material particles.
  • core material particles are preferably dispersible in water.
  • the core particles are preferably substantially insoluble in water, and more preferably not dissolved or denatured in acid or alkali. "Dispersible in water” means that a suspension substantially dispersed in water can be formed to such an extent that a nickel film can be formed on the surface of the core particles by a normal dispersing means such as stirring.
  • the shape of the core particles greatly affects the shape of the target conductive particles. As described above, since the thickness of the nickel film covering the surface of the core material particles is thin, the shape of the core material particles is almost directly reflected in the shape of the conductive particles. Since it is preferable that the conductive particles have a spherical shape as described above, the shape of the core particles is also preferably a spherical shape.
  • the particle diameter of the core particles greatly affects the particle diameter of the target conductive particles.
  • the particle diameter of the core particles can be set to be approximately the same as the particle diameter of the target conductive particles. Specifically, it is preferably 1 to 10 ⁇ m, particularly 1 to 5 ⁇ m, particularly 1 to 3 ⁇ m.
  • the particle diameter of the core particles can be measured by the same method as that of the conductive particles.
  • the width of the particle size distribution of the powder is represented by a coefficient of variation represented by the following formula (1).
  • Coefficient of variation (%) (standard deviation / average particle diameter) ⁇ 100 (1)
  • a large coefficient of variation indicates that the distribution is wide, while a small coefficient of variation indicates that the particle size distribution is sharp.
  • the core powder include metal (including alloys), glass, ceramics, silica, carbon, metal or non-metal oxides (including hydrates), and metal silicates including aluminosilicates as inorganic substances.
  • metal including alloys
  • glass including alloys
  • ceramics including ceramics
  • silica including carbon
  • metal or non-metal oxides including hydrates
  • metal silicates including aluminosilicates as inorganic substances.
  • Organic materials include natural fibers, natural resins, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polybutene, polyamide, polyacrylate, polyacrylonitrile, polyacetal, ionomer, polyester, and other thermoplastic resins, alkyd resins, phenol resins, urea Examples thereof include resins, melamine resins, benzoguanamine resins, melamine resins, xylene resins, silicone resins, epoxy resins, and diallyl phthalate resins. These may be used alone or in a mixture of two or more.
  • the other physical properties of the core particles are not particularly limited, but when the core particles are resin particles, the value of K defined by the following formula (2) is 10 kgf at 20 ° C. / Mm 2 to 10,000 kgf / mm 2 , and the recovery rate after 10% compression deformation is preferably in the range of 1% to 100% at 20 ° C. This is because, by satisfying these physical property values, the electrodes can be sufficiently brought into contact with each other without being damaged when the electrodes are crimped together.
  • K value (kgf / mm 2 ) (3 / ⁇ 2) ⁇ F ⁇ S ⁇ 3/2 ⁇ R ⁇ 1/2 (2)
  • F and S represented by the formula (2) are the load value (kgf) and compression at 10% compression deformation of the microsphere, respectively, when measured with a micro compression tester MCTM-500 (manufactured by Shimadzu Corporation). Displacement (mm), and R is the radius (mm) of the microsphere.
  • the surface of the core particle is modified so that the surface thereof has a precious metal ion capturing ability or a precious metal ion capturing ability.
  • the noble metal ions are preferably palladium or silver ions. Having a noble metal ion scavenging ability means that the noble metal ion can be captured as a chelate or salt.
  • the surface of the core particle is capable of capturing noble metal ions.
  • a method described in JP-A-61-64882 can be used.
  • a noble metal is supported on the surface.
  • the core material particles are dispersed in a dilute acidic aqueous solution of a noble metal salt such as palladium chloride or silver nitrate. This traps noble metal ions on the surface of the particles.
  • the concentration of the noble metal salt is sufficiently in the range of 1 ⁇ 10 ⁇ 7 to 1 ⁇ 10 ⁇ 2 mol per 1 m 2 of the particle surface area.
  • the core particles in which the noble metal ions are captured are separated from the system and washed with water. Subsequently, the core material particles are suspended in water, and a reducing agent is added to the suspension so that noble metal ions are reduced. As a result, the noble metal is supported on the surface of the core particles.
  • the reducing agent include sodium hypophosphite, sodium boron hydroxide, potassium borohydride, dimethylamine borane, hydrazine, formalin and the like.
  • a sensitization treatment for adsorbing tin ions on the surface of the particles may be performed prior to capturing the noble metal ions on the surface of the core material particles.
  • a sensitization treatment for adsorbing tin ions on the surface of the particles may be performed prior to capturing the noble metal ions on the surface of the core material particles.
  • the surface-treated core material particles may be put into an aqueous solution of stannous chloride and stirred for a predetermined time.
  • the core material particles pretreated in this way are mixed with an electroless plating bath containing a dispersant and nickel ions.
  • the electroless plating bath is a solution using water as a medium, and examples of the dispersant contained therein include nonionic surfactants, zwitterionic surfactants, and water-soluble polymers.
  • nonionic surfactant polyoxyalkylene ether surfactants such as polyethylene glycol, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, and the like can be used.
  • a betaine surfactant such as alkyldimethylacetic acid betaine, alkyldimethylcarboxymethylacetic acid betaine, and alkyldimethylaminoacetic acid betaine can be used.
  • water-soluble polymer polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidinone, hydroxyethyl cellulose and the like can be used.
  • the amount of the dispersant used is generally 0.5 to 30 g / L based on the volume of the liquid (electroless plating bath), although it depends on the type. In particular, the amount of the dispersant used is preferably in the range of 1 to 10 g / L with respect to the volume of the liquid (electroless plating bath) from the viewpoint of improving the adhesion of the nickel film.
  • the nickel ions contained in the electroless plating bath use a water-soluble nickel salt as the nickel source.
  • a water-soluble nickel salt nickel sulfate or nickel chloride can be used, but is not limited thereto.
  • the concentration of nickel ions contained in the electroless plating bath is preferably 0.0001 to 0.008 mol / liter, particularly 0.0001 to 0.005 mol / liter.
  • the electroless plating bath can contain a reducing agent.
  • a reducing agent those similar to those used for the reduction of the noble metal ions described above can be used.
  • the concentration of the reducing agent in the electroless plating bath is preferably 4 ⁇ 10 ⁇ 4 to 2.0 mol / liter, particularly 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 0.2 mol / liter.
  • the electroless plating bath may further contain a complexing agent.
  • a complexing agent By containing the complexing agent, an advantageous effect that the decomposition of the plating solution is suppressed is exhibited.
  • the complexing agent include organic carboxylic acids or salts thereof such as citric acid, hydroxyacetic acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid or gluconic acid, or alkali metal salts or ammonium salts thereof. These complexing agents can be used alone or in combination of two or more.
  • the concentration of the complexing agent in the electroless plating bath is preferably 0.005 to 6 mol / liter, particularly 0.01 to 3 mol / liter.
  • the electroless plating bath can be heated to a temperature at which nickel ions can be reduced, and the pretreated core material particles can be put into the electroless plating bath under this state.
  • nickel ions are reduced, and nickel produced by the reduction forms an initial thin film layer on the surface of the core material particles.
  • the initial thin film layer is preferably formed to have a thickness of 0.1 to 10 nm, particularly 0.1 to 5 nm. At this point, the protrusion has not yet been formed.
  • An important point in the step A is the relationship between the amount of nickel ions contained in the electroless plating bath and the amount of core material particles to be introduced. Specifically, the total surface area for one liter of the electroless plating bath adjusted to a nickel ion concentration of 0.0001 to 0.008 mol / liter, preferably 0.0001 to 0.005 mol / liter. Is used in an amount of 1 to 15 m 2 , particularly 2 to 8 m 2 . Thereby, the initial thin film layer having the above-described thickness can be easily formed.
  • the relationship between the amount of nickel ions and the amount of core material particles as described above aggregation of the core material particles on which the initial thin film layer is formed can be effectively prevented. This is particularly effective when the particle diameter of the core material particles is small, for example, when the particle diameter is 3 ⁇ m or less.
  • step B nickel ions and a reducing agent are added over time to the aqueous slurry containing the core material particles having the nickel initial thin film layer obtained in step A and the dispersant used in step A. “Adding over time” is intended to exclude adding nickel ions and a reducing agent all at once, and adding nickel ions and a reducing agent continuously or intermittently over a certain period of time. Intended.
  • the timing of adding the nickel ions and the reducing agent may be completely the same, or the addition of nickel ions may precede and the addition of the reducing agent may follow.
  • the reverse is also possible. Further, at the end point of addition, the end of the addition of nickel ions may precede, and the end of the addition of the reducing agent may follow. The reverse is also possible.
  • the same nickel source as used in the A process can be used.
  • step B by reducing nickel ions, first, fine nickel core particles are generated in the liquid, and the core particles are attached to the surface of the core material particles having the nickel initial thin film layer obtained in step A. This is grown from the adhering core particles as a starting point to form a protrusion.
  • aggregation of particles can be effectively prevented, and a projection having an aspect ratio of 1 or more can be easily formed.
  • Patent Document 1 described in the background art section of the present specification first, a nickel film is formed on the surface of the core material particles, and a nucleus that is a starting point of the formation of the protrusion is formed (No. 1). Then, the projection is formed by growing the nucleus in the next step (second step). In this method, since the concentration of nickel ions in the first step needs to be relatively high, particle aggregation tends to occur due to this. In addition, it is difficult to form a protrusion with a high aspect ratio.
  • step B it is important to maintain the aqueous slurry in a pH range in which the dispersing effect of the dispersant added in step A (this dispersant remains in step B) is exhibited. is there. Thereby, aggregation of particles can be effectively prevented.
  • an acid such as various mineral acids or an alkali such as sodium hydroxide may be added to the aqueous slurry while monitoring the pH of the aqueous slurry.
  • the pH adjustment range may be an appropriate value depending on the dispersant used. For example, when a nonionic surfactant is used as the dispersant, it is preferable to maintain the pH of the aqueous slurry in the range of 5 to 10.
  • an amphoteric surfactant When used as the dispersant, it is preferable to maintain the pH of the aqueous slurry in the range of 5-8. Even when a water-soluble polymer is used as the dispersant, it is preferable to maintain the pH of the aqueous slurry in the range of 5 to 8.
  • the amount of nickel ions and the amount of reducing agent added to the aqueous slurry are also important. As a result, it is possible to successfully form a projection having a high aspect ratio.
  • nickel ions and a reducing agent are added to the aqueous slurry over time in an amount corresponding to an amount of nickel deposited per hour of 25 to 100 nm, preferably 40 to 60 nm. By adopting such an addition condition, nickel precipitates preferentially occur in the core particles rather than the initial thin film layer, and a protrusion having a high aspect ratio is easily formed.
  • the aqueous slurry may be heated to a predetermined temperature so that the reduction of nickel ions by the reducing agent proceeds smoothly.
  • the aqueous slurry may be stirred so that the reduced nickel adheres uniformly.
  • the conductive particles can be further subjected to post-treatment as necessary.
  • the post-treatment include an electroless gold plating step or an electroless palladium plating step.
  • a gold plating layer or a palladium plating layer is formed on the surface of the conductive particles.
  • the gold plating layer can be formed according to a conventionally known electroless plating method. For example, by adding an electroless plating solution containing tetrasodium ethylenediaminetetraacetate, disodium citrate, and potassium gold cyanide and adjusted to pH with sodium hydroxide to an aqueous suspension of conductive particles, A plating layer can be formed.
  • the formation of the palladium plating layer can be performed according to a conventionally known electroless plating method. For example, reduction of water-soluble palladium compounds such as palladium chloride; hypophosphorous acid, phosphorous acid, formic acid, acetic acid, hydrazine, borohydride, amine borane compounds, or salts thereof into an aqueous suspension of conductive particles A conventional electroless palladium plating solution containing an agent; and a complexing agent, and a dispersant, a stabilizer, and a pH buffering agent are added as necessary.
  • a conventional electroless palladium plating solution containing an agent; and a complexing agent, and a dispersant, a stabilizer, and a pH buffering agent are added as necessary.
  • a palladium ion source such as tetraamminepalladium salt, a complexing agent and, if necessary, a dispersing agent are added to an aqueous suspension of conductive particles, and substitution is performed using a substitution reaction between palladium ions and nickel ions.
  • a palladium electroplating layer may be formed by performing mold electroless plating.
  • the palladium plating layer is substantially free of phosphorus or has a content reduced to 3% by weight or less from the viewpoint of excellent conductivity and electrical reliability.
  • a phosphorus-free reducing agent for example, formic acid
  • the same dispersants as exemplified in the above-described Step A can be used.
  • the conductive particles can be subjected to a grinding process using a media mill such as a ball mill.
  • a media mill such as a ball mill.
  • the conductive particles of the present invention are, for example, conductive for connecting the electrodes of anisotropic conductive film (ACF), heat seal connector (HSC), and liquid crystal display panel to the circuit board of the driving LSI chip. It is suitably used as a material.
  • the conductive powder of the present invention is suitably used as a conductive filler of a conductive adhesive.
  • the conductive adhesive is preferably used as an anisotropic conductive adhesive that is disposed between two substrates on which a conductive base material is formed, and adheres and conducts the conductive base material by heating and pressing.
  • This anisotropic conductive adhesive contains the conductive particles of the present invention and an adhesive resin.
  • Any adhesive resin can be used without particular limitation as long as it is insulative and used as an adhesive resin.
  • Either a thermoplastic resin or a thermosetting resin may be used, and those that exhibit adhesive performance by heating are preferred. Examples of such an adhesive resin include a thermoplastic type, a thermosetting type, and an ultraviolet curing type.
  • thermosetting types that exhibit intermediate properties between thermoplastic types and thermosetting types, combined types of thermosetting types and ultraviolet curing types, and the like.
  • adhesive resins can be appropriately selected according to the surface characteristics and usage pattern of the circuit board or the like to be attached.
  • an adhesive resin including a thermosetting resin is preferable from the viewpoint of excellent material strength after bonding.
  • the adhesive resin examples include ethylene-vinyl acetate copolymer, carboxyl-modified ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-isobutyl acrylate copolymer, polyamide, polyimide, polyester, polyvinyl ether, polyvinyl butyral, and polyurethane.
  • SBS block copolymer carboxyl modified SBS copolymer, SIS copolymer, SEBS copolymer, maleic acid modified SEBS copolymer, polybutadiene rubber, chloroprene rubber, carboxyl modified chloroprene rubber, styrene-butadiene rubber, isobutylene- Isoprene copolymer, acrylonitrile-butadiene rubber (hereinafter referred to as NBR), carboxyl-modified NBR, amine-modified NBR, epoxy resin, epoxy ester resin, acrylic resin, phenol resin, Those prepared as main agent one obtained by one or more combinations selected from and a silicone resin.
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • thermoplastic resin styrene-butadiene rubber, SEBS, and the like are preferable because they have excellent reworkability.
  • thermosetting resin an epoxy resin is preferable. Of these, epoxy resins are most preferred because of their advantages of high adhesive strength, excellent heat resistance and electrical insulation, low melt viscosity, and connection at low pressure.
  • epoxy resin a generally used epoxy resin can be used as long as it is a polyvalent epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule.
  • novolak resins such as phenol novolak and cresol novolak
  • polyhydric phenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, resorcin, and bishydroxydiphenyl ether
  • ethylene glycol, neopentyl glycol, glycerin and trimethylolpropane.
  • polychlorohydric alcohols such as polypropylene glycol, polyamino compounds such as ethylenediamine, triethylenetetramine and aniline, polycarboxylic compounds such as adipic acid, phthalic acid and isophthalic acid with epichlorohydrin or 2-methylepichlorohydrin.
  • a glycidyl type epoxy resin is exemplified.
  • aliphatic and alicyclic epoxy resins such as dicyclopentadiene epoxide and butadiene dimer epoxide are listed. These can be used alone or in admixture of two or more.
  • the various adhesive resins described above use high-purity products in which impurity ions (such as Na and Cl) and hydrolyzable chlorine are reduced.
  • the amount of the conductive particles of the present invention used in the anisotropic conductive adhesive is usually 0.1 to 30 parts by weight, preferably 0.5 to 25 parts by weight, more preferably 1 to 100 parts by weight of the adhesive resin component. ⁇ 20 parts by weight.
  • the amount of the conductive particles used is within this range, an increase in connection resistance and melt viscosity is suppressed, connection reliability is improved, and connection anisotropy can be sufficiently secured.
  • the anisotropic conductive adhesive can be blended with known additives in the technical field, and the blending amount is also known in the technical field. Can be within range.
  • additives include, for example, tackifiers, reactive auxiliaries, epoxy resin curing agents, metal oxides, photoinitiators, sensitizers, curing agents, vulcanizing agents, deterioration inhibitors, heat resistant additives, heat Examples thereof include a conductivity improver, a softener, a colorant, various coupling agents, or a metal deactivator.
  • tackifier examples include rosin, rosin derivatives, terpene resins, terpene phenol resins, petroleum resins, coumarone-indene resins, styrene resins, isoprene resins, alkylphenol resins, xylene resins and the like.
  • the reactive assistant that is, the crosslinking agent include polyols, isocyanates, melamine resins, urea resins, utropines, amines, acid anhydrides and peroxides.
  • curing agent if it has two or more active hydrogen in 1 molecule, it can use without a restriction
  • polyamino compounds such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, metaphenylenediamine, dicyandiamide, and polyamideamine
  • organic acid anhydrides such as phthalic anhydride, methyl nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, and pyromellitic anhydride.
  • novolak resins such as phenol novolac and cresol novolak. These can be used alone or in admixture of two or more. Moreover, you may use a latent hardening
  • latent curing agents examples include imidazole series, hydrazide series, boron trifluoride-amine complexes, sulfonium salts, amine imides, polyamine salts, dicyandiamide, and the like and modified products thereof. These can be used alone or as a mixture of two or more.
  • the anisotropic conductive adhesive is usually prepared by using a manufacturing apparatus widely used among those skilled in the art, and blends the conductive particles and adhesive resin of the present invention and, if necessary, curing agents and various additives,
  • the adhesive resin is a thermosetting resin
  • it is mixed in an organic solvent.
  • the adhesive resin is a thermoplastic resin
  • the temperature is higher than the softening point of the adhesive resin, and preferably about 50 to 130 ° C. More preferably, it is produced by melt-kneading at about 60 to 110 ° C.
  • the anisotropic conductive adhesive thus obtained may be applied or applied in the form of a film.
  • Step A Spherical styrene-silica composite resin (trade name: Soliostar, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) having a particle size shown in Table 1 and a true specific gravity of 1.1 was used as the core material particles.
  • 40 g of the solution was added to 400 mL of an aqueous conditioner solution (“Cleaner Conditioner 231” manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials) with stirring.
  • the concentration of the conditioner aqueous solution was 40 ml / L.
  • the core material particles were surface-modified and dispersed by stirring for 30 minutes while applying ultrasonic waves at a liquid temperature of 60 ° C.
  • the aqueous solution was filtered, and the core particles washed once with repulp water were made into 200 mL of slurry. 200 ml of stannous chloride aqueous solution was added to this slurry. The concentration of this aqueous solution was 5 ⁇ 10 ⁇ 3 mol / L. The mixture was stirred at room temperature for 5 minutes to carry out a sensitization treatment for adsorbing tin ions on the surface of the core material particles. Subsequently, the aqueous solution was filtered and washed once with repulp water. The core particles were then made into 400 ml slurry and maintained at 60 ° C.
  • Step B Using a 224 g / L nickel sulfate aqueous solution and a mixed aqueous solution containing 210 g / L sodium hypophosphite and 80 g / L sodium hydroxide, 300 mL each, and using these in step A, the core material obtained
  • the particle slurry was continuously fractionated and added by a metering pump, and the electroless plating B process was started. The addition rate was 2.5 mL / min. Specific conditions of this step are shown in Table 3. After all the liquid was added, stirring was continued for 5 minutes while maintaining the temperature at 70 ° C. Next, the liquid was filtered, and the filtrate was washed three times, and then dried with a vacuum dryer at 100 ° C. to obtain conductive particles having a nickel-phosphorus alloy film. A scanning electron microscope (SEM) image of the conductive particles obtained in Example 3 is shown in FIG. As is clear from the figure, the nickel coating and the protrusions on the conductive particles are continuous.
  • SEM
  • Examples 5 to 23 Conductive particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that Step A and Step B were performed under the conditions shown in Tables 1 and 3.
  • the addition amount of nickel sulfate aqueous solution and the mixed aqueous solution containing sodium hypophosphite and sodium hydroxide was 230 mL, respectively.
  • the addition amount of nickel sulfate aqueous solution and the mixed aqueous solution containing sodium hypophosphite and sodium hydroxide was 390 mL, respectively.
  • the addition amount and dropping rate of the aqueous nickel sulfate solution of Examples 21 to 23 and the mixed aqueous solution containing sodium hypophosphite and sodium hydroxide were 150, 225, 600 mL, 1.3, 1.9, and 5.0 mL, respectively. / Min. In this way, conductive particles having a nickel-phosphorus alloy film were obtained.
  • Example 24 An electroless gold plating solution consisting of 10 g / L EDTA-4Na, 10 g / L citric acid-2Na, and 2.9 g / L potassium gold cyanide (2.0 g / L as Au) was prepared. 2 g of this gold plating solution was heated to 79 ° C., and 10 g of conductive particles obtained in Example 2 were added while stirring the solution. Thus, electroless plating treatment was performed on the surface of the particles. The processing time was 20 minutes. After completion of the treatment, the liquid was filtered and the filtrate was repulped three times. Subsequently, it dried with the 110 degreeC vacuum dryer. In this way, a gold plating coating treatment was performed on the nickel-phosphorus alloy film.
  • Examples 25 to 27 10 g / L EDTA-2Na, 10 g / L 2Na citrate and 20 g / L tetraamminepalladium hydrochloride (Pd (NH 3 ) 4 Cl 2 ) solution (2 g / L as palladium), carboxymethylcellulose (molecular weight 250,000, ether An electroless palladium plating solution having a degree of conversion of 0.9) 100 ppm was prepared. The palladium plating solution 0.65 liter (Example 25), 1.3 liter (Example 16), 2.6 liter (Example 27) was heated to 70 ° C. 10 g of the obtained conductive particles were added.
  • a substitutional electroless plating treatment was performed on the surface of the particles.
  • the processing time was 60 minutes.
  • the liquid was filtered and the filtrate was repulped three times. Subsequently, it dried with the 110 degreeC vacuum dryer. In this way, a palladium plating coating treatment was performed on the nickel-phosphorus alloy film.
  • the palladium film contained no phosphorus.
  • Comparative Example 8 The conductive particles produced in Comparative Example 2 were subjected to the same gold plating coating treatment as in Example 24.
  • A [(r + t) 3 ⁇ r 3 ] d 1 / r 3 d 2 (1)
  • A W / (100-W) (2)
  • r is the radius ( ⁇ m) of the core particles
  • t is the thickness of the nickel coating
  • d 1 is the specific gravity of the nickel coating
  • d 2 is the specific gravity of the core particles
  • W is the nickel content (% by weight).
  • Gold film / palladium film thickness The conductive particles were immersed in aqua regia to dissolve the gold or palladium film and the nickel film, and the film components were analyzed by ICP or chemical analysis. And the thickness of the gold
  • coat was computed from the following (3) and (4).
  • B [(r + t + u) 3 ⁇ (r + t) 3 ] d 3 / (r + t) 3 d 4 (3)
  • B X (100 ⁇ X) (4)
  • u is the thickness of the gold or palladium film
  • d 3 is the specific gravity of the gold or palladium film
  • d 4 is the specific gravity of the Ni product
  • X is the content (% by weight) of gold or palladium.
  • the specific gravity d 4 of the Ni product is calculated using a calculation formula. The specific gravity was calculated using the following formula (5).
  • d 4 100 / [(W / d 1 ) + (100 ⁇ W) / d 2 ] (5)
  • d 1 is the specific gravity of the nickel coating
  • d 2 is the specific gravity of the core particles
  • W is the nickel content (% by weight).
  • the conductive powder obtained in each example has an aspect ratio of protrusions compared to the conductive powder obtained in the comparative example. It can be seen that the ratio of primary particles is high. Moreover, it turns out that the electroconductive powder obtained by each Example has high electroconductivity and the adhesiveness of a nickel membrane
  • the conductive powder of the present invention has good dispersibility and conductivity even though the particle size of the conductive particles constituting the conductive powder is smaller than the conventional one. Moreover, according to the manufacturing method of this invention, such electroconductive powder can be manufactured easily.

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Abstract

粒径が従来よりも小さいにもかかわらず、分散性及び導電性が良好な導電性粉体を提供すること。 芯材粒子の表面に、ニッケル又はニッケル合金皮膜が形成された導電性粒子からなる導電性粉体である。導電性粒子は、前記皮膜の表面から突出し、かつ該皮膜と連続体になっている、アスペクト比が1以上の突起部を多数有している。アスペクト比が1以上の前記突起部の割合は、全突起部の数に対して40%以上である。導電性粉体においては、導電性粒子のうち、一次粒子が占める重量が、導電性粉体の重量に対して85重量%以上である。

Description

導電性粉体及びそれを含む導電性材料並びに導電性粒子の製造方法
 本発明は、導電性粉体及びそれを含む導電性材料に関する。また本発明は、導電性粒子の製造方法に関する。
 本出願人は先に、ニッケル又はニッケル合金からなる微小突起を表面に有する導電性無電解めっき粉体を提案した(特許文献1参照)。この粉体における無電解めっき粒子は、その微小突起の作用によって良好な導電性を示すものである。この無電解めっき粒子は、球状芯材の水性スラリーをニッケル塩、還元剤、錯化剤などを含んだ無電解めっき浴に添加する無電解めっき工程(A工程)と、球状芯材の水性スラリーに無電解めっき液の構成成分を少なくとも2液に分離して、それぞれを同時にかつ経時的に添加する無電解めっき工程(B工程)によって製造される。この製造方法においては、A工程において、芯材粒子の表面にニッケルの皮膜が形成されるとともに、突起の生成の起点となる核が形成される。この核がB工程において成長することで突起が形成される。このようにして得られた無電解めっき粒子は例えば、対向する接続回路を導通接着するための導電性接着剤、異方性導電膜、異方性導電接着剤等に好適に用いられる。
 この技術とは別に、特許文献2には、粒径4μmの芯材粒子の表面に、粒径50nmのニッケル芯物質を付着させ、次いでニッケルの無電解めっきを行うことで、突起部を有する導電性粒子を得る方法が提案されている。しかしこの方法では、芯材粒子とニッケル芯物質との密着性が弱いので、芯材粒子の表面を被覆するニッケル層と突起部との一体性に欠け、導電性粒子に圧力が加わった場合に突起部が破損しやすい。また、粒径4μmの芯材粒子の表面に、これよりも粒径が非常に小さい50nmのニッケル芯物質を均一に付着させることは非常に困難である。ニッケル芯物質が芯材粒子の表面に付着するよりも、ニッケル芯物質どうしが凝集することの方が起こりやすいからである。その結果、ニッケル芯物質どうしが凝集した粒径の大きな凝集粒子が芯材粒子の表面に付着する場合が多く、非常に大きな突起部が形成されやすい。
 ところで、近年の電子機器類の一層の小型化に伴い、電子回路の回路幅やピッチはますます小さくなっている。それに伴い、上述の導電性接着剤、異方性導電膜、異方性導電接着剤等に用いられる無電解めっき粉体として、その粒径が小さいものが求められている。しかし粒子の粒径を小さくすると、粒子どうしの凝集が起こりやすくなり、粒径の小さな粒子を用いたにもかかわらず、凝集によって見掛けの粒径(二次粒子径)が大きくなってしまう。また、粒径の小さな粒子を用いた場合には、導電性を高めること(電気抵抗を下げること)が、大きな粒子を用いた場合よりも困難になる。
特開2000-243132号公報 特開2006-228474号公報
 したがって本発明の目的は、前述した従来技術の導電性粉体よりも、各種の性能が更に向上した導電性粉体を提供することにある。
 前記の目的を達成すべく本発明者らは鋭意検討した結果、従来と同程度の分散性を有し、かつ従来よりも粒径が小さい導電性粒子を用いる場合には、その表面に形成されている突起の形状を従来よりも縦長にすることで、導電性の低下が抑制できることを知見した。
 本発明は前記知見に基づきなされたもので、芯材粒子の表面に、ニッケル又はニッケル合金皮膜が形成された導電性粒子からなる導電性粉体であって、前記導電性粒子は、前記皮膜の表面から突出し、かつ該皮膜と連続体になっている、アスペクト比が1以上の突起部を多数有し、アスペクト比が1以上の前記突起部の割合が、全突起部の数に対して40%以上であり、 前記導電性粉体においては、前記導電性粒子のうち、一次粒子が占める重量が、導電性粉体の重量に対して85重量%以上であることを特徴とする導電性粉体を提供するものである。
 また本発明は、分散剤及びニッケルイオンを含む無電解めっき浴と、表面に貴金属が担持された芯材粒子とを混合して、該芯材粒子の表面にニッケル初期薄膜層を形成するに際し、ニッケルイオンの濃度が0.0001~0.008mol/Lに調整された該無電解めっき浴1リットルに対して、表面積の総和が1~15m2となるような量の該芯材粒子を用いるA工程と、A工程において得られた、ニッケル初期薄膜層を有する前記芯材粒子、及び前記分散剤を含む水性スラリーを、該分散剤の分散効果が発現するpH範囲に維持しつつ、該水性スラリーに、1時間当たりのニッケルの析出量が25~100nmとなる量に相当する量のニッケルイオン及び還元剤を経時的に添加して、該水性スラリー中にニッケルの核粒子を生成させるとともに、生成した核粒子を前記芯材粒子に付着させて、付着した核粒子を起点として該核粒子を成長させ、アスペクト比が1以上の突起を形成するB工程とを具備することを特徴とする導電性粒子の製造方法を提供するものである。
 本発明の導電性粉体は、それを構成する導電性粒子の粒径が従来よりも小さいにもかかわらず、分散性及び導電性が良好なものである。また本発明の製造方法によれば、そのような導電性粉体を容易に製造することができる。
実施例3で得られた導電性粒子のSEM像である。 比較例1で得られた導電性粒子のSEM像である。
 以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明する。本発明の導電性粉体は、芯材粒子の表面にニッケル皮膜又はニッケル合金皮膜(以下、これらの皮膜を総称して単に「ニッケル皮膜」という。)が形成されてなるものである。本発明の導電性粉体は、ニッケル皮膜の表面から突出した突起部を多数有している点に特徴の一つを有している。以下、この突起部について説明する。
 導電性粉体の表面に多数の突起部を形成することは、本明細書の背景技術の項で述べたとおり当該技術分野においてよく知られた技術である。このような背景技術に対し、本発明においては突起部として特定の形状のものを採用した点が、従来の導電性粉体と際立って相違している。具体的には、本発明の導電性粉体における突起部は、アスペクト比が1以上であることが特徴である。本明細書におけるアスペクト比とは、突起部の高さHと突起部の基部における突起部の幅Dとの比、すなわちH/Dで定義される値である。この定義から明らかなように、アスペクト比は突起部の細長さの尺度となるものであり、その値が大きいほど突起部が細長い形状をしていることを意味する。
 突起部を有する従来の導電性粉体における該突起部のアスペクト比は、本明細書の背景技術の項で述べた特許文献1を始めとして、本発明者らの知る限り、これを1以上とすることは容易でない。従来の導電性粉体における突起部は、言わばずんぐりとした形状を有している(例えば後述する図2参照)。これに対して、本発明の導電性粉体における突起部は、例えば後述する図1に示されるように、粒子の表面から概ね放射状に延びる細長い突起である。本発明者らが突起部のアスペクト比について検討したところ、この値を1以上とすることで、すなわち突起部の形状を従来よりも細長くすることで、導電性が非常に高くなることが判明した。この理由は、本発明の導電性粉体を用いて電極の導通をとる場合、電極の表面には薄い酸化皮膜が自然に形成されていたり、あるいは意図的に電極の酸化皮膜を形成したりする場合があるところ、突起部のアスペクト比が大きいと、この酸化皮膜を容易に突き破ることができるためであると考えられる。また、導電性粉体を用いて異方導電フィルムを形成した場合には、突起部のアスペクト比が大きいと、樹脂排除性が高くなるので、導電性が高くなると考えられる。この理由にかんがみ、突起部のアスペクト比は、この値が過度に大きいと突起部が破損することも考えられるので、アスペクト比の好ましい範囲は1.0~4.0、であり、更に好ましくは1.0~3.5であり、一層好ましくは1.0~3.0である。このようなアスペクト比の大きな突起部を有する導電性粒子は、例えば後述する方法によって製造することができる。
 導電性粉体における個々の粒子に着目した場合、個々の粒子が有している突起部のアスペクト比がすべて上述した範囲を満たしていることが理想的であるが、本発明者らが検討したところ、アスペクト比が上述した範囲を満たす突起部の割合が、全突起部の数に対して40%以上、好ましくは45%以上、更に好ましくは50%以上であれば、十分な導電性が得られることが判明した。
 上述のアスペクト比の測定方法は次のとおりである。電子顕微鏡によって導電性粉体における個々の粒子を拡大観察する。1つの粒子について少なくとも1個の突起部について、その基部の長さD及び高さHを測定する。この場合、観察像において粒子の中央に存在する突起部よりも、むしろ粒子の周縁に存在する突起部を測定対象とすることが、寸法の正確な測定の点から重要である。このような測定を少なくとも20個の異なる粒子を対象として行う。このようにして得られた複数のアスペクト比のデータを算術平均し、その値をアスペクト比とする。なお、後述する図1に示されるように、突起部の横断面は異方性が小さい形状(例えばほぼ円形)をしているので、粒子の観察角度によって突起部の基部の長さDの値が変わってしまう懸念は小さい。
 突起部のアスペクト比は上述のとおりであるところ、該突起部の基部の長さDそれ自体及び突起部の高さHそれ自体は、基部の長さDについては0.05~0.5μm、特に0.1~0.4μmであることが好ましく、高さHについては0.05~0.5μm、特に0.1~0.4μmであることが好ましい。突起部の基部の長さD及び突起部の高さHがこの範囲内であると、導電性が更に一層向上する。
 導電性粉体の個々の粒子におけるアスペクト比が1以上である突起の数は、粒子の粒径にもよるが、後述するように、粒子の粒径が3μm以下である場合には、1つの粒子当たり、2~40個、特に2~20個であることが、導電性粉体の導電性の一層の向上の点から好ましい。
 導電性粉体における個々の突起部は、芯材粒子を被覆するニッケル皮膜と連続体になっている。したがって、突起部はニッケル皮膜と同様にニッケル又はニッケル合金から構成されている。ここで言う「連続体」とは、ニッケル皮膜と突起部全体とが同一の材料から構成され、突起部が単一の工程によって形成され、かつニッケル皮膜と突起部との間に、継ぎ目等の一体感を損なうような部位が存在しないことを意味する。したがって、例えば芯材粒子の表面にニッケル皮膜を形成し、その上に突起部形成用のコア粒子を付着させ、該コア粒子を成長の起点として形成された突起部は、突起部が単一の工程によって形成されたものではないので、本発明に言う連続体に含まれない。突起部がニッケル皮膜と連続体になっていることで、突起部の強度が確保されるので、導電性粉体の使用時に圧力が加わっても突起部が破損しづらくなる。その結果、良好な導電性を得ることができる。
 前記のニッケル皮膜の厚みに関しては、これが薄すぎると導電性粉体が十分な導電性を示しにくくなり、逆に厚すぎると芯材粒子の表面から剥離しやすくなる。これらの観点から、ニッケル皮膜の厚み(突起部が存在しない部位における厚み)は0.01~0.3μmであることが好ましく、0.05~0.2μmであることが更に好ましい。ニッケル皮膜の厚みは、導電性粉体からニッケルを溶解させ、溶解したニッケルを定量することで求めることができる。なお、この方法によれば、ニッケル皮膜のみでなく、突起部のニッケルも溶解することになるが、ニッケル全体に占める突起部の割合は非常に低いので、突起部のニッケルの量は無視することができる。
 本発明の導電性粉体においては、個々の粒子の形状は球形であることが好ましい。ここで言う粒子の形状とは、突起部を除いた粒子の形状のことである。粒子が球形であることと、突起部を有していることに起因して、本発明の導電性粉体は、その導電性が高いものとなる。
 本発明の導電性粉体においては、個々の粒子の大きさは、導電性粉体の具体的な用途に応じて適切に設定することができる。本発明者らの検討の結果、上述した突起部のアスペクト比との関係で、導電性粒子はその粒径が小さい方が、導電性が向上することが判明した。具体的には、導電性粒子はその粒径が1~10μm、特に1~5μm、とりわけ1~3μmであることが好ましい。なお、導電性粒子の粒径には突起部の高さは含まれない。導電性粒子の粒径は、電子顕微鏡観察によって測定することができる。また、芯材粒子の粒径及びニッケル皮膜の厚みをそれぞれ測定し、それらの値から求めることもできる。
 導電性粒子は、その粒径が小さくなると凝集しやすい傾向にある。凝集が起こると、導電性粒子を用いた異方導電フィルムが短絡を起こしやすいという不都合がある。また、凝集をほぐすために粉砕等の処理を施すと、ニッケル皮膜が剥離して導電性低下の原因となる。この観点から、本発明の導電性粉体においては、個々の粒子の分散性を高めることが重要である。そこで本発明においては、導電性粒子のうち、一次粒子が占める重量が、導電性粉体の重量に対して85重量%以上、好ましくは90重量%以上、更に好ましくは92重量%以上になっている。導電性粒子の分散性を高めるためには、例えば後述する方法に従い導電性粒子を製造すればよい。一次粒子が占める重量は次の方法で測定される。導電性粉体0.1gを100mLの水に入れ超音波ホモジナイザーで1分間分散させる。次いで、コールターカウンター法によって粒度分布を測定する。その結果から、一次粒子の重量割合を算出する。
 先に述べたとおり、導電性粒子におけるニッケル皮膜及び突起部は同一の材料から構成されている。具体的には、金属ニッケル又はニッケル合金から構成されている。ニッケル合金には、例えばニッケル-リン合金が含まれる。ニッケル-リン合金は、後述する導電性粉体の製造において、ニッケルの還元剤として次亜リン酸ナトリウムを用いた場合に生じる合金である。
 本発明の導電性粉体においては、個々の粒子はその表面がニッケル若しくはニッケル合金からなるか、又はニッケル若しくはニッケル合金の表面が貴金属で被覆されていてもよい。貴金属としては導電性の高い金属である金又はパラジウム、とりわけ金を用いることが好ましい。この被覆によって、導電性粉体の導電性を一層高めることが可能になる。貴金属による被覆の厚さは一般に0.001~0.5μm程度である。この厚さは、貴金属イオンの添加量や化学分析から算出することができる。
 次に、本発明の導電性粉体の好適な製造方法について説明する。本製造方法は、(1)芯材粒子の表面にニッケル初期薄膜層を形成するA工程と、(2)A工程で得られた粒子を原料として用い、目的とする導電性粒子を形成するB工程の2工程に大別される。以下、それぞれの工程について説明する。
 A工程においては、分散剤及びニッケルイオンを含む無電解めっき浴と、表面に貴金属が担持された芯材粒子とを混合して、芯材粒子の表面にニッケル初期薄膜層を形成する。芯材粒子の種類に特に制限はなく、有機物及び無機物のいずれもが用いられる。後述する無電解めっき法を考慮すると、芯材粒子は水に分散可能なものであることが好ましい。したがって芯材粒子は、好ましくは水に実質的に不溶性のものであり、更に好ましくは酸やアルカリに対しても溶解又は変質しないものである。水に分散可能とは、攪拌等の通常の分散手段によって、ニッケル皮膜が芯材粒子の表面に形成し得る程度に、水中に実質的に分散した懸濁体を形成し得ることを言う。
 芯材粒子の形状は目的とする導電性粒子の形状に大きく影響する。先に述べたとおり、芯材粒子の表面を被覆するニッケル皮膜の厚みは薄いものなので、芯材粒子の形状がほとんどそのまま導電性粒子の形状に反映される。導電性粒子が球形であることが好ましいことは先に述べたとおりであるので、芯材粒子の形状も球形であることが好ましい。
 芯材粒子が球形である場合、芯材粒子の粒径は目的とする導電性粒子の粒径に大きく影響する。先に述べたとおり、芯材粒子の表面を被覆するニッケル皮膜の厚みは薄いものなので、芯材粒子の粒径がほとんど導電性粒子の粒径に反映される。この観点から、芯材粒子の粒径は、目的とする導電性粒子の粒径と同程度とすることができる。具体的には1~10μm、特に1~5μm、とりわけ1~3μmであることが好ましい。芯材粒子の粒径は、導電性粒子の粒径と同様の方法で測定することができる。
 前述の方法によって測定された芯材粉体の粒度分布には幅がある。一般に、粉体の粒度分布の幅は、下記式(1)で示される変動係数により表わされる。
 変動係数(%)=(標準偏差/平均粒径)×100 (1)
 この変動係数が大きいことは分布に幅があることを示し、一方、変動係数が小さいことは粒度分布がシャープであることを示す。本発明では、芯材粒子として、この変動係数が30%以下、特に20%以下、とりわけ10%以下のものを使用することが好ましい。この理由は、本発明の導電性粒子を異方導電フィルム中の導電粒子として用いた場合に、接続に有効な寄与割合が高くなるという利点があるからである。
 芯材粉体の具体例としては、無機物として、金属(合金も含む)、ガラス、セラミックス、シリカ、カーボン、金属又は非金属の酸化物(含水物も含む)、アルミノ珪酸塩を含む金属珪酸塩、金属炭化物、金属窒化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属リン酸塩、金属硫化物、金属酸塩、金属ハロゲン化物及び炭素などが挙げられる。有機物としては、天然繊維、天然樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリブテン、ポリアミド、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール、アイオノマー、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂又はジアリルフタレート樹脂などが挙げられる。これらは単独でも使用でき又は2種以上の混合物として使用してもよい。
 また、芯材粒子のその他の物性は、特に制限されるものではないが、芯材粒子が樹脂粒子である場合は、下記の式(2)で定義されるKの値が、20℃において10kgf/mm2~10000kgf/mm2の範囲であり、かつ10%圧縮変形後の回復率が20℃において1%~100%の範囲であることが好ましい。これらの物性値を満足することで、電極どうしを圧着するときに電極を傷つけることなく、電極と十分に接触させることができるからである。
   K値(kgf/mm2)=(3/√2)×F×S-3/2×R-1/2・・・(2)
 式(2)で示されるF及びSは、微小圧縮試験機MCTM-500((株)島津製作所製)で測定したときの、それぞれ該微球体の10%圧縮変形における荷重値(kgf)及び圧縮変位(mm)であり、Rは該微球体の半径(mm)である。
 芯材粒子は、その表面が貴金属イオンの捕捉能を有するか、又は貴金属イオンの捕捉能を有するように表面改質されることが好ましい。貴金属イオンは、パラジウムや銀のイオンであることが好ましい。貴金属イオンの捕捉能を有するとは、貴金属イオンをキレート又は塩として捕捉し得ることを言う。例えば芯材粒子の表面に、アミノ基、イミノ基、アミド基、イミド基、シアノ基、水酸基、ニトリル基、カルボキシル基などが存在する場合には、該芯材粒子の表面は貴金属イオンの捕捉能を有する。貴金属イオンの捕捉能を有するように表面改質する場合には、例えば特開昭61-64882号公報記載の方法を用いることができる。
 このような芯材粒子を用い、その表面に貴金属を担持させる。具体的には、芯材粒子を塩化パラジウムや硝酸銀のような貴金属塩の希薄な酸性水溶液に分散させる。これによって貴金属イオンを粒子の表面に捕捉させる。貴金属塩の濃度は粒子の表面積1m2当り1×10-7~1×10-2モルの範囲で充分である。貴金属イオンが捕捉された芯材粒子は系から分離され水洗される。引き続き、芯材粒子を水に懸濁させ、これに還元剤を加えて貴金属イオンの還元処理を行う。これによって芯材粒子の表面に貴金属を坦持させる。還元剤としては、例えば次亜りん酸ナトリウム、水酸化ほう素ナトリウム、水素化ほう素カリウム、ジメチルアミンボラン、ヒドラジン、ホルマリン等が用いられる。
 貴金属イオンを芯材粒子の表面に捕捉させる前に、錫イオンを粒子の表面に吸着させる感受性化処理を施してもよい。錫イオンを粒子の表面に吸着させるには、例えば表面改質処理された芯材粒子を塩化第一錫の水溶液に投入し所定時間撹拌すればよい。
 このようにして前処理が施された芯材粒子を、分散剤及びニッケルイオンを含む無電解めっき浴と混合する。無電解めっき浴は水を媒体とする溶液であり、それに含まれる分散剤としては、例えば非イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤及び水溶性高分子が挙げられる。非イオン界面活性剤としては、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどのポリオキシアルキレンエーテル系の界面活性剤を用いることができる。両性イオン界面活性剤としては、アルキルジメチル酢酸ベタイン、アルキルジメチルカルボキシメチル酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのベタイン系の界面活性剤を用いることができる。水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリジノン、ヒドロキシエチルセルロースなどを用いることができる。分散剤の使用量は、その種類にもよるが、一般に、液体(無電解めっき浴)の体積に対して0.5~30g/Lである。特に分散剤の使用量が液体(無電解めっき浴)の体積に対して1~10g/Lの範囲であると、ニッケル皮膜の密着性が向上する観点から好ましい。
 無電解めっき浴に含まれるニッケルイオンは、そのニッケル源として水溶性ニッケル塩が用いられる。水溶性ニッケル塩としては、硫酸ニッケルや塩化ニッケルを用いることができるが、これに限定されるものではない。無電解めっき浴に含まれるニッケルイオンの濃度は0.0001~0.008モル/リットル、特に0.0001~0.005モル/リットルであることが好ましい。
 無電解めっき浴には、上述の成分の他に還元剤を含有させることができる。還元剤としては、先に述べた貴金属イオンの還元に用いられているものと同様のものを用いることができる。無電解めっき浴における還元剤の濃度は4×10-4~2.0モル/リットル、特に2.0×10-3~0.2モル/リットルであることが好ましい。
 無電解めっき浴には、更に錯化剤を含有させておいてもよい。錯化剤を含有させることで、めっき液の分解が抑制されるという有利な効果が奏される。錯化剤としては、有機カルボン酸又はその塩、例えばクエン酸、ヒドロキシ酢酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸若しくはグルコン酸又はそのアルカリ金属塩やアンモニウム塩が挙げられる。これらの錯化剤は1種又は2種類以上用いることができる。無電解めっき浴における錯化剤の濃度は、0.005~6モル/リットル、特に0.01~3モル/リットルであることが好ましい。
 前処理が施された芯材粒子と無電解めっき浴とを混合する方法に特に制限はない。例えば無電解めっき浴を、ニッケルイオンの還元が可能な温度に加熱しておき、その状態下に、前処理が施された芯材粒子を無電解めっき浴中に投入することができる。この操作によって、ニッケルイオンが還元し、還元によって生じたニッケルが芯材粒子の表面に初期薄膜層を形成する。初期薄膜層は、その厚みが0.1~10nm、特に0.1~5nmとなるように形成されることが好ましい。この時点では、突起部はまだ形成されていない。
 A工程において重要な点は、無電解めっき浴中に含まれるニッケルイオンの量と、投入する芯材粒子の量との関係である。具体的には、ニッケルイオンの濃度が0.0001~0.008モル/リットル、好ましくは0.0001~0.005モル/リットルに調整された無電解めっき浴1リットルに対して、表面積の総和が1~15m2、特に2~8m2となるような量の芯材粒子を用いる。これによって、上述の厚みを有する初期薄膜層を容易に形成することができる。また、ニッケルイオンの量と芯材粒子の量との関係を上述のとおりにすることで、初期薄膜層が形成された芯材粒子どうしの凝集を効果的に防止することができる。このことは、芯材粒子の粒径が小さい場合、例えば粒径が3μm以下である場合に特に有効である。
 ニッケルイオンの還元が完了したら、次いでB工程を行う。B工程は、A工程の引き続きで行い、A工程で得られたニッケル初期薄膜層を有する芯材粒子を液体から分離する等の操作は行わない。したがって、ニッケル初期薄膜層を有する芯材粒子を含む水性スラリー中には、A工程において添加した分散剤が残存している。B工程においては、A工程で得られたニッケル初期薄膜層を有する芯材粒子、及びA工程で用いた分散剤を含む水性スラリーに、ニッケルイオン及び還元剤を経時的に添加する。「経時的に添加」とは、ニッケルイオン及び還元剤を一括して添加することを除外する趣旨であり、ある一定の時間にわたってニッケルイオン及び還元剤を連続的に又は断続的に添加することを意図している。この場合、ニッケルイオン及び還元剤の添加のタイミングは完全に一致していてもよく、あるいはニッケルイオンの添加が先行し、還元剤の添加がそれに続いてもよい。その逆でもよい。更に、添加の終点においては、ニッケルイオンの添加の終了が先行し、還元剤の添加の終了がそれに続いてもよい。その逆でもよい。
 B工程で用いるニッケルイオンのニッケル源としては、A工程で用いたニッケル源と同様のものを用いることができる。還元剤についても同様である。
 B工程においては、ニッケルイオンの還元によって、先ず液中に微小なニッケルの核粒子を生成させ、その核粒子をA工程で得られたニッケル初期薄膜層を有する芯材粒子の表面に付着させ、付着した核粒子を起点としてこれを成長させて、突起部を形成する。この方法を採用することで、粒子どうしの凝集を効果的に防止することができ、かつアスペクト比が1以上の突起部を容易に形成することができる。これに対して、本明細書の背景技術の項で述べた特許文献1においては、先ず芯材粒子の表面にニッケルの皮膜を形成するとともに、突起の生成の起点となる核を形成し(第1工程)、次いでこの核を次工程において成長させることで突起を形成している(第2工程)。この方法では、第1工程におけるニッケルイオンの濃度を比較的高くする必要があるので、そのことに起因して粒子の凝集が起こりやすくなってしまう。また、アスペクト比の高い突起部を形成することが困難である。
 B工程におけるニッケルイオンの還元においては、水性スラリーを、A工程で添加した分散剤(この分散剤はB工程においても残存している)の分散効果が発現するpH範囲に維持することが重要である。これによって、粒子どうしの凝集を効果的に防止することができる。pHの調整には、水性スラリーのpHを監視しながら各種鉱酸等の酸又は水酸化ナトリウム等のアルカリを水性スラリーに添加すればよい。pHの調整範囲は、使用する分散剤に応じて適切な値を採用すればよい。分散剤として例えば非イオン界面活性剤を用いる場合には、水性スラリーのpHを5~10の範囲に維持することが好ましい。分散剤として両性イオン界面活性剤を用いる場合には、水性スラリーのpHを5~8の範囲に維持することが好ましい。分散剤として水溶性高分子を用いる場合にも、水性スラリーのpHを5~8の範囲に維持することが好ましい。
 B工程におけるニッケルイオンの還元においては、水性スラリーに添加するニッケルイオンの量及び還元剤の量も重要である。これによって、アスペクト比の高い突起部を首尾よく形成することが可能となる。具体的な条件としては、水性スラリーに、1時間当たりのニッケルの析出量が25~100nm、好ましくは40~60nmとなる量に相当する量のニッケルイオン及び還元剤を経時的に添加する。このような添加の条件を採用することで、ニッケルの析出が、初期薄膜層よりも核粒子において優先的に生じるようになり、アスペクト比の高い突起部が容易に形成される。
 ニッケルイオン及び還元剤の添加においては、水性スラリーを所定温度に加熱して、還元剤によるニッケルイオンの還元が円滑に進行するようにしてもよい。ニッケルイオン及び還元剤の添加においては、水性スラリーを攪拌しておき、還元したニッケルの付着が均一に生じるようにしてもよい。
 このようにして目的とする導電性粒子が得られる。この導電性粒子は、必要に応じ、更に後処理に付すことができる。後処理としては、無電解金めっき工程あるいは無電解パラジウムめっき工程が挙げられる。この工程に付すことによって、導電性粒子の表面に金めっき層あるいはパラジウムめっき層が形成される。金めっき層の形成は、従来公知の無電解めっき法に従い行うことができる。例えば、導電性粒子の水性懸濁体に、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、クエン酸二ナトリウム及びシアン化金カリウムを含み、水酸化ナトリウムでpHが調整された無電解めっき液を添加することで、金めっき層を形成することができる。
 また、パラジウムめっき層の形成は、従来公知の無電解めっき法に従い行うことができる。例えば、導電性粒子の水性懸濁液に、塩化パラジウム等の水溶性パラジウム化合物;次亜リン酸、亜リン酸、ギ酸、酢酸、ヒドラジン、水素化ホウ素、アミンボラン化合物、又はこれらの塩等の還元剤;及び錯化剤等を含有する常用の無電解パラジウムめっき液を加え、更に必要に応じて分散剤、安定剤、pH緩衝剤を加える。そして、塩酸や硫酸等の酸あるいは水酸化ナトリウム等の塩基でpHを調整しつつ、還元型無電解めっきを行い、パラジウムめっき層を形成することができる。別法として、導電性粒子の水性懸濁液に、テトラアンミンパラジウム塩等のパラジウムイオン源、錯化剤及び必要により分散剤を添加し、パラジウムイオンとニッケルイオンとの置換反応を利用して、置換型無電解めっきを行い、パラジウムめっき層を形成してもよい。
 なお、前記のパラジウムめっき層は、リンを実質的に含有しないか、あるいは含有量が3重量%以下に低減したものであることが、導電性及び電気信頼性に優れる点で好ましい。このようなめっき層を形成するためには、例えば置換型無電解めっきを行うか、又は還元型無電解めっきを行う場合には、リン非含有の還元剤(例えばギ酸)を用いればよい。
 還元型無電解めっき又は置換型無電解めっきで用いる分散剤としては、前述のA工程で例示した分散剤と同じものを用いることができる。また、常用の無電解パラジウムめっき液としては、例えば、小島化学薬品株式会社、日本カニゼン株式会社、中央化学産業株式会社等から入手可能な市販品を使用してもよい。
 別の後処理として、導電性粒子をボールミル等のメディアミルを用いた粉砕工程に付すこともできる。この粉砕工程に付すことによって、上述したニッケルイオンの還元条件と相まって、導電性粉体の重量に対する一次粒子が占める重量を、更に容易に上述した範囲内に設定することができる。
 このようにして得られた本発明の導電性粒子は、例えば異方導電フィルム(ACF)やヒートシールコネクタ(HSC)、液晶ディスプレーパネルの電極を駆動用LSIチップの回路基板へ接続するための導電材料などとして好適に使用される。特に、本発明の導電性粉体は、導電性接着剤の導電性フィラーとして好適に用いられる。
 前記の導電性接着剤は、導電性基材が形成された2枚の基板間に配置され、加熱加圧によって前記導電性基材を接着して導通する異方導電性接着剤として好ましく用いられる。この異方導電性接着剤は、本発明の導電性粒子と接着剤樹脂とを含む。接着剤樹脂としては、絶縁性で、かつ接着剤樹脂として用いられているものであれば、特に制限なく使用できる。熱可塑性樹脂及び熱硬化性のいずれであってもよく、加熱によって接着性能が発現するものが好ましい。そのような接着剤樹脂には、例えば熱可塑性タイプ、熱硬化性タイプ、紫外線硬化タイプ等がある。また、熱可塑性タイプと熱硬化性タイプとの中間的な性質を示す、いわゆる半熱硬化性タイプ、熱硬化性タイプと紫外線硬化タイプとの複合タイプ等がある。これらの接着剤樹脂は被着対象である回路基板等の表面特性や使用形態に合わせて適宜選択できる。特に、熱硬化性樹脂を含んで構成される接着剤樹脂が、接着後の材料的強度に優れる点から好ましい。
 接着剤樹脂としては、具体的には、エチレン-酢酸ビニル共重合体、カルボキシル変性エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-イソブチルアクリレート共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリウレタン、SBSブロック共重合体、カルボキシル変性SBS共重合体、SIS共重合体、SEBS共重合体、マレイン酸変性SEBS共重合体、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、カルボキシル変性クロロプレンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、イソブチレン-イソプレン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(以下、NBRと表す。)、カルボキシル変性NBR、アミン変性NBR、エポキシ樹脂、エポキシエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂又はシリコーン樹脂などから選ばれる1種又は2種以上の組み合わせにより得られるものを主剤として調製されたものが挙げられる。これらのうち、熱可塑性樹脂としては、スチレン-ブタジエンゴムやSEBSなどがリワーク性に優れるので好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂が好ましい。これらのうち接着力が高く、耐熱性、電気絶縁性に優れ、しかも溶融粘度が低く、低圧力で接続が可能であるという利点から、エポキシ樹脂が最も好ましい。
 前記のエポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する多価エポキシ樹脂であれば、一般に用いられているエポキシ樹脂が使用可能である。具体的なものとしては、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等のノボラック樹脂、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、レゾルシン、ビスヒドロキシジフェニルエーテル等の多価フェノール類、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ポリプロピレングリコール等の多価アルコール類、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、アニリン等のポリアミノ化合物、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸等の多価カルボキシ化合物等とエピクロルヒドリン又は2-メチルエピクロルヒドリンを反応させて得られるグリシジル型のエポキシ樹脂が例示される。また、ジシクロペンタジエンエポキサイド、ブタジエンダイマージエポキサイド等の脂肪族及び脂環族エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上混合して使用することができる。
 なお、上述した各種の接着樹脂は、不純物イオン(NaやCl等)や加水分解性塩素などが低減された高純度品を用いることが、イオンマイグレーションの防止の観点から好ましい。
 異方導電性接着剤における本発明の導電性粒子の使用量は、接着剤樹脂成分100重量部に対し通常0.1~30重量部、好ましくは0.5~25重量部、より好ましくは1~20重量部である。導電性粒子の使用量がこの範囲内にあることにより、接続抵抗や溶融粘度が高くなることが抑制され、接続信頼性を向上させ、接続の異方性を十分に確保することができる。
 前記の異方導電性接着剤には、上述した導電性粒子及び接着剤樹脂の他に、当該技術分野において、公知の添加剤を配合することができ、その配合量も当該技術分野において公知の範囲内とすることができる。他の添加剤としては、例えば粘着付与剤、反応性助剤、エポキシ樹脂硬化剤、金属酸化物、光開始剤、増感剤、硬化剤、加硫剤、劣化防止剤、耐熱添加剤、熱伝導向上剤、軟化剤、着色剤、各種カップリング剤又は金属不活性剤などを例示することができる。
 粘着付与剤としては、例えばロジン、ロジン誘導体、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、石油樹脂、クマロン-インデン樹脂、スチレン系樹脂、イソプレン系樹脂、アルキルフェノール樹脂、キシレン樹脂などが挙げられる。反応性助剤すなわち架橋剤としては、例えばポリオール、イソシアネート類、メラミン樹脂、尿素樹脂、ウトロピン類、アミン類、酸無水物、過酸化物などが挙げられる。エポキシ樹脂硬化剤としては、1分子中に2個以上の活性水素を有するものであれば特に制限なく使用できる。具体的なものとしては、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタフェニレンジアミン、ジシアンジアミド、ポリアミドアミン等のポリアミノ化合物;無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸等の有機酸無水物;フェノールノボラック、クレゾールノボラック等のノボラック樹脂等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上混合して使用することができる。また、用途や必要に応じて潜在性硬化剤を用いてもよい。使用できる潜在性硬化剤としては、例えば、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素-アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等及びこれらの変性物が挙げられる。これらは単独で又は2種以上の混合体として使用できる。
 前記の異方導電性接着剤は、通常、当業者間において広く使用されている製造装置を用い、本発明の導電性粒子及び接着剤樹脂並びに必要に応じ硬化剤や各種添加剤を配合し、接着剤樹脂が熱硬化性樹脂の場合は有機溶媒中で混合することにより、熱可塑性樹脂の場合は接着剤樹脂の軟化点以上の温度で、具体的には好ましくは約50~130℃程度、更に好ましくは約60~110℃程度で溶融混練することにより製造される。このようにして得られた異方導電性接着剤は、塗布してもよいし、フィルム状にして適用してもよい。
 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。
  〔実施例1ないし4〕
(1)A工程
 表1に示す粒径を有し、真比重が1.1の球状スチレン-シリカ複合樹脂〔(株)日本触媒製、商品名ソリオスター〕を芯材粒子として用いた。その40gを、400mLのコンディショナー水溶液(ローム・アンド・ハース電子材料製の「クリーナーコンディショナー231」)に攪拌しながら投入した。コンディショナー水溶液の濃度は40ml/Lであった。引き続き、液温60℃で超音波を与えながら30分間攪拌して芯材粒子の表面改質及び分散処理を行った。水溶液をろ過し、一回リパルプ水洗した芯材粒子を200mLのスラリーにした。このスラリーへ塩化第一錫水溶液200mlを投入した。この水溶液の濃度は5×10-3mol/Lであった。常温で5分攪拌し、錫イオンを芯材粒子の表面に吸着させる感受性化処理を行った。引き続き水溶液をろ過し、1回リパルプ水洗した。次いで芯材粒子を400mlのスラリーにし、60℃に維持した。超音波を併用してスラリーを攪拌しながら、0.11mol/Lの塩化パラジウム水溶液2mLを添加した。そのままの攪拌状態を5分間維持させ、芯材粒子の表面にパラジウムイオンを捕捉させる活性化処理を行った。
 次いで、20g/Lの酒石酸ナトリウム、5.4g/Lの次亜リン酸ナトリウム、表1に示す濃度の硫酸ニッケル六水和物、同表に示す種類及び濃度の分散剤を溶解した水溶液からなる無電解めっき浴3リットルを70℃に昇温し、この無電解めっき浴に、パラジウムを担持した芯材粒子を同表に示す量で投入し、A工程を開始した。なお、表1に示す分散剤の具体的な内容は表2に示すとおりである。5分間攪拌し水素の発泡が停止するのを確認し、A工程を完了させた。
(2)B工程
 224g/L硫酸ニッケル水溶液と、210g/Lの次亜リン酸ナトリウム及び80g/Lの水酸化ナトリウムを含む混合水溶液とをそれぞれ300mL用い、これらをA工程で得られた芯材粒子のスラリーに、定量ポンプによって連続的に分別添加し、無電解めっきB工程を開始した。添加速度はいずれも2.5mL/分とした。本工程の具体的な条件を表3に示す。液を全量添加した後、70℃の温度を保持しながら5分攪拌を継続した。次いで液をろ過し、ろ過物を3回洗浄した後、100℃の真空乾燥機で乾燥してニッケル-リン合金皮膜を有する導電性粒子を得た。実施例3において得られた導電性粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)像を図1に示した。同図から明らかなように、導電性粒子におけるニッケル皮膜と突起部とは連続体になっている。
  〔実施例5ないし23〕
 表1及び表3に示す条件でA工程及びB工程を行う以外は実施例1と同様にして導電性粒子を得た。ただし、実施例19のB工程においては、硫酸ニッケル水溶液と、次亜リン酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを含む混合水溶液の添加量をそれぞれ230mLとした。また実施例20のB工程においては、硫酸ニッケル水溶液と、次亜リン酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを含む混合水溶液の添加量をそれぞれ390mLとした。また実施例21ないし23の硫酸ニッケル水溶液と、次亜リン酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを含む混合水溶液の添加量及び滴下速度はそれぞれ150、225、600mL、1.3、1.9、5.0mL/分とした。このようにして、ニッケル-リン合金皮膜を有する導電性粒子を得た。
  〔実施例24〕
 10g/LのEDTA-4Na、10g/Lのクエン酸―2Na及び2.9g/Lのシアン化金カリウム(Auとして2.0g/L)からなる無電解金めっき液を調製した。この金めっき液2リットルを79℃に加熱し、これを攪拌しながら、実施例2で得られた導電性粒子10gを添加した。これによって粒子の表面に無電解めっき処理を行った。処理時間は20分とした。処理の完了後、液をろ過し、ろ過物を3回リパルプした。次いで110℃の真空乾燥機で乾燥した。このようにして、ニッケル-リン合金皮膜上に金めっき被覆処理を施した。
  〔実施例25ないし27〕
 10g/LのEDTA-2Na、10g/Lのクエン酸2Na及び20g/Lのテトラアンミンパラジウム塩酸塩(Pd(NH34Cl2)溶液(パラジウムとして2g/L)、カルボキシメチルセルロース(分子量250000、エーテル化度0.9)100ppmからなる無電解パラジウムめっき液を調製した。このパラジウムめっき液0.65リットル(実施例25)、1.3リットル(実施例16)、2.6リットル(実施例27)を70℃に加熱し、これを攪拌しながら、実施例2で得られた導電性粒子10gを添加した。これによって粒子の表面に置換型の無電解めっき処理を行った。処理時間は60分とした。処理の完了後、液をろ過し、ろ過物を3回リパルプした。次いで110℃の真空乾燥機で乾燥した。このようにして、ニッケル-リン合金皮膜上にパラジウムめっき被覆処理を施した。パラジウム皮膜中にリンは含まれていなかった。
  〔比較例1ないし7〕
 表1及び表3に示す条件でA工程及びB工程を行う以外は実施例1と同様にして、ニッケル―リン合金皮膜を有する導電性粒子を得た。ただし、比較例3のB工程においては、硫酸ニッケル水溶液と、次亜リン酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを含む混合水溶液の添加量をそれぞれ230mLとした。また比較例5ないし6の硫酸ニッケル水溶液と、次亜リン酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを含む混合水溶液の添加量及び滴下速度はそれぞれ38、1200mL、0.3、10.0mL/分とした。比較例1において得られた導電性粒子のSEM像を図2に示した。
  〔比較例8〕
 比較例2で製造した導電性粒子に、実施例24と同様の金めっき被覆処理を施した。
  〔物性評価〕
 実施例及び比較例で得られた導電性粒子の粒径、ニッケル皮膜の厚み、金皮膜の厚み、パラジウム皮膜の厚み、表面状態、ニッケル皮膜の密着性及び導電性をそれぞれ測定・評価した。また、更に金めっきを施したものは、金皮膜の密着性、パラジウムめっきを施したものは、パラジウム皮膜の密着性を評価した。各物性評価は次の方法によって行った。また、突起部のアスペクト比、アスペクト比が1以上である突起部の割合、及び導電性粉体における一次粒子が占める割合、導電性粒子の粒径をそれぞれ上述の方法で測定した。それらの結果を表4及び表5に示す。
  〔ニッケル皮膜の厚み〕
 導電性粒子を王水に浸漬してニッケル皮膜を溶解し、皮膜成分をICP又は化学分析し、以下の式(1)、(2)からニッケル皮膜の厚みを算出した。
  A=[(r+t)3―r3]d1/r32 (1)
  A=W/(100-W)      (2)
 式中、rは芯材粒子の半径(μm)、tはニッケル皮膜の厚み、d1はニッケル皮膜の比重、d2は芯材粒子の比重、Wはニッケル含有率(重量%)である。
  〔金皮膜・パラジウム皮膜の厚み〕
 導電性粒子を王水に浸漬して、金又はパラジウム皮膜とニッケル皮膜とを溶解し、皮膜成分をICP分析又は化学分析した。そして、以下の(3)及び(4)から金又はパラジウム皮膜の厚みを算出した。
 B=[(r+t+u)3-(r+t)3]d3/(r+t)3(3)
 B=X(100-X)   (4)
 式中、uは金又はパラジウム皮膜の厚み、d3は金又はパラジウム皮膜の比重、d4はNi品の比重、Xは金又はパラジウムの含有率(重量%)である。ここで、Ni品の比重d4は計算式を使用して算出する。比重は以下の(5)の計算式を用いて算出した。
 d4=100/[(W/d1)+(100-W)/d2] (5)
 式中、d1はニッケル皮膜の比重、d2は芯材粒子の比重、Wはニッケル含有率(重量%)である。
  〔表面状態〕
 SEMを用い、導電性粒子を30000倍に拡大して10視野を観察し、導電性粒子1個が有する突起部の個数の平均値を算出した。10~100個を○、10以下を△とした。また、ニッケルが異常析出した場合を×とした。異常析出とは、例えばニッケルが芯材粒子の表面に析出せず、液中に単独析出する場合等を言う。
  〔皮膜の密着性〕
 100mLのビーカーに導電性粒子2g及び直径1mmのジルコニアビーズ90gを入れ、更にトルエンを10mL入れた。攪拌装置で10分攪拌した後、ジルコニアビーズとスラリーを分離し乾燥させた。乾燥後の導電性粒子をSEMを用いて2000倍に拡大して10視野を観察し、攪拌によって生じた剥離片の個数の平均値を算出した。剥離片の個数10個未満を○とし、10~30個を△、30個超を×とした。
  〔導電性〕
 エポキシ樹脂100部、硬化剤150部、トルエン70部を混合し、絶縁性接着剤を調製した。これに導電性粒子15部を配合してペーストを得た。バーコーターを用い、このペーストをシリコーン処理ポリエステルフィルム上に塗布し乾燥させた。得られた塗工フィルムを用い、全面をアルミニウムで蒸着したガラスと50μmピッチに銅パターンを形成したポリイミドフィルム基板との間の接続を行った。そして電極間の導通抵抗を測定することで、導電性粒子の導電性を評価した。評価は抵抗値2Ω以下を○とし、2~5Ωを△、5Ω以上を×とした。また、ショート発生の有無も表に併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表4及び表5に示す結果から明らかなように、各実施例で得られた導電性粉体(本発明品)は、比較例で得られた導電性粉体に比べ、突起部のアスペクト比が高く、かつ一次粒子の占める割合が高いことが判る。また、各実施例で得られた導電性粉体は、比較例で得られた導電性粉体に比べ、導電性が高く、かつニッケル皮膜の密着性が高いことも判る。
 本発明の導電性粉体は、それを構成する導電性粒子の粒径が従来よりも小さいにもかかわらず、分散性及び導電性が良好なものである。また本発明の製造方法によれば、そのような導電性粉体を容易に製造することができる。

Claims (7)

  1.  芯材粒子の表面に、ニッケル又はニッケル合金皮膜が形成された導電性粒子からなる導電性粉体であって、
     前記導電性粒子は、前記皮膜の表面から突出し、かつ該皮膜と連続体になっている、アスペクト比が1以上の突起部を多数有し、アスペクト比が1以上の前記突起部の割合が、全突起部の数に対して40%以上であり、前記導電性粉体においては、前記導電性粒子のうち、一次粒子が占める重量が、導電性粉体の重量に対して85重量%以上であることを特徴とする導電性粉体。
  2.  前記芯材粒子の平均粒径が1~3μmである請求項1記載の導電性粉体。
  3.  前記突起部を含む前記皮膜の表面を金又はパラジウムで被覆した請求項1又は2記載の導電性粉体。
  4.  請求項1ないし3のいずれかに記載の導電性粉体と絶縁性樹脂とを含む導電性材料。
  5.  分散剤及びニッケルイオンを含む無電解めっき浴と、表面に貴金属が担持された芯材粒子とを混合して、該芯材粒子の表面にニッケル初期薄膜層を形成するに際し、ニッケルイオンの濃度が0.0001~0.008モル/リットルに調整された該無電解めっき浴1リットルに対して、表面積の総和が1~15m2となるような量の該芯材粒子を用いるA工程と、
     A工程において得られた、ニッケル初期薄膜層を有する前記芯材粒子、及び前記分散剤を含む水性スラリーを、該分散剤の分散効果が発現するpH範囲に維持しつつ、該水性スラリーに、1時間当たりのニッケルの析出量が25~100nmとなる量に相当する量のニッケルイオン及び還元剤を経時的に添加して、該水性スラリー中にニッケルの核粒子を生成させるとともに、生成した核粒子を前記芯材粒子に付着させて、付着した核粒子を起点として該核粒子を成長させ、アスペクト比が1以上の突起部を形成するB工程とを具備することを特徴とする導電性粒子の製造方法。
  6.  ニッケル初期薄膜層の厚みが0.1~10nmとなるようにA工程を行う請求項5記載の製造方法。
  7.  前記分散剤として、非イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤又は水溶性高分子を用いる請求項5又は6記載の製造方法。
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