JP4640532B2 - 被覆導電粒子 - Google Patents
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1)粒子試料を乗せたスライドガラスを200℃のホットプレート上に置き、粒子の中心方向に対して、加重をかける。
2)粒子試料が20%変形したときの圧縮変形弾性率(K20、20%K値)は、50秒間で50mNの加重をかけつつ測定を行った後、下記式に従って算出する。
K20(圧縮変形弾性率)=(3/√2)・F20・S20 −3/2・R−1/2
F20:粒子を20%変形させるのに必要な荷重(N)
S20:20%変形時の粒子の変形量(m)
R:粒子の半径(m)
架橋度を調整したジビニルベンゼンとアクリル酸の共重合体からなる平均粒径3.7μmのプラスチック核体10gを準備した。このプラスチック核体はその表面にカルボキシル基を有する。プラスチック核体の硬さ(200℃において粒子直径が20%変位したときの圧縮弾性率、20%K値)は150kgf/mm2であった。
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製商品名、PKHC)100gと、アクリルゴム(ブチルアクリレート40質量部、エチルアクリレート30質量部、アクリロニトリル30質量部、グリシジルメタクリレート3質量部の共重合体、分子量:85万)75gを酢酸エチル400gに溶解し、30質量%溶液を得た。この溶液に、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(エボキシ当量185、旭化成エポキシ株式会社製、ノバキュアHX−3941)300gを加え、撹拌して接着剤溶液を準備した。
i)異方性導電接着フィルム(2×19mm)をIZO回路付きガラス基板に80℃、0.98MPa(10kgf/cm2)での圧力で貼り付ける。
ii)セパレータを剥離し、チップのバンプとIZO回路付きガラス基板の位置合わせを行う。
iii)190℃、40gf/バンプ、10秒の条件でチップ上方から加熱及び加圧を行い、本接続を行う。
0.33質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:1g)に代えて、0.53質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:1.6g)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
0.33質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:1g)に代えて、0.42質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:1.27g)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
0.33質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:1g)に代えて、0.18質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:0.53g)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
0.33質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:1g)に代えて、0.07質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:0.21g)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
架橋度の制御により、硬さ(200℃における20%K値)を280kgf/mm2に調整した共重合体粒子をプラスチック核体として用いた。これ以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
架橋度の制御により、硬さ(200℃における20%K値)を100kgf/mm2に調整した共重合体粒子をプラスチック核体として用いた。これ以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
0.33質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:1g)に代えて、0.05質量%シリカ粒子分散液(シリカ総量:0.15g)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
架橋度の制御により、硬さ(200℃における20%K値)を75kgf/mm2に調整した共重合体粒子をプラスチック核体として用いた。これ以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
架橋度の制御により、硬さ(200℃における20%K値)を350kgf/mm2に調整した共重合体粒子をプラスチック核体として用いた。これ以外は実施例1と同様にして、表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
0.03mol/Lのエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、0.04mol/Lのクエン酸三ナトリウム及び0.01mol/Lのシアン化金カリウムを含み、水酸化ナトリウムでpH6に調整されためっき液を準備した。このめっき液を用いて、実施例1で作製したニッケル膜を有する導電粒子に対して、引き続き、液温60℃の条件で厚さが平均20nmとなるまで金めっき処理を行った。濾過後、100mLの純水を用いて60秒洗浄し、ニッケル膜の外側に形成された厚さ20nmの金膜を有する導電粒子を作製した。さらに、得られた導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
テトラクロロパラジウム9g、エチレンジアミン10g、アミノピリジン5g、次亜リン酸ナトリウム18g、ポリエチレングリコール20gを1Lの超純水に加えためっき液を準備した。このめっき液を用いて、実施例1で作製したニッケル膜を有する導電粒子に対して、引き続き、pH7.5、液温60℃の条件で厚さが平均20nmとなるまでパラジウムめっき処理を行った。濾過後、100mLの純水を用いて60秒洗浄し、ニッケル膜の外側に形成された厚さ20nmのパラジウムめっき膜を有する導電粒子を作製した。さらに、得られた導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
平均粒子径100nmのコロイダルシリカに代えて、平均粒径100nmのアクリル樹脂粒子を用い、0.15質量%(アクリル樹脂総量:0.45g)のアクリル樹脂粒子分散液を準備した。この分散液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、表面にアクリル樹脂粒子が吸着したプラスチック核体の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
平均粒子径100nmのコロイダルシリカに代えて、平均粒子径100nmのニッケル粒子を用い、1.32質量%(ニッケル総量:4.0g)のニッケル粒子分散液を準備した。この分散液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、表面にニッケル粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)の作製、及びこれの表面にニッケル膜を形成させた導電粒子の作製を行った。得られた導電粒子に対して、実施例1と同様の手順でシリカ粒子の吸着及び疎水化処理を行って、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
表面にシリカ粒子を吸着させることなく、ジビニルベンゼンとアクリル酸共重合体からなる平均粒径3.7μmのプラスチック核体をそのまま用いたこと以外は実施例1と同様にして、ニッケル膜を有する導電粒子を作製した。さらに、得られた導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
表面に突起を有する導電粒子を作成後、第二の非導電性無機粒子としてのシリカ粒子による被覆を行うことなく、そのまま導電粒子として用いて実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
φ130nmコロイダルシリカ分散液に代えて、φ130nmアクリル樹脂粒子分散液を用いて、アクリル樹脂粒子により導電粒子を被覆したこと以外は実施例1と同様にして、被覆導電粒子を得た。さらに、得られた被覆導電粒子を用いて、実施例1と同様の手順で異方性導電接着フィルム及び接続構造体サンプルの作製を行った。
表面にシリカ粒子が吸着したプラスチック核体(複合粒子)のSEM画像を100枚準備し、中心部分(直径2μmの円)の画像解析によりシリカ粒子による被覆率と被覆ばらつきを測定した。被覆ばらつき(C.V.)は被覆率の標準偏差/平均被覆率により算出した。その結果を各導電粒子の構成とともに表1に示す。
各実施例及び比較例で作製したサンプルの絶縁抵抗試験及び導通抵抗試験を行った。異方性導電接着フィルムはチップ電極間の絶縁抵抗が高く、チップ電極/ガラス電極間の導通抵抗が低いことが重要である。チップ電極間の絶縁抵抗は10サンプルを測定した。絶縁抵抗は初期値とマイグレーション試験(気温60℃、湿度90%、20V印加)の条件で1000時間放置)を行い、絶縁抵抗>109(Ω)を良品とした場合の歩留まりを算出した。又、チップ電極/ガラス電極間の導通抵抗に関しては14サンプルの平均値を測定した。導通抵抗は初期値と吸湿耐熱試験(気温85℃、湿度85%の条件で1000時間放置)後の値を測定した。
一箇所でもガラス電極に割れがある場合に割れありとした。
実装後ガラス基板側の電極上に粒子の潰れた痕跡が残るかどうかで判断した。圧痕は粒子捕捉を確認するために、電極部に窪みが出来るかどうかで判断する。粒子が柔らかすぎると圧痕がでない場合がある。この場合は導電性の検査が現実的に困難になる。
導電粒子の10%以上にめっき剥がれが発生した場合にめっき剥がれありと判断した
Claims (10)
- プラスチック核体と該プラスチック核体に化学結合により吸着した第一の非導電性無機粒子とを有する複合粒子と、
該複合粒子を覆う金属めっき層と、
該金属めっき層の表面に吸着した第二の非導電性無機粒子と、を備え、
前記金属めっき層が、突起部を形成する表面を有しており、
前記第一の非導電性無機粒子及び前記第二の非導電性無機粒子が前記金属めっき層よりも硬い、被覆導電粒子。 - 前記第一の非導電性無機粒子の平均粒子径が、前記第二の非導電性無機粒子の平均粒子径よりも小さい、請求項1に記載の被覆導電粒子。
- 前記プラスチック核体を200℃において20%圧縮変位させたときの前記プラスチック核体の圧縮弾性率が、80kgf/mm2以上300kgf/mm2以下である、請求項1又は2に記載の被覆導電粒子。
- 前記複合粒子が、前記プラスチック核体に吸着した高分子電解質層を更に有しており、該高分子電解質層を介した化学結合により前記非導電性無機粒子が前記プラスチック核体に吸着している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の被覆導電粒子。
- 前記プラスチック核体、前記高分子電解質層及び前記第一の非導電性無機粒子がそれぞれ官能基を有しており、前記高分子電解質層の官能基が、前記プラスチック核体及び前記第一の非導電性無機粒子それぞれの官能基と化学結合している、請求項4に記載の被覆導電粒子。
- 前記高分子電解質層の官能基が、前記プラスチック核体及び前記第一の非導電性無機粒子それぞれの官能基と静電相互作用により化学結合している、請求項5に記載の被覆導電粒子。
- 前記プラスチック核体が有する官能基が、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基、グリシジル基及びアルコキシカルボニル基からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項6に記載の被覆導電粒子。
- 前記金属めっき層に吸着した高分子電解質層が更に備えられており、該高分子電解質層を介して前記第二の非導電性無機粒子が前記金属めっき層に吸着している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の被覆導電粒子。
- 前記プラスチック核体に吸着した前記高分子電解質及び前記金属めっき層に吸着した前記高分子電解質層が、ポリアミンから形成されている、請求項4〜8のいずれか一項に記載の被覆導電粒子。
- 前記金属めっき層がニッケル、パラジウム、金又はこれらの組み合わせから構成されており、前記第一の非導電性無機粒子及び前記第二の非導電性無機粒子がシリカ粒子である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の被覆導電粒子。
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