(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023131561
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】導電粒子、回路接続用接着フィルム及びその製造方法、並びに、接続構造体及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01B 5/00 20060101AFI20230914BHJP
H01B 1/00 20060101ALI20230914BHJP
H01B 1/22 20060101ALI20230914BHJP
H01B 5/16 20060101ALI20230914BHJP
H01R 11/01 20060101ALI20230914BHJP
H01R 43/00 20060101ALI20230914BHJP
C09J 7/35 20180101ALI20230914BHJP
【FI】
H01B5/00 M
H01B1/00 M
H01B1/22 D
H01B5/16
H01R11/01 501C
H01R43/00 H
C09J7/35
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022036397
(22)【出願日】2022-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】株式会社レゾナック
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100169454
【弁理士】
【氏名又は名称】平野 裕之
(74)【代理人】
【識別番号】100211018
【弁理士】
【氏名又は名称】財部 俊正
(72)【発明者】
【氏名】松沢 光晴
(72)【発明者】
【氏名】山崎 将平
(72)【発明者】
【氏名】富坂 克彦
(72)【発明者】
【氏名】松崎 敏暁
(72)【発明者】
【氏名】関 英之
【テーマコード(参考)】
4J004
5E051
5G301
5G307
【Fターム(参考)】
4J004AA13
4J004AB05
4J004BA02
4J004FA05
5E051CA03
5G301DA03
5G301DA05
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5G301DA11
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5G301DD03
5G301DD08
5G301DE01
5G307AA02
5G307HA02
5G307HB01
5G307HB03
5G307HC01
(57)【要約】
【課題】 接続構造体における隣り合う電極間の絶縁性と導電粒子の捕捉性を向上させることができる、回路接続用接着フィルム用の導電粒子を提供すること。
【解決手段】 回路接続用接着フィルム用の導電粒子Pであって、導電性の母粒子31と、該母粒子31の表面を被覆する子粒子32と、を備え、子粒子32の、水中での平均粒子径に対するメチルエチルケトン中での平均粒子径の比が、1.15超1.30以下である、導電粒子P。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回路接続用接着フィルム用の導電粒子であって、
導電性の母粒子と、該母粒子の表面を被覆する子粒子と、を備え、
前記子粒子の、水中での平均粒子径に対するメチルエチルケトン中での平均粒子径の比が、1.15超1.30以下である、導電粒子。
【請求項2】
前記子粒子による前記母粒子の表面の被覆率が、30.0%以上である、請求項1に記載の導電粒子。
【請求項3】
前記子粒子による前記母粒子の表面の被覆率のC.V.値が、20.0%以下である、請求項1又は2に記載の導電粒子。
【請求項4】
SEMにより倍率30000倍で観察して求められる前記子粒子の平均粒子径が、200~400nmである、請求項1~3のいずれか一項に記載の導電粒子。
【請求項5】
前記導電粒子からなる膜を形成したとき、該膜の表面の水に対する接触角が、85~115°となる、請求項1~4のいずれか一項に記載の導電粒子。
【請求項6】
前記子粒子が、極性基含有モノマーをモノマー単位として含む重合体を含有する、1~5のいずれか一項に記載の導電粒子。
【請求項7】
前記極性基含有モノマーが、(メタ)アクリル酸及びその塩、スチレンスルホン酸及びその塩、(メタ)アクリロイル基含有リン酸モノエステル及びその塩、(メタ)アクリロイル基含有エポキシモノマー、(メタ)アクリロイル基含有カルボン酸エステル、並びに、(メタ)アクリロイル基含有アルコキシシラン及びその加水分解物からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項6に記載の導電粒子。
【請求項8】
前記重合体にモノマー単位として含まれる前記極性基含有モノマーの含有量が、前記重合体に含まれるモノマー単位の全量を基準として、9.0~15.0モル%である、請求項6又は7に記載の導電粒子。
【請求項9】
前記重合体が、非芳香族架橋性モノマーと非架橋性モノマーとをモノマー単位として含む、請求項6~8のいずれか一項に記載の導電粒子。
【請求項10】
前記非芳香族架橋性モノマーが、エーテル結合を有していてもよい炭化水素鎖と、該炭化水素鎖に結合する複数の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する多官能(メタ)アクリレートモノマーである、請求項9に記載の導電粒子。
【請求項11】
前記非架橋性モノマーがメタクリル酸エステルである、請求項9又は10に記載の導電粒子。
【請求項12】
前記重合体が乳化重合体である、請求項6~11のいずれか一項に記載の導電粒子。
【請求項13】
接着剤成分と、請求項1~12のいずれか一項に記載の導電粒子と、を含む、導電性接着剤層を備える、回路接続用接着フィルム。
【請求項14】
第一の電極を有する第一の部材と、第二の電極を有する第二の部材と、前記第一の部材及び前記第二の部材の間に配置され、前記第一の電極及び前記第二の電極を互いに電気的に接続する接続部と、を備え、
前記接続部が、請求項13に記載の回路接続用接着フィルムの硬化物を含む、接続構造体。
【請求項15】
第一の電極を有する第一の部材と第二の電極を有する第二の部材とを、前記第一の部材と前記第二の部材との間に請求項13に記載の回路接続用接着フィルムを介在させた状態で熱圧着し、前記第一の電極と前記第二の電極とを互いに電気的に接続する工程を備える、接続構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導電粒子、回路接続用接着フィルム及びその製造方法、並びに、接続構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、液晶ディスプレイとテープキャリアパッケージ(TCP)との接続、フレキシブルプリント配線基板(FPC)とTCPとの接続又はFPCとプリント配線板との接続のための接着材料として、接着剤中に導電粒子が分散された回路接続用接着フィルム(例えば異方導電性接着フィルム)が使用されている。また、半導体シリコンチップを基板に実装する場合にも、従来のワイヤーボンディングに代えて、半導体シリコンチップを基板に直接実装する、いわゆるチップオンガラス(COG)が行われており、ここでも回路接続用接着フィルム(例えば異方導電性接着フィルム)が用いられている。ここで、「異方導電性」とは、加圧方向には導通し、非加圧方向では絶縁性を保つという意味である。
【0003】
近年では、電子機器の発達に伴い、配線の高密度化及び回路の高機能化が進んでいる。その結果、接続電極間の間隔が狭い接続構造体が要求され、接続部材のバンプ電極も小面積化されてきている。小面積化されたバンプ接続において安定した電気的接続を得るためには、充分な数の導電粒子がバンプ電極と基板側の回路電極との間に介在している必要がある。
【0004】
これに対し、回路接続用接着フィルム内の導電粒子に磁力を加えることで凝集状態にある導電粒子同士を離間させ、隣り合う電極間の絶縁性と導電粒子の捕捉性(対向する電極間の接続性)を向上させる手法が検討されている。例えば、特許文献1では、回路接続用接着フィルムの厚さ方向に磁場を印加することにより導電粒子同士を離間させる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明者らは、上記特許文献1記載の手法によらず、隣り合う電極間の絶縁性と導電粒子の捕捉性(対向する電極間の接続性)を向上させる手法を検討した。
【0007】
本発明は、接続構造体における隣り合う電極間の絶縁性と導電粒子の捕捉性を向上させることができる、回路接続用接着フィルム用の導電粒子を提供すること、該導電粒子を用いた回路接続用接着フィルム及びその製造方法を提供すること、並びに、該回路接続用接着フィルムを用いて得られる接続構造体及びその製造方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、いくつかの側面において、下記の[1]~[15]を提供する。
【0009】
[1] 回路接続用接着フィルム用の導電粒子であって、導電性の母粒子と、該母粒子の表面を被覆する子粒子と、を備え、前記子粒子の、水中での平均粒子径に対するメチルエチルケトン中での平均粒子径の比が、1.15超1.30以下である、導電粒子。
【0010】
[2] 前記子粒子による前記母粒子の表面の被覆率が、30.0%以上である、[1]に記載の導電粒子。
【0011】
[3] 前記子粒子による前記母粒子の表面の被覆率のC.V.値が、20.0%以下である、[1]又は[2]に記載の導電粒子。
【0012】
[4] SEMにより倍率30000倍で観察して求められる前記子粒子の平均粒子径が、200~400nmである、[1]~[3]のいずれかに記載の導電粒子。
【0013】
[5] 前記導電粒子からなる膜を形成したとき、該膜の表面の水に対する接触角が、85~115°となる、[1]~[4]のいずれかに記載の導電粒子。
【0014】
[6] 前記子粒子が、極性基含有モノマーをモノマー単位として含む重合体を含有する、[1]~[5]のいずれかに記載の導電粒子。
【0015】
[7] 前記極性基含有モノマーが、(メタ)アクリル酸及びその塩、スチレンスルホン酸及びその塩、(メタ)アクリロイル基含有リン酸モノエステル及びその塩、(メタ)アクリロイル基含有エポキシモノマー、(メタ)アクリロイル基含有カルボン酸エステル、並びに、(メタ)アクリロイル基含有アルコキシシラン及びその加水分解物からなる群より選択される少なくとも一種を含む、[6]に記載の導電粒子。
【0016】
[8] 前記重合体にモノマー単位として含まれる前記極性基含有モノマーの含有量が、前記重合体に含まれるモノマー単位の全量を基準として、9.0~15.0モル%である、[6]又は[7]に記載の導電粒子。
【0017】
[9] 前記重合体が、非芳香族架橋性モノマーと非架橋性モノマーとをモノマー単位として含む、[6]~[8]のいずれか一項に記載の導電粒子。
【0018】
[10] 前記非芳香族架橋性モノマーが、エーテル結合を有していてもよい炭化水素鎖と、該炭化水素鎖に結合する複数の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する多官能(メタ)アクリレートモノマーである、[9]に記載の導電粒子。
【0019】
[11] 前記非架橋性モノマーがメタクリル酸エステルである、[9]又は[10]に記載の導電粒子。
【0020】
[12] 前記重合体が乳化重合体である、[6]~[11]のいずれかに記載の導電粒子。
【0021】
[13] 接着剤成分と、[1]~[12]のいずれかに記載の導電粒子と、を含む、導電性接着剤層を備える、回路接続用接着フィルム。
【0022】
[14] 第一の電極を有する第一の部材と、第二の電極を有する第二の部材と、前記第一の部材及び前記第二の部材の間に配置され、前記第一の電極及び前記第二の電極を互いに電気的に接続する接続部と、を備え、前記接続部が、[13]に記載の回路接続用接着フィルムの硬化物を含む、接続構造体。
【0023】
[15] 第一の電極を有する第一の部材と第二の電極を有する第二の部材とを、前記第一の部材と前記第二の部材との間に[13]に記載の回路接続用接着フィルムを介在させた状態で熱圧着し、前記第一の電極と前記第二の電極とを互いに電気的に接続する工程を備える、接続構造体の製造方法。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、接続構造体における隣り合う電極間の絶縁性と導電粒子の捕捉性を向上させることができる、回路接続用接着フィルム用の導電粒子を提供することができる。また、本発明によれば、前記導電粒子を用いた回路接続用接着フィルム及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、前記回路接続用接着フィルムを用いて得られる接続構造体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【
図1】本発明に係る導電粒子の一実施形態を示す模式断面図である。
【
図2】本発明に係る回路接続用接着フィルムの一実施形態を示す模式的断面図である。
【
図3】本発明に係る接続構造体の一実施形態を示す模式断面図である。
【
図4】
図3に示した接続構造体の製造工程を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本明細書中、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。また、個別に記載した上限値及び下限値は任意に組み合わせ可能である。また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート、及び、それに対応するメタクリレートの少なくとも一方を意味する。「(メタ)アクリロイル」等の他の類似の表現においても同様である。また、「(ポリ)」とは「ポリ」の接頭語がある場合とない場合の双方を意味する。また、「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。また、以下で例示する材料は、特に断らない限り、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
【0027】
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【0028】
<導電粒子>
図1は、一実施形態の導電粒子を示す模式断面図である。導電粒子Pは、回路接続用接着フィルム用の導電粒子であり、導電性の母粒子31と、該母粒子31の表面を被覆する子粒子32と、を備える。ここで、本明細書中、導電性とは、絶縁性ではないことを意味し、絶縁性とは、粉体抵抗測定装置によって測定される抵抗値が1.0E+09Ωより大きいことを意味する。なお、回路接続用接着フィルムの特殊な製造方法として、接着剤成分と導電粒子とを含む膜中の該導電粒子に外力(例えば磁力)を加えることにより該導電粒子を分散させる工程(外力付加工程)を備える回路接続用接着フィルムの製造方法が知られているが、本実施形態の導電粒子Pは、上記のようないわゆる「外力分散型回路接続用接着フィルム」以外の回路接続用接着フィルムに好適に用いられる。
【0029】
本実施形態の導電粒子Pにおいて、子粒子32の、水中での平均粒子径に対するメチルエチルケトン中での平均粒子径の比(以下、「膨潤比」という。)が、1.15超1.30以下である。ここで、水中での平均粒子径及びメチルエチルケトン中での平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定により求められる粒度分布における、積算値50%(体積基準)での粒子径である。子粒子32は、上記膨潤比が1.15より大きいことから、メチルエチルケトンによって膨潤する。上記膨潤比が1.15より大きい子粒子32は、メチルエチルケトンのみでなく、メチルエチルケトンに近いSP値を有する有機溶剤(例えば、アセトン、酢酸エチル、トルエン等)によっても膨潤する傾向がある。
【0030】
このような導電粒子Pを回路接続用接着フィルム用の導電粒子として用いることで、接続構造体における隣り合う電極間の絶縁性と導電粒子の捕捉性を向上させることができる。かかる効果は、特に、回路接続用接着フィルムの製造に使用する有機溶剤が、8.5~10.0のSP値(Hildebrandの溶解度パラメータ)を有する場合(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン等である場合)に顕著であり、メチルエチルケトンである場合に特に顕著である。
【0031】
上記効果が得られる理由は次のように推察される。まず、一般的に、回路接続用接着フィルムは、メチルエチルケトン等のSP値が8.5~10.0の有機溶剤を溶媒とする塗液(ペースト)を用いて製造される。上記のような導電粒子においては、子粒子が上記有機溶剤に対して高い親和性を有するほど、すなわち、子粒子が塗液中で膨潤しやすいほど、導電粒子の立体障害が大きくなり、ストークスの沈降定理式に基づいて、塗液中での導電粒子の沈降速度が遅くなる。そのため、上記導電粒子(有機溶剤により膨潤しやすい子粒子を備える導電粒子)は、より高い分散性を示すと考えられる。また、回路接続用接着フィルムに使用される接着剤成分(樹脂等)は、通常、溶媒である上記有機溶剤に対して高い親和性を有することから、子粒子が有機溶剤によって膨潤しやすい性質を有する場合、該子粒子は接着剤成分に対しても高い親和性を有する傾向がある。そのため、接続時の実装圧力によって接着剤成分が流動する際に、自己凝集を起こしがたく、接着剤成分とともに電極間から排除されやすいと考えられる。これらの理由から、上記効果が得られると推察される。
【0032】
上記導電粒子Pによれば、子粒子がスペーサーとなることで、フィルム形成前後において導電粒子の結着及び凝集が生じ難いという効果も得られる。また、子粒子32が絶縁性を有する場合には、接続時に仮に導電粒子同士が連結したとしても絶縁性を確保することができるという効果も得られる。なお、対向する電極間では、子粒子32が母粒子31の表面から脱離するため、子粒子32が絶縁性を有する場合であっても接続信頼性を確保することができる。
【0033】
(母粒子)
母粒子31は、導電性を有する粒子である。母粒子31としては、例えば、金、銀、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、タングステン、モリブデン、銅、スズ、はんだ等の金属で構成された金属粒子、導電性カーボンで構成された導電性カーボン粒子などを用いることができる。母粒子31は、
図1に示すように、絶縁性の核(コア)粒子31aと、核粒子31aを被覆する導電性の被覆層(シェル)31bとを備えるコアシェル粒子であってもよい。これらの中でも、核粒子31aを弾性変形可能な粒子とすることで、接続時に導電粒子を弾性変形させることができるようになり、導電粒子の捕捉性が向上する、電極等への負荷を低減させることができるといった効果が得られる観点から、コアシェル粒子が好ましい。
【0034】
コアシェル粒子の核粒子31aは、絶縁性のガラス、セラミック、プラスチック等を含む粒子であってよい。核粒子31aは、好ましくは、絶縁性の有機コア粒子である。有機コア粒子は、有機化合物(例えばプラスチック)によって構成される粒子であり、通常、有機化合物を40質量%以上含む。有機コア粒子を構成する有機化合物としては、アクリルモノマーの重合体であるアクリル樹脂、オレフィンモノマーの重合体であるオレフィン樹脂等が挙げられる。アクリルモノマーとしては、例えば、アルキル(メタ)アクリレート、アルカンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。オレフィンモノマーとしては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタジエン等が挙げられる。
【0035】
核粒子31aは、硬い粒子であっても柔らかい粒子であってもよい。核粒子31aの好ましい硬さ(弾性率)は、用途に応じて異なる。核粒子31aを室温(例えば25℃)で圧縮させて20%変形させたときの弾性率(圧縮弾性率、以下「20%K値」という)は、0.5~40.0GPaであってよく、1.0~10.0GPa又は10.0~25.0GPaであってもよい。20%K値は、フィッシャースコープHM2000(フィッシャーインスツールメント製)を使用して、以下の方法で測定することができる。
1)室温(20~27℃)下で粒子試料をスライドガラス上に配置し、を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)を、50秒間で50mNの加重をかけつつ測定を行った後、下記式にしたがって算出する。
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)
【0036】
核粒子31aは、球状であることが好ましい。核粒子31aの平均粒子径は、例えば、1.5~10.0μmであり、2.0~5.0μm又は5.0~10.0μmであってよい。この平均粒子径は、湿式フロー式粒子径分析装置(スペクトリス株式会社製 FPIA-3000S)により測定される平均粒子径である。
【0037】
被覆層31bを構成する材料としては、金属又は導電性カーボンであってよい。被覆層31bは、金属層(金属を構成材料として含む層)であることが好ましい。金属層は、例えば、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、錫、クロム、チタン、アルミニウム、コバルト、ゲルマニウム、カドミウム、タングステン、モリブデン等の金属の他、ITO、はんだ等の金属化合物などを含む材料で構成されていてもよい。金属層の構成材料としては、耐腐食性等の観点では、ニッケル、パラジウム又は金を用いることが好ましい。金属層は、金属又は金属化合物を95.0質量%以上含むことが好ましい。金属層は、導電性及び硬さを付与する観点では、カーボンナノチューブ、カーボンブラック等のカーボン化合物を含んでいてもよい。金属層を被覆層31bとして備えるコアシェル粒子は、例えば、核粒子の表面に、スパッタリング、めっき(例えば無電解めっき)等の方法で金属層を形成する方法により得ることができる。
【0038】
被覆層31bは、単層構造であってもよく、複数の層からなる積層構造であってもよい。単層構造である場合、被覆層31bは、コスト、導電性及び耐腐食性の観点から、ニッケルを含むことが好ましい。
【0039】
被覆層31bの厚さは、対向する電極間の導通信頼性を高める観点から、70nm以上であってよく、100nm以上又は150nm以上であってもよい。被覆層31bの厚さは、核粒子に由来する効果が得られやすくなる観点から150nm以下、170nm以下又は200nm以下であってよい。被覆層31bの厚さは、導電粒子を注型用の樹脂中に分散させて注型することで注型試料を作製した上で、イオンミリング等を用いて、注型試料の表面研磨を行い粒子の断面を露出させ、SEMを用いて、該粒子の断面を観察することにより測定される5箇所の厚さの平均値である。
【0040】
母粒子31の表面は、平滑であってもよいが、凹凸を有していることが好ましい。また、母粒子31は、球状であることが好ましい。母粒子31の平均粒子径は、例えば、1.7~10.5μmであり、2.0~5.5μm又は5.5~10.5μmであってもよい。この平均粒子径は、湿式フロー式粒子径分析装置(スペクトリス株式会社製 FPIA-3000S)により測定される平均粒子径である。
【0041】
(子粒子)
子粒子32は、上記膨潤比が1.15超1.30以下の粒子である。上記膨潤比は、上述した効果が得られやすくなる観点から、1.17以上又は1.20以上であってもよい。上記膨潤比は、子粒子の製造安定及び母粒子への吸着安定性の観点から、1.25以下又は1.20以下であってもよい。これらの観点から、上記膨潤比は、1.15超1.25以下、1.15超1.20以下、1.17~1.30、1.17~1.25、1.17~1.20、1.20~1.30又は1.20~1.25であってもよい。
【0042】
子粒子32は、例えば、有機化合物を構成材料として含む微粒子(有機微粒子)であり、好ましくは絶縁性の有機化合物を構成材料として含む微粒子である。子粒子32は、有機化合物と無機化合物とを含む微粒子(有機-無機ハイブリッド微粒子)であってもよい。子粒子32は、絶縁性の微粒子であることが好ましく、絶縁性の有機微粒子であることがより好ましい。
【0043】
子粒子32は、上記膨潤比が得られやすくなる観点、及び、母粒子との結合点を確保し、母粒子の子粒子による被覆率を高める観点から、好ましくは、極性基含有モノマーをモノマー単位として含む重合体である。このような重合体は、極性基含有モノマー由来の極性基を有する。該重合体は、単独重合体であっても共重合体であってもよい。
【0044】
極性基としては、例えば、シラノール基、カルボキシ基、アミノ基、水酸基、スルホン酸基、シアノ基、エポキシ基、リン酸基等の官能基の他、加水分解によりこれらの極性基を生じる官能基(アルコキシシリル基)が挙げられる。エポキシ基は、グリシジル基の一部として含まれていてもよい。
【0045】
極性基含有モノマーとしては、上記膨潤比の子粒子が得られやすい観点から、(メタ)アクリロイル基又はスチリル基を有するモノマーが好ましい。(メタ)アクリロイル基を有する極性基含有モノマーとしては、(メタ)アクリル酸及びその塩、(メタ)アクリロイル基含有リン酸モノエステル及びその塩、(メタ)アクリロイル基含有エポキシモノマー、(メタ)アクリロイル基含有カルボン酸エステル並びに、(メタ)アクリロイル基含有アルコキシシラン及びその加水分解物からなる群より選択される少なくとも一種が好ましく用いられる。スチリル基を有する極性基含有モノマーとしては、スチレンスルホン酸及びその塩が好ましい。
【0046】
(メタ)アクリル酸の塩及びスチレンスルホン酸の塩としては、例えば、(メタ)アクリル酸ナトリウム、スチレンスルホン酸ナトリウム等のナトリウム塩が挙げられる。
【0047】
(メタ)アクリロイル基含有リン酸モノエステルとしては、例えば、モノ(2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)ホスフェート等が挙げられる。モノ(2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)ホスフェートは他の成分との混合物として提供されてよい。
【0048】
(メタ)アクリロイル基含有エポキシモノマーとしては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0049】
(メタ)アクリロイル基含有カルボン酸エステルとしては、(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、(メタ)アクリロイルオキシプロピルフタル酸等が挙げられる。
【0050】
(メタ)アクリロイル基含有アルコキシシランとしては、例えば、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。子粒子の膨潤比をより低くする観点では、ジメトキシシランを用いることが好ましい。
【0051】
子粒子の膨潤比をより低くする観点では、上記重合体中の極性基含有モノマーに由来する単位は少ないほど好ましい。このような観点では、上記重合体にモノマー単位として含まれる極性基含有モノマーの含有量は、重合体に含まれるモノマー単位の全量を基準として、15.0モル%以下であってよく、12.0モル%以下であってもよい。子粒子の膨潤比をより高くする観点では、上記重合体中の極性基含有モノマーに由来する単位は多いほど好ましい。このような観点では、上記重合体にモノマー単位として含まれる極性基含有モノマーの含有量は、重合体に含まれるモノマー単位の全量を基準として、9.0モル%以上であってよく、12.0モル%以上であってもよい。これらの観点から、上記重合体にモノマー単位として含まれる極性基含有モノマーの含有量は、重合体に含まれるモノマー単位の全量を基準として、9.0~15.0モル%、9.0~12.0モル%又は12.0~15.0モル%であってよい。
【0052】
上記重合体は、非芳香族架橋性モノマーと非架橋性モノマーとをモノマー単位として含んでいてもよい。この場合、非芳香族架橋性モノマー及び非架橋性モノマーの一方又は両方が極性基を有していてよい。中でも、上記重合体に含まれる非架橋性モノマーの一部が極性基含有モノマーである場合、安定的に子粒子32を合成することができ、粒子径の制御も容易になる傾向がある。
【0053】
非芳香族架橋性モノマーは、芳香族炭化水素基を含まず、2以上の架橋性基を含むモノマーを示す。架橋性基としては、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基等のエチレン性不飽和基を含む基が挙げられる。(メタ)アクリロイル基は、(メタ)アクリロイルオキシ基の一部であってもよい。
【0054】
非芳香族架橋性モノマーとしては、膨潤比を適度に高める観点では、エーテル結合を有していてもよい炭化水素鎖と、該炭化水素鎖に結合する複数の架橋性基とを有する多官能モノマーが好ましく、エーテル結合を有していてもよい炭化水素鎖と、該炭化水素鎖に結合する複数の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する多官能(メタ)アクリレートモノマーがより好ましい。エーテル結合を有する炭化水素鎖としては、例えば、(ポリ)オキシエチレン鎖(EO鎖)、(ポリ)オキシプロピレン鎖(PO鎖)等の(ポリ)オキシアルキレン鎖が挙げられる。エーテル結合を有する炭化水素鎖が(ポリ)オキシアルキレン鎖である場合、(ポリ)オキシアルキレン鎖を構成するオキシアルキレンの数は、好ましくは1~4である。子粒子の膨潤比が高くなり過ぎないようにする観点では、オキシエチレンの数が1~4のEO鎖を有するジ(メタ)アクリレート及びオキシプロピレンの数が1~4のPO鎖を有するジ(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく用いられる。
【0055】
非芳香族架橋性モノマーとしては、具体的には、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-1,3-ジ(メタ)アクリロキシプロパン、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエンなどが挙げられる。これらのモノマーは、単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
【0056】
重合体にモノマー単位として含まれる非芳香族架橋性モノマーの含有量(架橋度)は、重合体に含まれるモノマー単位の全量を基準として、0.1~1.0質量%であってよく、0.1~0.5質量%又は0.5~1.0質量%であってもよい。非芳香族架橋性モノマーの含有量が1.0質量%以下である場合、重合時の凝集が抑制されやすい。非芳香族架橋性モノマーの含有量が0.1質量%以上である場合、架橋度が足りず、有機溶媒中で溶解するといったことが起こり難い。
【0057】
非架橋性モノマーとは、1つの重合性基を含むモノマーを示す。重合性基としては、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基等のエチレン性不飽和基を含む基が挙げられる。
【0058】
非架橋性モノマーとしては、例えば、(i)スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-t-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、p-メトキシスチレン、p-フェニルスチレン、p-クロロスチレン、3,4-ジクロロスチレン等のスチレン又はその誘導体、(ii)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2-クロロエチル、アクリル酸フェニル、α-クロロアクリル酸メチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸n-オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸グリシジル等の(メタ)アクリル酸エステル、(iii)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル、(iv)N-ビニルピロール、N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物、(v)フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、アクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸テトラフルオロプロピル等のフッ化アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル、(vi)3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等の(メタ)アクリロイル基を有するアルコキシシランなどが挙げられる。これらは1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いられる。
【0059】
非架橋性モノマーは、芳香族炭化水素基を含まない非芳香族非架橋性モノマーであってよい。非架橋性モノマーは、絶縁性、フィルムへの分散性、合成の容易さ及びコストの面から、(メタ)アクリル酸エステル等の炭化水素基を有するモノマーであってよい。非架橋性モノマーはメタクリル酸エステルであることが好ましい。
【0060】
非架橋性モノマーを2種以上組み合わせて用いる場合、官能基を有しない非架橋性モノマーと官能基を有するモノマーとを組み合わせて用いることが好ましい。官能基を有するモノマーとしては、(vi)p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のアルコキシシランを用いることが好ましい。このようなアルコキシシランは、加水分解によりシラノール基を生じるので、子粒子に対する後述する表面処理剤による表面処理性が向上する傾向がある。
【0061】
重合体にモノマー単位として含まれる非架橋性モノマーの含有量は、重合体に含まれるモノマー単位の全量を基準として、50~70質量%であってよく、50~60質量%又は60~70質量%であってもよい。非架橋性モノマーの含有量が50質量%以上である場合、子粒子がより柔軟な粒子となりやすく、得られる接続構造体の導通抵抗をより向上させることができる傾向がある。非架橋性モノマーの含有量が70質量%以下である場合、子粒子がより優れた耐溶剤性を有する傾向があり、また、比較的硬質で回復力のある子粒子となりやすい。
【0062】
子粒子32を合成する方法としては、沈殿重合、乳化重合等が挙げられるが、中でも、膨潤比の制御、粒子径制御、合成の簡便性等の観点から、乳化重合が好ましい。すなわち、子粒子32は、乳化重合体であることが好ましい。
【0063】
乳化重合法では、モノマーと水性媒体とから構成される乳化液を攪拌しながら加熱することにより重合を行う。乳化液は、例えば、モノマーを水性媒体に添加し、分散剤等で乳化する方法、モノマーを水性媒体に添加し、機械的に(例えば、ホモジナイザー、超音波処理機、ナノマイザー等の微細乳化機により)分散させる方法などで得ることができる。撹拌速度は100~500rpm(回転/分)の範囲であってよい。重合温度は40~90℃の範囲であってよい。重合時間は2~24時間の範囲であってよい。全モノマーの濃度は、水性媒体に対して1~30質量%であってよい。
【0064】
乳化重合に用いる水性媒体としては、水、水と水溶性溶媒(例えば、低級アルコール)との混合媒体等が挙げられる。意図しないモノマーの媒体への溶解を防止する観点では水性媒体は水であってよい。
【0065】
上記乳化液には、必要に応じて重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤とモノマーとを予め混合した後、得られた混合物を水性媒体に分散させてよく、重合開始剤とモノマーとを別々に水性媒体に分散させてもよい。重合開始剤は、例えば、ラジカル重合開始剤である。ラジカル重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルベンゾエート、ペルオキソ二硫酸カリウム、1,1-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2-アゾビスイソブチロ二トリル、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]等が挙げられる。これらの化合物は水和物として提供されているものを用いてもよい。重合開始剤は、全モノマー100質量部に対して、0.1~7.0質量部の範囲で使用してよい。
【0066】
上記乳化液には、乳化剤として、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、両性イオン系等の界面活性剤が含まれていてもよい。
【0067】
アニオン系界面活性剤としては、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン等のアルキル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸塩、アルケニルコハク酸塩(ジカリウム塩)、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩などが挙げられる。
【0068】
カチオン系界面活性剤としては、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩などが挙げられる。両性イオン系界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミンオキサイド、リン酸エステル系、亜リン酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。
【0069】
上記界面活性剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。重合時の分散安定性の観点では、アニオン系界面活性剤を用いることが好ましい。
【0070】
子粒子32の形状は、球体、扁平、赤血球状(おわん型)、半円型等であってもよいが、球体形状が好ましい。子粒子32の形状は、異形度によって数値化することができる。ここで、異形度とは、同程度の粒子径の真球に対する歪みの程度を示す指標であり、実施例に記載の方法で測定することができる。上記子粒子32の異形度が小さいほど、上記膨潤比が低くなる傾向があり、異形度が大きいほど、上記膨潤比が高くなる傾向がある。このような観点から、異形度は、1.5~7.0であってよく、1.5~5.0又は5.0~7.0であってもよい。異形度は、子粒子の構成材料により調整可能であり、例えば、極性基含有モノマー(エチレン性不飽和基を有するアルコキシシラン等)の添加量などで調整することができる。
【0071】
子粒子32の粒子径は、母粒子31の粒子径よりも小さい。SEM(走査型電子顕微鏡)により倍率30000倍で観察して求められる、母粒子31の粒子径に対する子粒子32の平均粒子径の比は、母粒子31への子粒子吸着性の観点から、8.0~20.0であってよい。上記粒子径の比は、10.0以上であってもよく、15.0以下であってもよい。なお、上記比の具体的な測定方法は実施例に示す。
【0072】
SEM(走査型電子顕微鏡)により倍率30000倍で観察して求められる子粒子32の平均粒子径は、好ましくは200~400nmである。上記平均粒子径が200nm以上であると、子粒子32のスペーサーとしての機能が発現しやすくなる。上記平均粒子径が400nm以下であると、子粒子32が母粒子31から脱落しにくくなる。上記観点から、上記平均粒子径は300nm以上であってもよく、370nm以下であってもよい。なお、上記平均粒子径の具体的な測定方法は実施例に示す。
【0073】
子粒子32による母粒子31の表面の被覆率は、好ましくは30.0%以上である。被覆率がこのような範囲である場合、母粒子31の被覆されていない部分が接合点となり導電粒子同士が結着することが防止又は抑制されるため、ショートによる不良がより起こり難くなり、また、導電粒子の分散性がより向上する傾向がある。同様の観点から、上記被覆率は、50.0%以上であってもよい。上記被覆率の上限値は、例えば60.0%である。すなわち、上記被覆率は、30.0~60.0%であってよい。ここで、上記被覆率は、複数の導電粒子の被覆率の平均であり、導電粒子をSEM(走査型電子顕微鏡)により倍率5000倍で観察して得られるSEM画像を解析することで求められる面積比率である。上記被覆率の具体的な測定方法は実施例に示す。
【0074】
上記被覆率のC.V.(Coefficient of Variation)値は、好ましくは25.0%以下である。このようなC.V.値である場合、過度に被覆が不充分な粒子が存在し難いため、上記導電粒子同士の結着に起因する不具合が生じ難くなる。同様の観点から、上記C.V.値は20.0%以下又は15.0%以下であってもよい。上記C.V.値の下限値は、例えば8.0%である。すなわち、上記C.V.値は、8.0~25.0%であってよい。ここで、被覆率のC.V.値は、被覆率の標準偏差を上記被覆率(平均値)で除した値である。
【0075】
子粒子32は、高分子電解質を介して、母粒子31に付着していてよい。高分子電解質については後述する。
【0076】
子粒子32は表面処理されていてよい。例えば、子粒子32の表面が、シリコーンオリゴマーで覆われていてよい。シリコーンオリゴマーの重量平均分子量は500~4000であることが好ましい。シリコーンオリゴマーは、後述する高分子電解質又は子粒子に導入した官能基と反応する官能基を有することが好ましい。このような官能基としては、シラノール基、グリシジル基、カルボキシ基、アミノ基、イソシアネート基等が挙げられる。中でも、シラノール基又はグリシジル基であることが好ましい。なお、子粒子を被覆するシリコーンオリゴマーにおいて、上記官能基は、高分子電解質、子粒子に導入した官能基等と反応した状態であってよい。
【0077】
子粒子32の表面処理方法は、特に限定されないが、子粒子32となる粒子(例えば微粒子)の分散液を加温窒素雰囲気中で撹拌しつつ、シリコーンオリゴマーの5~100質量%溶液を混合し、攪拌することで処理する方法が簡便である。
【0078】
以上説明した母粒子31と子粒子32とを備える導電粒子Pは、導通抵抗及び絶縁抵抗により優れる接続構造体が得られる観点から、表面が適度に親水性を有していることが好ましい。具体的には、導電粒子Pからなる膜を形成したとき、該膜の表面の水に対する接触角が85~115°となることが好ましい。上記接触角は、90°以上又は100°以上となってもよい。上記接触角は、110°以下又は105°以下となってもよい。上記接触角は、導電粒子Pが使用される回路接続用接着フィルムの表面(導電性接着剤層の表面)の水に対する接触角よりも15°以上大きくないことが好ましい。上記接触角は、実施例に記載の方法で測定することができる。
【0079】
上記導電粒子Pは、母粒子となる導電性粒子を、子粒子となる粒子(例えば微粒子)で被覆することにより得られる。被覆方法としては、粒子同士の凝集を排除する観点から、以下に述べる方法を用いることが好ましい。
【0080】
まず、母粒子31となる導電性粒子の表面を特定の官能基を有する化合物で処理する。
【0081】
導電性粒子が表面に金層又はパラジウム層を有する場合、メルカプト基、スルフィド基及びジスルフィド基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基と、水酸基、カルボキシ基、アルコキシ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つの基とを有する化合物で処理を行ってよい。このような化合物で導電性粒子を処理することによって、メルカプト基、スルフィド基又はジスルフィド基が金又はパラジウムと配位結合を形成するため、導電性粒子上に水酸基、カルボキシ基、アルコキシ基又はアルコキシカルボニル基を付与することができる。このような化合物としては、メルカプト酢酸、2-メルカプトエタノール、メルカプト酢酸メチル、メルカプトコハク酸、チオグリセリン、システイン等が挙げられる。
【0082】
導電性粒子が表面にニッケル層を有する場合、メルカプト基、スルフィド基又はジスルフィド基、カルボキシ基、シラノール基、水酸基及び窒素含有基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基と、水酸基、カルボキシ基、アルコキシ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つの基とを有する化合物で処理を行ってよい。このような化合物で導電性粒子を処理することによって、シラノール基、水酸基又は窒素含有基がニッケルとの強固な結合を形成するため、導電性粒子上に水酸基、カルボキシ基、アルコキシ基又はアルコキシカルボニル基を付与することができる。このような化合物としては、カルボキシベンゾトリアゾール等が挙げられる。
【0083】
導電性粒子を上記化合物で処理する方法としては、例えば、メタノール、エタノール等の有機溶媒中にメルカプト酢酸、カルボキシベンゾトリアゾール等の化合物の10~100mmol/l溶液を調製し、その溶液に導電性粒子を分散させる方法が挙げられる。
【0084】
次に、処理後の導電性粒子を微粒子で被覆する。pHが中性領域である場合、水酸基、カルボキシ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基等を有する導電性粒子の表面電位(ゼータ電位)は負である。一方で、水酸基を有する微粒子の表面電位も、通常は負である。表面電位が負の粒子の周囲を表面電位が負の粒子で被覆することは難しいため、高分子電解質を介して導電性粒子を微粒子で被覆する方法が好適である。
【0085】
高分子電解質を介して導電性粒子を微粒子で被覆する方法は、例えば、(1)処理した導電性粒子を、高分子電解質溶液に分散し、導電性粒子の表面に高分子電解質を吸着させる工程と、(2)高分子電解質を吸着させた導電性粒子を微粒子の分散溶液に分散し、高分子電解質の表面に微粒子を吸着させる工程と、を備える。
【0086】
上記方法の実施にあたっては、交互積層法(Layer-by-Layer assembly)を参考にしてよい。交互積層法は、G.Decherらによって1992年に発表された有機薄膜を形成する方法である(Thin Solid Films, 210/211, p831(1992))。
【0087】
導電性粒子の表面に高分子電解質を吸着させた後、又は高分子電解質の表面に微粒子を吸着させた後に溶剤を用いてすすぐことによって、余剰の高分子電解質又は微粒子を洗い流すことができる。用いる溶剤としては、水、アルコール、アセトン等が挙げられる。
【0088】
高分子電解質としては、水溶液中で電離し、電荷を有する官能基を主鎖又は側鎖に有する高分子を用いることができる。このような高分子電解質は、ポリカチオンであることが好ましい。ポリカチオンとしては、ポリアミン類等のように正電荷を帯びることのできるものが用いられる。具体的には、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリアリルアミン塩酸塩(PAH)、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)、ポリビニルピリジン(PVP)、ポリリジン、ポリアクリルアミド及びこれらを少なくとも1種以上を含む共重合体等が挙げられる。高分子電解質の中でもポリエチレンイミン(PEI)は電荷密度が高く、結合力が強い。
【0089】
高分子電解質は、エレクトロマイグレーション及び腐食を避ける観点から、アルカリ金属(Li、Na、K、Rb、Cs)イオン、アルカリ土類金属(Ca、Sr、Ba、Ra)イオン及びハロゲン化物イオン(フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン)を含まないものであってよい。
【0090】
高分子電解質は、水又はアルコール等の有機溶媒に可溶なものであってよい。高分子電解質の分子量は、1000~200000であってよい。分子量が1000以上であると、導電粒子の分散性が充分となり、凝集しにくい傾向にある。
【0091】
高分子電解質溶液は、高分子電解質を水と水溶性の有機溶媒との混合溶媒に溶解したものである。水溶性の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリルが挙げられる。溶液中の高分子電解質の濃度は、0.001~10質量%であってよい。高分子電解質溶液のpHは、特に限定されない。
【0092】
この高分子電解質を用いることにより、上記被覆率及び上記被覆率のC.V.値を高めることができる。その結果、電極間隔が狭ピッチであっても絶縁性を確保しやすくなり、電気的に接続する電極間の接続抵抗をより低減しやすくなる。
【0093】
高分子電解質の種類、分子量、濃度等を調整することによって、上記被覆率及び被覆率のC.V.値を調整することもできる。具体的にはポリエチレンイミン等の電荷密度の高い高分子電解質を用いた場合、子粒子による被覆率は高くなる傾向があり、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド等の電荷密度の低い高分子電解質を用いた場合、子粒子による被覆率は低くなる傾向がある。また、高分子電解質の分子量が大きい場合、子粒子による被覆率は高くなる傾向があり、高分子電解質の分子量が小さい場合、子粒子による被覆率は低くなる傾向がある。
【0094】
導電性粒子を微粒子で被覆した後、加熱乾燥を行うことによって、子粒子と母粒子との結合を強化することもできる。加熱温度は60~120℃であってよく、加熱時間は60~180分間の範囲であってよい。加熱温度が60℃以上である場合又は加熱時間が60分間以上である場合、加熱乾燥時における子粒子の剥離が起こりがたい。加熱温度が120℃以下である場合又は加熱時間が180分間以下である場合、加熱乾燥時における母粒子の変形が起こりがたい。
【0095】
導電粒子Pは、シランカップリング剤、シリコーン等の表面処理剤によって表面処理されていてもよい。
【0096】
<回路接続用接着フィルム>
図2は、上述した導電粒子P(以下、単に「導電粒子P」という)を含有する回路接続用接着フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。同図に示すように、回路接続用接着フィルム11は、剥離フィルム12と、導電粒子Pが分散された接着剤層からなる導電性接着剤層13と、を備える。回路接続用接着フィルム11は、剥離フィルム12を備えていなくてもよい。また、図示しないが、回路接続用接着フィルム11は、導電粒子Pが分散されていない接着剤層からなる絶縁性接着剤層を導電性接着剤層13上に更に備えていてもよい。以下では、説明の便宜上、剥離フィルムを有しない回路接続用接着フィルムについても、回路接続用接着フィルム11と称することがある。なお、導電性接着剤層を構成している接着剤成分自体は絶縁性である。
【0097】
剥離フィルム12は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン等によって形成されている。剥離フィルム12には、任意の充填剤を含有させてもよい。また、剥離フィルム12の表面には、離型処理、プラズマ処理等の処理が施されていてもよい。
【0098】
導電性接着剤層13は、接着剤成分と導電粒子Pとを含む。ここで、接着剤成分とは、接着剤層に含まれる成分のうち、接着性に寄与する成分をいう。接着剤成分は、例えば、熱硬化性を有する。
【0099】
接着剤成分は、好ましくは、SP値が8.5~10.0の有機溶剤に可溶な成分を主として含む。すなわち、好ましくは、接着剤成分として含まれる成分のうち、含有比率が最も高い成分が上記SP値の有機溶剤に対して可溶である。具体的には、後述するモノマー及びフィルム形成材の一方又は両方が、上記SP値の有機溶剤に対して可溶であることがより好ましい。ここで、有機溶剤に「可溶」であるとは、25℃の該有機溶剤に対して50質量%以上溶解することを意味する。
【0100】
接着剤成分は、例えば、モノマー(重合性化合物)、硬化剤(重合開始剤等)及びフィルム形成材を含む。接着剤成分が熱硬化性である場合、モノマーは、熱により硬化剤と反応することにより硬化する。
【0101】
モノマーは、重合性を有する化合物であればよく、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。例えば、モノマーがオリゴマーであってもよい。モノマーは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。モノマーとして、低分子化合物と高分子化合物を併用してもよく、非重合体と重合体とを併用してもよい。
【0102】
モノマーは、例えば、カチオン重合性化合物である。カチオン重合性化合物は、例えば、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基等のカチオン重合性基を有する。以下では、これらの重合性基を有するカチオン重合性化合物を、それぞれ、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物と称する。カチオン重合性化合物は、硬化させた際の架橋密度が高くなる観点から、2個以上のカチオン重合性基を有することが好ましい。
【0103】
エポキシ化合物としては、グリシジルエーテル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物等が挙げられる。
【0104】
グリシジルエーテル型エポキシ化合物は、グリシジルエーテル基を有する化合物である。グリシジルエーテル型エポキシ化合物としては、例えば、エピクロルヒドリンとビスフェノール化合物(ビスフェノールA、ビスフェノールF等)とから誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂;ポリグリシジルエーテル;クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ化合物;ビフェニルジグリシジルエーテル、グリシジルアルキルイソシアヌレート、ポリグリシジルメタクリレート、グリシジルメタクリレートとこれと共重合可能なビニル単量体との共重合体等が挙げられる。グリシジルエーテル型エポキシ化合物は、1種単独で用いてもよく、複数種を併用することもできる。
【0105】
脂環式エポキシ化合物は、脂環式エポキシ基を有する化合物である。脂環式エポキシ化合物としては、例えば、シクロヘキセン環含有化合物又はシクロペンテン環含有化合物を酸化して得られるシクロヘキセンオキシド又はシクロペンテンオキシド含有化合物が挙げられる。脂環式エポキシ化合物の具体例としては、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル-5,5-スピロ-3,4-エポキシ)シクロヘキサン-メタジオキサン、3,4-エポキシ-1-メチルシクロヘキシル-3,4-エポキシ-1-メチルヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-3-メチルシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシ-3-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-5-メチルシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシ-5-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロエキシルカルボキシレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、6-メチル-3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-6-メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、エチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、ジシクロペンタジエンジエポキシド、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、メチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサン)等が挙げられる。脂環式エポキシ化合物は、1種単独で用いてもよく、複数種を併用することもできる。
【0106】
オキセタン化合物は、オキセタニル基を有する化合物である。オキセタン化合物は、硬化性に更に優れる観点から、オキセタニル基を2~6個有し且つ水酸基を1~6個有する脂肪族系化合物又は脂環系化合物であることが好ましい。オキセタン化合物としては、1,4-ジ[(3-オキセタニル-n-ブトキシ)メチル]ベンゼン、4,4’-ビス[(3-オキセタニル-n-ブトキシ)メチル]ビフェニル、3-エチル-3{[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]メチル}オキセタン、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、2-エチルヘキシルオキセタン等が挙げられる。オキセタン化合物は、1種単独で用いてもよく、複数種を併用することもできる。
【0107】
ビニルエーテル化合物は、ビニルエーテル基を有する化合物である。ビニルエーテル化合物としては、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル等が挙げられる。ビニルエーテル化合物は、1種単独で用いてもよく、複数種を併用することもできる。
【0108】
カチオン重合性化合物の含有量は、導電性接着剤層の硬化後に更に優れた物性(ガラス転移温度、弾性率等)が得られる観点から、導電性接着剤層の全質量を基準として、10質量%以上又は25質量%以上であってよい。カチオン重合性化合物の含有量は、硬化時の導電性接着剤層の収縮を抑制でき、接着力を維持できる観点から、導電性接着剤層の全質量を基準として、90質量%以下又は75質量%以下であってよい。なお、本明細書中、導電性接着剤層の全質量とは、導電性接着剤層を構成する接着剤組成物の全質量を意味する。
【0109】
モノマーがカチオン重合性化合物である場合、硬化剤はカチオン重合開始剤である。接着剤成分が熱硬化性を有する場合、カチオン重合開始剤は熱カチオン重合開始剤である。
【0110】
カチオン重合開始剤としては、例えば、オニウム塩が挙げられる。保存安定性に更に優れる観点では、80~250℃の温度で活性を示す化合物が好ましく、具体的には、アニリニウム塩(アニリニウム塩化合物)及びピリジニウム塩(ピリジニウム塩化合物)からなる群より選択される少なくとも一種がより好ましい。
【0111】
アニリニウム塩としては、分解温度を低くし、硬化性を更に向上させる観点から、N-アルキルアニリニウム塩、N,N-ジアルキルアニリニウム塩、N,N,N-トリアルキルアニリニウム塩が好ましい。アニリニウム塩の具体例としては、N-ベンジル-N,N-ジメチルアニリニウム六フッ化アンチモン、N-(4-ニトロベンジル)-N,N-ジメチルアニリニウム六フッ化アンチモン、N-(4-メトキシベンジル)-N,N-ジメチルアニリニウム六フッ化アンチモン、N-(α-フェニルベンジル)-N,N-ジメチルアニリニウム六フッ化アンチモン、N-(α-メチルベンジル)-N,N-ジメチルアニリニウム六フッ化アンチモン、N-(1-ナフチルメチル)-N,N-ジメチルアニリニウム六フッ化アンチモン、N-シンナミル-N,N-ジメチルアニリニウム六フッ化アンチモン、置換ベンジルアニリニウムカチオンを有するオニウム塩(例えば、K-PURE CXC-1612(KING Industries社製、対アニオン:SbF6)、K-PURE CXC-1738(KING Industries社製、対アニオン:PF6)、K-PURE CXC-1740(KING Industries社製、対アニオン:SbF6)、K-PURE CXC-1741(KING Industries社製、対アニオン:SbF6)、K-PURE CXC-1821(KING Industries社製、対アニオン:B(C6F5)4))等が挙げられる。これらの化合物において窒素原子に結合する芳香環は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。芳香環が置換基を有するアニリニウム塩としては、N-(1-ナフチルメチル)-N,N-ジメチル(4-ブロモフェニル)アニリニウム六フッ化アンチモン等が挙げられる。
【0112】
アニリニウム塩としては、分解温度を低くし、硬化性を更に向上させる観点から、N-ベンジル-N,N-ジアルキルアニリニウム塩、N-ナフチルメチル-N,N-ジアルキルアニリニウム塩が好ましく、N-ベンジル-N,N-ジメチルアニリニウム塩、N-ナフチルメチル-N,N-ジメチルアニリニウム塩がより好ましい。これらのアニリニウム塩の対アニオンとしては、カチオン重合反応の反応速度を向上させ、硬化性を更に向上させる観点から、SbF6
-が好ましい。
【0113】
ピリジニウム塩としては、分解温度を低くし、硬化性を更に向上させる観点から、N-ベンジルピリジニウム塩、N-ナフチルメチルピリジニウム塩、N-シンナミルピリジニウム塩が好ましい。これらのピリジニウム塩の対アニオンとしては、カチオン重合反応の反応速度を向上させ、硬化性を更に向上させる観点から、SbF6
-が好ましい。ピリジニウム塩の具体例としては、N-ベンジルピリジニウム六フッ化アンチモン、N-(4-ニトロベンジル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N-(4-メトキシベンジル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N-(α-フェニルベンジル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N-(α-メチルベンジル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N-(1-ナフチルメチル)ピリジニウム六フッ化アンチモン、N-シンナミルピリジニウム六フッ化アンチモン等が挙げられる。これらの化合物におけるピリジニウム環は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。ピリジニウム環が置換基を有するピリジニウム塩としては、N-(α-フェニルベンジル)-4-シアノピリジニウム六フッ化アンチモン、ナフチルメチル-2-シアノピリジニウム六フッ化アンチモン、シンナミル-2-シアノピリジニウム六フッ化アンチモン等が挙げられる。
【0114】
カチオン重合開始剤の含有量は、接着剤組成物が充分に硬化し易い傾向にある観点から、カチオン重合性化合物100質量部に対して、0.05質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましい。カチオン重合開始剤の含有量は、相溶性が向上する傾向にある観点から、カチオン重合性化合物100質量部に対して、30質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましい。
【0115】
カチオン重合開始剤は、1種単独で用いてもよく、複数種を併用することもできる。また、カチオン重合開始剤のカチオン発生効率及びカチオン重合性化合物の反応率を高めるために、カチオン重合性化合物及びカチオン重合開始剤に加えて、鎖移動剤を適宜使用することもできる。連鎖移動剤としては、プロトン性化合物であれば特に制限されるものではなく、公知の化合物を使用することができる。連鎖移動剤としては、例えば、シクロヘキセンジオール、2,3-ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のアルコール及びこれらの誘導体を用いることができる。
【0116】
フィルム形成材は、増粘化又はフィルム形成性の向上を目的として使用される材料であり、例えば、ポリマーである。フィルム形成材としては、ポリイミド、ポリアミド、フェノキシ樹脂、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルウレタン、ポリビニルブチラール、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体)及びそのエポキシ変性体、SEBS(スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン共重合体)及びその変性体、NBR(アクリロニトリル-ブタジエン共重合体)及びその水素化体等を用いることができる。これらのポリマーは、シロキサン結合又はフッ素置換基を有していてもよい。このようなポリマーは、混合する樹脂同士が完全に相溶する状態、又は、ミクロ相分離が生じて白濁する状態であれば接着剤組成物として好適に用いることができる。フィルム形成材は、1種単独で用いてもよく、複数種を併用することもできる。
【0117】
フィルム形成材の重量平均分子量は、フィルム形成性が容易に向上する観点、及び、導電性接着剤層の流動性に影響する溶融粘度を広範囲に設定できる観点から、5000以上であってよく、10000以上であってもよい。フィルム形成材の重量平均分子量は、他の成分との相溶性が良好となる観点から、150000以下であってよく、80000以下であってもよい。フィルム形成材の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、標準ポリスチレンを用いた検量線から換算することにより算出することができる。測定条件としては、例えば下記の条件を用いることができる。
(測定条件)
装置:東ソー株式会社製 GPC-8020
検出器:東ソー株式会社製 RI-8020
カラム:昭和電工マテリアルズ株式会社製 Gelpack GL-A-160-S+GL-A150
試料濃度:120mg/3ml
溶媒:テトラヒドロフラン
注入量:60μl
圧力:30kgf/cm2
流量:1.00ml/min
【0118】
フィルム形成材の含有量は、導電性接着剤層の流動性及び接着性の観点から、モノマー(例えばカチオン重合性化合物)100質量部に対して、20~320質量部であってよい。
【0119】
導電粒子Pの含有量は、導電性接着剤層の全体積を基準として対して、0.1~30体積%であってよく、0.1~10体積%であってもよい。上記含有量が0.1体積%以上の場合、導電性がより向上する傾向がある。上記含有量が30体積%以下の場合、回路の短絡の抑制効果がより顕著に得られる傾向にある。なお、本明細書中、導電性接着剤層の全体積とは、導電性接着剤層を構成する接着剤組成物の全体積を意味する。上記の含有量(体積%)は、例えば、導電性接着剤層に含まれる各成分の23℃における体積をもとに決定することができる。各成分の体積は、比重を利用して質量から体積に換算することができる。各成分の体積は、当該成分を溶解又は膨潤させずによく濡らす溶媒(水、アルコール等)が入れられたメスシリンダー等に、当該成分を投入したときの体積の増加分として求めることもできる。
【0120】
導電性接着剤層13は、発明の効果を損なわない範囲内であれば、公知の各種添加剤を更に含有してもよい。添加剤としては、例えば、無機充填剤;強化剤;着色剤;安定剤(熱安定剤、耐候性改良剤等);増量剤;粘度調節剤;テルペンフェノール共重合体、テルペン樹脂、ロジン誘導体、脂環族系炭化水素樹脂等に代表される粘着付与剤;難燃剤;紫外線吸収剤;酸化防止剤;変色防止剤;抗菌剤;防黴剤;老化防止剤;帯電防止剤;可塑剤;滑剤;発泡剤;離型剤などが挙げられる。
【0121】
導電性接着剤層13の厚さは、例えば、10~50μmであってよい。導電性接着剤層13が10μm以上であると、回路接続材料として用いられた際、回路接続材料が回路電極間を良好に充填することができる。導電性接着剤層13の厚さが50μm以下であると、回路接続材料として用いられた際、回路接続材料が回路電極間から流出することを抑制できる。
【0122】
以上説明した回路接続用接着フィルム11は、回路の接続に用いられる接着フィルムである。回路接続用接着フィルム11は、異方導電性を有していてもよいし、異方導電性を有していなくてもよい。すなわち、回路接続用接着フィルム11は、異方導電性の接着フィルムであっても、非異方導電性(例えば等方導電性)の接着フィルムであってもよい。回路接続用接着フィルム11は、第一の電極を有する第一の部材と第二の電極を有する第二の部材とを、該第一の部材と該第二の部材との間に該回路接続用接着フィルム11を介在させた状態で熱圧着し、該第一の電極と該第二の電極とを互いに電気的に接続するために用いられてよい。
【0123】
<回路接続用接着フィルムの製造方法>
図2に示した回路接続用接着フィルム11は、導電性接着剤層13の形成材料となる接着剤ペーストWを剥離フィルム12上に塗布する工程(塗布工程)と、塗布により得られた塗膜を乾燥させる工程と、を備える方法により製造することができる。
【0124】
接着剤ペーストWは、接着剤成分と、接着剤成分中に分散された導電粒子Pと、有機溶剤と、を含有する。接着剤ペーストWは、例えば、接着剤成分(モノマー、硬化剤、フィルム形成材等)と、導電粒子Pと、を、有機溶剤中で撹拌混合、混練等を行うことによって、溶解又は分散させることで調製される。有機溶剤は、例えば、SP値が8.5 ~10.0である有機化合物であってよい。このような有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン等が挙げられる。
【0125】
接着剤ペーストWの粘度は、用途、塗布方法等に応じて調整可能である。接着剤ペーストWの粘度は、10mPa・s~10000mPa・sであってよく、接着剤ペーストW中の配合物の分離の抑制及び相溶性向上の観点では、50mPa・s~5000mPa・sであってもよい。接着剤ペーストWの粘度は、回路接続用接着フィルム11の外観向上の観点では、100mPa・s~3000mPa・sであってもよい。
【0126】
接着剤ペーストWの塗工方法は、上記に限られず、公知の方法を利用することができる。塗工方法としては、スピンコート法、ローラーコート法、バーコート法、ディップコート法、マイクログラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法、フローコーティング法、スクリーン印刷法、キャスト法等が挙げられる。これらの中でも、バーコート法、ダイコート法、マイクログラビアコート法等の方法が回路接続用接着フィルム11の作製に適している。フィルム膜厚の精度の観点からは、マイクログラビアコート法が特に好適である。
【0127】
塗膜の乾燥方法は特に限定されず、例えば、熱風乾燥であってよい。接着剤ペーストWの乾燥温度は、例えば20~80℃である。塗膜が乾燥されることで、導電性接着剤層13が形成される。
【0128】
回路接続用接着フィルム11が絶縁性接着剤層を更に備える場合、例えば、上記導電性接着剤層13の形成の後、該導電性接着剤層13上に絶縁性接着剤層を形成すればよい。別途作製した絶縁性接着剤層を導電性接着剤層13上にラミネートすることで、導電性接着剤層13上に絶縁性接着剤層を形成してよく、絶縁性接着剤層の材料となる接着剤ペーストを導電性接着剤層13上に塗布し、乾燥することにより、導電性接着剤層13上に絶縁性接着剤層を形成してもよい。
【0129】
<接続構造体>
図3は、接続構造体の一実施形態を示す模式断面図である。同図に示すように、接続構造体1は、第一の電極42を有する第一の部材4と、第二の電極52を有する第二の部材5と、第一の部材4及び第二の部材5の間に配置され、第一の電極42及び第二の電極52を互いに電気的に接続する接続部6と、を備える。第一の部材4及び第二の部材5は、第一の電極42と第二の電極52とが互いに対向するように配置されている。
【0130】
第一の部材4は、例えば、回路部材である。第一の部材4は、例えば、第一の基板41(例えば回路基板)と、第一の基板41の主面41a上に形成された第一の電極42(例えば回路電極)とを備えている。なお、第一の基板41の主面41a上には、場合により絶縁層(図示せず)が形成されていてもよい。
【0131】
第二の部材5は、例えば、回路部材である。第二の部材5は、例えば、第二の基板51(例えば回路基板)と、第二の基板51の主面51a上に形成された第二の電極52(例えばバンプ電極)とを備えている。また、第二の基板51の主面51a上には、場合により絶縁層(図示せず)が形成されていてもよい。
【0132】
第一の部材4及び第二の部材5としては、電気的接続を必要とする電極が形成された部材であれば特に制限はない。電極が形成された部材としては、半導体、ガラス、セラミック等の無機基板;TCP、FPC、COF等に代表されるポリイミド基板;ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルスルホン等のフィルム上に電極を形成した基板;プリント配線板などが用いられ、これらのうちの複数の組み合わせも用いられる。
【0133】
接続部6は、回路接続用接着フィルム11を硬化してなる部分であり、回路接続用接着フィルム11の硬化物を含んでいる。接続部6は、例えば、
図3に示すように、導電粒子Pと、回路接続用接着フィルム11中の導電粒子以外の成分(接着剤成分等)が硬化されてなる絶縁性物質7と、を含有している。接続部6は、第一の部材4の主面41a及び第二の部材5の主面51aに沿うように、層状に広がっている。
【0134】
導電粒子Pは、第一の電極42と第二の電極52との間に配置されている。この導電粒子Pは、圧着によって子粒子32の一部が脱離し、母粒子31が僅かに扁平に変形した状態で第一の電極42及び第二の電極52と接している。これにより、第一の電極42と第二の電極52との間の電気的な接続が実現されている。導電粒子Pは、対向する第一の電極42と第二の電極52との間のみならず、第一の基板41の主面41aと第二の基板51の主面51aとの間に配置されていてもよい。
【0135】
<接続構造体の製造方法>
接続構造体1の製造方法は、例えば、第一の部材4と第二の部材5とを、第一の部材4と第二の部材5との間に回路接続用接着フィルム11を介在させた状態で熱圧着し、第一の電極42と第二の電極52とを互いに電気的に接続する工程を備える。以下、
図4を参照して、接続構造体1の製造方法について説明する。
【0136】
図4は、接続構造体1の製造工程を示す模式的断面図である。同図の例では、まず、第一の部材4と、回路接続用接着フィルム11とを用意する(
図4(a)参照)。
【0137】
次に、回路接続用接着フィルム11を第一の部材4の主面41a上に配置する。回路接続用接着フィルム11が、
図1に示すように、剥離フィルム12と導電性接着剤層13との積層体である場合、当該積層体の導電性接着剤層13側を第一の部材4に向けるようにして、積層体を第一の部材4上に配置する。
【0138】
次に、回路接続用接着フィルム11を、
図4(a)の矢印A及びB方向に加圧し、回路接続用接着フィルム11を第一の部材4に仮接続する(
図4(b)参照)。このとき、加圧とともに加熱を行ってもよい。
【0139】
次に、
図4(c)に示すように、第一の部材4上に配置された回路接続用接着フィルム11上に、第二の電極52側を第一の部材4に向けるようにして(すなわち、第一の電極42と第二の電極52とが対向配置される状態にして)第二の部材5を更に配置する。回路接続用接着フィルム11が支持体(図示せず)上に積層されている場合には、支持体を剥離してから第二の部材5を回路接続用接着フィルム11上に配置する。
【0140】
そして、回路接続用接着フィルム11を加熱しながら、
図4(c)の矢印A及びB方向に加圧する。これにより、回路接続用接着フィルム11が硬化され、本接続が行われる。その結果、
図3に示すような接続構造体1が得られる。
【0141】
回路接続用接着フィルム11の加熱温度は、硬化剤において重合活性種が発生し、モノマー(重合性化合物)の重合が開始される温度以上であることが好ましい。この加熱温度は、例えば80℃~200℃であり、好ましくは100℃~180℃である。加熱時間は、例えば0.1秒~30秒であり、好ましくは1秒~20秒である。
【実施例0142】
以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0143】
<製造例1~8>
(絶縁性微粒子1~8の作製)
表1~3に示すモノマーを、乳化重合法を用いて重合させた。具体的には、まず、純水400gを合成用のフラスコに加えた後、該フラスコ中に表1~3に示す材料を表1~3に示す配合モル量にしたがって一括添加した。これらを、攪拌しながら70℃で8時間加熱した。攪拌速度は、300rpmとした。これにより、絶縁性微粒子1~8をそれぞれ作製した。
【0144】
(膨潤比の測定)
絶縁性微粒子1~8の水中での平均粒子径d1を測定した後、絶縁性微粒子1~8をメチルエチルケトンに浸漬した後、超音波周波数40kHz、出力120Wの超音波槽で5分間処理してから、絶縁性微粒子1~8のメチルエチルケトン中での平均粒子径d2を測定した。得られた平均粒子径d1及びd2に基づき、絶縁性微粒子1~8の膨潤比(平均粒子径d1に対する平均粒子径d2の比、d2/d1)を求めた。平均粒子径の具体的な測定方法は以下に示す。
【0145】
溶媒(水又はメチルエチルケトン)に、試料液のpHが7.0~8.0になるよう測定対象の粒子(絶縁性微粒子1~8のいずれか)を0.1~15.0質量%の範囲内で添加し、分散した。次いで、レーザー回折式粒度分布計マイクロトラックMT3300EXII(マイクロトラック・ベル株式会社製、商品名)にて、25.0℃で粒度分布を測定した。屈折率の設定は、絶縁性微粒子1~6(ポリスチレン系微粒子)の屈折率を1.59とし、絶縁性微粒子7~8(ポリメタクリル酸メチル系微粒子)の屈折率を1.49として得られた粒度分布における積算値50%(体積基準)での粒子径を平均粒子径とした。
【0146】
(SEM平均粒子径及び異形度の測定)
電界放出形走査電子顕微鏡(SU-8020、日立ハイテク社製)を用いて30000倍の倍率で絶縁性微粒子1~8を観察し、得られたSEM画像を、XG VisionEditor(株式会社キーエンス製の画像解析ソフト)を用いて解析することで、絶縁性微粒子1~8のSEM観察による平均粒子径(SEM平均粒子径d3)及び異形度を求めた。
【0147】
具体的には、まず、絶縁性微粒子を乾燥させた後、乾燥後の絶縁性微粒子のSEM画像を取得した。次いで、JSRライフサイエンス株式会社製のラテックス粒子(CLINTEXシリーズ、粒子径:0.3μm)を標準見本として、該SEM画像から該標準見本に近似した粒子を1つ抽出した。次に、抽出された粒子の中心点を通る直線と、該粒子の縁上の点との交点を10点以上最大36点検出し、5個以上最大18個の直径dX(上記直線上に存在する2つの上記交点間の距離)、及び、最大36個の半径rX(上記中心点と上記交点との距離)を求めた。次いで、得られた直径dXの平均値dYを求め、dYを直径とする真円の半径rY(dY/2)と上記粒子の半径rXとの差の絶対値を求めた。この差の平均値を粒子の平均歪みDとし、平均歪みDと真円の半径rYとを用いて、下記式により粒子の異形度を算出した。
異形度=平均歪みD/真円の半径rY×100
上記操作を任意で抽出した100個の粒子に対して行い、算出されたdY及び異形度の平均値を、絶縁性微粒子1~8のSEM平均粒子径d3及び異形度とした。結果を表1~3に示す。
【0148】
(ガラス転移温度の測定)
示差走査熱量計(DSC) Q1000(TA Instruments Japan株式会社製)を用いて絶縁性微粒子1~8のガラス転移温度(Tg)を測定した。結果を表1~3に示す。
【0149】
【0150】
【0151】
【0152】
表1~3に示す材料の詳細は以下のとおりである。
(非架橋性モノマー)
・スチレン:富士フイルム和光純薬株式会社製
・アクリル酸ブチル:富士フイルム和光純薬株式会社製
・メタクリル酸メチル:三菱ガス化学株式会社製
・メタクリル酸グリシジル:富士フイルム和光純薬株式会社製
・3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン:信越化学工業株式会社製、商品名:KBM-502
・3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン:信越化学工業株式会社製、商品名:KBM-503
・メタクリル酸ナトリウム:シグマアルドリッチ株式会社製
・スチレンスルホン酸ナトリウム:富士フイルム和光純薬株式会社製
・モノ(2-ヒドロキシエチルメタクリレート)ホスフェート:城北化学工業株式会社製、商品名:JAMP-514
(架橋性モノマー)
・ジビニルベンゼン:新日鐵化学株式会社製、商品名:ジビニルベンゼン(DVB-960)
・ジエチレングリコールジメタクリレート:東京化成工業株式会社製
製
(ラジカル重合開始剤)
・ペルオキソ二硫酸カリウム:富士フイルム和光純薬株式会社製
・2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]4水和物:富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:VA-057
(乳化剤)
・ラウリル硫酸トリエタノールアミン30%溶液:花王株式会社製、商品名:エマールTD
【0153】
<比較例1~4及び実施例1~4>
(導電粒子1~8の作製)
[母粒子1の作製]
アクリロイル基を2つ有するモノマー(2官能アクリルモノマー)の重合物からなる、平均粒子径3.0μmのプラスチック粒子を準備した。プラスチック粒子の硬さを、室温(25℃)で圧縮して粒子が20%変形したときの弾性率(以下、「20%K値」と称する)により評価したところ、20%K値は、2.0GPaであった。
【0154】
上記プラスチック粒子の表面上に、無電解めっき法を用いてニッケルめっきを行い、厚さ100nmのニッケル金属層を形成した。これにより、プラスチック粒子と、プラスチック粒子の表面を被覆するニッケル金属層とからなる、導電性の母粒子1(粒子径:約3.1μm)を得た。なお、ニッケル金属層の厚さは、粒子を注型用の樹脂中に分散させて注型することで注型試料を作製し、得られた注型試料の表面を研磨して粒子の断面を露出させ、SEM(株式会社日立ハイテク製 SU-8020)を用いて該粒子の断面を観察することにより測定した、5箇所の厚さの平均値である。
【0155】
[シリコーンオリゴマー1の作製]
攪拌装置、コンデンサー及び温度計を備えたガラスフラスコに、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン118g及びメタノール5.9gを配合した溶液を加えた。このガラスフラスコに、活性白土5g及び蒸留水4.8gを更に添加した後、75℃で一定時間攪拌することで、重量平均分子量1300のシリコーンオリゴマー1を得た。得られたシリコーンオリゴマー1は、水酸基と反応する末端官能基としてメトキシ基又はシラノール基を有するものである。得られたシリコーンオリゴマー1の溶液にメタノールを加えて、固形分20質量%の処理液を調製した。なお、シリコーンオリゴマー1の重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によって測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて換算することにより算出した。GPCの条件を以下に示す。
-GPC条件
装置:東ソー株式会社製 GPC-8020
検出器:東ソー株式会社製 RI-8020
カラム:昭和電工マテリアルズ株式会社製 Gelpack GL-A-160-S+GL-A150
試料濃度:120mg/3ml
溶媒:テトラヒドロフラン
注入量:60μl
圧力:30kgf/cm2
流量:1.00ml/min
【0156】
[導電粒子1~8の作製]
メルカプト酢酸8mmolをメタノール200mlに溶解させて反応液を作製した。次に、10gの母粒子1を上記反応液に加え、スリーワンモーターと直径45mmの攪拌羽を用いて、室温で2時間攪拌することで、母粒子1の表面処理(第一の処理)を行った。次いで、攪拌後の液から処理後の粒子を取り出し、メタノールで洗浄した後、孔径3μmのメンブレンフィルタ(ミリポア社製)を用いてろ過した。これにより、表面にカルボキシ基を有する粒子(粒子1A)を10g得た。
【0157】
次に、重量平均分子量70000の30質量%ポリエチレンイミン水溶液(和光純薬社製)をメタノールで希釈し、0.1質量%ポリエチレンイミン水溶液及び0.01質量%ポリエチレンイミン水溶液を得た。導電粒子1~6及び8の作製時には0.1質量%ポリエチレンイミン水溶液を用い、導電粒子7の作製時には0.01質量%ポリエチレンイミン水溶液を用いた。
【0158】
次に、上記粒子1A 10gを、0.1質量%ポリエチレンイミン水溶液又は0.01質量%ポリエチレンイミン水溶液に加え、室温で15分間攪拌することで、粒子1Aの表面処理(第二の処理)を行った。次いで、攪拌後の液から処理後の粒子を取り出し、孔径3μmのメンブレンフィルタ(ミリポア社製)を用いてろ過した。ろ過後の粒子をメタノール450gに入れて室温で5分間攪拌した後、このメタノールから粒子を取り出し、孔径3μmのメンブレンフィルタ(ミリポア社製)を用いてろ過し、上記メンブレンフィルタ上にて450gのメタノールで2回洗浄した。これにより、粒子1Aに吸着していないポリエチレンイミンを除去し、アミノ基含有ポリマーで被覆された粒子(粒子1B)を得た。
【0159】
次に、絶縁性微粒子1~8をシリコーンオリゴマー1で処理し、表面にグリシジル基含有オリゴマーを有する微粒子(微粒子1A~8A)のメタノール分散液を調製した。
【0160】
次に、上記粒子1Bをメチルエチルケトンに浸漬した後、この液に、微粒子1A~8Aのメチルエチルケトン分散液を投入することで、絶縁性微粒子1~8のいずれかを子粒子とする導電粒子を得た。この際、メチルエチルケトン分散液の投入量は、母粒子の表面が子粒子(未吸着の子粒子を含む)によって完全に覆われるのに充分な量とした。
【0161】
次に、得られた導電粒子を、ポリ(ジメチルジメトキシラン)(重量平均分子量Mw:800~1200)をIPA(イソプロピルアルコール)に溶解させてなる溶液(固形分濃度:3.0質量%)315gで処理し、洗浄することで、導電粒子の表面の疎水化を行った。その後、真空状態で、100℃、90分間の条件で加熱乾燥を行うことで導電粒子1~8を作製した。
【0162】
(評価1)
[被覆率及びそのC.V.値の測定]
以下の方法で、導電粒子1~8の被覆率及びそのC.V.値の測定を行った。まず、導電粒子を、電界放出形走査電子顕微鏡(SU-8020、日立ハイテク社製)を用いて5000倍の倍率で観察し、SEM画像を得た。次いで、XG VisionEditor(株式会社キーエンス製の画像解析ソフト)を用いて、SEM画像の2値化処理を行った。次いで、2値化処理後のSEM画像から導電粒子を1つ抽出し、該導電粒子の外周円の半径を直径とする円(外周円と同心円状の円)を測定円として、測定円の面積S1と、測定円内に存在する絶縁性微粒子を示す部分の面積の合計S2とを求め、以下の式により、抽出された粒子の被覆率(子粒子による母粒子の被覆率)を算出した。
被覆率(%)=S2/S1×100
この操作を任意で抽出した100個の導電粒子に対して行い、算出された100個の導電粒子の被覆率を平均し、導電粒子1の被覆率とした。また、上記式で算出された被覆率の標準偏差を、上記平均値で除することで、被覆率のC.V.値を求めた。
【0163】
[粒子径の測定]
以下の方法で、導電粒子1~8における、子粒子の平均粒子径、及び、母粒子の粒子径に対する子粒子の平均粒子径の比を求めた。一つの導電粒子について、子粒子5個の粒子径を測定し、これらの平均を該導電粒子における子粒子の平均粒子径とした。また、得られた測定値から、母粒子の粒子径に対する子粒子の平均粒子径の比を求めた。上記測定を25個の導電粒子について繰り返し行い、子粒子の平均粒子径、及び、母粒子の粒子径に対する子粒子の平均粒子径の比の平均値(25個の平均値)を求め、これらを、導電粒子1~8における、子粒子の平均粒子径、及び、母粒子の粒子径に対する子粒子の平均粒子径の比とした。
【0164】
[接触角の測定]
導電粒子1~8の水に対する接触角を、以下の方法で測定した。まず、ガラス板の表面に両面テープ(商品名:ハイボン 11-583(昭和電工マテリアルズ株式会社製)、幅10.0mm、長さ76.0mm、厚さ0.14mm)を貼り付けた。次いで、両面テープ上に導電粒子1.0gを配置し、両面テープの表面全体が導電粒子によって覆われるように(可能な限り導電粒子間に隙間が生じないように)、導電粒子を両面テープ上に広げた。次いで、エアブロー(商品名:エアーダスター AHSze300、エア・ウォーター・ゾル株式会社、噴射時間:30秒間)によって、両面テープ上に積み重なった余分な導電粒子を除去することで、ガラス、両面テープ及び導電粒子からなる膜で構成される積層体を得た。この積層体を接触角測定用の試験片とした。
【0165】
次に、上記試験片を用いて、JIS R 3257(1999)「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」項6記載の静適法にしたがって、水に対する接触角を測定した。具体的には、協和界面科学株式会社製接触角計「DM-701」を用いて、試料片の導電粒子からなる膜の上に純水6μLを滴下した。滴下後、2000ms経過した後の接触角を測定した。上記操作を7~10mm間隔で合計10回(10箇所で)行い、得られた数値の平均値を求めた。この平均値を導電粒子の接触角とした。なお、上記接触角の測定は、室温(25℃)で行った。
【0166】
【0167】
(回路接続用接着フィルムの作製)
熱カチオン重合開始剤であるK-PURE CXC-1821(KING Industries社製、対アニオン:B(C6F5)4))と、脂環式エポキシ化合物(製品名GT401、株式会社ダイセル製)と、オキセタン化合物(製品名OXT-121、東亞合成株式会社製)とフェノキシ樹脂(製品名YP-70、東都化成株式会社製)とを混合した。各成分の混合比(質量比)は、5:25:25:50(熱カチオン重合開始剤:脂環式エポキシ化合物:オキセタン化合物:フェノキシ樹脂)とした。また、導電粒子を8体積%配合分散させて接着剤組成物を得た。この際、導電粒子としては、上記導電粒子1~8をそれぞれ用いた。また、溶媒として、メチルエチルケトンを用いた。
【0168】
次いで、塗工装置を用いて厚さ40μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムに上記接着剤組成物を塗布し、70℃、5分の熱風乾燥によって接着剤層の厚さが20μmの回路接続用接着フィルム1~8を得た。
【0169】
(評価2)
[導電粒子捕捉性及び絶縁性の評価]
(1)接続構造体の作製
比較例1~4及び実施例1~4で得られた回路接続用接着フィルムを用いて接続構造体を作製した。具体的には、まず、第一の部材として、ストレートに配列されたバンプ電極が二列配置された構造を有するICチップ(外形:0.9mm×20.3mm、厚さ:0.3mm、バンプ電極の大きさ:75μm×12μm(粒子捕捉数評価用)又は100μm×12μm(絶縁性評価用)、バンプ電極間距離:24μm、バンプ電極の厚さ:8μm、バンプ電極配置:1列目のバンプ電極の中心に対して、2列目のバンプ電極はICチップの長手方向に12μmずらした位置に配置され、1列目のバンプ電極と2列目のバンプ電極の間隔は25μm)を準備した。また、第二の部材として、ガラス基板(コーニング社製:#1737、外形:38mm×28mm、厚さ:0.3mm)の表面にITOの配線パターン(パターン幅:19μm、電極間スペース:5μm)を形成した配線基板を準備した。
【0170】
次に、回路接続用接着フィルムを2×20mmの大きさに切り出し、PETフィルムから上記第二の部材に転写した。次に、荷重80MPa(バンプ面積換算)をかけて130℃で5秒間加熱加圧することにより、上記回路接続用接着フィルムを介して、第一の部材を第二の部材上に実装した。これにより、接続構造体を得た。なお、接続構造体は、上記と同様の手順で、各比較例及び各実施例について複数作製した。
【0171】
(2)導電粒子捕捉性の評価
比較例1~4及び実施例1~4の接続構造体における、バンプ電極と回路電極との間に捕捉された導電粒子の数(粒子捕捉数)を、光学顕微鏡により測定し、1バンプ電極当たりの粒子捕捉数(粒子捕捉数/バンプ電極数)、及び、そのC.V.値により、導電粒子捕捉性を評価した。結果を表5に示す。
【0172】
(3)絶縁性の評価
絶縁性の評価は、絶縁抵抗値から絶縁抵抗不良と判定される接続構造体の割合(絶縁抵抗不良率)に基づき行った。接続抵抗値は、接続構造体端部に設けた端子に絶縁抵抗測定装置の端子を接続し、接続構造体に50Vの電圧を印加し、絶縁抵抗を一括で測定した。絶縁抵抗測定器が示す絶縁抵抗値が1.0E+09Ω以下の場合を絶縁抵抗不良として判定した。比較例1~4及び実施例1~4ともにN(評価される接続構造体数)=10で上記判定評価を行い、絶縁抵抗不良となった接続構造体をカウントし、絶縁抵抗不良率を算出した。結果を表5に示す。
【0173】
1…接続構造体、4…第一の部材、5…第二の部材、6…接続部、42…第一の電極、52…第二の電極、11…回路接続用接着フィルム、13…導電性接着剤層、31…母粒子、32…子粒子、P…導電粒子。