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JP7742473B2 - Conductive particles, their manufacturing method and conductive material containing them - Google Patents
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JP7742473B2 - Conductive particles, their manufacturing method and conductive material containing them - Google Patents

Conductive particles, their manufacturing method and conductive material containing them

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JP7742473B2 JP2024202564A JP2024202564A JP7742473B2 JP 7742473 B2 JP7742473 B2 JP 7742473B2 JP 2024202564 A JP2024202564 A JP 2024202564A JP 2024202564 A JP2024202564 A JP 2024202564A JP 7742473 B2 JP7742473 B2 JP 7742473B2
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Description

本発明は、導電性粒子及びそれを含む導電性材料に関する。 The present invention relates to conductive particles and conductive materials containing the same.

異方性導電フィルムや異方性導電ペーストといった異方性導電材料の導電性材料として用いられる導電性粒子としては、一般に芯材粒子の表面に金属からなる導電層を形成したものが知られており、この導電層により電極や配線間の電気的な接続を行っている。 Conductive particles used as the conductive material in anisotropic conductive materials such as anisotropic conductive films and anisotropic conductive pastes generally have a conductive layer made of metal formed on the surface of core particles, and this conductive layer provides electrical connection between electrodes and wiring.

このような導電性粒子により電極間を加圧接続する際、導通を図るためには電極表面に形成されている酸化膜を排除する必要があり、導電性粒子には初期の加圧に耐え得る硬さが求められる。例えば、特許文献1には、芯材である樹脂粒子にエチレン性不飽和基を複数有する架橋性の単量体を含ませることで、10%圧縮したときの圧縮硬さと50%圧縮したときの圧縮硬さの比率を特定範囲内とすることにより、接続抵抗を低くし、かつ接続信頼性を高めることができる導電性粒子が開示されている。しかし、電極間の加圧接続時の初期の段階では、芯材粒子の特性に加えて導電層が有する特性も影響を及ぼし易い。 When connecting electrodes under pressure using such conductive particles, the oxide film that forms on the electrode surface must be removed to ensure electrical continuity, and the conductive particles must be hard enough to withstand the initial pressure. For example, Patent Document 1 discloses conductive particles that can reduce connection resistance and improve connection reliability by incorporating a cross-linkable monomer containing multiple ethylenically unsaturated groups into the core resin particles, thereby keeping the ratio of the compression hardness at 10% compression to the compression hardness at 50% compression within a specific range. However, in the initial stages of connecting electrodes under pressure, the characteristics of the conductive layer, in addition to the characteristics of the core particles, are likely to have an impact.

このような観点から、特許文献2では、ニッケルとリンの結晶構造を有する結晶層を含む導電層からなる導電性粒子により、5%圧縮されたときの圧縮硬さが特定値以上であることが記載されている。また、特許文献3では、導電部が外表面に複数の突起を有し、この突起のX線回折における(111)面の割合が50%以上であり、基部の平均最大径が1nm以上、500nm以下である導電性粒子が記載されている。 From this perspective, Patent Document 2 describes conductive particles having a conductive layer including a crystalline layer with a nickel-phosphorus crystal structure, which exhibit a compression hardness of a specific value or greater when compressed by 5%. Furthermore, Patent Document 3 describes conductive particles whose conductive portion has multiple protrusions on the outer surface, in which the proportion of (111) planes in X-ray diffraction of these protrusions is 50% or greater, and whose base has an average maximum diameter of 1 nm or greater and 500 nm or less.

WO2014/007334号WO2014/007334 特開2013-214511号公報JP 2013-214511 A 特開2016-119304号公報JP 2016-119304 A

特許文献2及び特許文献3のいずれも導電層の特性を改良することで、電極及び導電層に形成されている酸化膜を排除することができ、接続後の電極及び導電性粒子の接触面積が高められる導電性粒子を得ることにより、電極間を電気的に接続した場合に、接続抵抗を低くし、かつ接続信頼性を高めることを目的としているが、更なる改善の余地がある。 Both Patent Documents 2 and 3 aim to reduce connection resistance and increase connection reliability when electrodes are electrically connected by improving the properties of the conductive layer, thereby eliminating the oxide film that forms on the electrode and conductive layer and obtaining conductive particles that increase the contact area between the electrode and conductive particles after connection. However, there is room for further improvement.

したがって本発明の目的は、従来以上に接続抵抗が低く、かつ接続信頼性の高い導電性粒子を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide conductive particles that have lower connection resistance and higher connection reliability than conventional particles.

本発明は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、電極を加圧接続する初期の段階で、電極に形成されている酸化膜を排除しうる程度の硬さを有する導電層と、接続された後の導電性粒子の硬さの比率が特定の範囲を満たす導電性粒子は、接続抵抗を低くすることができ、かつ、接続信頼性にも優れることを見出し、本発明を完成した。 As a result of extensive research aimed at solving the above-mentioned problems, the inventors discovered that conductive particles in which the ratio of the hardness of a conductive layer that is hard enough to remove the oxide film that forms on the electrode during the initial stage of pressure connection of the electrodes to the hardness of the conductive particles after connection satisfies a specific range can reduce connection resistance and also provide excellent connection reliability, leading to the completion of the present invention.

すなわち本発明は、芯材粒子の表面に導電層が形成されてなる導電性粒子において、前記導電性粒子の圧縮硬さの最高値が24000N/mm以上であり、かつ、圧縮率5%未満で圧縮硬さが最高値を示し、圧縮率20%以上50%以下における圧縮硬さの平均値が5000~18000N/mmであって、圧縮率20%以上50%以下における圧縮硬さの平均値に対する、圧縮硬さの最高値の比が1.5以上10以下である導電性粒子を提供するものである。 That is, the present invention provides conductive particles having a conductive layer formed on the surface of a core particle, wherein the maximum value of the compression hardness of the conductive particles is 24,000 N/ mm2 or more, the compression hardness reaches its maximum value at a compression ratio of less than 5%, the average value of the compression hardness at a compression ratio of 20% or more and 50% or less is 5,000 to 18,000 N/ mm2 , and the ratio of the maximum value of the compression hardness to the average value of the compression hardness at a compression ratio of 20% or more and 50% or less is 1.5 or more and 10 or less.

また本発明は、無電解めっき法により芯材粒子の表面に導電層を形成する導電性粒子の製造方法であって、前記導電層の形成中に無電解めっき反応液に硫黄化合物を添加する工程を有する導電性粒子の製造方法を提供するものである。 The present invention also provides a method for producing conductive particles in which a conductive layer is formed on the surface of core particles by electroless plating, the method including the step of adding a sulfur compound to the electroless plating reaction solution during the formation of the conductive layer.

本発明によれば、接続抵抗が低く、かつ、接続信頼性の高い導電性粒子を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide conductive particles with low connection resistance and high connection reliability.

図1は、実施例1で得られた導電性粒子のSEM画像である。FIG. 1 is an SEM image of the conductive particles obtained in Example 1.

本発明の導電性粒子は、圧縮硬さ(以下、「K値」という場合がある。)の最高値が24000N/mm以上、好ましくは29000N/mm以上であり、かつ、圧縮率5%未満、好ましくは圧縮率1%、2%、3%又は4%のいずれかで圧縮硬さが最高値を示すものである。圧縮硬さの最高値は50000N/mm以下であることが好ましい。
本発明における圧縮硬さとは、微小圧縮試験機(例えば、島津製作所製MCTM-500)を用いて、負荷速度2.23mN/秒で半径R(mm)の導電性粒子に荷重を与えたときの及び荷重値F(N)を測定し、下記式により求めた値である。

圧縮硬さ(N/mm)=(3/√2)×F×S-3/2×R-1/2

ここで、導電性粒子の半径R(mm)は、後述する平均粒子径から算出した値であり、圧縮率とは、粒子径方向の長さの変化率であり、平均粒子径(mm)に対する圧縮変位S(mm)の割合である。
The conductive particles of the present invention have a maximum compression hardness (hereinafter sometimes referred to as "K value") of 24,000 N/mm2 or more , preferably 29,000 N/ mm2 or more, and exhibit a maximum compression hardness at a compression rate of less than 5%, preferably at a compression rate of 1%, 2%, 3%, or 4%. The maximum compression hardness is preferably 50,000 N/ mm2 or less.
The compression hardness in the present invention is a value obtained by measuring the load value F (N) when a load is applied to a conductive particle having a radius R (mm) at a loading rate of 2.23 mN/sec using a microcompression tester (e.g., MCTM-500 manufactured by Shimadzu Corporation) and calculating the load value F (N) using the following formula.

Compression hardness (N/mm 2 )=(3/√2)×F×S −3/2 ×R −1/2

Here, the radius R (mm) of the conductive particle is a value calculated from the average particle diameter described below, and the compression ratio is the rate of change in length in the particle diameter direction, and is the ratio of the compression displacement S (mm) to the average particle diameter (mm).

さらに、本発明の導電性粒子は、圧縮率20%以上50%以下における圧縮硬さの平均値が5000~18000N/mm、好ましくは6000~15000N/mmであって、圧縮率20%以上50%以下における圧縮硬さの平均値に対する、圧縮硬さの最高値の比が1.5以上10以下、好ましくは2以上8以下、特に好ましくは3以上5以下である。
ここで、圧縮率20%以上50%以下における圧縮硬さの平均値とは、圧縮率20%、30%、40%及び50%の場合のK値の平均値である。
Furthermore, the conductive particles of the present invention have an average compression hardness of 5,000 to 18,000 N/mm 2 , preferably 6,000 to 15,000 N/mm 2 at a compression rate of 20% to 50%, and the ratio of the maximum compression hardness to the average compression hardness at a compression rate of 20% to 50% is 1.5 to 10, preferably 2 to 8, particularly preferably 3 to 5.
Here, the average value of the compression hardness at a compression ratio of 20% or more and 50% or less is the average value of the K values at compression ratios of 20%, 30%, 40% and 50%.

本発明においては、圧縮率30%のときのK値に対する、圧縮率2%のときのK値の比が1.5以上10以下、特に3以上5以下であることが、接続抵抗が低く、かつ、接続信頼性の高い導電性粒子となることから好ましい。 In the present invention, it is preferable that the ratio of the K value at a compression rate of 2% to the K value at a compression rate of 30% is 1.5 or more and 10 or less, particularly 3 or more and 5 or less, since this results in conductive particles with low connection resistance and high connection reliability.

本発明の導電性粒子は、上述のように圧縮の初期では硬く、更に圧縮すると柔軟性を示すという特性を備えているため、電極を加圧接続する場合の初期段階で、電極に形成されている酸化膜を十分に排除することが可能となり、接続抵抗を低くすることができる。また、加圧接続後は柔軟性を示すため、電極との接触面積を維持でき、接続信頼性にも優れる。 As described above, the conductive particles of the present invention have the property of being hard when initially compressed, but becoming flexible when further compressed. This makes it possible to sufficiently remove the oxide film that forms on the electrode in the early stages of connecting electrodes under pressure, thereby reducing connection resistance. Furthermore, because they remain flexible after connection under pressure, the contact area with the electrode can be maintained, resulting in excellent connection reliability.

本発明の導電性粒子は、芯材粒子の表面に導電層が形成されてなるものである。
前記芯材粒子としては、粒子状であれば、無機物であっても有機物であっても特に制限なく用いることができる。無機物の芯材粒子としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、ハンダ等の金属粒子、合金、ガラス、セラミック、シリカ、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等が挙げられる。一方、有機物の芯材粒子としては、例えば、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、ポリアクリルニトリル、ポリアセタール、アイオノマー、ポリエステル等の熱可塑性樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、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、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
The conductive particles of the present invention are obtained by forming a conductive layer on the surface of a core particle.
The core particles can be inorganic or organic, as long as they are particulate. Examples of inorganic core particles include metal particles such as gold, silver, copper, nickel, palladium, and solder, alloys, glass, ceramics, silica, metal or non-metal oxides (including hydrates), metal silicates including aluminosilicates, metal carbides, metal nitrides, metal carbonates, metal sulfates, metal phosphates, metal sulfides, metal acid salts, metal halides, and carbon. Examples of organic core particles include thermoplastic resins such as natural fibers, natural resins, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polybutene, polyamide, polyacrylate, polyacrylonitrile, polyacetal, ionomers, and polyester, alkyd resins, phenolic resins, urea resins, benzoguanamine resins, melamine resins, xylene resins, silicone resins, epoxy resins, and diallyl phthalate resins. These may be used alone or in combination of two or more.

芯材粒子は、上述した無機物及び有機物のいずれか一方からなる材質に代えて、無機物及び有機物の双方からなる材質で構成されていてもよい。芯材粒子が無機物及び有機物の双方からなる材質で構成されている場合、芯材粒子における無機物及び有機物の存在態様としては、例えば、無機物からなるコアと、該コアの表面を被覆する無機物からなるシェルとを備える態様、あるいは、有機物からなるコアと、該コアの表面を被覆する無機物からなるシェルとを備える態様等のコアシェル型の構成等が挙げられる。これらのほか、一つの芯材粒子中に、無機物と有機物が混合されているか、あるいはランダムに融合しているブレンド型の構成等が挙げられる。無機物及び有機物の双方からなる材質で構成される芯材粒子としては、前記した無機物の芯材粒子又は有機物の芯材粒子を構成する材質を使用することができる。この芯材粒子は、無機物及び有機物のそれぞれの材質を単独で構成するように使用してもよいし、無機物及び有機物のそれぞれを2種以上の材質で組み合わせて構成するように使用してもよい。 Instead of the aforementioned inorganic or organic materials, the core particles may be composed of both inorganic and organic materials. When the core particles are composed of both inorganic and organic materials, the inorganic and organic materials may be present in the core particles in a core-shell configuration, such as an inorganic core and an inorganic shell covering the core's surface, or an organic core and an inorganic shell covering the core's surface. Other examples include blend configurations in which inorganic and organic materials are mixed or randomly fused within a single core particle. Core particles composed of both inorganic and organic materials can use the materials constituting the inorganic or organic core particles described above. These core particles may be composed of either a single inorganic or organic material, or a combination of two or more inorganic and organic materials.

芯材粒子は、樹脂で構成されていることが好ましく、該樹脂が熱可塑性樹脂であることがより好ましい。このような材質からなる芯材を用いることによって、粒子同士の分散安定性を高めることができ、また、電子回路の電気的接続の際に、適度な弾性を発現させて導通を高めることができる。 The core particles are preferably composed of a resin, and more preferably a thermoplastic resin. Using a core made of such a material can improve the dispersion stability of the particles and also provide appropriate elasticity to improve conductivity when electrically connecting electronic circuits.

芯材粒子として有機物を用いる場合、ガラス転移温度を有しないか、又は、ガラス転移温度が100℃超であることが、異方導電接続工程において芯材粒子の形状が維持されやすいことや金属皮膜を形成する工程において芯材粒子の形状を維持しやすい点から好ましい。また芯材粒子がガラス転移温度を有する場合、ガラス転移温度は、200℃以下であることが、異方導電接続において導電性粒子が軟化しやすく接触面積が大きくなることで導通が取りやすくなる点から好ましい。この観点から、芯材粒子がガラス転移温度を有する場合、ガラス転移温度は、100℃超180℃以下であることがより好ましく、100℃超160℃以下であることが特に好ましい。ガラス転移温度は、例えば、示差走査熱量測定(DSC)により得られるDSC曲線のベースラインシフト部分における元のベースラインと変曲点の接線の交点として求めることができる。 When an organic substance is used as the core particles, it is preferable that the core particles have no glass transition temperature or that the glass transition temperature is greater than 100°C, as this facilitates maintaining the shape of the core particles during the anisotropic conductive connection process and the metal film formation process. Furthermore, when the core particles have a glass transition temperature, it is preferable that the glass transition temperature be 200°C or less, as this facilitates softening of the conductive particles during anisotropic conductive connection, increasing the contact area and facilitating electrical continuity. From this perspective, when the core particles have a glass transition temperature, the glass transition temperature is more preferably greater than 100°C and less than 180°C, and particularly preferably greater than 100°C and less than 160°C. The glass transition temperature can be determined, for example, by differential scanning calorimetry (DSC) as the intersection of the tangent to the original baseline and the inflection point in the baseline shift portion of the DSC curve.

芯材粒子として有機物を用いる場合において、その有機物が高度に架橋した樹脂であるときは、ガラス転移温度は前記方法にて200℃まで測定を試みても、ほとんど観測されない。本明細書中ではこのような粒子をガラス転移点を有しない粒子ともいい、本発明においては、このような芯材粒子を用いてもよい。前記のこのようなガラス転移温度を有しない芯材粒子材料の具体例としては、前記で例示した有機物を構成する単量体に架橋性の単量体を併用して共重合させて得ることができる。架橋性の単量体としては、テトラメチレンジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシドジ(メタ)アクリレート、テトラエチレンオキシド(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメテロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンジ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン等の多官能ビニル系単量体、ビニルトリメトキシシラン、トリメトキシシリルスチレン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のシラン含有系単量体、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルアクリルアミド、ジアリルエーテル等の単量体が挙げられる。特にCOG(Chip on Glass)分野ではこのような硬質な有機材料による芯材粒子が多く使用される。 When an organic material is used as the core particle, if the organic material is a highly cross-linked resin, the glass transition temperature is barely detectable even when measurements are attempted up to 200°C using the above method. Such particles are also referred to herein as particles without a glass transition point, and such core particles may be used in the present invention. Specific examples of core particle materials without a glass transition temperature include those obtained by copolymerizing the monomers constituting the organic materials exemplified above with a cross-linkable monomer. Examples of crosslinkable monomers include tetramethylene di(meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, ethylene oxide di(meth)acrylate, tetraethylene oxide (meth)acrylate, 1,6-hexane di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, trimeterolpropane tri(meth)acrylate, tetramethylolmethane di(meth)acrylate, tetramethylolmethane tri(meth)acrylate, Examples include polyfunctional (meth)acrylates such as tetramethylolmethane tetra(meth)acrylate, tetramethylolpropane tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, glycerol di(meth)acrylate, and glycerol tridi(meth)acrylate; polyfunctional vinyl monomers such as divinylbenzene and divinyltoluene; silane-containing monomers such as vinyltrimethoxysilane, trimethoxysilylstyrene, and γ-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane; and monomers such as triallyl isocyanurate, diallyl phthalate, diallyl acrylamide, and diallyl ether. Core particles made of such hard organic materials are commonly used, particularly in the COG (chip on glass) field.

芯材粒子の形状に特に制限はない。一般に、芯材粒子は球状である。しかし、芯材粒子は球状以外の形状、例えば、繊維状、中空状、板状又は針状であってもよく、その表面に多数の突起を有するもの又は不定形のものであってもよい。本発明においては、充填性に優れる、金属を被覆しやすいといった点で、球状の芯材粒子が好ましい。 There are no particular restrictions on the shape of the core particles. Generally, core particles are spherical. However, the core particles may be in a shape other than spherical, such as fibrous, hollow, plate-like, or needle-like, and may have numerous protrusions on their surface or may be amorphous. In the present invention, spherical core particles are preferred because they have excellent filling properties and are easy to coat with metal.

芯材粒子の表面に形成される導電層は、導電性を有する金属からなるものである。導電層構成する金属としては、例えば、金、白金、銀、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、スズ、鉛、アンチモン、ビスマス、コバルト、インジウム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、アルミニウム、クロム、パラジウム、タングステン、モリブデン等の金属又はこれらの合金のほか、ITO、ハンダ等の金属化合物等が挙げられる。なかでも金、銀、銅、ニッケル、パラジウム又はハンダが、電気抵抗が少ないため好ましく、とりわけ、ニッケル、金、ニッケル合金又は金合金が好適に用いられる。金属は1種でもよく、2種以上を組み合わせて用いることもできる。 The conductive layer formed on the surface of the core particles is made of a conductive metal. Examples of metals that can be used to form the conductive layer include gold, platinum, silver, copper, iron, zinc, nickel, tin, lead, antimony, bismuth, cobalt, indium, titanium, antimony, bismuth, germanium, aluminum, chromium, palladium, tungsten, and molybdenum, as well as alloys thereof, and metal compounds such as ITO and solder. Among these, gold, silver, copper, nickel, palladium, and solder are preferred due to their low electrical resistance, and nickel, gold, nickel alloys, and gold alloys are particularly preferred. One type of metal may be used, or two or more types may be used in combination.

導電層は、単層構造であっても、複数層からなる積層構造であってもよい。複数層からなる積層構造である場合には、最表層が、ニッケル、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル合金、金合金、銀合金、銅合金及びパラジウム合金から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
また導電層は、芯材粒子の表面全体を被覆していなくてもよく、その一部のみを被覆していてもよい。芯材粒子の表面の一部のみを被覆している場合は、被覆部位が連続していてもよく、例えばアイランド状に不連続に被覆していてもよい。
導電層の厚みは、0.1nm以上2000nm以下であることが好ましく、1nm以上1500nm以下であることがより好ましい。導電性粒子が後述する突起を有する場合、突起の高さは、ここでいう導電層の厚みに含まないものとする。なお、本発明において、導電層の厚みは、測定対象の粒子を2つに切断し、その切り口の断面をSEM観察して測定することができる。
The conductive layer may have a single layer structure or a laminated structure consisting of multiple layers. In the case of a laminated structure consisting of multiple layers, it is preferable that the outermost layer is made of at least one material selected from nickel, gold, silver, copper, palladium, a nickel alloy, a gold alloy, a silver alloy, a copper alloy, and a palladium alloy.
The conductive layer does not have to cover the entire surface of the core particle, but may cover only a portion of it. When only a portion of the surface of the core particle is covered, the covered portion may be continuous, or may be discontinuous, for example, in the form of islands.
The thickness of the conductive layer is preferably 0.1 nm or more and 2000 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 1500 nm or less. When the conductive particle has protrusions described later, the height of the protrusions is not included in the thickness of the conductive layer referred to here. In the present invention, the thickness of the conductive layer can be measured by cutting the particle to be measured into two pieces and observing the cross-section of the cut surface using an SEM.

導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上50μm以下、より好ましくは1μm以上30μm以下である。金属被覆粒子の平均粒子径が上記範囲内であることで、対向電極間とは異なる方向での短絡を発生させることなく、対向電極間での導通を確保しやすい。なお、本発明において、導電性粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)を用いて測定した値である。具体的には、導電性粒子の平均粒子径は実施例に記載の方法にて測定される。なお、粒子径は、円形の導電性粒子像の径である。導電性粒子が球状でない場合、粒子径は、導電性粒子像を横断する線分のうち最も大きい長さ(最大長さ)をいう。 The average particle diameter of the conductive particles is preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less, more preferably 1 μm or more and 30 μm or less. Having the average particle diameter of the metal-coated particles within this range makes it easier to ensure electrical continuity between opposing electrodes without causing short circuits in a direction different from that between the opposing electrodes. In the present invention, the average particle diameter of the conductive particles is a value measured using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, the average particle diameter of the conductive particles is measured using the method described in the Examples. The particle diameter is the diameter of a circular conductive particle image. If the conductive particles are not spherical, the particle diameter refers to the longest length (maximum length) of the line segments intersecting the conductive particle image.

導電性粒子がその表面に突起を有する場合、突起の高さは、好ましくは20nm以上1000nm以下、更に好ましくは50nm800nm以下である。突起の数は、導電性粒子の粒径にもよるが、導電性粒子一つ当たり、好ましくは1個以上20000個以下、更に好ましくは5個以上5000個以下であることが、導電性粒子の導電性を一層向上させる点で有利である。また、突起の基部の長さは、好ましくは5nm以上1000nm以下、更に好ましくは10nm以上800nm以下である。突起の基部の長さは、粒子の断面視における電子顕微鏡像を用いて測定したときに、突起が形成されている部位における導電性粒子の表面に沿う長さをいい、突起の高さは、突起の基部から突起頂点までの最短距離をいう。なお、一つの突起に複数の頂点がある場合は、最も高い頂点をその突起の高さとする。突起の基部の長さ及び突起の高さは、電子顕微鏡により観察された20個の異なる粒子について測定した算術平均値とする。 When conductive particles have protrusions on their surfaces, the height of the protrusions is preferably 20 nm to 1,000 nm, more preferably 50 nm to 800 nm. The number of protrusions varies depending on the particle size of the conductive particles, but a number of protrusions per particle of preferably 1 to 20,000, more preferably 5 to 5,000, is advantageous in terms of further improving the conductivity of the conductive particles. Furthermore, the length of the base of the protrusion is preferably 5 nm to 1,000 nm, more preferably 10 nm to 800 nm. The length of the base of the protrusion refers to the length along the surface of the conductive particle at the location where the protrusion is formed, as measured using an electron microscope image of the cross-section of the particle. The height of the protrusion refers to the shortest distance from the base of the protrusion to the apex of the protrusion. If a single protrusion has multiple apexes, the height of that protrusion is the highest apex. The length of the base of the protrusion and the height of the protrusion are the arithmetic average values measured for 20 different particles observed under an electron microscope.

導電性粒子の形状は、芯材粒子の形状にもよるが、特に制限はない。例えば、繊維状、中空状、板状又は針状であってもよく、その表面に多数の突起を有するもの又は不定形のものであってもよい。本発明においては、充填性、接続性に優れるという点で、球状又は外表面に多数の突起を有する形状であることが好ましい。特に、外表面に大きな突起を有する形状であることで、圧縮初期の圧縮硬さが大きい導電性粒子となり易い。 The shape of the conductive particles is not particularly limited, although it depends on the shape of the core particles. For example, they may be fibrous, hollow, plate-like, or needle-like, and may have numerous protrusions on their surface or may be amorphous. In the present invention, spherical shapes or shapes with numerous protrusions on the outer surface are preferred, as they provide excellent packing and connectivity. In particular, shapes with large protrusions on the outer surface tend to result in conductive particles with high compression hardness at the beginning of compression.

芯材粒子の表面に導電層を形成する方法としては、蒸着法、スパッタ法、メカノケミカル法、ハイブリダイゼーション法等を利用する乾式法、電解めっき法、無電解めっき法等を利用する湿式法が挙げられる。また、これらの方法を組み合わせて芯材粒子の表面に導電層を形成してもよい。 Methods for forming a conductive layer on the surface of core particles include dry methods such as vapor deposition, sputtering, mechanochemical methods, and hybridization, and wet methods such as electrolytic plating and electroless plating. A conductive layer may also be formed on the surface of core particles by combining these methods.

本発明においては、無電解めっき法により芯材粒子の表面に導電層を形成することが、所望の圧縮硬さを有する導電性粒子を得るのが容易であるため好ましい。 In the present invention, forming a conductive layer on the surface of core particles by electroless plating is preferred, as this makes it easy to obtain conductive particles with the desired compression hardness.

以下、導電層としてニッケル-リンめっき層を形成する場合について説明する。
無電解めっき法により芯材粒子の表面に導電層を形成する場合、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いう。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。
Hereinafter, a case where a nickel-phosphorus plating layer is formed as the conductive layer will be described.
When a conductive layer is formed on the surface of a core particle by electroless plating, the surface of the core particle preferably has the ability to capture precious metal ions or is surface-modified to have the ability to capture precious metal ions. The precious metal ions are preferably palladium or silver ions. "Having the ability to capture precious metal ions" means being able to capture precious metal ions as a chelate or salt. For example, when an amino group, imino group, amido group, imido group, cyano group, hydroxyl group, nitrile group, carboxyl group, or the like is present on the surface of the core particle, the surface of the core particle has the ability to capture precious metal ions. When the surface is modified to have the ability to capture precious metal ions, for example, the method described in JP-A-61-64882 can be used.

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1m当たり1×10-7~1×10-2モルの範囲で十分である。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。還元剤は、例えば次亜リン酸ナトリウム、水酸化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、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、これらのうちから、目的とする導電層の構成材料に基づいて選択されることが好ましい。 Such core particles are used to support a precious metal on their surfaces. Specifically, the core particles are dispersed in a dilute acidic aqueous solution of a precious metal salt, such as palladium chloride or silver nitrate. This allows precious metal ions to be captured on the particle surface. A concentration of the precious metal salt in the range of 1×10 −7 to 1×10 −2 mol per m 2 of particle surface area is sufficient. The core particles with the captured precious metal ions are separated from the system and washed with water. Subsequently, the core particles are suspended in water, and a reducing agent is added to reduce the precious metal ions. This allows the precious metal to be supported on the surface of the core particles. Examples of reducing agents that can be used include sodium hypophosphite, sodium borohydride, potassium borohydride, dimethylamine borane, hydrazine, and formalin. A reducing agent is preferably selected from these based on the constituent materials of the desired conductive layer.

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攪拌すればよい。 Before capturing precious metal ions on the surface of the core particles, they may be subjected to a sensitization treatment that causes tin ions to be adsorbed onto the particle surface. To adsorb tin ions onto the particle surface, for example, surface-modified core particles may be placed in an aqueous solution of stannous chloride and stirred for a predetermined period of time.

このようにして前処理が施された芯材粒子について、導電層の形成処理を行う。導電層の形成処理として、突起部を有する導電層を形成する処理、及び表面が平滑な導電層を形成する処理の2種類があるが、まず、突起部を有する導電層を形成する処理について説明する。 The core particles that have been pretreated in this way are then subjected to a process for forming a conductive layer. There are two types of conductive layer formation processes: a process for forming a conductive layer with protrusions, and a process for forming a conductive layer with a smooth surface. First, we will explain the process for forming a conductive layer with protrusions.

突起部を有する導電層を形成する処理においては、以下の第1工程、及び第2工程を行う。
第1工程は、芯材粒子の水性スラリーと、分散剤、ニッケル塩、還元剤及び錯化剤などを含んだ無電解ニッケルめっき浴とを混合する無電解ニッケルめっき工程である。かかる第1工程では、芯材粒子上への導電層の形成と同時にめっき浴の自己分解が起こる。この自己分解は、芯材粒子の近傍で生じるため、導電層の形成時に自己分解物が芯材粒子表面上に捕捉されることによって、微小突起の核が生成し、それと同時に導電層の形成がなされる。生成した微小突起の核を基点として、突起部が成長する。
In the process of forming the conductive layer having the protrusions, the following first and second steps are performed.
The first step is an electroless nickel plating step in which an aqueous slurry of core particles is mixed with an electroless nickel plating bath containing a dispersant, nickel salt, a reducing agent, a complexing agent, etc. In this first step, the plating bath self-decomposes simultaneously with the formation of a conductive layer on the core particles. Because this self-decomposition occurs near the core particles, the self-decomposition products are captured on the surface of the core particles during the formation of the conductive layer, generating nuclei of microprojections, and simultaneously forming the conductive layer. The generated nuclei of microprojections serve as base points for the growth of protrusions.

第1工程では、前述した芯材粒子を好ましくは0.1~500g/L、更に好ましくは1~300g/Lの範囲で水に十分に分散させ、水性スラリーを調製する。分散操作は、通常攪拌、高速攪拌又はコロイドミル若しくはホモジナイザーのような剪断分散装置を用いて行うことができる。また、分散操作に超音波を併用してもかまわない。必要に応じ、分散操作においては界面活性剤などの分散剤を添加する場合もある。次いで、ニッケル塩、還元剤、錯化剤及び各種添加剤などを含んだ無電解ニッケルめっき浴に、分散操作を行った芯材粒子の水性スラリーを添加し、無電解めっき第1工程を行う。 In the first step, the aforementioned core particles are thoroughly dispersed in water, preferably in the range of 0.1 to 500 g/L, and more preferably 1 to 300 g/L, to prepare an aqueous slurry. The dispersion operation can be carried out using normal stirring, high-speed stirring, or a shear dispersion device such as a colloid mill or homogenizer. Ultrasound may also be used in combination with the dispersion operation. If necessary, a dispersant such as a surfactant may be added during the dispersion operation. Next, the aqueous slurry of dispersed core particles is added to an electroless nickel plating bath containing nickel salt, a reducing agent, a complexing agent, and various additives, to carry out the first step of electroless plating.

前述した分散剤としては、例えば非イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤及び/又は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。これらの分散剤は、1種又は2種以上を組み合わせて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(無電解ニッケルめっき浴)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(無電解ニッケルめっき浴)の体積に対して1~10g/Lの範囲であると、導電層の密着性が一層向上する観点から好ましい。 Examples of the dispersant include nonionic surfactants, zwitterionic surfactants, and/or water-soluble polymers. Nonionic surfactants include polyoxyalkylene ether surfactants such as polyethylene glycol, polyoxyethylene alkyl ether, and polyoxyethylene alkylphenyl ether. Zwitterionic surfactants include betaine surfactants such as alkyldimethyl acetate betaine, alkyldimethylcarboxymethyl acetate betaine, and alkyldimethylamino acetate betaine. Water-soluble polymers include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidinone, and hydroxyethyl cellulose. These dispersants can be used alone or in combination. The amount of dispersant used varies depending on the type, but is generally 0.5 to 30 g/L relative to the volume of the liquid (electroless nickel plating bath). In particular, a dispersant amount in the range of 1 to 10 g/L relative to the volume of the liquid (electroless nickel plating bath) is preferred from the perspective of further improving the adhesion of the conductive layer.

ニッケル塩としては、例えば塩化ニッケル、硫酸ニッケル又は酢酸ニッケルなどが用いられ、その濃度は0.1~50g/Lの範囲とすることが好ましい。還元剤としては、例えば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、目的とする下地皮膜の構成材料に基づいて選択される。還元剤としてリン化合物、例えば次亜リン酸ナトリウムを用いる場合、その濃度は、0.1~50g/Lの範囲であることが好ましい。 Nickel salts such as nickel chloride, nickel sulfate, or nickel acetate are preferably used, with a concentration in the range of 0.1 to 50 g/L. Reducing agents can be similar to those used to reduce precious metal ions, as described above, and are selected based on the constituent materials of the target base coating. When a phosphorus compound, such as sodium hypophosphite, is used as the reducing agent, the concentration is preferably in the range of 0.1 to 50 g/L.

錯化剤としては、例えばクエン酸、ヒドロキシ酢酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、グルコン酸若しくはそのアルカリ金属塩やアンモニウム塩などのカルボン酸(塩)、グリシンなどのアミノ酸、エチレンジアミン、アルキルアミンなどのアミン酸、その他のアンモニウム、EDTA又はピロリン酸(塩)など、ニッケルイオンに対し錯化作用のある化合物が使用される。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。その濃度は好ましくは1~100g/L、更に好ましくは5~50g/Lの範囲である。この段階での好ましい無電解ニッケルめっき浴のpHは、3~14の範囲である。無電解ニッケルめっき反応は、芯材粒子の水性スラリーを添加すると速やかに始まり、水素ガスの発生を伴う。第1工程は、その水素ガスの発生が完全に認められなくなった時点をもって終了とする。 Complexing agents include compounds that have a complexing effect on nickel ions, such as carboxylic acids (salts) such as citric acid, hydroxyacetic acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid, gluconic acid, or their alkali metal or ammonium salts; amino acids such as glycine; amine acids such as ethylenediamine and alkylamines; other ammonium salts; EDTA; and pyrophosphate (salts). These can be used alone or in combination. The concentration is preferably 1 to 100 g/L, more preferably 5 to 50 g/L. The preferred pH of the electroless nickel plating bath at this stage is 3 to 14. The electroless nickel plating reaction begins rapidly upon addition of the aqueous slurry of core particles and is accompanied by the generation of hydrogen gas. The first step is considered complete when the generation of hydrogen gas has completely ceased.

次いで第2工程においては、前記の第1工程に続けて、(i)ニッケル塩、還元剤及びアルカリのうちの1種を含む第1の水溶液と、残りの2種を含む第2の水溶液を用いるか、又は(ii)ニッケル塩を含む第1の水溶液と、還元剤を含む第2の水溶液と、アルカリを含む第3の水溶液とを用い、これらの水溶液をそれぞれ同時にかつ経時的に、第1工程の液に添加して無電解ニッケルめっきを行う。これらの液を添加すると再びめっき反応が始まるが、その添加量を調整することによって、形成される導電層を所望の膜厚に制御することができる。無電解ニッケルめっき液の添加終了後、水素ガスの発生が完全に認められなくなってから暫く液温を保持しながら攪拌を継続して反応を完結させる。 In the second step, following the first step, electroless nickel plating is performed by using either (i) a first aqueous solution containing one of a nickel salt, a reducing agent, and an alkali, and a second aqueous solution containing the remaining two, or (ii) a first aqueous solution containing a nickel salt, a second aqueous solution containing a reducing agent, and a third aqueous solution containing an alkali, and adding these aqueous solutions simultaneously and over time to the solution from the first step. Adding these solutions restarts the plating reaction, and by adjusting the amounts added, the conductive layer formed can be controlled to the desired thickness. After the addition of the electroless nickel plating solution is complete, stirring is continued while maintaining the solution temperature for a while after hydrogen gas generation has completely ceased to be observed, to complete the reaction.

前記の(i)の場合には、ニッケル塩を含む第1の水溶液と、還元剤及びアルカリを含む第2の水溶液とを用いることが好ましいが、この組み合わせに限られない。この場合には、第1の水溶液には還元剤及びアルカリは含まれず、第2の水溶液にはニッケル塩は含まれない。ニッケル塩及び還元剤としては、先に述べたものを用いることができる。アルカリとしては、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物を用いることができる。前記の(ii)の場合についても同様である。 In the case of (i) above, it is preferable to use a first aqueous solution containing a nickel salt and a second aqueous solution containing a reducing agent and an alkali, but this combination is not limiting. In this case, the first aqueous solution does not contain a reducing agent or alkali, and the second aqueous solution does not contain a nickel salt. The nickel salt and reducing agent may be those described above. The alkali may be, for example, an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. The same applies to the case of (ii) above.

前記の(ii)の場合には、第1~第3の水溶液にニッケル塩、還元剤及びアルカリがそれぞれ含まれ、かつ各水溶液には当該成分以外の他の2成分は含まれない。 In the case of (ii) above, the first to third aqueous solutions each contain a nickel salt, a reducing agent, and an alkali, and each aqueous solution does not contain the other two components.

(i)及び(ii)の場合のいずれであっても、水溶液中のニッケル塩の濃度は10~1000g/L、特に50~500g/Lであることが好ましい。還元剤の濃度は、還元剤としてリン化合物を用いる場合、100~1000g/L、特に100~800g/Lであることが好ましい。還元剤としてホウ素化合物を用いる場合、5~200g/L、特に10~100g/Lであることが好ましい。還元剤としてヒドラジン又はその誘導体を用いる場合、5~200g/L、特に10~100g/Lであることが好ましい。アルカリの濃度は5~500g/L、特に10~200g/Lであることが好ましい。 In either case (i) or (ii), the concentration of the nickel salt in the aqueous solution is preferably 10 to 1000 g/L, particularly 50 to 500 g/L. When a phosphorus compound is used as the reducing agent, the concentration of the reducing agent is preferably 100 to 1000 g/L, particularly 100 to 800 g/L. When a boron compound is used as the reducing agent, the concentration is preferably 5 to 200 g/L, particularly 10 to 100 g/L. When hydrazine or a derivative thereof is used as the reducing agent, the concentration is preferably 5 to 200 g/L, particularly 10 to 100 g/L. The concentration of the alkali is preferably 5 to 500 g/L, particularly 10 to 200 g/L.

第2工程は、第1工程の終了後に連続して行うが、これに代えて、第1工程と第2工程とを断続して行ってもよい。この場合には、第1工程の終了後、濾過などの方法によって芯材粒子とめっき液とを分別し、新たに芯材粒子を水に分散させて水性スラリーを調製し、そこに錯化剤を好ましくは1~100g/L、更に好ましくは5~50g/Lの濃度範囲で溶解した水溶液を添加し、分散剤を好ましくは0.5~30g/L、更に好ましくは1~10g/Lの範囲で溶解し水性スラリーを調製して、該水性スラリーに前記の各水溶液を添加する第2工程を行う方法でもよい。このようにして、突起部を有する導電層が形成できる。 The second step is carried out continuously after the first step is completed. Alternatively, the first and second steps may be carried out intermittently. In this case, after the first step is completed, the core particles and plating solution are separated by a method such as filtration, and the core particles are dispersed in water to prepare an aqueous slurry. To this, an aqueous solution containing a complexing agent dissolved at a concentration of preferably 1 to 100 g/L, more preferably 5 to 50 g/L, is added, and a dispersant is dissolved at a concentration of preferably 0.5 to 30 g/L, more preferably 1 to 10 g/L, to prepare an aqueous slurry. The second step then involves adding the aqueous solutions described above to the aqueous slurry. In this manner, a conductive layer having protrusions can be formed.

続いて、以下では表面が平滑な導電層を形成する処理について説明する。
表面が平滑な導電層の形成は、上記突起部を有する導電層を形成する処理の第1工程における無電解ニッケルめっき浴中のニッケル塩の濃度を薄くすることで行うことができる。すなわち、ニッケル塩としては、例えば塩化ニッケル、硫酸ニッケル又は酢酸ニッケルなどが用いられ、その濃度を好ましくは0.01~0.5g/Lの範囲とする。無電解ニッケルめっき浴中のニッケル塩の濃度を薄くすること以外の上記第1工程、及び第2工程を行う方法により、表面が平滑な導電層を形成できる。
Next, a process for forming a conductive layer with a smooth surface will be described below.
A conductive layer with a smooth surface can be formed by reducing the concentration of nickel salt in the electroless nickel plating bath in the first step of the treatment for forming the conductive layer having protrusions. That is, the nickel salt may be, for example, nickel chloride, nickel sulfate, or nickel acetate, and its concentration is preferably in the range of 0.01 to 0.5 g/L. A conductive layer with a smooth surface can be formed by performing the first and second steps described above without reducing the concentration of nickel salt in the electroless nickel plating bath.

本発明においては、導電層の形成中に硫黄化合物を添加することが、圧縮初期の圧縮硬さが大きい導電性粒子となり易いため好ましい。
硫黄化合物としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプト-1-メチルイミダゾール、チオグリコール酸、チオジグリコール酸、システイン、サッカリン、チアミン硝酸塩、N,N-ジエチル-ジチオカルバミン酸ナトリウム、1,3-ジエチル-2-チオ尿素、ジピリジン、N-チアゾール-2-スルファミルアマイド、1,2,3-ベンゾトリアゾール-2-チアゾリン-2-チオール、チアゾール、チオ尿素、エチレンチオ尿素、チオゾール、チオインドキシル酸ナトリウム、o-スルホンアミド安息香酸、スルファニル酸、アシッドオレンジ、メチルオレンジ、ナフチオン酸、ナフタレン-α-スルホン酸、1-ナフトール-4-スルホン酸、シェファー酸、サルファダイアジン、チオシアン酸アンモニウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸ナトリウム、ロダニン、硫化アンモニウム、硫化ナトリウム、硫酸アンモニウム等が挙げられる。これらの硫黄化合物は、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。硫黄化合物の使用量は、無電解めっき反応液中の全硫黄化合物濃度が0.01質量ppm以上100質量ppm以下となる量であることが好ましく、0.1質量ppm以上50質量ppm以下となる量であることがより好ましい。硫黄化合物の使用量が少なすぎると、圧縮初期の圧縮硬さを硬くする効果が発現しにくく、多すぎると圧縮中期から後期の圧縮硬さが硬くなってしまい好ましくない。
In the present invention, it is preferable to add a sulfur compound during the formation of the conductive layer, since this tends to result in conductive particles with a large compression hardness in the initial stage of compression.
Examples of sulfur compounds include 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercapto-1-methylimidazole, thioglycolic acid, thiodiglycolic acid, cysteine, saccharin, thiamine nitrate, sodium N,N-diethyldithiocarbamate, 1,3-diethyl-2-thiourea, dipyridine, N-thiazole-2-sulfamylamide, 1,2,3-benzotriazole-2-thiazoline-2- Examples of sulfur compounds include thiol, thiazole, thiourea, ethylenethiourea, thiozole, sodium thioindoxylate, o-sulfonamidobenzoic acid, sulfanilic acid, acid orange, methyl orange, naphthionic acid, naphthalene-α-sulfonic acid, 1-naphthol-4-sulfonic acid, Scheffer's acid, sulfadiazine, ammonium thiocyanate, potassium thiocyanate, sodium thiocyanate, rhodanine, ammonium sulfide, sodium sulfide, and ammonium sulfate. These sulfur compounds can be used alone or in combination of two or more. The amount of sulfur compound used is preferably an amount that results in a total sulfur compound concentration in the electroless plating reaction solution of 0.01 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, and more preferably an amount that results in a total sulfur compound concentration in the electroless plating reaction solution of 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less. If the amount of sulfur compound used is too small, the effect of increasing the compression hardness at the early stage of compression is difficult to achieve, while if the amount is too large, the compression hardness increases from the middle to late stages of compression, which is undesirable.

硫黄化合物を添加する時期は、導電層の形成中であればよいが、第2工程の途中であることが好ましい。特に、第2工程の開始から5~20分経過後に添加を開始することで、圧縮初期の圧縮硬さを硬くすることが容易になるため好ましい。硫黄化合物は、一度に全量を添加してもよく、複数回に分けて添加する、又は連続的に添加することもできるが、一度に全量を添加すると圧縮初期の圧縮硬さを硬くしやすいため好ましい。
硫黄化合物を一度に全量添加する方法の場合、反応系の規模にもよるが、例えば1Lの反応器を使用した場合、その添加時間は30秒以下、更には15秒以下であることが好ましい。添加時間に下限はないが、通常は0.1秒以上、又は0.5秒以上である。この範囲で硫黄化合物を添加することにより、圧縮初期の圧縮硬さを硬くしやすくなる。
本発明においては、前記した突起部を有する導電層を形成する処理で、このような方法で硫黄化合物の添加を行うことにより、突起部が大きくなりやすくなるため、さらに圧縮初期の圧縮硬さを硬くする効果を得ることができる。
このようにして、本発明の導電性粒子が得られる。
The sulfur compound may be added during the formation of the conductive layer, but is preferably added during the second step. Starting the addition 5 to 20 minutes after the start of the second step is particularly preferred, as this facilitates increasing the compression hardness at the initial stage of compression. The sulfur compound may be added all at once, or in multiple portions, or continuously, but adding the entire amount at once is preferred, as this facilitates increasing the compression hardness at the initial stage of compression.
In the case of adding the sulfur compound all at once, the addition time is preferably 30 seconds or less, more preferably 15 seconds or less, depending on the scale of the reaction system, for example, when a 1 L reactor is used. There is no lower limit to the addition time, but it is usually 0.1 seconds or more, or 0.5 seconds or more. Adding the sulfur compound within this range makes it easier to increase the compression hardness at the initial stage of compression.
In the present invention, by adding a sulfur compound in this manner in the process of forming the conductive layer having the above-mentioned protrusions, the protrusions tend to become larger, thereby obtaining the effect of further increasing the compression hardness at the initial stage of compression.
In this way, the conductive particles of the present invention are obtained.

本発明の導電性粒子は、後述するように導電性接着剤の導電性フィラーとして用いる場合に、導電性粒子間のショートの発生を防止するため、その表面を更に絶縁性樹脂で被覆することができる。絶縁性樹脂の被覆は、圧力等を加えない状態では導電性粒子の表面が極力露出しないように、かつ導電性接着剤を用いて2枚の電極を接着する際に加えられる熱及び圧力によって破壊され、導電性粒子の表面のうち少なくとも突起が露出するように形成される。絶縁樹脂の厚さは0.1~0.5μm程度とすることができる。絶縁樹脂は導電性粒子の表面全体を覆っていてもよいし、導電性粒子の表面の一部を覆っているだけでもよい。 When the conductive particles of the present invention are used as a conductive filler in a conductive adhesive, as described below, their surfaces can be further coated with an insulating resin to prevent short circuits between conductive particles. The insulating resin coating is formed so that the surface of the conductive particles is not exposed as much as possible when no pressure is applied, and so that it is broken down by the heat and pressure applied when bonding two electrodes with the conductive adhesive, exposing at least the protrusions on the surface of the conductive particles. The thickness of the insulating resin can be approximately 0.1 to 0.5 μm. The insulating resin may cover the entire surface of the conductive particles, or only a portion of the surface of the conductive particles.

絶縁樹脂としては、当該技術分野で公知のものを広く用いることができる。その一例を示せば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アリル樹脂、フラン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド-イミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂(例:ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン)、ポリアルキル(メタ)アクリレート樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-スチレン-ブタジエン樹脂、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニルオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、エチルセルロース及び酢酸セルロースを挙げることができる。 A wide variety of insulating resins known in the art can be used. Examples include phenolic resin, urea resin, melamine resin, allyl resin, furan resin, polyester resin, epoxy resin, silicone resin, polyamide-imide resin, polyimide resin, polyurethane resin, fluororesin, polyolefin resin (e.g., polyethylene, polypropylene, polybutylene), polyalkyl(meth)acrylate resin, poly(meth)acrylic acid resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene-butadiene resin, vinyl resin, polyamide resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, ionomer resin, polyethersulfone resin, polyphenyloxide resin, polysulfone resin, polyvinylidene fluoride resin, ethyl cellulose, and cellulose acetate.

導電性粒子の表面に絶縁被覆層を形成する方法としては、コアセルベーション法、界面重合法、in situ重合法及び液中硬化被覆法等の化学的方法、スプレードライング法、気中懸濁被覆法、真空蒸着被覆法、ドライブレンド法、ハイブリダイゼーション法、静電的合体法、融解分散冷却法及び無機質カプセル化法等の物理機械的方法、界面沈澱法等の物理化学的方法が挙げられる。 Methods for forming an insulating coating layer on the surface of conductive particles include chemical methods such as coacervation, interfacial polymerization, in situ polymerization, and liquid curing coating; physico-mechanical methods such as spray drying, air suspension coating, vacuum deposition coating, dry blending, hybridization, electrostatic coalescence, melt-dispersion cooling, and inorganic encapsulation; and physico-chemical methods such as interfacial precipitation.

このようにして得られた本発明の導電性粒子は、例えば異方性導電フィルム(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、本発明の導電性粒子は、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。 The conductive particles of the present invention obtained in this manner are suitable for use, for example, in anisotropic conductive films (ACFs), heat seal connectors (HSCs), and conductive materials for connecting electrodes of liquid crystal display panels to the circuit board of a driving LSI chip. In particular, the conductive particles of the present invention are suitable for use as conductive fillers in conductive adhesives.

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。 The conductive adhesive is preferably used as an anisotropic conductive adhesive that is placed between two substrates each having a conductive base material and adheres the conductive base material to establish electrical conductivity by applying heat and pressure. This anisotropic conductive adhesive contains the conductive particles of the present invention and an adhesive resin. Any adhesive resin can be used as long as it is insulating and suitable for use as an adhesive resin. It may be either a thermoplastic or thermosetting resin, and preferably one that exhibits adhesive properties upon heating. Examples of such adhesive resins include thermoplastic, thermosetting, and UV-curable types. Other examples include semi-thermosetting types that exhibit intermediate properties between thermoplastic and thermosetting types, and hybrid types that combine thermosetting and UV-curable types. These adhesive resins can be selected appropriately depending on the surface characteristics of the circuit board or other substrate to be adhered and the intended use. In particular, adhesive resins containing thermosetting resins are preferred due to their superior material strength after adhesion.

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。 Specific examples of adhesive resins include those prepared using one or a combination of two or more resins selected from the group consisting of ethylene-vinyl acetate copolymer, carboxyl-modified ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-isobutyl acrylate copolymer, polyamide, polyimide, polyester, polyvinyl ether, polyvinyl butyral, 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, phenolic resin, and silicone resin as the base resin. Among these, thermoplastic resins such as styrene-butadiene rubber and SEBS are preferred due to their excellent reworkability. Epoxy resin is preferred as a thermosetting resin. Of these, epoxy resin is the most preferred due to its advantages of high adhesive strength, excellent heat resistance and electrical insulation, as well as low melt viscosity, allowing connections to be made at low pressure.

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1種を単独で又は2種以上混合して使用することができる。 Any commonly used epoxy resin can be used as the epoxy resin, as long as it is a polyhydric epoxy resin containing two or more epoxy groups per molecule. Specific examples include novolak resins such as phenol novolak and cresol novolak; polyhydric phenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, resorcinol, and bishydroxydiphenyl ether; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, neopentyl glycol, glycerin, trimethylolpropane, and polypropylene glycol; polyamino compounds such as ethylenediamine, triethylenetetramine, and aniline; and polyvalent carboxy compounds such as adipic acid, phthalic acid, and isophthalic acid, reacted with epichlorohydrin or 2-methylepichlorohydrin. Other examples include aliphatic and alicyclic epoxy resins such as dicyclopentadiene epoxide and butadiene dimer diepoxide. These can be used alone or in combination.

なお、上述した各種の接着樹脂としては、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。 In addition, from the perspective of preventing ion migration, it is preferable to use high-purity adhesive resins with reduced impurity ions (such as Na and Cl) and hydrolyzable chlorine, as the various adhesive resins mentioned above.

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質量部に対し通常0.1~30質量部、好ましくは0.5~25質量部、より好ましくは1~20質量部である。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。 The amount of conductive particles of the present invention used in an anisotropic conductive adhesive is typically 0.1 to 30 parts by mass, preferably 0.5 to 25 parts by mass, and more preferably 1 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the adhesive resin component. Keeping the amount of conductive particles within this range prevents increases in connection resistance and melt viscosity, improves connection reliability, and ensures sufficient connection anisotropy.

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る。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。 In addition to the conductive particles and adhesive resin described above, the anisotropic conductive adhesive may contain additives known in the art. The amounts of these additives may also be within the ranges known in the art. Examples of other additives include tackifiers, reactivity aids, epoxy resin curing agents, metal oxides, photoinitiators, sensitizers, curing agents, vulcanizing agents, anti-degradation agents, heat-resistant additives, thermal conductivity enhancers, softeners, colorants, various coupling agents, and metal deactivators.

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1種を単独で又は2種以上混合して使用することができる。また、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1種を単独で又は2種以上の混合体として使用できる。 Examples of tackifiers include rosin, rosin derivatives, terpene resins, terpene phenol resins, petroleum resins, coumarone-indene resins, styrene-based resins, isoprene-based resins, alkylphenol resins, and xylene resins. Examples of reactive auxiliaries, or crosslinking agents, include polyols, isocyanates, melamine resins, urea resins, utropines, amines, acid anhydrides, and peroxides. Any epoxy resin curing agent with two or more active hydrogen atoms per minute can be used without limitation. Specific examples include polyamino compounds such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, metaphenylenediamine, dicyandiamide, and polyamidoamine; organic acid anhydrides such as phthalic anhydride, methylnadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, and pyromellitic anhydride; and novolac resins such as phenol novolac and cresol novolac. These can be used alone or in combination. A latent curing agent may also be used if necessary. Usable latent curing agents include, for example, imidazoles, hydrazides, boron trifluoride-amine complexes, sulfonium salts, amine imides, polyamine salts, dicyandiamide, and modified versions of these. These can be used alone or as a mixture of two or more.

前記の異方導電性接着剤は、当該技術分野において通常使用されている製造装置を用い製造される。例えば、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。 The anisotropic conductive adhesive is manufactured using manufacturing equipment commonly used in the relevant technical field. For example, it is manufactured by blending the conductive particles of the present invention and adhesive resin, as well as a curing agent and various additives as necessary, and mixing them in an organic solvent if the adhesive resin is a thermosetting resin, or by melt-kneading them at a temperature above the softening point of the adhesive resin, preferably about 50 to 130°C, and more preferably about 60 to 110°C, if the adhesive resin is a thermoplastic resin. The anisotropic conductive adhesive obtained in this manner can be applied as a coating or in the form of a film.

以下、実施例により本発明を更に説明する。しかしながら本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。例中の特性は下記の方法により測定した。
(1)導電性粒子の圧縮硬さ(K値)
微小圧縮試験機(株式会社島津製作所製、MCTM-500)を用いて上述の方法によりK値を求めた。
また、圧縮率がX%のときのK値を「X%K値」と表記する場合がある。
(2)平均粒子径
測定対象の走査型電子顕微鏡(SEM)写真から、任意に200個の粒子を抽出して、倍率10000倍にて粒子径を測定し、その算術平均値を平均粒子径とした。
The present invention will be further described below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples. The properties in the examples were measured by the following methods.
(1) Compression hardness (K value) of conductive particles
The K value was determined by the above-mentioned method using a microcompression tester (MCTM-500, manufactured by Shimadzu Corporation).
Furthermore, the K value when the compression rate is X% may be expressed as "X% K value."
(2) Average Particle Diameter 200 particles were randomly extracted from a scanning electron microscope (SEM) photograph of the object to be measured, and the particle diameters were measured at a magnification of 10,000 times. The arithmetic mean value was taken as the average particle diameter.

〔実施例1〕
(1)前処理
平均粒子径3.0μmの球状ベンゾグアナミン系硬質樹脂粒子を芯材粒子として用いた。その9gを、200mL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。この水溶液を濾過し、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0.1gを投入した。常温で5分間攪拌し、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。引き続きこの水溶液を濾過し、一回リパルプ水洗した芯材粒子を200mLのスラリーにして60℃に維持した。このスラリーへ0.11mol/Lの塩化パラジウム水溶液1.5mLを投入した。60℃で5分間撹拌し、パラジウムイオンを芯材粒子の表面に捕捉させる活性化処理を行った。引き続きこの水溶液を濾過し、一回リパルプ湯洗した芯材粒子を100mLのスラリーにし、0.5g/Lジメチルアミンボラン水溶液10mLを加え、超音波を与えながら2分間撹拌して前処理済み芯材粒子のスラリーを得た。
Example 1
(1) Pretreatment Spherical benzoguanamine-based hard resin particles with an average particle size of 3.0 μm were used as core particles. 9 g of the core particles were added to 200 mL of an aqueous conditioner solution ("Cleaner Conditioner 231" manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials) while stirring. The concentration of the aqueous conditioner solution was 40 mL/L. Subsequently, the solution was stirred at a liquid temperature of 60°C for 30 minutes while applying ultrasonic waves to the core particles, thereby surface-modifying and dispersing the core particles. This aqueous solution was filtered, and the core particles were repulped and washed once to form a 200 mL slurry. 0.1 g of stannous chloride was added to this slurry. The mixture was stirred at room temperature for 5 minutes to perform a sensitization treatment in which tin ions were adsorbed onto the surface of the core particles. Subsequently, the aqueous solution was filtered, and the core particles were repulped and washed once to form a 200 mL slurry, which was maintained at 60°C. To this slurry, 1.5 mL of a 0.11 mol/L aqueous palladium chloride solution was added. The mixture was stirred at 60°C for 5 minutes, and an activation treatment was performed to capture palladium ions on the surface of the core particles. Subsequently, the aqueous solution was filtered, and the core particles were repulped and washed with hot water once to form a 100 mL slurry. 10 mL of a 0.5 g/L aqueous dimethylamine borane solution was added, and the mixture was stirred for 2 minutes while applying ultrasound to obtain a slurry of pretreated core particles.

(2)めっき浴の調製
5g/Lの酒石酸ナトリウム、2g/Lの硫酸ニッケル六水和物、10g/Lのクエン酸3ナトリウム、0.1g/Lの次亜リン酸ナトリウム、及び2g/Lのポリエチレングリコールを溶解した水溶液からなる無電解ニッケル-リンめっき浴3Lを調製し、70℃に昇温した。
(2) Preparation of Plating Bath Three liters of an electroless nickel-phosphorus plating bath was prepared from an aqueous solution containing 5 g/L of sodium tartrate, 2 g/L of nickel sulfate hexahydrate, 10 g/L of trisodium citrate, 0.1 g/L of sodium hypophosphite, and 2 g/L of polyethylene glycol, and the temperature was raised to 70°C.

(3)無電解めっき処理
この無電解めっき浴に、前記前処理済み芯材粒子のスラリーを投入し、5分間攪拌して水素の発泡が停止するのを確認した。
このスラリーに、224g/Lの硫酸ニッケル水溶液420mL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420mLを、添加速度はいずれも2.5mL/分として定量ポンプによって連続的に分別添加し、無電解めっきを開始した。開始してから10分後に、最終的に得られる液中の濃度が7.5質量ppmとなるように2-メルカプトベンゾチアゾールを1秒で加え、開始してから40分後に前記の2種類の水溶液の添加速度をいずれも4.7mL/分とした。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の混合水溶液のそれぞれ全量を添加した後、70℃の温度を保持しながら5分間攪拌を継続した。次いで液を濾過し、濾過物を3回洗浄した後、110℃の真空乾燥機で乾燥して、ニッケル-リン合金からなる導電層を有する導電性粒子を得た。得られた導電性粒子の平均粒子径は3.22μm、導電層の厚みは110nmであり大きな突起部を有していた。SEM画像を図1に示す。得られた導電性粒子は、圧縮率3%で圧縮硬さが最高値を示した。各圧縮率での圧縮硬さを表1に示す。
(3) Electroless Plating Treatment The slurry of the pretreated core particles was added to this electroless plating bath and stirred for 5 minutes, after which it was confirmed that hydrogen bubbling had ceased.
To this slurry, 420 mL of a 224 g/L nickel sulfate aqueous solution and 420 mL of a mixed aqueous solution containing 210 g/L sodium hypophosphite and 80 g/L sodium hydroxide were continuously added in portions at a rate of 2.5 mL/min using a metering pump, and electroless plating was initiated. Ten minutes after the start of plating, 2-mercaptobenzothiazole was added over 1 second to achieve a final concentration of 7.5 ppm by mass in the resulting solution. Forty minutes after the start of plating, the addition rates of the two aqueous solutions were both increased to 4.7 mL/min. After the entire nickel sulfate aqueous solution and the mixed aqueous solution of sodium hypophosphite and sodium hydroxide were added, stirring was continued for 5 minutes while maintaining the temperature at 70°C. The solution was then filtered, and the filtrate was washed three times and dried in a vacuum dryer at 110°C to obtain conductive particles having a conductive layer made of a nickel-phosphorus alloy. The resulting conductive particles had an average particle size of 3.22 μm, a conductive layer thickness of 110 nm, and large protrusions. The SEM image is shown in Figure 1. The obtained conductive particles showed the highest compression hardness at a compression ratio of 3%. Table 1 shows the compression hardness at each compression ratio.

〔実施例2〕
実施例1において、(3)無電解めっき処理の2-メルカプトベンゾチアゾールに代えて2-メルカプトベンゾオキサゾールを加えること以外は実施例1と同じ方法で導電性粒子の製造を行った。得られた導電性粒子の平均粒子径は3.22μm、導電層の厚みは110nmであり大きな突起部を有していた。得られた導電性粒子は、圧縮率3%で圧縮硬さが最高値を示した。各圧縮率での圧縮硬さを表1に示す。
Example 2
Conductive particles were produced in the same manner as in Example 1, except that 2-mercaptobenzoxazole was added instead of 2-mercaptobenzothiazole in (3) the electroless plating treatment. The resulting conductive particles had an average particle size of 3.22 μm, a conductive layer thickness of 110 nm, and large protrusions. The resulting conductive particles showed the highest compression hardness at a compression ratio of 3%. The compression hardness at each compression ratio is shown in Table 1.

〔実施例3〕
実施例1において、(2)めっき浴の調製の硫酸ニッケル六水和物の濃度を2g/Lから0.1g/Lに変更したこと以外は実施例1と同じ方法で導電性粒子の製造を行った。得られた導電性粒子の平均粒子径は3.22μm、導電層の厚みは110nmであり、突起部を有しない平滑な形状であった。得られた導電性粒子は、圧縮率3%で圧縮硬さが最高値を示した。各圧縮率での圧縮硬さを表1に示す。
Example 3
Conductive particles were produced in the same manner as in Example 1, except that the concentration of nickel sulfate hexahydrate in (2) Preparation of Plating Bath was changed from 2 g/L to 0.1 g/L. The obtained conductive particles had an average particle size of 3.22 μm, a conductive layer thickness of 110 nm, and a smooth shape without protrusions. The obtained conductive particles showed the highest compression hardness at a compression ratio of 3%. The compression hardness at each compression ratio is shown in Table 1.

〔比較例1〕
(1)前処理
平均粒子径3.0μmの球状ベンゾグアナミン系硬質樹脂粒子を芯材粒子として用いた。その9gを、200mL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。この水溶液を濾過し、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0.1gを投入した。常温で5分間攪拌し、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。引き続きこの水溶液を濾過し、一回リパルプ水洗した芯材粒子を200mLのスラリーにして60℃に維持した。このスラリーへ0.11mol/Lの塩化パラジウム水溶液1.5mLを投入した。60℃で5分間撹拌し、パラジウムイオンを芯材粒子の表面に捕捉させる活性化処理を行った。引き続きこの水溶液を濾過し、一回リパルプ湯洗した芯材粒子を100mLのスラリーにし、0.5g/Lジメチルアミンボラン水溶液10mLを加え、超音波を与えながら2分間撹拌して前処理済み芯材粒子のスラリーを得た。
Comparative Example 1
(1) Pretreatment Spherical benzoguanamine-based hard resin particles with an average particle size of 3.0 μm were used as core particles. 9 g of the core particles were added to 200 mL of an aqueous conditioner solution ("Cleaner Conditioner 231" manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials) while stirring. The concentration of the aqueous conditioner solution was 40 mL/L. Subsequently, the solution was stirred at a liquid temperature of 60°C for 30 minutes while applying ultrasonic waves to the core particles, thereby surface-modifying and dispersing the core particles. This aqueous solution was filtered, and the core particles were repulped and washed once to form a 200 mL slurry. 0.1 g of stannous chloride was added to this slurry. The mixture was stirred at room temperature for 5 minutes to perform a sensitization treatment in which tin ions were adsorbed onto the surface of the core particles. Subsequently, the aqueous solution was filtered, and the core particles were repulped and washed once to form a 200 mL slurry, which was maintained at 60°C. To this slurry, 1.5 mL of a 0.11 mol/L aqueous palladium chloride solution was added. The mixture was stirred at 60°C for 5 minutes, and an activation treatment was performed to capture palladium ions on the surface of the core particles. Subsequently, the aqueous solution was filtered, and the core particles were repulped and washed with hot water once to form a 100 mL slurry. 10 mL of a 0.5 g/L aqueous dimethylamine borane solution was added, and the mixture was stirred for 2 minutes while applying ultrasound to obtain a slurry of pretreated core particles.

(2)めっき浴の調製
5g/Lの酒石酸ナトリウム、2g/Lの硫酸ニッケル六水和物、10g/Lのクエン酸3ナトリウム、0.1g/Lの次亜リン酸ナトリウム、及び2g/Lのポリエチレングリコールを溶解した水溶液からなる無電解ニッケル-リンめっき浴3Lを調製し、70℃に昇温した。
(2) Preparation of Plating Bath Three liters of an electroless nickel-phosphorus plating bath was prepared from an aqueous solution containing 5 g/L of sodium tartrate, 2 g/L of nickel sulfate hexahydrate, 10 g/L of trisodium citrate, 0.1 g/L of sodium hypophosphite, and 2 g/L of polyethylene glycol, and the temperature was raised to 70°C.

(3)無電解めっき処理
この無電解めっき浴に、前記前処理済み芯材粒子のスラリーを投入し、5分間攪拌して水素の発泡が停止するのを確認した。
このスラリーに、224g/Lの硫酸ニッケル水溶液420mL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420mLを、添加速度はいずれも2.5mL/分として定量ポンプによって連続的に分別添加し、無電解めっきを開始した。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の混合水溶液のそれぞれ全量を添加した後、70℃の温度を保持しながら5分間攪拌を継続した。次いで液を濾過し、濾過物を3回洗浄した後、110℃の真空乾燥機で乾燥して、ニッケル-リン合金からなる導電層を有する導電性粒子を得た。得られた導電性粒子の平均粒子径は3.22μm、導電層の厚みは110nmであり突起部を有していた。また、得られた導電性粒子は、圧縮率4%で圧縮硬さが最高値を示した。各圧縮率での圧縮硬さを表1に示す。
(3) Electroless Plating Treatment The slurry of the pretreated core particles was added to this electroless plating bath and stirred for 5 minutes, after which it was confirmed that hydrogen bubbling had ceased.
To this slurry, 420 mL of a 224 g/L nickel sulfate aqueous solution and 420 mL of a mixed aqueous solution containing 210 g/L sodium hypophosphite and 80 g/L sodium hydroxide were continuously added in portions using a metering pump at an addition rate of 2.5 mL/min, and electroless plating was initiated. After the entire nickel sulfate aqueous solution and the mixed aqueous solution of sodium hypophosphite and sodium hydroxide were added, stirring was continued for 5 minutes while maintaining a temperature of 70°C. The solution was then filtered, and the filtrate was washed three times and dried in a vacuum dryer at 110°C to obtain conductive particles having a conductive layer made of a nickel-phosphorus alloy. The resulting conductive particles had an average particle size of 3.22 μm, a conductive layer thickness of 110 nm, and protrusions. The resulting conductive particles also exhibited the highest compression hardness at a compression ratio of 4%. Table 1 shows the compression hardness at each compression ratio.

〔比較例2〕
(1)前処理
平均粒径3.0μmの球状ベンゾグアナミン系硬質樹脂粒子を芯材粒子として用いた。その9gを、200mL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。この水溶液を濾過し、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0.1gを投入した。常温で5分間攪拌し、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。引き続きこの水溶液を濾過し、一回リパルプ水洗した芯材粒子を200mLのスラリーにして60℃に維持した。このスラリーへ0.11mol/Lの塩化パラジウム水溶液1.5mLを投入した。60℃で5分間撹拌し、パラジウムイオンを芯材粒子の表面に捕捉させる活性化処理を行った。引き続きこの水溶液を濾過し、一回リパルプ湯洗した芯材粒子を100mLのスラリーにし、0.5g/Lジメチルアミンボラン水溶液10mLを加え、超音波を与えながら2分間撹拌して前処理済み芯材粒子のスラリーを得た。
Comparative Example 2
(1) Pretreatment: Spherical benzoguanamine-based hard resin particles with an average particle size of 3.0 μm were used as core particles. 9 g of the core particles were added to 200 mL of an aqueous conditioner solution ("Cleaner Conditioner 231" manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials) while stirring. The concentration of the aqueous conditioner solution was 40 mL/L. Subsequently, the solution was stirred at 60°C for 30 minutes while applying ultrasonic waves to the core particles, thereby surface-modifying and dispersing the core particles. This aqueous solution was filtered, and the core particles were repulped and washed once to form a 200 mL slurry. 0.1 g of stannous chloride was added to this slurry. The mixture was stirred at room temperature for 5 minutes, and a sensitization treatment was performed to adsorb tin ions onto the surface of the core particles. Subsequently, the aqueous solution was filtered, and the core particles were repulped and washed once to form a 200 mL slurry, which was maintained at 60°C. 1.5 mL of a 0.11 mol/L aqueous palladium chloride solution was added to the slurry. The mixture was stirred at 60° C. for 5 minutes to activate the core particles, capturing palladium ions on their surfaces. The resulting aqueous solution was then filtered, and the core particles were repulped and washed with hot water once to prepare a 100 mL slurry. 10 mL of a 0.5 g/L dimethylamine borane aqueous solution was added, and the mixture was stirred for 2 minutes while applying ultrasonic waves to obtain a slurry of pretreated core particles.

(2)めっき浴の調製
5g/Lの酒石酸ナトリウム、2g/Lの硫酸ニッケル六水和物、10g/Lのクエン酸3ナトリウム、0.1g/Lの次亜リン酸ナトリウム、及び2g/Lのポリエチレングリコールを溶解した水溶液からなる無電解ニッケル-リンめっき浴3Lを調製し、最終的に得られる液中の濃度が7.5質量ppmとなるように2-メルカプトベンゾチアゾールを添加して70℃に昇温した。
(2) Preparation of Plating Bath Three liters of an electroless nickel-phosphorus plating bath was prepared from an aqueous solution containing 5 g/L of sodium tartrate, 2 g/L of nickel sulfate hexahydrate, 10 g/L of trisodium citrate, 0.1 g/L of sodium hypophosphite, and 2 g/L of polyethylene glycol. 2-mercaptobenzothiazole was added to the solution so that the final solution had a concentration of 7.5 ppm by mass, and the solution was heated to 70°C.

(3)無電解めっき処理
この無電解めっき浴に、前記前処理済み芯材粒子のスラリーを投入し、5分間攪拌して水素の発泡が停止するのを確認した。
このスラリーに、224g/Lの硫酸ニッケル水溶液420mL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420mLを、添加速度はいずれも2.5mL/分として定量ポンプによって連続的に分別添加し、無電解めっきを開始した。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の混合水溶液のそれぞれ全量を添加した後、70℃の温度を保持しながら5分間攪拌を継続した。次いで液を濾過し、濾過物を3回洗浄した後、110℃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。得られた導電性粒子の平均粒子径は3.05μm、導電層の厚みは25nmであり突起部を有していた。また、得られた導電性粒子は、圧縮率5%で圧縮硬さが最高値を示した。各圧縮率での圧縮硬さを表1に示す。
(3) Electroless Plating Treatment The slurry of the pretreated core particles was added to this electroless plating bath and stirred for 5 minutes, after which it was confirmed that hydrogen bubbling had ceased.
To this slurry, 420 mL of a 224 g/L nickel sulfate aqueous solution and 420 mL of a mixed aqueous solution containing 210 g/L sodium hypophosphite and 80 g/L sodium hydroxide were continuously added in portions using a metering pump at an addition rate of 2.5 mL/min, and electroless plating was initiated. After the entire nickel sulfate aqueous solution and the mixed aqueous solution of sodium hypophosphite and sodium hydroxide were added, stirring was continued for 5 minutes while maintaining a temperature of 70°C. The liquid was then filtered, and the filtrate was washed three times and dried in a vacuum dryer at 110°C to obtain conductive particles having a nickel-phosphorus alloy coating. The resulting conductive particles had an average particle size of 3.05 μm, a conductive layer thickness of 25 nm, and protrusions. The resulting conductive particles also exhibited the highest compression hardness at a compression ratio of 5%. Table 1 shows the compression hardness at each compression ratio.

〔接続抵抗性及び接続信頼性の評価〕
実施例及び比較例の導電性粒子を用いて、接続抵抗性及び接続信頼性の評価を以下の方法で行った。
エポキシ樹脂100質量部、硬化剤150質量部及びトルエン70質量部を混合した絶縁性接着剤と、実施例及び比較例で得られた被覆粒子15質量部とを混合して、絶縁性ペーストを得た。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バーコーターを用いて塗布し、その後、ペーストを乾燥させて、フィルム上に薄膜を形成した。得られた薄膜形成フィルムを、全面がアルミニウムを蒸着させたガラス基板と、銅パターンが50μmピッチに形成されたポリイミドフィルム基板との間に配して、導通抵抗測定用のサンプルを作製して電気接続を行い、このサンプルの接続抵抗値を室温下(25℃・50%RH)で測定した。接続抵抗値が低いほど導電性粒子の接続抵抗性が優れているものと評価できる。結果を表2に示す。
また、前記導通抵抗測定用のサンプルを密閉容器に並べ、温度121℃、相対湿度100%、2気圧の環境下で10時間処理するプレッシャークッカーテストを行った。プレッシャークッカーテスト後、サンプルの接続抵抗値を室温下(25℃・50%RH)で測定した。プレッシャークッカーテスト前後の接続抵抗値の差が小さいほど導電性粒子の接続信頼性が高いものであると評価できる。結果を表2に示す。
[Evaluation of connection resistance and connection reliability]
Using the conductive particles of the examples and comparative examples, the connection resistance and connection reliability were evaluated by the following methods.
An insulating paste was prepared by mixing an insulating adhesive containing 100 parts by weight of epoxy resin, 150 parts by weight of curing agent, and 70 parts by weight of toluene with 15 parts by weight of the coated particles obtained in the Examples and Comparative Examples. This paste was applied to a silicone-treated polyester film using a bar coater, and then dried to form a thin film on the film. The resulting thin-film-formed film was placed between a glass substrate entirely coated with aluminum and a polyimide film substrate with a 50 μm-pitch copper pattern to prepare a sample for conducting resistance measurement. Electrical connections were made, and the connection resistance of this sample was measured at room temperature (25°C, 50% RH). A lower connection resistance indicates better connection resistance of the conductive particles. The results are shown in Table 2.
In addition, the samples for measuring the electrical resistance were placed in a sealed container and subjected to a pressure cooker test in which they were treated for 10 hours at a temperature of 121°C, a relative humidity of 100%, and a pressure of 2 atmospheres. After the pressure cooker test, the connection resistance of the samples was measured at room temperature (25°C, 50% RH). The smaller the difference in connection resistance before and after the pressure cooker test, the higher the connection reliability of the conductive particles. The results are shown in Table 2.

この結果から、実施例1~3で得られた導電性粒子は、比較例1及び2で得られた導電性粒子に比べて抵抗値が低いことが分かる。また、実施例1~3で得られた導電性粒子は、プレッシャークッカーテスト後も接続抵抗値の上昇なく良好な導通性を保っていることが分かる。

These results show that the conductive particles obtained in Examples 1 to 3 have lower resistance values than the conductive particles obtained in Comparative Examples 1 and 2. Furthermore, it can be seen that the conductive particles obtained in Examples 1 to 3 maintain good conductivity without an increase in connection resistance value even after the pressure cooker test.

Claims (4)

無電解めっきにより芯材粒子の表面に導電層を形成する導電性粒子の製造方法であって、
前記導電性粒子の圧縮硬さの最高値が24000N/mm以上であり、かつ、圧縮率5%未満で圧縮硬さが最高値を示し、
圧縮率20%以上50%以下における圧縮硬さの平均値が5000~18000N/mmであって、
圧縮率20%以上50%以下における圧縮硬さの平均値に対する、圧縮硬さの最高値の比が3以上5以下であり、
前記導電層の形成中に無電解めっき反応液に硫黄化合物を添加する工程を有する導電性粒子の製造方法。
A method for producing conductive particles, comprising forming a conductive layer on the surface of a core particle by electroless plating,
The conductive particles have a maximum compressive hardness of 24,000 N/ mm2 or more, and exhibit a maximum compressive hardness at a compressibility of less than 5%,
The average value of the compression hardness at a compression rate of 20% or more and 50% or less is 5000 to 18000 N/ mm2 ,
The ratio of the maximum value of compression hardness to the average value of compression hardness at a compression rate of 20% or more and 50% or less is 3 or more and 5 or less,
A method for producing conductive particles, comprising the step of adding a sulfur compound to the electroless plating reaction solution during the formation of the conductive layer.
前記硫黄化合物が、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール及び2-メルカプトベンゾイミダゾールからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1に記載の導電性粒子の製造方法。 The method for producing conductive particles according to claim 1, wherein the sulfur compound is at least one selected from the group consisting of 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, and 2-mercaptobenzimidazole. 硫黄化合物の添加を30秒以内で行う請求項1又は2に記載の導電性粒子の製造方法。 The method for producing conductive particles according to claim 1 or 2, wherein the sulfur compound is added within 30 seconds. 前記硫黄化合物の添加量が、無電解めっき反応液中の全硫黄化物濃度が0.01ppm以上500ppm以下となる量である請求項1~3のいずれか1項に記載の導電性粒子の製造方法。 The method for producing conductive particles described in any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the sulfur compound added is an amount that results in a total sulfide concentration in the electroless plating reaction solution of 0.01 ppm or more and 500 ppm or less.
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