導電性粒子、異方性導電材料及び接続構造体
【課題】電極間の接続が容易であり、更に導通信頼性を高めることができる導電性粒子、並びに該導電性粒子を用いた異方性導電材料を提供する。
【解決手段】本発明に係る導電性粒子１は、バインダー樹脂中に分散されて用いられる。本発明に係る導電性粒子１は、基材粒子２と、基材粒子２の表面２ａ上に配置された第１の導電層３と、第１の導電層３の外側の表面３ａ上に配置されたはんだ層４とを備える。はんだ層４は、外側の表面４ａに凹凸を有する。本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂と、該バインダー樹脂中に分散されている導電性粒子１とを含む。
【解決手段】本発明に係る導電性粒子１は、バインダー樹脂中に分散されて用いられる。本発明に係る導電性粒子１は、基材粒子２と、基材粒子２の表面２ａ上に配置された第１の導電層３と、第１の導電層３の外側の表面３ａ上に配置されたはんだ層４とを備える。はんだ層４は、外側の表面４ａに凹凸を有する。本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂と、該バインダー樹脂中に分散されている導電性粒子１とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電極間の接続に使用できる導電性粒子に関し、より詳細には、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された導電層とを有する導電性粒子、並びに該導電性粒子を用いた異方性導電材料及び接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップとフレキシブルプリント回路基板との接続、液晶駆動用ＩＣチップ間の接続、及びＩＣチップとＩＴＯ電極を有する回路基板との接続等に、導電性粒子が用いられている。例えば、ＩＣチップの電極と回路基板の電極との間に導電性粒子を配置した後、加熱及び加圧により導電性粒子を電極に接触させて、上記電極同士を電気的に接続できる。
【０００３】
また、上記導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散され、異方性導電材料としても用いられている。
【０００４】
上記導電性粒子の一例として、下記の特許文献１には、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆しているニッケルめっき層と、該ニッケルめっき層の表面を被覆しているはんだ層とを有する導電性粒子が開示されている。
【０００５】
下記の特許文献２には、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に設けられた銅層とを備える導電性粒子が開示されている。特許文献２では、このような導電性粒子は、具体的な実施例では開示されていないが、対向する回路の接続において良好な電気的接続が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３０６２３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の導電性粒子は、バインダー樹脂に分散されて用いられていない。これは、導電性粒子の粒子径が大きいので、該導電性粒子は、該導電性粒子をバインダー樹脂中に分散させて異方性導電材料として用いるには好ましくないためである。特許文献２の実施例では、粒子径が６５０μｍの樹脂粒子の表面を導電層で被覆しており、粒子径が数百μｍの導電性粒子を得ており、この導電性粒子は、バインダー樹脂と混合された異方性導電材料として用いられていない。
【０００８】
特許文献１では、導電性粒子を用いて接続対象部材の電極間を接続する際には、１つの電極上に１つの導電性粒子を置き、次に導電性粒子上に電極を置いた後、加熱している。加熱により、はんだ層は、溶融して電極と接合する。しかしながら、このように、電極上に導電性粒子を置く作業は煩雑である。また、接続対象部材間には、樹脂層が存在しないため、接続信頼性が低い。
【０００９】
特許文献２に記載のように、銅層を表面に有する導電性粒子では、導電性粒子が長期間保管されたり、導電性粒子が高温及び高湿下に晒されたりした場合に、銅層が酸化することがある。銅層が酸化した導電性粒子を用いて電極間を電気的に接続すると、接続抵抗が高くなる。
【００１０】
従って、特許文献２に記載の導電性粒子を含む異方性導電材料では、該異方性導電材料を電極間の接続に用いた接続構造体において、導通信頼性が低いことがある。
【００１１】
また、従来の導電性粒子を含む異方性導電材料を用いて電極間を接続する際には電極間に導電性粒子を配置して、加熱及び加圧して、導電性粒子と電極との間のバインダー樹脂を排除する。これによって、導電性粒子と電極とを接触させる。従来の導電性粒子を用いた場合には、導電性粒子と電極との間のバインダー樹脂を十分に排除できず、接続後に導電性粒子と電極との間に硬化したバインダー樹脂が残存することがある。このため、導通信頼性が低くなるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、接続構造体における電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易であり、更に導通信頼性を高めることができる導電性粒子、並びに該導電性粒子を用いた異方性導電材料及び接続構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の広い局面によれば、バインダー樹脂中に分散されて用いられる導電性粒子であって、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された第１の導電層と、該第１の導電層の外側の表面上に配置されたはんだ層とを備え、該はんだ層が、外側の表面に凹凸を有する、導電性粒子が提供される。
【００１４】
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、該導電性粒子の投影像の円形度は、０．６５以上、０．９５以下である。
【００１５】
本発明に係る導電性粒子の他の特定の局面では、上記第１の導電層が、１層の構造又は２層以上の積層構造を有し、上記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、上記第１の導電層の導電性が、上記はんだ層の導電性よりも高く、上記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、上記第１の導電層の最外層の導電性が、上記はんだ層の導電性よりも高い。
【００１６】
本発明に係る導電性粒子の平均粒子径は０．１μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。上記基材粒子は、樹脂粒子であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂と、該バインダー樹脂中に分散されており、かつ本発明に従って構成された導電性粒子とを含む。
【００１８】
本発明に係る異方性導電材料のある特定の局面では、フラックスがさらに含まれている。
【００１９】
本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備えており、該接続部が、本発明に従って構成された導電性粒子がバインダー樹脂中に分散されている異方性導電材料により形成されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る導電性粒子では、基材粒子の表面上に第１の導電層が配置されており、該第１の導電層の外側の表面上にはんだ層が配置されており、更に該はんだ層が、外側の表面に凹凸を有するので、本発明に係る導電性粒子を接続構造体における電極間の接続に用いた場合に、導通信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る導電性粒子を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る導電性粒子を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る導電性粒子とバインダー樹脂とを含む異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
【図４】図４は、図３に示す接続構造体における導電性粒子と電極との接続部分を拡大して模式的に示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
本発明に係る導電性粒子は、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された第１の導電層と、該第１の導電層の外側の表面上に配置されたはんだ層とを有する。該はんだ層は、第２の導電層である。該はんだ層は、外側の表面に凹凸を有する。上記第１の導電層は、１層の構造又は２層以上の積層構造を有する。該第１の導電層は１層の構造を有していてもよく、２層以上の積層構造を有していてもよい。すなわち、上記第１の導電層は、単層であってもよく、多層であってもよい。
【００２４】
上記はんだ層の外側の表面に凹凸があると、導電性粒子を用いた電極間の接続時に、該はんだ層の凹凸により、電極とはんだ層との間のバインダー樹脂が排除されやすい。さらに、電極と第１の導電層との間で、バインダー樹脂とともにはんだ層も排除されやすい。このため、電極とはんだ層又は第１の導電層とを効果的に接触させることができる。さらに、はんだ層によって、電極と第１の導電層との接触部分の周囲において、電極とはんだ層とが十分な接触面積で接触する。
【００２５】
従って、本発明に係る導電性粒子を用いた接続構造体の導通信頼性を高めることができる。
【００２６】
本発明に係る導電性粒子の投影像の円形度は０．６５以上、０．９５以下であることが好ましい。従って、上記はんだ層は、上記円形度が０．６５以上、０．９５以下であるように、外側の表面に凹凸を有することが好ましい。この場合には、電極とはんだ層との間のバインダー樹脂がより一層効果的に排除されやすく、またはんだ層の表面の凹部にバインダー樹脂が巻き込まれにくくなる。従って、接続構造体の導通信頼性をより一層高めることができる。上記はんだ層の円形度は、好ましくは０．６５以上、０．９５以下である。
【００２７】
なお上記円形度は、以下の公式で表されるものとする。
円形度は、４π＊Ｓ／Ｌ２
Ｓ：粒子の投影面積
Ｌ：粒子の投影像の周囲長
【００２８】
特に、上記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、上記第１の導電層の導電性は、上記はんだ層の導電性よりも高いことが好ましい。更に、上記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、上記第１の導電層の最外層の導電性は、上記はんだ層の導電性よりも高いことが好ましい。第１の導電層（単層の場合）又は第１の導電層の最外層（多層の場合）の導電性を、はんだ層の導電性よりも高くすることにより、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。本発明に係る導電性粒子を用いて電極間を電気的に接続する際には、第１の導電層を電極に接触させることが好ましい。
【００２９】
さらに、内層である第１の導電層の外側の表面上にはんだ層が配置されていることによって、内層である第１の導電層の酸化を防ぐことができる。よって、第１の導電層として、比較的酸化しやすい銅層、ニッケル層又はパラジウム層などを用いることができる。銅層、ニッケル層又はパラジウム層などは、酸化が進行しやすい一方で、導電性が高く、電極間の接続抵抗を低くすることを可能にする。
【００３０】
上記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、上記第１の導電層の融点は、上記はんだ層の融点よりも高いことが好ましい。更に、上記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、上記第１の導電層の最外層の融点は、上記はんだ層の融点よりも高いことが好ましい。これらの場合には、導電性粒子を用いて、加熱により接続構造体における電極間を接続する場合に、はんだ層を第１の導電層よりも先に溶融させることができるか、又ははんだ層のみを溶融させることができる。このため、第１の導電層と電極とをより一層容易に接触させたり、はんだ層と電極との接触面積をより一層大きくしたりすることができ、導電性粒子による電極間の接続をより一層確実に果たすことができる。
【００３１】
さらに、上記第１の導電層の表面上にはんだ層が配置されていることによって、接続対象部材の電極間の仮圧着時に、導通不良が生じた場合に、接続対象部材を再剥離することも容易になる。
【００３２】
また、本発明に係る導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散されて用いられる導電性粒子である。本発明に係る導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散されて異方性導電材料として用いられることが好ましい。該異方性導電材料を接続構造体における電極間の接続に用いた場合には、電極間の接続が容易である。例えば、接続対象部材上に設けられた電極上に導電性粒子を１個ずつ配置せずに、接続対象部材上に異方性導電材料を塗工又は積層するだけで、電極上に導電性粒子を配置できる。さらに、接続対象部材上に異方性導電材料層を形成した後、該異方性導電材料層に他の接続対象部材を電極が対向するように積層するだけで、電極間を電気的に接続できる。従って、接続対象部材の電極間が接続された接続構造体の製造効率を高めることができる。この電極間を電気的に接続する際に、第１の導電層を電極に接触させることが好ましい。さらに、接続対象部材間には、導電性粒子だけでなくバインダー樹脂も存在するので、接続対象部材を強固に接着させることができ、接続信頼性を高めることができる。
【００３３】
（導電性粒子）
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態及び実施例を説明することにより本発明を明らかにする。
【００３４】
図１に、本発明の第１の実施形態に係る導電性粒子を断面図で示す。
【００３５】
図１に示す導電性粒子１は、基材粒子２と、第１の導電層３と、はんだ層４とを備える。導電性粒子１は、バインダー樹脂中に分散されて用いられる。
【００３６】
第１の導電層３は、基材粒子２の表面２ａ上に配置されている。第１の導電層３は、基材粒子２の表面２ａを被覆している。導電性粒子１では、基材粒子２の表面２ａ上に第１の導電層３が直接積層されている。第１の導電層３は１層の構造を有する。第１の導電層３は内層である。第１の導電層３は外側の表面３ａに凹凸を有さない。但し、第１の導電層は外側の表面に凹凸を有していてもよい。
【００３７】
はんだ層４は、第１の導電層３の外側の表面３ａ上に配置されている。はんだ層４は、外側の表面４ａに凹凸を有する。はんだ層４は、第１の導電層３の外側の表面３ａ上に直接積層されている。はんだ層４は、第１の導電層３の外側の表面３ａを被覆している。はんだ層４は１層の構造を有する。はんだ層４は外層である。
【００３８】
図２に、本発明の第２の実施形態に係る導電性粒子を断面図で示す。
【００３９】
図２に示す導電性粒子１１は、基材粒子２と、第１の導電層１２と、はんだ層１３とを備える。導電性粒子１１は、バインダー樹脂中に分散されて用いられる。導電性粒子１１と導電性粒子１とは、導電層のみが異なっている。
【００４０】
第１の導電層１２は、基材粒子２の表面２ａ上に配置されている。第１の導電層１２は、基材粒子２の表面２ａを被覆している。第１の導電層１２は、２層の構造を有し、多層である。第１の導電層１２は、内側の導電層２１と、外側の導電層２２とを有する。外側の導電層２２は、第１の導電層１２の最外層である。第１の導電層１２は外側の表面１２ａに凹凸を有さない。但し、第１の導電層は外側の表面に凹凸を有していてもよい。
【００４１】
はんだ層１３は、第１の導電層１２の外側の表面１２ａ上に配置されている。はんだ層１３は、外側の表面１３ａに凹凸を有する。はんだ層１３は、第１の導電層１２の外側の表面１２ａ上に直接積層されている。はんだ層１３は、第１の導電層１２の最外層である外側の導電層２２の表面上に配置されている。はんだ層１３は、第１の導電層１２の外側の表面１２ａ及び外側の導電層２２の外側の表面を被覆している。
【００４２】
導電性粒子１，１１のように、第１の導電層は、１層の構造を有していてもよく、２層の積層構造を有していてもよい。さらに、第１の導電層は、２層以上の積層構造を有していてもよい。
【００４３】
上記基材粒子としては、樹脂粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子及び金属粒子等が挙げられる。
【００４４】
上記基材粒子は、樹脂により形成された樹脂粒子であることが好ましい。電極間を接続する際には、導電性粒子を電極間に配置した後、一般的に導電性粒子を圧縮させる。基材粒子が樹脂粒子であると、圧縮により導電性粒子が変形しやすく、導電性粒子と電極との接触面積が大きくなる。このため、電極間の導通信頼性を高めることができる。さらに、上記基材粒子が、ニッケルなどの金属又はガラスにより形成された粒子ではなく、樹脂により形成された樹脂粒子であると、導電性粒子の柔軟性を高めることができる。導電性粒子の柔軟性が高いと、導電性粒子に接触した電極の損傷を抑制できる。
【００４５】
上記樹脂粒子を形成するための樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン及びポリエーテルスルホン等が挙げられる。圧縮により導電性粒子を適度に変形させることができるので、上記樹脂粒子は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を１種又は２種以上重合させた重合体により形成されていることが好ましい。
【００４６】
上記無機粒子を形成するための無機物としては、シリカ及びカーボンブラック等が挙げられる。上記有機無機ハイブリッド粒子としては、架橋したアルコキシシリルポリマーとアクリル樹脂とにより形成された有機無機ハイブリッド粒子等が挙げられる。
【００４７】
基材粒子が金属粒子である場合に、該金属粒子を形成するための金属としては、銀、銅、ニッケル、ケイ素、金及びチタン等が挙げられる。但し、基材粒子は金属粒子ではないことが好ましい。
【００４８】
上記第１の導電層は、金属により形成されていることが好ましい。第１の導電層を構成する金属は、特に限定されない。該金属としては、例えば、錫、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム、並びにこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属として、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）も用いることができる。なかでも、導電性に優れることから、上記第１の導電層は、銅層、ニッケル層、金層、銀層又はパラジウム層であることが好ましい。上記金属は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４９】
上記基材粒子の表面上に第１の導電層を形成する方法、並びに第１の導電層の表面上にはんだ層を形成する方法は特に限定されない。第１の導電層及びはんだ層を形成する方法としては、例えば、無電解めっきによる方法、電気めっきによる方法、物理的な衝突による方法、メカノケミカル反応による方法、物理的蒸着又は物理的吸着による方法、並びに金属粉末もしくは金属粉末とバインダーとを含むペーストを樹脂粒子の表面にコーティングする方法等が挙げられる。なかでも、無電解めっき、電気めっき又は物理的な衝突による方法が好適である。上記物理的蒸着による方法としては、真空蒸着、イオンプレーティング及びイオンスパッタリング等の方法が挙げられる。また、上記物理的な衝突による方法では、例えば、シータコンポーザ等が用いられる。
【００５０】
本発明に係る導電性粒子では、上記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、上記第１の導電層が銅層、ニッケル層又はパラジウム層であることが好ましく、銅層であることがより好ましい。また、上記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、上記第１の導電層の最外層が銅層、ニッケル層又はパラジウム層であることが好ましく、銅層であることがより好ましい。この場合には、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。また、これらの好ましい導電層の表面には、はんだ層をより一層容易に形成できる。
【００５１】
銅層、ニッケル層、金層、銀層及びパラジウム層の導電性は、はんだ層の導電性よりも高い。このため、電極間の導通信頼性を高めることができる。一方で、銅層及びパラジウム層も、比較的酸化しやすい性質を有する。しかしながら、本発明に係る導電性粒子では、第１の導電層が銅層及びパラジウム層である場合に、該銅層及びパラジウム層の表面上にはんだ層が配置されているため、銅層及びパラジウム層の酸化を効果的に抑制できる。
【００５２】
上記はんだ層を構成する錫以外の金属としては、上述した導電層を構成する金属が挙げられる。はんだ層は、合金であってもよい。はんだ層を構成する金属の具体例としては、ビスマス、銀及びインジウム等が挙げられる。はんだ層における錫と錫以外の金属との重量比を調整することにより、はんだ層の融点は調整可能である。
【００５３】
上記はんだ層は、上記第１の導電層の表面全体上に配置されていることが好ましい。上記はんだ層は、上記第１の導電層の表面全体上に直接積層されていることが好ましい。上記はんだ層は、上記第１の導電層の表面全体を被覆していることが好ましい。これらの場合に、上記はんだ層は、上記第１の導電層の表面上に部分的に配置又は積層されておらず、上記第１の導電層の表面を部分的に被覆していない。上記はんだ層が、上記第１の導電層の表面全体上に配置又は積層されていることにより、第１の導電層の酸化が部分的に進行し難くなる。このため、接続構造体の導通信頼性を充分に高めることができる。
【００５４】
上記第１の導電層の表面上に上記はんだ層を形成する方法は、物理的な衝突による方法であることが好ましい。上記はんだ層は、物理的な衝撃により、導電層の表面上に配置されていることが好ましい。
【００５５】
上記はんだ層の表面に凹凸を形成する方法としては、物理的な衝突によりはんだ層を形成する方法、磁性、静電気、ファンデルワールス吸着、メカノケミカル等によりはんだ層を第１の導電層の表面上に付着させる方法等が挙げられる。また、表面が平滑なはんだ層を形成した後、外力を加えて、はんだ層の表面を変形させてもよい。はんだ層の表面に粒子を衝突させることにより、はんだ層の表面に凹凸を形成してもよい。
【００５６】
従来、導電層の外側の表面層にはんだ層を有する導電性粒子の粒子径は、数百μｍ程度であった。これは、粒子径が数十μｍであり、かつ表面層がはんだ層である導電性粒子を得ようとしても、はんだ層を均一に形成できなかったためである。これに対して、無電解めっき時に分散条件を最適化することによりはんだ層を形成した場合には、導電性粒子の粒子径が数十μｍ、特に粒子径が０．１μｍ以上、５０μｍ以下の導電性粒子を得る場合であっても、第１の導電層の表面上にはんだ層を均一に形成できる。また、シータコンポーザを用いることによっても、粒子径が５０μｍ以下である導電性粒子を得る場合であっても、第１の導電層の表面上にはんだ層を均一に形成できる。
【００５７】
はんだ層１００重量％中、錫の含有量は、好ましくは９０重量％未満、より好ましくは８５重量％以下である。また、はんだ層１００重量％中の錫の含有量は、はんだ層の融点などを考慮して適宜決定される。はんだ層１００重量％中の錫の含有量は、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、更に好ましくは２０重量％以上である。
【００５８】
第１の導電層及びはんだ層の厚みはそれぞれ、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは５０ｎｍ以上、更に好ましくは１００ｎｍ以上、好ましくは２０００ｎｍ以下、より好ましくは１０００ｎｍ以下である。第１の導電層及びはんだ層の厚みが上記下限以上であると、導電性が十分に高くなる。第１の導電層及びはんだ層の厚みが上記上限以下であると、基材粒子と第１の導電層及びはんだ層との熱膨張率の差が小さくなり、第１の導電層及びはんだ層の剥離が生じ難くなる。
【００５９】
第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、第１の導電層の最外層の厚みは、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは２５ｎｍ以上、特に好ましくは５０ｎｍ以上、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下である。第１の導電層の最外層の厚みが上記下限以上であると、導電性が十分に高くなる。第１の導電層の最外層の厚みが上記上限以下であると、基材粒子と第１の導電層の最外層との熱膨張率の差が小さくなり、第１の導電層の最外層の剥離が生じ難くなる。
【００６０】
上記導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは８０μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下、特に好ましくは４０μｍ以下である。導電性粒子の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性粒子と電極との接触面積が充分に大きくなり、かつ導電層を形成する際に凝集した導電性粒子が形成されにくくなる。また、導電性粒子を介して接続された電極間の間隔が大きくなりすぎず、かつ導電層が基材粒子の表面から剥離し難くなる。
【００６１】
異方性導電材料における導電性粒子に適した大きさであり、かつ電極間の間隔をより一層小さくすることができるので、導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下である。
【００６２】
上記導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子５０個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
【００６３】
本発明に係る導電性粒子は、はんだ層の表面上に配置された絶縁性粒子を備えていてもよい。はんだ層の表面上に配置された絶縁性粒子は、複数であることが好ましい。
【００６４】
絶縁性粒子を備えた導電性粒子を電極間の接続に用いると、隣接する電極間の短絡を防止できる。具体的には、複数の導電性粒子が接触したときに、複数の電極間に絶縁性粒子が存在するので、上下の電極間ではなく横方向に隣り合う電極間の短絡を防止できる。なお、電極間の接続の際に、２つの電極で導電性粒子を加圧することにより、導電性粒子におけるはんだ層と電極との間の絶縁性粒子を容易に排除できる。
【００６５】
上記絶縁性粒子を構成する絶縁性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン類、（メタ）アクリレート重合体、（メタ）アクリレート共重合体、ブロックポリマー、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂の架橋物、熱硬化性樹脂及び水溶性樹脂等が挙げられる。
【００６６】
上記ポリオレフィン類としては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。上記（メタ）アクリレート重合体としては、ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリエチル（メタ）アクリレート及びポリブチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。上記ブロックポリマーとしては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ＳＢ型スチレン−ブタジエンブロック共重合体、及びＳＢＳ型スチレン−ブタジエンブロック共重合体、並びにこれらの水素添加物等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、ビニル重合体及びビニル共重合体等が挙げられる。上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びメラミン樹脂等が挙げられる。上記水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド及びメチルセルロース等が挙げられる。なかでも、水溶性樹脂が好ましく、ポリビニルアルコールがより好ましい。
【００６７】
上記はんだ層の表面に絶縁性粒子を付着させる方法としては、化学的方法、及び物理的もしくは機械的方法等が挙げられる。上記化学的方法としては、例えば、界面重合法、粒子存在下での懸濁重合法及び乳化重合法等が挙げられる。上記物理的もしくは機械的方法としては、スプレードライ、ハイブリタイゼーション、静電付着法、噴霧法、ディッピング及び真空蒸着による方法等が挙げられる。なかでも、絶縁性粒子が脱離し難いことから、上記はんだ層の表面に、化学結合を介して絶縁性粒子を付着させる方法が好ましい。
【００６８】
（異方性導電材料）
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂と、該バインダー樹脂中に分散された上述した導電性粒子とを含む。すなわち、本発明に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された第１の導電層と、該第１の導電層の外側の表面上に配置されたはんだ層とを備える。該はんだ層は、外側の表面に凹凸を有する。
【００６９】
本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
【００７０】
上記バインダー樹脂は特に限定されない。上記バインダー樹脂として、例えば、絶縁性の樹脂が用いられる。上記バインダー樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記バインダー樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００７１】
上記ビニル樹脂の具体例としては、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂の具体例としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型樹脂であってもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。
【００７２】
上記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。この場合には、電極間を電気的に接続する際の加熱により、導電性粒子のはんだ層を溶融させるとともに、バインダー樹脂を硬化させることができる。このため、はんだ層又は第１の導電層による電極間の接続と、バインダー樹脂による接続対象部材の接続とを同時に行うことができる。
【００７３】
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂を硬化させるために、硬化剤を含むことが好ましい。
【００７４】
上記硬化剤は特に限定されない。上記硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤及び酸無水物硬化剤等が挙げられる。硬化剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００７５】
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスをさらに含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだ層の表面に酸化被膜が形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜を効果的に除去できる。
【００７６】
上記フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。フラックスは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００７７】
上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びヒドラジン等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、松脂であることが好ましい。松脂の使用により、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。
【００７８】
上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。フラックスは、ロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。
【００７９】
上記フラックスは、バインダー樹脂中に分散されていてもよく、導電性粒子の表面上に付着していてもよい。
【００８０】
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスの活性度を調整するために、塩基性有機化合物を含んでいてもよい。上記塩基性有機化合物としては、塩酸アニリン及び塩酸ヒドラジン等が挙げられる。
【００８１】
異方性導電材料の保管時に、導電性粒子の沈降をより一層抑制する観点からは、異方性導電材料１００重量％中、上記バインダー樹脂の含有量は好ましくは３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上、更に好ましくは８０重量％以上、好ましくは９９．９９重量％以下、より好ましくは９９．９重量％以下である。上記バインダー樹脂の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性粒子の沈降がより一層生じ難くなり、かつ異方性導電材料により接続された接続対象部材の接続信頼性をより一層高めることができる。
【００８２】
硬化剤を用いる場合には、上記バインダー樹脂１００重量部に対して、上記硬化剤の含有量は好ましくは０．０１重量部以上、より好ましくは０．１重量部以上、好ましくは１００重量部以下、より好ましくは５０重量部以下である。上記硬化剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、上記バインダー樹脂を十分に硬化させることができ、更に硬化後に硬化剤に由来する残渣が生じ難くなる。
【００８３】
異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は好ましくは０．０１重量％以上、より好ましくは０．１重量％以上、好ましくは２０重量％以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性粒子の沈降がより一層生じ難くなり、かつ電極間の導通信頼性がより一層高くなる。
【００８４】
異方性導電材料１００重量％中、フラックスの含有量は０重量％以上、好ましくは０．５重量％以上、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２５重量％以下である。異方性導電材料は、フラックスを含んでいなくてもよい。フラックスの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ層の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。
【００８５】
本発明に係る異方性導電材料は、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤又は難燃剤等の各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
【００８６】
上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ特に限定されない。上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法としては、例えば、バインダー樹脂中に導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、バインダー樹脂中へ添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、並びにバインダー樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法等が挙げられる。
【００８７】
本発明に係る異方性導電材料は、異方性導電ペースト、異方性導電インク、異方性導電粘接着剤、異方性導電フィルム、又は異方性導電シート等として使用できる。本発明の導電性粒子を含む異方性導電材料が、異方性導電フィルム又は異方性導電シート等のフィルム状の接着剤として使用される場合には、該導電性粒子を含むフィルム状の接着剤に、導電性粒子を含まないフィルム状の接着剤が積層されていてもよい。ただし、上述のように、本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
【００８８】
（接続構造体）
本発明に係る異方性導電材料を用いて、接続対象部材を接続することにより、接続構造体を得ることができる。
【００８９】
上記接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備えており、該接続部が本発明に係る異方性導電材料により形成されていることが好ましい。上記接続部は、本発明に係る異方性導電材料を硬化させることにより形成されていることが好ましい。
【００９０】
図３に、本発明の第１の実施形態に係る導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に正面断面図で示す。
【００９１】
図３に示す接続構造体５１は、第１の接続対象部材５２と、第２の接続対象部材５３と、第１，第２の接続対象部材５２，５３を電気的に接続している接続部５４とを備える。接続部５４は、導電性粒子１とバインダー樹脂とを含む異方性導電材料を硬化させることにより形成されている。なお、図３では、導電性粒子１は、図示の便宜上、略図的に示されている。
【００９２】
第１の接続対象部材５２の上面５２ａには、複数の電極５２ｂが設けられている。第２の接続対象部材５３の下面５３ａには、複数の電極５３ｂが設けられている。電極５２ｂと電極５３ｂとが、１つ又は複数の導電性粒子１により電気的に接続されている。従って、第１，第２の接続対象部材５２，５３が導電性粒子１により電気的に接続されている。
【００９３】
上記接続構造体の製造方法は特に限定されない。接続構造体の製造方法の一例として、第１の接続対象部材と第２の接続対象部材との間に上記異方性導電材料を配置し、積層体を得た後、該積層体を加熱及び加圧する方法等が挙げられる。加熱及び加圧により、導電性粒子１のはんだ層４が溶融して、該導電性粒子１により電極５２ｂ，５３ｂ間が電気的に接続される。このとき、第１の導電層３を電極５２ｂ，５３ｂに接触させることが好ましい。バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、バインダー樹脂が硬化して、硬化したバインダー樹脂により第１，第２の接続対象部材５２，５３が接続される。
【００９４】
上記加圧の圧力は９．８〜１０４〜４．９×１０６Ｐａ程度である。上記加熱の温度は、１２０〜２２０℃程度である。
【００９５】
図４に、図３に示す接続構造体５１における導電性粒子１と電極５２ｂ，５３ｂとの接続部分を拡大して正面断面図で示す。図４に示すように、接続構造体５１では、上記積層体を加熱及び加圧することにより、導電性粒子１のはんだ層４が溶融した後、溶融したはんだ層部分４ｂが電極５２ｂ，５３ｂと十分に接触する。また、はんだ層４が外側の表面４ａに凹凸を有するので、はんだ層４と電極５２ｂ，５３ｂとの間の樹脂が効果的に排除される。また、表面層がはんだ層４である導電性粒子１を用いることにより、はんだ層４を速やかに溶融させることができ、導電性粒子１と電極５２ｂ，５３ｂとの接触面積を大きくすることができる。このため、接続構造体５１の導通信頼性を高めることができる。また、第１の導電層３を電極５２ｂ，５３ｂに接触させることにより、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。なお、加熱により、一般にフラックスは次第に失活する。
【００９６】
上記接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びにプリント基板、フレキシブルプリント基板及びガラス基板等の回路基板等が挙げられる。
【００９７】
上記接続対象部材に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物としては、３価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び３価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記３価の金属元素としては、Ｓｎ、Ａｌ及びＧａ等が挙げられる。
【００９８】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００９９】
（実施例１）
（１）導電性粒子の作製
平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製「ミクロパールＳＰ−２２０」）を無電解銅めっきし、厚み１μｍの銅層を形成して、粒子Ｘを得た。その後、シータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いて、得られた粒子Ｘの銅層の表面上で、はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を溶融させて、銅層の表面上に厚み２μｍのはんだ層を形成した。このとき、はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を考慮した。
【０１００】
このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍの銅層が形成されており、該銅層の表面上に厚み２μｍのはんだ層（錫を４２重量％含む）が形成されている導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子では、はんだ層は外側の表面に凹凸を有し、該導電性粒子の投影像の円形度は、０．８０であった。なお、第１の導電層である銅層の融点は、はんだ層の融点よりも高い。
【０１０１】
（２）異方性導電材料の作製
バインダー樹脂であるＴＥＰＩＣ−ＰＡＳ Ｂ２２（日産化学工業社製、比重１．４）１００重量部、硬化剤であるＴＥＰ−２Ｅ４ＭＺ（日本曹達社製）１５重量部と、弱活性ロジン５重量部とを配合し、さらに作製直後の導電性粒子１０重量部を添加した後、遊星式攪拌機を用いて２０００ｒｐｍで５分間攪拌することにより、異方性導電ペーストである異方性導電材料を得た。
【０１０２】
（実施例２）
はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を調整して、導電性粒子の投影像の円形度を０．７０に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０３】
（実施例３）
はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を調整して、導電性粒子の投影像の円形度を０．６５未満に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０４】
（実施例４）
はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を考調整して、導電性粒子の投影像の円形度を０．９５に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０５】
（実施例５）
はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を調整して、導電性粒子の投影像の円形度を０．９５を超えるように変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０６】
（実施例６）
樹脂粒子を、平均粒子径３０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製「ミクロパール−ＳＰ２３０」）に変更したこと、電解銅めっきにより形成した銅層の厚みを１μｍから２．５μｍに変更したこと、並びにはんだ微粉末の使用量を増やしてはんだ層の厚みを２μｍから５μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。得られた導電性粒子の投影像の円形度は、０．８０であった。
【０１０７】
（実施例７）
はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を、はんだ微粉末（錫７８重量％とビスマス２２重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。得られた導電性粒子の投影像の円形度は、０．８０であった。なお、第１の導電層である銅層の融点は、はんだ層（錫を７８重量％含む）の融点よりも高い。
【０１０８】
（実施例８）
平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製「ミクロパールＳＰ−２２０」）を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚み０．３μｍの下地ニッケルめっき層を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解ニッケルめっきし、厚み１μｍのニッケル層を形成して、粒子Ｙを得た。その後、シータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いて、得られた粒子Ｙのニッケル層の表面上で、はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を溶融させて、ニッケル層の表面上に厚み２μｍのはんだ層を形成した。このとき、はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を考慮した。
【０１０９】
このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍのニッケル層が形成されており、該ニッケル層の表面上に厚み２μｍのはんだ層（錫を４２重量％含む）が形成されている導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子では、はんだ層は外側の表面に凹凸を有し、該導電性粒子の投影像の円形度は、０．８０であった。なお、第１の導電層であるニッケル層の融点は、はんだ層の融点よりも高い。得られた導電性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１１０】
（比較例１）
はんだ粒子（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％、平均粒子径１５μｍ）を用意した。上記はんだ粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１１１】
（比較例２）
比較例２では、はんだ層の表面が平滑である導電性粒子を作製した。
【０１１２】
実施例１で得られた粒子Ｘを用意した。シータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いて、得られた粒子の銅層の表面上で、はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を溶融させて、銅層の表面上に厚み２μｍのはんだ層を形成した。このとき、はんだ層が外側の表面が平滑になるように２種のはんだ微粉末混合割合を考慮した。
【０１１３】
このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍの銅層が形成されており、該銅層の表面に厚み２μｍのはんだ層（錫を４２重量％含む）が形成されている導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１１４】
（比較例３）
比較例３では、はんだ層の表面が平滑である導電性粒子を作製した。
【０１１５】
実施例８で得られた粒子Ｙを用意した。シータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いて、得られた粒子のニッケル層の表面上で、はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を溶融させて、ニッケル層の表面上に厚み２μｍのはんだ層を形成した。このとき、はんだ層が外側の表面が平滑になるように２種のはんだ微粉末混合割合を考慮した。
【０１１６】
このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍのニッケル層が形成されており、該ニッケル層の表面上に厚み２μｍのはんだ層（錫を４２重量％含む）が形成されている導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１１７】
（評価）
（１）接続構造体の作製
Ｌ／Ｓが２００μｍ／２００μｍの金電極パターンが上面に形成されたＦＲ−４基板を用意した。また、Ｌ／Ｓが２００μｍ／２００μｍの金電極パターンが下面に形成されたポリイミド基板（フレキシブル基板）を用意した。
【０１１８】
上記ＦＲ−４基板の上面に、得られた異方性導電材料を撹拌してから、異方性導電材料に含まれている導電性粒子の平均粒子径の２倍の厚みとなるように塗工し、異方性導電材料層を形成した。
【０１１９】
次に、異方性導電材料層の上面にポリイミド基板（フレキシブル基板）を、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電材料層の温度が１８５℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、２．０ＭＰａの圧力をかけて、異方性導電材料層を１８５℃で硬化させて、接続構造体を得た。
【０１２０】
なお、実施例及び比較例の異方性導電材料を用いて、上記接続構造体をそれぞれ１０００個作製した。
【０１２１】
（２）導通信頼性（上下の電極間の導通試験）
得られた接続構造体の上下の電極間の接続抵抗を、４端子法により測定した。２つの接続抵抗の平均値を算出した。接続抵抗の平均値が２．０Ω以下である場合を「良好」、接続抵抗の平均値が２Ωを超える場合を「不良」と判定した。
【０１２２】
１０００個の接続構造体の中で、良好と判定された接続構造体の割合から、導通信頼性を下記の評価基準で評価した。
【０１２３】
［導通信頼性の判定基準］
○○：１０００個の接続構造体中、良好と判定された接続構造体の割合が７５％以上
○：１０００個の接続構造体中、良好と判定された接続構造体の割合が５０％以上、７５％未満
×：１０００個の接続構造体中、良好と判定された接続構造体の割合が２５％以上、５０％未満
××：１０００個の接続構造体中、良好と判定された接続構造体の割合が２５％未満
結果を下記の表１に示す。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
なお、実施例１〜８で得られた異方性導電材料を用いた接続構造体では、はんだ層が溶融した後、固化しており、第１の導電層と電極が接触していた。また、実施例及び比較例において、接続抵抗の平均値が２Ωを超え、不良と判定された接続構造体の断面を観察した結果、はんだ層と電極との間にバインダー樹脂が挟み込まれているか、又は銅層又はニッケル層と電極との間にバインダー樹脂が挟み込まれていた。
【符号の説明】
【０１２６】
１…導電性粒子
２…基材粒子
２ａ…表面
３…第１の導電層
３ａ…表面
４…はんだ層
４ａ…外側の表面
４ｂ…溶融したはんだ層部分
１１…導電性粒子
１２…第１の導電層
１２ａ…表面
１３…はんだ層
１３ａ…外側の表面
２１…内側の第１の導電層
２２…外側の第１の導電層
５１…接続構造体
５２…第１の接続対象部材
５２ａ…上面
５２ｂ…電極
５３…第２の接続対象部材
５３ａ…下面
５３ｂ…電極
５４…接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電極間の接続に使用できる導電性粒子に関し、より詳細には、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された導電層とを有する導電性粒子、並びに該導電性粒子を用いた異方性導電材料及び接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップとフレキシブルプリント回路基板との接続、液晶駆動用ＩＣチップ間の接続、及びＩＣチップとＩＴＯ電極を有する回路基板との接続等に、導電性粒子が用いられている。例えば、ＩＣチップの電極と回路基板の電極との間に導電性粒子を配置した後、加熱及び加圧により導電性粒子を電極に接触させて、上記電極同士を電気的に接続できる。
【０００３】
また、上記導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散され、異方性導電材料としても用いられている。
【０００４】
上記導電性粒子の一例として、下記の特許文献１には、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆しているニッケルめっき層と、該ニッケルめっき層の表面を被覆しているはんだ層とを有する導電性粒子が開示されている。
【０００５】
下記の特許文献２には、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に設けられた銅層とを備える導電性粒子が開示されている。特許文献２では、このような導電性粒子は、具体的な実施例では開示されていないが、対向する回路の接続において良好な電気的接続が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３０６２３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の導電性粒子は、バインダー樹脂に分散されて用いられていない。これは、導電性粒子の粒子径が大きいので、該導電性粒子は、該導電性粒子をバインダー樹脂中に分散させて異方性導電材料として用いるには好ましくないためである。特許文献２の実施例では、粒子径が６５０μｍの樹脂粒子の表面を導電層で被覆しており、粒子径が数百μｍの導電性粒子を得ており、この導電性粒子は、バインダー樹脂と混合された異方性導電材料として用いられていない。
【０００８】
特許文献１では、導電性粒子を用いて接続対象部材の電極間を接続する際には、１つの電極上に１つの導電性粒子を置き、次に導電性粒子上に電極を置いた後、加熱している。加熱により、はんだ層は、溶融して電極と接合する。しかしながら、このように、電極上に導電性粒子を置く作業は煩雑である。また、接続対象部材間には、樹脂層が存在しないため、接続信頼性が低い。
【０００９】
特許文献２に記載のように、銅層を表面に有する導電性粒子では、導電性粒子が長期間保管されたり、導電性粒子が高温及び高湿下に晒されたりした場合に、銅層が酸化することがある。銅層が酸化した導電性粒子を用いて電極間を電気的に接続すると、接続抵抗が高くなる。
【００１０】
従って、特許文献２に記載の導電性粒子を含む異方性導電材料では、該異方性導電材料を電極間の接続に用いた接続構造体において、導通信頼性が低いことがある。
【００１１】
また、従来の導電性粒子を含む異方性導電材料を用いて電極間を接続する際には電極間に導電性粒子を配置して、加熱及び加圧して、導電性粒子と電極との間のバインダー樹脂を排除する。これによって、導電性粒子と電極とを接触させる。従来の導電性粒子を用いた場合には、導電性粒子と電極との間のバインダー樹脂を十分に排除できず、接続後に導電性粒子と電極との間に硬化したバインダー樹脂が残存することがある。このため、導通信頼性が低くなるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、接続構造体における電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易であり、更に導通信頼性を高めることができる導電性粒子、並びに該導電性粒子を用いた異方性導電材料及び接続構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の広い局面によれば、バインダー樹脂中に分散されて用いられる導電性粒子であって、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された第１の導電層と、該第１の導電層の外側の表面上に配置されたはんだ層とを備え、該はんだ層が、外側の表面に凹凸を有する、導電性粒子が提供される。
【００１４】
本発明に係る導電性粒子のある特定の局面では、該導電性粒子の投影像の円形度は、０．６５以上、０．９５以下である。
【００１５】
本発明に係る導電性粒子の他の特定の局面では、上記第１の導電層が、１層の構造又は２層以上の積層構造を有し、上記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、上記第１の導電層の導電性が、上記はんだ層の導電性よりも高く、上記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、上記第１の導電層の最外層の導電性が、上記はんだ層の導電性よりも高い。
【００１６】
本発明に係る導電性粒子の平均粒子径は０．１μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。上記基材粒子は、樹脂粒子であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂と、該バインダー樹脂中に分散されており、かつ本発明に従って構成された導電性粒子とを含む。
【００１８】
本発明に係る異方性導電材料のある特定の局面では、フラックスがさらに含まれている。
【００１９】
本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備えており、該接続部が、本発明に従って構成された導電性粒子がバインダー樹脂中に分散されている異方性導電材料により形成されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る導電性粒子では、基材粒子の表面上に第１の導電層が配置されており、該第１の導電層の外側の表面上にはんだ層が配置されており、更に該はんだ層が、外側の表面に凹凸を有するので、本発明に係る導電性粒子を接続構造体における電極間の接続に用いた場合に、導通信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る導電性粒子を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る導電性粒子を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る導電性粒子とバインダー樹脂とを含む異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
【図４】図４は、図３に示す接続構造体における導電性粒子と電極との接続部分を拡大して模式的に示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
本発明に係る導電性粒子は、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された第１の導電層と、該第１の導電層の外側の表面上に配置されたはんだ層とを有する。該はんだ層は、第２の導電層である。該はんだ層は、外側の表面に凹凸を有する。上記第１の導電層は、１層の構造又は２層以上の積層構造を有する。該第１の導電層は１層の構造を有していてもよく、２層以上の積層構造を有していてもよい。すなわち、上記第１の導電層は、単層であってもよく、多層であってもよい。
【００２４】
上記はんだ層の外側の表面に凹凸があると、導電性粒子を用いた電極間の接続時に、該はんだ層の凹凸により、電極とはんだ層との間のバインダー樹脂が排除されやすい。さらに、電極と第１の導電層との間で、バインダー樹脂とともにはんだ層も排除されやすい。このため、電極とはんだ層又は第１の導電層とを効果的に接触させることができる。さらに、はんだ層によって、電極と第１の導電層との接触部分の周囲において、電極とはんだ層とが十分な接触面積で接触する。
【００２５】
従って、本発明に係る導電性粒子を用いた接続構造体の導通信頼性を高めることができる。
【００２６】
本発明に係る導電性粒子の投影像の円形度は０．６５以上、０．９５以下であることが好ましい。従って、上記はんだ層は、上記円形度が０．６５以上、０．９５以下であるように、外側の表面に凹凸を有することが好ましい。この場合には、電極とはんだ層との間のバインダー樹脂がより一層効果的に排除されやすく、またはんだ層の表面の凹部にバインダー樹脂が巻き込まれにくくなる。従って、接続構造体の導通信頼性をより一層高めることができる。上記はんだ層の円形度は、好ましくは０．６５以上、０．９５以下である。
【００２７】
なお上記円形度は、以下の公式で表されるものとする。
円形度は、４π＊Ｓ／Ｌ２
Ｓ：粒子の投影面積
Ｌ：粒子の投影像の周囲長
【００２８】
特に、上記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、上記第１の導電層の導電性は、上記はんだ層の導電性よりも高いことが好ましい。更に、上記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、上記第１の導電層の最外層の導電性は、上記はんだ層の導電性よりも高いことが好ましい。第１の導電層（単層の場合）又は第１の導電層の最外層（多層の場合）の導電性を、はんだ層の導電性よりも高くすることにより、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。本発明に係る導電性粒子を用いて電極間を電気的に接続する際には、第１の導電層を電極に接触させることが好ましい。
【００２９】
さらに、内層である第１の導電層の外側の表面上にはんだ層が配置されていることによって、内層である第１の導電層の酸化を防ぐことができる。よって、第１の導電層として、比較的酸化しやすい銅層、ニッケル層又はパラジウム層などを用いることができる。銅層、ニッケル層又はパラジウム層などは、酸化が進行しやすい一方で、導電性が高く、電極間の接続抵抗を低くすることを可能にする。
【００３０】
上記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、上記第１の導電層の融点は、上記はんだ層の融点よりも高いことが好ましい。更に、上記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、上記第１の導電層の最外層の融点は、上記はんだ層の融点よりも高いことが好ましい。これらの場合には、導電性粒子を用いて、加熱により接続構造体における電極間を接続する場合に、はんだ層を第１の導電層よりも先に溶融させることができるか、又ははんだ層のみを溶融させることができる。このため、第１の導電層と電極とをより一層容易に接触させたり、はんだ層と電極との接触面積をより一層大きくしたりすることができ、導電性粒子による電極間の接続をより一層確実に果たすことができる。
【００３１】
さらに、上記第１の導電層の表面上にはんだ層が配置されていることによって、接続対象部材の電極間の仮圧着時に、導通不良が生じた場合に、接続対象部材を再剥離することも容易になる。
【００３２】
また、本発明に係る導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散されて用いられる導電性粒子である。本発明に係る導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散されて異方性導電材料として用いられることが好ましい。該異方性導電材料を接続構造体における電極間の接続に用いた場合には、電極間の接続が容易である。例えば、接続対象部材上に設けられた電極上に導電性粒子を１個ずつ配置せずに、接続対象部材上に異方性導電材料を塗工又は積層するだけで、電極上に導電性粒子を配置できる。さらに、接続対象部材上に異方性導電材料層を形成した後、該異方性導電材料層に他の接続対象部材を電極が対向するように積層するだけで、電極間を電気的に接続できる。従って、接続対象部材の電極間が接続された接続構造体の製造効率を高めることができる。この電極間を電気的に接続する際に、第１の導電層を電極に接触させることが好ましい。さらに、接続対象部材間には、導電性粒子だけでなくバインダー樹脂も存在するので、接続対象部材を強固に接着させることができ、接続信頼性を高めることができる。
【００３３】
（導電性粒子）
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態及び実施例を説明することにより本発明を明らかにする。
【００３４】
図１に、本発明の第１の実施形態に係る導電性粒子を断面図で示す。
【００３５】
図１に示す導電性粒子１は、基材粒子２と、第１の導電層３と、はんだ層４とを備える。導電性粒子１は、バインダー樹脂中に分散されて用いられる。
【００３６】
第１の導電層３は、基材粒子２の表面２ａ上に配置されている。第１の導電層３は、基材粒子２の表面２ａを被覆している。導電性粒子１では、基材粒子２の表面２ａ上に第１の導電層３が直接積層されている。第１の導電層３は１層の構造を有する。第１の導電層３は内層である。第１の導電層３は外側の表面３ａに凹凸を有さない。但し、第１の導電層は外側の表面に凹凸を有していてもよい。
【００３７】
はんだ層４は、第１の導電層３の外側の表面３ａ上に配置されている。はんだ層４は、外側の表面４ａに凹凸を有する。はんだ層４は、第１の導電層３の外側の表面３ａ上に直接積層されている。はんだ層４は、第１の導電層３の外側の表面３ａを被覆している。はんだ層４は１層の構造を有する。はんだ層４は外層である。
【００３８】
図２に、本発明の第２の実施形態に係る導電性粒子を断面図で示す。
【００３９】
図２に示す導電性粒子１１は、基材粒子２と、第１の導電層１２と、はんだ層１３とを備える。導電性粒子１１は、バインダー樹脂中に分散されて用いられる。導電性粒子１１と導電性粒子１とは、導電層のみが異なっている。
【００４０】
第１の導電層１２は、基材粒子２の表面２ａ上に配置されている。第１の導電層１２は、基材粒子２の表面２ａを被覆している。第１の導電層１２は、２層の構造を有し、多層である。第１の導電層１２は、内側の導電層２１と、外側の導電層２２とを有する。外側の導電層２２は、第１の導電層１２の最外層である。第１の導電層１２は外側の表面１２ａに凹凸を有さない。但し、第１の導電層は外側の表面に凹凸を有していてもよい。
【００４１】
はんだ層１３は、第１の導電層１２の外側の表面１２ａ上に配置されている。はんだ層１３は、外側の表面１３ａに凹凸を有する。はんだ層１３は、第１の導電層１２の外側の表面１２ａ上に直接積層されている。はんだ層１３は、第１の導電層１２の最外層である外側の導電層２２の表面上に配置されている。はんだ層１３は、第１の導電層１２の外側の表面１２ａ及び外側の導電層２２の外側の表面を被覆している。
【００４２】
導電性粒子１，１１のように、第１の導電層は、１層の構造を有していてもよく、２層の積層構造を有していてもよい。さらに、第１の導電層は、２層以上の積層構造を有していてもよい。
【００４３】
上記基材粒子としては、樹脂粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子及び金属粒子等が挙げられる。
【００４４】
上記基材粒子は、樹脂により形成された樹脂粒子であることが好ましい。電極間を接続する際には、導電性粒子を電極間に配置した後、一般的に導電性粒子を圧縮させる。基材粒子が樹脂粒子であると、圧縮により導電性粒子が変形しやすく、導電性粒子と電極との接触面積が大きくなる。このため、電極間の導通信頼性を高めることができる。さらに、上記基材粒子が、ニッケルなどの金属又はガラスにより形成された粒子ではなく、樹脂により形成された樹脂粒子であると、導電性粒子の柔軟性を高めることができる。導電性粒子の柔軟性が高いと、導電性粒子に接触した電極の損傷を抑制できる。
【００４５】
上記樹脂粒子を形成するための樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン及びポリエーテルスルホン等が挙げられる。圧縮により導電性粒子を適度に変形させることができるので、上記樹脂粒子は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を１種又は２種以上重合させた重合体により形成されていることが好ましい。
【００４６】
上記無機粒子を形成するための無機物としては、シリカ及びカーボンブラック等が挙げられる。上記有機無機ハイブリッド粒子としては、架橋したアルコキシシリルポリマーとアクリル樹脂とにより形成された有機無機ハイブリッド粒子等が挙げられる。
【００４７】
基材粒子が金属粒子である場合に、該金属粒子を形成するための金属としては、銀、銅、ニッケル、ケイ素、金及びチタン等が挙げられる。但し、基材粒子は金属粒子ではないことが好ましい。
【００４８】
上記第１の導電層は、金属により形成されていることが好ましい。第１の導電層を構成する金属は、特に限定されない。該金属としては、例えば、錫、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム、並びにこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属として、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）も用いることができる。なかでも、導電性に優れることから、上記第１の導電層は、銅層、ニッケル層、金層、銀層又はパラジウム層であることが好ましい。上記金属は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４９】
上記基材粒子の表面上に第１の導電層を形成する方法、並びに第１の導電層の表面上にはんだ層を形成する方法は特に限定されない。第１の導電層及びはんだ層を形成する方法としては、例えば、無電解めっきによる方法、電気めっきによる方法、物理的な衝突による方法、メカノケミカル反応による方法、物理的蒸着又は物理的吸着による方法、並びに金属粉末もしくは金属粉末とバインダーとを含むペーストを樹脂粒子の表面にコーティングする方法等が挙げられる。なかでも、無電解めっき、電気めっき又は物理的な衝突による方法が好適である。上記物理的蒸着による方法としては、真空蒸着、イオンプレーティング及びイオンスパッタリング等の方法が挙げられる。また、上記物理的な衝突による方法では、例えば、シータコンポーザ等が用いられる。
【００５０】
本発明に係る導電性粒子では、上記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、上記第１の導電層が銅層、ニッケル層又はパラジウム層であることが好ましく、銅層であることがより好ましい。また、上記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、上記第１の導電層の最外層が銅層、ニッケル層又はパラジウム層であることが好ましく、銅層であることがより好ましい。この場合には、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。また、これらの好ましい導電層の表面には、はんだ層をより一層容易に形成できる。
【００５１】
銅層、ニッケル層、金層、銀層及びパラジウム層の導電性は、はんだ層の導電性よりも高い。このため、電極間の導通信頼性を高めることができる。一方で、銅層及びパラジウム層も、比較的酸化しやすい性質を有する。しかしながら、本発明に係る導電性粒子では、第１の導電層が銅層及びパラジウム層である場合に、該銅層及びパラジウム層の表面上にはんだ層が配置されているため、銅層及びパラジウム層の酸化を効果的に抑制できる。
【００５２】
上記はんだ層を構成する錫以外の金属としては、上述した導電層を構成する金属が挙げられる。はんだ層は、合金であってもよい。はんだ層を構成する金属の具体例としては、ビスマス、銀及びインジウム等が挙げられる。はんだ層における錫と錫以外の金属との重量比を調整することにより、はんだ層の融点は調整可能である。
【００５３】
上記はんだ層は、上記第１の導電層の表面全体上に配置されていることが好ましい。上記はんだ層は、上記第１の導電層の表面全体上に直接積層されていることが好ましい。上記はんだ層は、上記第１の導電層の表面全体を被覆していることが好ましい。これらの場合に、上記はんだ層は、上記第１の導電層の表面上に部分的に配置又は積層されておらず、上記第１の導電層の表面を部分的に被覆していない。上記はんだ層が、上記第１の導電層の表面全体上に配置又は積層されていることにより、第１の導電層の酸化が部分的に進行し難くなる。このため、接続構造体の導通信頼性を充分に高めることができる。
【００５４】
上記第１の導電層の表面上に上記はんだ層を形成する方法は、物理的な衝突による方法であることが好ましい。上記はんだ層は、物理的な衝撃により、導電層の表面上に配置されていることが好ましい。
【００５５】
上記はんだ層の表面に凹凸を形成する方法としては、物理的な衝突によりはんだ層を形成する方法、磁性、静電気、ファンデルワールス吸着、メカノケミカル等によりはんだ層を第１の導電層の表面上に付着させる方法等が挙げられる。また、表面が平滑なはんだ層を形成した後、外力を加えて、はんだ層の表面を変形させてもよい。はんだ層の表面に粒子を衝突させることにより、はんだ層の表面に凹凸を形成してもよい。
【００５６】
従来、導電層の外側の表面層にはんだ層を有する導電性粒子の粒子径は、数百μｍ程度であった。これは、粒子径が数十μｍであり、かつ表面層がはんだ層である導電性粒子を得ようとしても、はんだ層を均一に形成できなかったためである。これに対して、無電解めっき時に分散条件を最適化することによりはんだ層を形成した場合には、導電性粒子の粒子径が数十μｍ、特に粒子径が０．１μｍ以上、５０μｍ以下の導電性粒子を得る場合であっても、第１の導電層の表面上にはんだ層を均一に形成できる。また、シータコンポーザを用いることによっても、粒子径が５０μｍ以下である導電性粒子を得る場合であっても、第１の導電層の表面上にはんだ層を均一に形成できる。
【００５７】
はんだ層１００重量％中、錫の含有量は、好ましくは９０重量％未満、より好ましくは８５重量％以下である。また、はんだ層１００重量％中の錫の含有量は、はんだ層の融点などを考慮して適宜決定される。はんだ層１００重量％中の錫の含有量は、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、更に好ましくは２０重量％以上である。
【００５８】
第１の導電層及びはんだ層の厚みはそれぞれ、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは５０ｎｍ以上、更に好ましくは１００ｎｍ以上、好ましくは２０００ｎｍ以下、より好ましくは１０００ｎｍ以下である。第１の導電層及びはんだ層の厚みが上記下限以上であると、導電性が十分に高くなる。第１の導電層及びはんだ層の厚みが上記上限以下であると、基材粒子と第１の導電層及びはんだ層との熱膨張率の差が小さくなり、第１の導電層及びはんだ層の剥離が生じ難くなる。
【００５９】
第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、第１の導電層の最外層の厚みは、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは２５ｎｍ以上、特に好ましくは５０ｎｍ以上、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下である。第１の導電層の最外層の厚みが上記下限以上であると、導電性が十分に高くなる。第１の導電層の最外層の厚みが上記上限以下であると、基材粒子と第１の導電層の最外層との熱膨張率の差が小さくなり、第１の導電層の最外層の剥離が生じ難くなる。
【００６０】
上記導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは８０μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下、特に好ましくは４０μｍ以下である。導電性粒子の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性粒子と電極との接触面積が充分に大きくなり、かつ導電層を形成する際に凝集した導電性粒子が形成されにくくなる。また、導電性粒子を介して接続された電極間の間隔が大きくなりすぎず、かつ導電層が基材粒子の表面から剥離し難くなる。
【００６１】
異方性導電材料における導電性粒子に適した大きさであり、かつ電極間の間隔をより一層小さくすることができるので、導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下である。
【００６２】
上記導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子５０個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
【００６３】
本発明に係る導電性粒子は、はんだ層の表面上に配置された絶縁性粒子を備えていてもよい。はんだ層の表面上に配置された絶縁性粒子は、複数であることが好ましい。
【００６４】
絶縁性粒子を備えた導電性粒子を電極間の接続に用いると、隣接する電極間の短絡を防止できる。具体的には、複数の導電性粒子が接触したときに、複数の電極間に絶縁性粒子が存在するので、上下の電極間ではなく横方向に隣り合う電極間の短絡を防止できる。なお、電極間の接続の際に、２つの電極で導電性粒子を加圧することにより、導電性粒子におけるはんだ層と電極との間の絶縁性粒子を容易に排除できる。
【００６５】
上記絶縁性粒子を構成する絶縁性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン類、（メタ）アクリレート重合体、（メタ）アクリレート共重合体、ブロックポリマー、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂の架橋物、熱硬化性樹脂及び水溶性樹脂等が挙げられる。
【００６６】
上記ポリオレフィン類としては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。上記（メタ）アクリレート重合体としては、ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリエチル（メタ）アクリレート及びポリブチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。上記ブロックポリマーとしては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ＳＢ型スチレン−ブタジエンブロック共重合体、及びＳＢＳ型スチレン−ブタジエンブロック共重合体、並びにこれらの水素添加物等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、ビニル重合体及びビニル共重合体等が挙げられる。上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びメラミン樹脂等が挙げられる。上記水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド及びメチルセルロース等が挙げられる。なかでも、水溶性樹脂が好ましく、ポリビニルアルコールがより好ましい。
【００６７】
上記はんだ層の表面に絶縁性粒子を付着させる方法としては、化学的方法、及び物理的もしくは機械的方法等が挙げられる。上記化学的方法としては、例えば、界面重合法、粒子存在下での懸濁重合法及び乳化重合法等が挙げられる。上記物理的もしくは機械的方法としては、スプレードライ、ハイブリタイゼーション、静電付着法、噴霧法、ディッピング及び真空蒸着による方法等が挙げられる。なかでも、絶縁性粒子が脱離し難いことから、上記はんだ層の表面に、化学結合を介して絶縁性粒子を付着させる方法が好ましい。
【００６８】
（異方性導電材料）
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂と、該バインダー樹脂中に分散された上述した導電性粒子とを含む。すなわち、本発明に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された第１の導電層と、該第１の導電層の外側の表面上に配置されたはんだ層とを備える。該はんだ層は、外側の表面に凹凸を有する。
【００６９】
本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
【００７０】
上記バインダー樹脂は特に限定されない。上記バインダー樹脂として、例えば、絶縁性の樹脂が用いられる。上記バインダー樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記バインダー樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００７１】
上記ビニル樹脂の具体例としては、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂の具体例としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型樹脂であってもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。
【００７２】
上記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。この場合には、電極間を電気的に接続する際の加熱により、導電性粒子のはんだ層を溶融させるとともに、バインダー樹脂を硬化させることができる。このため、はんだ層又は第１の導電層による電極間の接続と、バインダー樹脂による接続対象部材の接続とを同時に行うことができる。
【００７３】
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂を硬化させるために、硬化剤を含むことが好ましい。
【００７４】
上記硬化剤は特に限定されない。上記硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤及び酸無水物硬化剤等が挙げられる。硬化剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００７５】
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスをさらに含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだ層の表面に酸化被膜が形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜を効果的に除去できる。
【００７６】
上記フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。フラックスは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００７７】
上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びヒドラジン等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、松脂であることが好ましい。松脂の使用により、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。
【００７８】
上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。フラックスは、ロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。
【００７９】
上記フラックスは、バインダー樹脂中に分散されていてもよく、導電性粒子の表面上に付着していてもよい。
【００８０】
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスの活性度を調整するために、塩基性有機化合物を含んでいてもよい。上記塩基性有機化合物としては、塩酸アニリン及び塩酸ヒドラジン等が挙げられる。
【００８１】
異方性導電材料の保管時に、導電性粒子の沈降をより一層抑制する観点からは、異方性導電材料１００重量％中、上記バインダー樹脂の含有量は好ましくは３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上、更に好ましくは８０重量％以上、好ましくは９９．９９重量％以下、より好ましくは９９．９重量％以下である。上記バインダー樹脂の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性粒子の沈降がより一層生じ難くなり、かつ異方性導電材料により接続された接続対象部材の接続信頼性をより一層高めることができる。
【００８２】
硬化剤を用いる場合には、上記バインダー樹脂１００重量部に対して、上記硬化剤の含有量は好ましくは０．０１重量部以上、より好ましくは０．１重量部以上、好ましくは１００重量部以下、より好ましくは５０重量部以下である。上記硬化剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、上記バインダー樹脂を十分に硬化させることができ、更に硬化後に硬化剤に由来する残渣が生じ難くなる。
【００８３】
異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は好ましくは０．０１重量％以上、より好ましくは０．１重量％以上、好ましくは２０重量％以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性粒子の沈降がより一層生じ難くなり、かつ電極間の導通信頼性がより一層高くなる。
【００８４】
異方性導電材料１００重量％中、フラックスの含有量は０重量％以上、好ましくは０．５重量％以上、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２５重量％以下である。異方性導電材料は、フラックスを含んでいなくてもよい。フラックスの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ層の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。
【００８５】
本発明に係る異方性導電材料は、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤又は難燃剤等の各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
【００８６】
上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ特に限定されない。上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法としては、例えば、バインダー樹脂中に導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、バインダー樹脂中へ添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、並びにバインダー樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法等が挙げられる。
【００８７】
本発明に係る異方性導電材料は、異方性導電ペースト、異方性導電インク、異方性導電粘接着剤、異方性導電フィルム、又は異方性導電シート等として使用できる。本発明の導電性粒子を含む異方性導電材料が、異方性導電フィルム又は異方性導電シート等のフィルム状の接着剤として使用される場合には、該導電性粒子を含むフィルム状の接着剤に、導電性粒子を含まないフィルム状の接着剤が積層されていてもよい。ただし、上述のように、本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
【００８８】
（接続構造体）
本発明に係る異方性導電材料を用いて、接続対象部材を接続することにより、接続構造体を得ることができる。
【００８９】
上記接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備えており、該接続部が本発明に係る異方性導電材料により形成されていることが好ましい。上記接続部は、本発明に係る異方性導電材料を硬化させることにより形成されていることが好ましい。
【００９０】
図３に、本発明の第１の実施形態に係る導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に正面断面図で示す。
【００９１】
図３に示す接続構造体５１は、第１の接続対象部材５２と、第２の接続対象部材５３と、第１，第２の接続対象部材５２，５３を電気的に接続している接続部５４とを備える。接続部５４は、導電性粒子１とバインダー樹脂とを含む異方性導電材料を硬化させることにより形成されている。なお、図３では、導電性粒子１は、図示の便宜上、略図的に示されている。
【００９２】
第１の接続対象部材５２の上面５２ａには、複数の電極５２ｂが設けられている。第２の接続対象部材５３の下面５３ａには、複数の電極５３ｂが設けられている。電極５２ｂと電極５３ｂとが、１つ又は複数の導電性粒子１により電気的に接続されている。従って、第１，第２の接続対象部材５２，５３が導電性粒子１により電気的に接続されている。
【００９３】
上記接続構造体の製造方法は特に限定されない。接続構造体の製造方法の一例として、第１の接続対象部材と第２の接続対象部材との間に上記異方性導電材料を配置し、積層体を得た後、該積層体を加熱及び加圧する方法等が挙げられる。加熱及び加圧により、導電性粒子１のはんだ層４が溶融して、該導電性粒子１により電極５２ｂ，５３ｂ間が電気的に接続される。このとき、第１の導電層３を電極５２ｂ，５３ｂに接触させることが好ましい。バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、バインダー樹脂が硬化して、硬化したバインダー樹脂により第１，第２の接続対象部材５２，５３が接続される。
【００９４】
上記加圧の圧力は９．８〜１０４〜４．９×１０６Ｐａ程度である。上記加熱の温度は、１２０〜２２０℃程度である。
【００９５】
図４に、図３に示す接続構造体５１における導電性粒子１と電極５２ｂ，５３ｂとの接続部分を拡大して正面断面図で示す。図４に示すように、接続構造体５１では、上記積層体を加熱及び加圧することにより、導電性粒子１のはんだ層４が溶融した後、溶融したはんだ層部分４ｂが電極５２ｂ，５３ｂと十分に接触する。また、はんだ層４が外側の表面４ａに凹凸を有するので、はんだ層４と電極５２ｂ，５３ｂとの間の樹脂が効果的に排除される。また、表面層がはんだ層４である導電性粒子１を用いることにより、はんだ層４を速やかに溶融させることができ、導電性粒子１と電極５２ｂ，５３ｂとの接触面積を大きくすることができる。このため、接続構造体５１の導通信頼性を高めることができる。また、第１の導電層３を電極５２ｂ，５３ｂに接触させることにより、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。なお、加熱により、一般にフラックスは次第に失活する。
【００９６】
上記接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びにプリント基板、フレキシブルプリント基板及びガラス基板等の回路基板等が挙げられる。
【００９７】
上記接続対象部材に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物としては、３価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び３価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記３価の金属元素としては、Ｓｎ、Ａｌ及びＧａ等が挙げられる。
【００９８】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００９９】
（実施例１）
（１）導電性粒子の作製
平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製「ミクロパールＳＰ−２２０」）を無電解銅めっきし、厚み１μｍの銅層を形成して、粒子Ｘを得た。その後、シータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いて、得られた粒子Ｘの銅層の表面上で、はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を溶融させて、銅層の表面上に厚み２μｍのはんだ層を形成した。このとき、はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を考慮した。
【０１００】
このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍの銅層が形成されており、該銅層の表面上に厚み２μｍのはんだ層（錫を４２重量％含む）が形成されている導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子では、はんだ層は外側の表面に凹凸を有し、該導電性粒子の投影像の円形度は、０．８０であった。なお、第１の導電層である銅層の融点は、はんだ層の融点よりも高い。
【０１０１】
（２）異方性導電材料の作製
バインダー樹脂であるＴＥＰＩＣ−ＰＡＳ Ｂ２２（日産化学工業社製、比重１．４）１００重量部、硬化剤であるＴＥＰ−２Ｅ４ＭＺ（日本曹達社製）１５重量部と、弱活性ロジン５重量部とを配合し、さらに作製直後の導電性粒子１０重量部を添加した後、遊星式攪拌機を用いて２０００ｒｐｍで５分間攪拌することにより、異方性導電ペーストである異方性導電材料を得た。
【０１０２】
（実施例２）
はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を調整して、導電性粒子の投影像の円形度を０．７０に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０３】
（実施例３）
はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を調整して、導電性粒子の投影像の円形度を０．６５未満に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０４】
（実施例４）
はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を考調整して、導電性粒子の投影像の円形度を０．９５に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０５】
（実施例５）
はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を調整して、導電性粒子の投影像の円形度を０．９５を超えるように変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０６】
（実施例６）
樹脂粒子を、平均粒子径３０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製「ミクロパール−ＳＰ２３０」）に変更したこと、電解銅めっきにより形成した銅層の厚みを１μｍから２．５μｍに変更したこと、並びにはんだ微粉末の使用量を増やしてはんだ層の厚みを２μｍから５μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。得られた導電性粒子の投影像の円形度は、０．８０であった。
【０１０７】
（実施例７）
はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を、はんだ微粉末（錫７８重量％とビスマス２２重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。得られた導電性粒子の投影像の円形度は、０．８０であった。なお、第１の導電層である銅層の融点は、はんだ層（錫を７８重量％含む）の融点よりも高い。
【０１０８】
（実施例８）
平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製「ミクロパールＳＰ−２２０」）を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚み０．３μｍの下地ニッケルめっき層を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解ニッケルめっきし、厚み１μｍのニッケル層を形成して、粒子Ｙを得た。その後、シータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いて、得られた粒子Ｙのニッケル層の表面上で、はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を溶融させて、ニッケル層の表面上に厚み２μｍのはんだ層を形成した。このとき、はんだ層が外側の表面に凹凸を有するように２種のはんだ微粉末混合割合を考慮した。
【０１０９】
このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍのニッケル層が形成されており、該ニッケル層の表面上に厚み２μｍのはんだ層（錫を４２重量％含む）が形成されている導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子では、はんだ層は外側の表面に凹凸を有し、該導電性粒子の投影像の円形度は、０．８０であった。なお、第１の導電層であるニッケル層の融点は、はんだ層の融点よりも高い。得られた導電性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１１０】
（比較例１）
はんだ粒子（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％、平均粒子径１５μｍ）を用意した。上記はんだ粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１１１】
（比較例２）
比較例２では、はんだ層の表面が平滑である導電性粒子を作製した。
【０１１２】
実施例１で得られた粒子Ｘを用意した。シータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いて、得られた粒子の銅層の表面上で、はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を溶融させて、銅層の表面上に厚み２μｍのはんだ層を形成した。このとき、はんだ層が外側の表面が平滑になるように２種のはんだ微粉末混合割合を考慮した。
【０１１３】
このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍの銅層が形成されており、該銅層の表面に厚み２μｍのはんだ層（錫を４２重量％含む）が形成されている導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１１４】
（比較例３）
比較例３では、はんだ層の表面が平滑である導電性粒子を作製した。
【０１１５】
実施例８で得られた粒子Ｙを用意した。シータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いて、得られた粒子のニッケル層の表面上で、はんだ微粉末（錫４２重量％とビスマス５８重量％とを含む、平均粒子径２００ｎｍ及び３０００ｎｍの２種）を溶融させて、ニッケル層の表面上に厚み２μｍのはんだ層を形成した。このとき、はんだ層が外側の表面が平滑になるように２種のはんだ微粉末混合割合を考慮した。
【０１１６】
このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍのニッケル層が形成されており、該ニッケル層の表面上に厚み２μｍのはんだ層（錫を４２重量％含む）が形成されている導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１１７】
（評価）
（１）接続構造体の作製
Ｌ／Ｓが２００μｍ／２００μｍの金電極パターンが上面に形成されたＦＲ−４基板を用意した。また、Ｌ／Ｓが２００μｍ／２００μｍの金電極パターンが下面に形成されたポリイミド基板（フレキシブル基板）を用意した。
【０１１８】
上記ＦＲ−４基板の上面に、得られた異方性導電材料を撹拌してから、異方性導電材料に含まれている導電性粒子の平均粒子径の２倍の厚みとなるように塗工し、異方性導電材料層を形成した。
【０１１９】
次に、異方性導電材料層の上面にポリイミド基板（フレキシブル基板）を、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電材料層の温度が１８５℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、２．０ＭＰａの圧力をかけて、異方性導電材料層を１８５℃で硬化させて、接続構造体を得た。
【０１２０】
なお、実施例及び比較例の異方性導電材料を用いて、上記接続構造体をそれぞれ１０００個作製した。
【０１２１】
（２）導通信頼性（上下の電極間の導通試験）
得られた接続構造体の上下の電極間の接続抵抗を、４端子法により測定した。２つの接続抵抗の平均値を算出した。接続抵抗の平均値が２．０Ω以下である場合を「良好」、接続抵抗の平均値が２Ωを超える場合を「不良」と判定した。
【０１２２】
１０００個の接続構造体の中で、良好と判定された接続構造体の割合から、導通信頼性を下記の評価基準で評価した。
【０１２３】
［導通信頼性の判定基準］
○○：１０００個の接続構造体中、良好と判定された接続構造体の割合が７５％以上
○：１０００個の接続構造体中、良好と判定された接続構造体の割合が５０％以上、７５％未満
×：１０００個の接続構造体中、良好と判定された接続構造体の割合が２５％以上、５０％未満
××：１０００個の接続構造体中、良好と判定された接続構造体の割合が２５％未満
結果を下記の表１に示す。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
なお、実施例１〜８で得られた異方性導電材料を用いた接続構造体では、はんだ層が溶融した後、固化しており、第１の導電層と電極が接触していた。また、実施例及び比較例において、接続抵抗の平均値が２Ωを超え、不良と判定された接続構造体の断面を観察した結果、はんだ層と電極との間にバインダー樹脂が挟み込まれているか、又は銅層又はニッケル層と電極との間にバインダー樹脂が挟み込まれていた。
【符号の説明】
【０１２６】
１…導電性粒子
２…基材粒子
２ａ…表面
３…第１の導電層
３ａ…表面
４…はんだ層
４ａ…外側の表面
４ｂ…溶融したはんだ層部分
１１…導電性粒子
１２…第１の導電層
１２ａ…表面
１３…はんだ層
１３ａ…外側の表面
２１…内側の第１の導電層
２２…外側の第１の導電層
５１…接続構造体
５２…第１の接続対象部材
５２ａ…上面
５２ｂ…電極
５３…第２の接続対象部材
５３ａ…下面
５３ｂ…電極
５４…接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー樹脂中に分散されて用いられる導電性粒子であって、
基材粒子と、
前記基材粒子の表面上に配置された第１の導電層と、
前記第１の導電層の外側の表面上に配置されたはんだ層とを備え、
前記はんだ層が、外側の表面に凹凸を有する、導電性粒子。
【請求項２】
導電性粒子の投影像の円形度が０．６５以上、０．９５以下である、請求項１に記載の導電性粒子。
【請求項３】
前記第１の導電層が、１層の構造又は２層以上の積層構造を有し、
前記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、前記第１の導電層の導電性が、前記はんだ層の導電性よりも高く、
前記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、前記第１の導電層の最外層の導電性が、前記はんだ層の導電性よりも高い、請求項１又は２に記載の導電性粒子。
【請求項４】
平均粒子径が０．１μｍ以上、５０μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性粒子。
【請求項５】
前記基材粒子が樹脂粒子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性粒子。
【請求項６】
バインダー樹脂と、
前記バインダー樹脂中に分散されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性粒子とを含む、異方性導電材料。
【請求項７】
フラックスをさらに含む、請求項６に記載の異方性導電材料。
【請求項８】
第１の接続対象部材と、
第２の接続対象部材と、
前記第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性粒子がバインダー樹脂中に分散されている異方性導電材料により形成されている、接続構造体。
【請求項１】
バインダー樹脂中に分散されて用いられる導電性粒子であって、
基材粒子と、
前記基材粒子の表面上に配置された第１の導電層と、
前記第１の導電層の外側の表面上に配置されたはんだ層とを備え、
前記はんだ層が、外側の表面に凹凸を有する、導電性粒子。
【請求項２】
導電性粒子の投影像の円形度が０．６５以上、０．９５以下である、請求項１に記載の導電性粒子。
【請求項３】
前記第１の導電層が、１層の構造又は２層以上の積層構造を有し、
前記第１の導電層が１層の構造を有する場合には、前記第１の導電層の導電性が、前記はんだ層の導電性よりも高く、
前記第１の導電層が２層以上の積層構造を有する場合には、前記第１の導電層の最外層の導電性が、前記はんだ層の導電性よりも高い、請求項１又は２に記載の導電性粒子。
【請求項４】
平均粒子径が０．１μｍ以上、５０μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性粒子。
【請求項５】
前記基材粒子が樹脂粒子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性粒子。
【請求項６】
バインダー樹脂と、
前記バインダー樹脂中に分散されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性粒子とを含む、異方性導電材料。
【請求項７】
フラックスをさらに含む、請求項６に記載の異方性導電材料。
【請求項８】
第１の接続対象部材と、
第２の接続対象部材と、
前記第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性粒子がバインダー樹脂中に分散されている異方性導電材料により形成されている、接続構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１５５９５０（Ｐ２０１２−１５５９５０Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９９４（Ｐ２０１１−１２９９４）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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