JPH1139937A - 導電性粒子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐圧着性に優れた導電性粒子を提供する。 【解決手段】 樹脂を含む基材粒子と；前記基材粒子の
表面に被覆された厚さ０．０１〜０．１μｍのＮｉ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはそれらの合金（但しＮｉ−Ｐを除
く）を含む緩衝層と、前記緩衝層の上に被覆されたＡｕ
層とを有する導電性粒子。緩衝層が厚さ前記のような厚
さの前記材料で形成されているので、応力が印加されて
も割れや剥離が生じにくく、緩衝層の上にＡｕ層が被覆
されているので、高い導電性が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性粒子に関
し、特に積層電子部品に用いて好適な耐圧着性に優れた
導電性粒子、及び導電性粒子の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】小型化の進む電子部品に用いられる積層
型電子部品のなかには圧着によって導電粒子を変形さ
せ、特定の電極間あるいは方向で通電させる異方性導電
フィラーの需要が大きくなっている。このような圧着等
の応力がかかる導電性粒子の場合には基材に変形能のあ
る有機物粒子を用い、その上に緩衝層であるＮｉ−Ｐの
無電解めっき層とさらに最外層にＡｕのめっき層を付与
することで導電性を確保している。このような技術にお
いては、絶縁物である有機物粒子の上に無電解めっきに
よってＡｕを析出させるためにはＮｉ−Ｐ層が必要不可
欠であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来技術
によれば、合金Ｎｉ−Ｐの層は硬く脆いため、圧着時の
割れや剥離の起点となっていた。そして、表面金属層の
割れ、剥離を起こすと部分的に導通不良を起こし、該当
する電子部品の作動性に著しく大きな損害を与える。ま
た従来の導電性粒子は、実使用において酸化や基材であ
る樹脂等との反応性が少ないとはいえなかった。

【０００４】さらに、これらの製造に用いられるめっき
法では多量の廃液を生じ、その処理も大きな問題となっ
ていた。

【０００５】そこで本発明は、圧着等の変形性に優れ、
かつ安定な導電性を持つ導電性粒子を提供することを目
的とする。また導電性粒子の製造にあたって、廃液等の
環境問題を生じない製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による導電性粒子は、樹脂を含
む基材粒子と；前記基材粒子の表面に被覆された厚さ
０．０１〜０．１μｍのＮｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたは
それらの合金（但しＮｉ−Ｐを除く）を含む緩衝層と；
前記緩衝層の上に被覆されたＡｕ層とを有する。

【０００７】このように構成すると、樹脂を含む基材粒
子を備えるので本導電性粒子は圧着によって変形でき、
緩衝層が厚さ０．０２〜０．１μｍのＮｉ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ａｌまたはそれらの合金（但しＮｉ−Ｐを除く）で
あるので、応力が印加されても割れや剥離が生じにく
く、緩衝層の上にＡｕ層が被覆されているので、高い導
電性が維持される。

【０００８】この発明においては、請求項２に記載のよ
うに、前記緩衝層の晶子径がＸ線回折の半価幅からシェ
ラーの式で計算した値で３００ｎｍ以下であるのが望ま
しい。

【０００９】このようにすると、結晶粒の微細化による
粒界すべり効果で大きな変形を与えても割れや剥離をさ
らに起こしにくくなる。

【００１０】請求項３に記載の導電性粒子の製造方法
は、前記緩衝層の基材粒子への被覆を物理蒸着法により
行うことを特徴とする。

【００１１】この方法では、物理蒸着法を用いるので緩
衝層とＡｕ層との密着性が優れ耐磨耗性も向上する。ま
た、めっき法を用いないので多量の廃液を生じることが
なく、環境保全上有利である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、表及び図面を参照して説明する。本発明の実施の形
態である導電性粒子は、基材粒子として室温またはそれ
以上の温度で変形能のある有機物粒子である樹脂粒子を
用いる。その基材粒子の表面に、物理蒸着法により、厚
さが０.０１〜０．１μｍのニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａ
ｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）またはそれら
の合金（但しＮｉ−Ｐを除く）を緩衝層として被覆し、
さらにその上に厚さが０.０５〜１μｍのＡｕを被覆す
る。そして、緩衝層の結晶子径をＸ線回折の半価幅から
シェラーの式で計算した値で、３００ｎｍ以下とする。
そのような緩衝層を形成するためには、物理蒸着法を用
いるが、特にスパッタリング法が好ましい。このような
導電性粒子では、基材物粒子とＡｕとの間の前記材料に
よる層は緩衝層としての役目を持ち、かつＡｕの無電解
めっきの析出の触媒としても働く。

【００１３】この導電性粒子は、耐圧着性に優れてお
り、各種積層電子部品の内部電極および内部導体形成用
ペースト用として適している。ここで、緩衝層として前
記材料を用いるので、従来のＮｉ−Ｐと比較して脆さが
改善され、割れや剥離が防止できる。

【００１４】近年、電子機器の小型化が進み、必然的に
内部の電子部品が小型化されるに至り、積層型の電子部
品が主流になりつつある。これらの部品に用いられる積
層型コンデンサーやインダクターは磁性体層を導電性粉
末からなる導電体層に積層し、一体焼結することにより
得られる。この内、導電体層をなす導体形成ペーストの
性能は積層電子部品の性能を決定する最も大きな要因で
ある。また液晶等の電極部には圧着によって導電粒子を
変形させ、特定の電極間あるいは方向で通電させる異方
性導電フィラーの需要が大きくなっているが、本実施の
形態の導電性粒子は、そのような用途に適している。

【００１５】また、近年の小型化要求によって電極間距
離が小さくなると導電性粒子の径が小さくなっており、
その結果、これまでと同程度の電極間での通電性（接触
抵抗）を有するためには、粒子の変形を大きくしなけれ
ばならないが、本発明の導電性粒子は圧着等の応力印加
時の表面導電金属層割れや剥離に対する特性に優れてい
るので、そのような要求に応じることができる。

【００１６】前記シェラーの式による結晶子径は次のよ
うな式によって計算される。

【００１７】Ｄ＝ｋ×λ／β×ｃｏｓθ ここで、Ｄ：結晶子径 （オングストローム）、ｋ：定
数 （＝０．９ ただし、測定Ｘ線がＣｕ Ｋαの場
合）、λ：測定Ｘ線の波長 （オングストローム）、
β：回折線の拡がり（半価幅）（ラジアン）、θ：回折
線のブラッグ角 （ラジアン）である。

【００１８】緩衝層の結晶子径は、３００ｎｍ以下とす
るが、好ましくは２００ｎｍ以下、さら好ましくは１０
０ｎｍ以下とする。

【００１９】なおこの緩衝層の結晶子径を小さくするた
めには、蒸着速度を小さくし、また基材の温度を低くす
ることにより達成できる。具体的には、蒸着速度の目安
として、樹脂粒子１ｇあたりの金属被覆量を０．０１ｇ
/ｈｒ程度とすればよく、また基材の温度を２００℃以
下とするとよい。

【００２０】有機樹脂粒子との緩衝層となるＮｉ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはそれらの合金層は０．０１〜０．
１μｍの範囲にあることが必要である。この厚さは、好
ましくは０．０３〜０．０８μｍ、さら好ましくは０．
０４〜０．０６μｍである。この層が０．０１μｍ未満
では、有機物粒子に均一に膜状被覆することが困難で、
従って不メッキ部では表面Ａｕ層の剥離が生じる。一
方、この膜厚が０．１μｍを超えると被覆時間の増大に
よるコストアップにつながる上、圧着時に有機物粒子と
の間で剥離が生じやすくなる。

【００２１】またＡｕ層の膜厚は、０.０５〜１μｍと
するが、好ましくは０．１〜０．８μｍ、さら好ましく
は０．３〜０．７μｍである。膜厚が０．０５μｍ未満
であると、導電性が不十分であるばかりでなく、下地金
属に拡散による合金化によって著しく特性が劣化する。
一方、１μｍより大きいと、作業時間が長くなることに
よるコストアップをもたらす他、被覆時の熱影響により
有機物粒子が劣化することも考えられる。さらに皮膜厚
みが大きいと、内部歪みによって有機物粒子との密着性
が低く、圧着過程で皮膜剥離を生じやすい。

【００２２】被覆方法としては、基材の熱影響を抑制
し、さらに被覆状態や皮膜の緻密化等を勘案するとスパ
ッタリングが望ましい。スパッタリングによる粒子への
被覆方法としては、例えば発明者らが既に出願した特開
平２−１５３０６８号公報によれば可能である。詳しく
は、回転するバレルに所定の粉末を入れ、攪拌しながら
蒸着粒子またはスパッタされた粒子を当てればコーティ
ングできる。真空蒸着では合金の被覆が難しくなるの
で、スパッタリング法を用いることが望ましい。

【００２３】この際、コーティングする粉末の形状は特
に制限されないが、耐熱性が高い方が望ましい。また電
気伝導性のばらつきを少なくするためには真球状の粉末
を用いることが望ましい。具体的な材質として、ポリス
チレン、アクリル、ウレタン、エポキシ、フェノール、
ベンゾグアナミン等の樹脂が好適である。これらは、直
径が数μｍの粒径が得易い。

【００２４】このようにして製造される導電性粒子は変
形をともなう圧着時においても表面導電層の割れ、剥離
を生じることなく、安定した導電性能を示すことがで
き、これを用いてその上に磁性体層を備える積層電子部
品は安定性に優れ信頼性が極めて高い。

【００２５】本発明による導電性粒子の製造方法は、プ
ロセスの単純化を図ることができ、廃液処理も不要であ
り、さらに被覆量を抑制する結果、製造コストを下げる
ことができ、工業的用途は極めて大きい。

【００２６】

【実施例】

（実施例１）平均粒径１０μｍのポリスチレン樹脂粒子
に物理蒸着法として、真空蒸着およびスパッタリング法
で、種々の厚さの金属または合金の緩衝層とその上に金
（Ａｕ）を被覆した。これを５体積％エポキシ系樹脂に
混合し、厚さ２５μｍのフィルムに成形した。なお緩衝
層の結晶子径はシェラーの式から測定した結果、３０ｎ
ｍ〜３００ｎｍの範囲にあった。これを熱可塑性ポリエ
ーテルサルフォン樹脂を塗ったガラス基板にはさみ、圧
力２０ｋｇ／ｃｍ² 、温度１５０℃で、１５秒間熱圧着
した。

【００２７】本実施例で用いた緩衝層の材料は、真空蒸
着法で、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、及び銅５０部アルミ
ニウム５０部の合金Ｃｕ50Ａｌ50である。膜厚は０．０
７μｍ、晶子径は１８０〜２８０ｎｍ、Ａｕの膜厚は
０．０７μｍであった。また、スパッタリング法で、Ｎ
ｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、及びニッケル５０部アルミニウ
ム５０部の合金ＮＩ50Ａｌ50、銀５０部銅５０部の合金
Ａｇ50Ａｌ50、銀５０部アルミニウム５０部の合金Ａｇ
50Ａｌ50、銀５０部ニッケル５０部の合金Ａｇ50Ｎｉ5
0、銅５０部アルミニウム５０部の合金Ｃｕ50Ａｌ50、
銀５０部銅３０部アルミニウム２０部の合金Ａｇ50Ｃｕ
30Ａｌ20である。膜厚は０．０４μｍ、晶子径は３０〜
１５０ｎｍ、Ａｕの膜厚は０．１０μｍであった。

【００２８】また比較例として、真空蒸着法で、同じ樹
脂に０．０７μｍの鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛
（Ｚｎ）を被覆し、その上に０．０７μｍのＡｕを被覆
したもの、スパッタリング法で、同じ樹脂に０．０４μ
ｍのチタン（Ｔｉ）、銅７０部亜鉛３０部の合金、コバ
ルト５０部クロム５０部の合金を被覆し、その上に０．
１０μｍのＡｕを被覆したものについて評価した。

【００２９】また、無電解めっき法で、同じ樹脂に０．
１μｍのニッケル・隣（Ｎｉ−Ｐ）合金、ニッケル・硼
素（Ｎｉ−Ｂ）合金、ニッケル・隣・硼素（Ｎｉ−Ｐ−
Ｂ）合金を被覆し、その上に０．０８μｍのＡｕを被覆
したものについても評価した。

【００３０】評価方法は、熱圧着した粒子断面および表
面皮膜状態を光学顕微鏡により観察することにより行な
った。その結果を表１に示す。表中の評価は○が皮膜割
れも剥離もない場合。△は皮膜割れが認められ、×は皮
膜剥離が起きていることを示している。

【００３１】これらの結果から、本発明の導電性粒子は
耐圧着性に優れていることがわかる。また被覆方法とし
てはスパッタリング法が適していることがわかる。

【００３２】

【表１】

【００３３】（実施例２）平均粒径７μｍのアクリル樹
脂粒子にスパッタリング法により０．００５〜０．１２
μｍのＮｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、銀と銅が各５０部の合
金（Ａｇ50Ｃｕ50）、銀とアルミニウムが各５０部の合
金（Ａｇ50Ａｌ50）を緩衝層として被覆し、さらにその
上にＡｕを０．２μｍ被覆したものを、実施例１と同様
の評価方法により耐圧着性を評価した。なお緩衝層の結
晶子径は６０〜１５０ｎｍであった。その時の緩衝層の
厚さと耐圧着性の関係を図１に示す。

【００３４】なお、図１〜図３においては、緩衝層の膜
厚については０．０３〜０．０９μｍの間、Ａｕ層も膜
厚については０．３０〜０．９０μｍの間、結晶子径に
ついては１５０〜２５０ｎｍの間は表示を省略してあ
る。その間は、その前後と結果は同じである。

【００３５】図１に示されるように、緩衝層の厚さがＮ
ｉでは０．００５μｍ及び０．１１、０．１２μｍで皮
膜剥離が認められたが、０．０１から０．１０μｍで好
ましい結果が得られ、Ａｇでは０．００５μｍ及び０．
１１、０．１２μｍで皮膜割れが認められたが、０．０
１から０．１０μｍで好ましい結果が得られ、Ｃｕで
は、０．００５μｍ及び０．１２μｍで皮膜剥離、０．
１１μｍで皮膜割れが認められたが、０．０１から０．
１０μｍで好ましい結果が得られ、Ａｌでは、０．００
５μｍ及び０．１２μｍで皮膜割れが認められたが、
０．０１から０．１１μｍで好ましい結果が得られ、Ａ
ｇ50Ｃｕ50では、０．００５μｍで皮膜割れが認めら
れ、０．１１、０．１２μｍで皮膜剥離が認められた
が、０．０１から０．１０μｍで好ましい結果が得ら
れ、Ａｇ50Ａｌ50では、０．００５、０．１１μｍで皮
膜割れが認められ、０．１２μｍで皮膜剥離が認められ
たが、０．０１から０．１０μｍで好ましい結果が得ら
れた。

【００３６】この結果から、緩衝層の被覆厚みは０．０
１μｍ〜０．１μｍが適していることがわかる。

【００３７】（実施例３）平均粒径７μｍのウレタン樹
脂粒子にスパッタリング法により０．０５μｍのＮｉ、
Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ50Ｃｕ50、Ａｇ50Ａｌ50を緩衝
層として被覆し、さらにその上にＡｕを０．０２〜１．
５μｍ被覆したものを、実施例１と同様の評価方法によ
り耐圧着性を評価した。なお緩衝層の結晶子径は４０〜
１１０ｎｍであった。その時のＡｕ層の厚さと耐圧着性
の関係を図２に示す。なお図中の評価結果で◇は導通不
良を起こしたものである。

【００３８】図２では、Ａｕの膜厚が１．１０μｍ以上
では緩衝層が皮膜剥離を起こしたり、皮膜割れを生じた
りしていることがわかる。このようにＡｕの膜厚は緩衝
層に影響を与えることがあることも示されている。

【００３９】以上図２に示されるように、緩衝層がいず
れの材料であっても、Ａｕ被覆の厚さが約０．０２μｍ
では導通不良を起こしたが、０．０５〜１．００μｍで
好ましい結果が得られた。この結果から、Ａｕ層の被覆
厚みは０．０５μｍ〜１μｍが適していることがわか
る。

【００４０】（実施例４）この実施例では、平均粒径１
０μｍのウレタン樹脂粒子にスパッタリング法により厚
さ０．１μｍのＮｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ50Ｃｕ5
0、Ａｇ50Ａｌ50を緩衝層として被覆し、さらにその上
にＡｕを０．５μｍ被覆したものを、真空中の熱処理に
よって結晶子径を変化させた後、実施例１と同様の評価
方法により耐圧着性を評価した。その時の緩衝層の結晶
子径と耐圧着性の関係を図３に示す。この図に示される
ように、いずれの材料においても、緩衝層の晶子径が３
００ｎｍ以下では好ましい結果が得られた。この結果か
ら、緩衝層の結晶子径は３００ｎｍ以下が適しているこ
とがわかる。

【００４１】以上説明したように、本発明の導電性粒子
では物理蒸着法により有機物粒子、特に樹脂粒子の表面
に緩衝層と表面の導電性に優れるＡｕ層の密着性改善の
ためのＮｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはそれらの合金を被
覆する。緩衝層は、物理蒸着法で被覆しているため有機
物粒子と強固に結合し、さらにその膜厚も以上の説明で
わかるように非常に薄いため、熱応力等の内部歪みによ
る剥離を起こさない。

【００４２】一方、緩衝層の表面は酸素分圧が低い状態
であって表面酸化皮膜も少ないことからＡｕ層との密着
性に優れる。また本緩衝層は柔らかいＡｕを補強し、耐
摩耗性を向上させる働きも有する。また所定膜厚のＡｕ
層は優れた電気伝導性を与える。

【００４３】さらに一般に、結晶粒が微細化すると結晶
粒界の効果により、超塑性といった優れた変形特性を有
することが知られているが、これらの緩衝層においても
上記のシェラーの式から計算される結晶子径３００ｎｍ
以下にある時には、結晶粒微細化による粒界すべり効果
で、大きな変形を与えても割れや剥離を起こさない。

【００４４】このように本発明による導電性粒子は、圧
着等の変形性に優れ、かつ安定な導電性を持ち、実使用
において酸化や基材である樹脂等との反応性の少ない。
また本発明による製造方法では、導電性粒子の製造にあ
たって、廃液等の環境問題を最小限に抑える。

【００４５】以上のように、本発明は耐圧着性に優れた
導電性粒子を提供することができ、各種積層電子部品の
電極の安定性および高信頼性化への寄与は極めて大き
い。

【００４６】また、本発明による導電性粒子の製造方法
によれば、プロセスの単純化や廃液処理も不要であり、
さらに被覆量を抑制する結果、コストを下げることがで
き、工業的用途は極めて大きい。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明による導電性粒子
は、厚さ０．０１〜０．１μｍのＮｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａ
ｌおよびそれらの合金を緩衝層とするので、変形をとも
なう圧着時においても表面導電層の割れ、剥離を生じに
くく、耐圧着性に優れた導電性粒子を提供することがで
きる。これを用いた積層電子部品は作動性が高く、電極
の安定性および高信頼性化への寄与は極めて大きい。ま
た、本発明による導電性粒子の製造方法によれば、物理
蒸着法を用いるので環境問題を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例２の評価を示す線図である。

【図２】本発明の実施例３の評価を示す線図である。

【図３】本発明の実施例４の評価を示す線図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂を含む基材粒子と；前記基材粒子の
   表面に被覆された厚さ０．０１〜０．１μｍのＮｉ、Ａ
   ｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはそれらの合金（但しＮｉ−Ｐを除
   く）を含む緩衝層と；前記緩衝層の上に被覆されたＡｕ
   層とを有することを特徴とする；導電性粒子。
2. 【請求項２】 前記緩衝層の晶子径がＸ線回折の半価幅
   からシェラーの式で計算した値で３００ｎｍ以下である
   ことを特徴とする、請求項１に記載された導電性粒子。
3. 【請求項３】 前記緩衝層の基材粒子への被覆を物理蒸
   着法により行うことを特徴とする、請求項１または請求
   項２に記載された導電性粒子を製造する方法。