专利名称：导电颗粒和粘结剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导电颗粒和粘结剂，并尤其涉及一种包含导电颗粒的粘结剂。
背景技术：
在被粘物(adherend)之间的连接方面，例如在通过将衬底上的半导体芯片或通过将带载封装(以下简称为TCP)与液晶显示器(以下简称为LCD)相连接来制造各种电子设备的时候，经常要用包含导电颗粒的粘结剂来完成。
图9示出通过将LCD 111和TCP 115用包含导电颗粒130的粘结剂125相粘接而构成的电子设备的主要部分的示意图。
TCP 115由基膜116和金属布线117构成，该金属布线如此形成以至于它们粘接到这个基膜116的表面上。
LCD 111具有玻璃衬底形成的衬底112、和电极113，该电极113如此设置在这个衬底112的表面上以至于它们面对TCP 115的金属布线117。
粘结剂125中的金属颗粒130夹置在电极113和金属布线117之间；相互对应的电极113和金属布线117通过这些导电颗粒130电连接，同时，LCD 111和TCP 115用粘结剂125机械结合。
以这种方式，LCD 111和TCP 115电连接且机械连接。
此时，如果LCD 111的电极113由易于氧化的金属，如铝或铬，制成，则会由于金属自然氧化而在电极113的表面上形成氧化物薄膜。在这种情况下，如果氧化物涂层形成在电极113的表面上，只有夹置在电极113和金属布线117之间的导电颗粒130提供不可靠的电导通。然而，如果诸如金属颗粒的硬颗粒用作导电颗粒130，则电子设备101的导电部分的可靠性将提高；由于在加热和加压过程中，这些导电颗粒130穿透电极113表面上的氧化物涂层，因此，导电颗粒130与电极113可以直接接触。
但是，如果作为被粘物的LCD 111的电极113是软的，或者电极113的图案非常小，在使用上述类型的硬导电颗粒130时，在加热和加压过程中，衬底112和金属布线117可能变形或破裂。
另外，与粘结剂的粘结体相比，金属颗粒的线性膨胀系数和弹性模量低，因此，在完成加热和加压后粘结体回复原状(从变形状态回复)时，导电颗粒130和金属布线117之间的接触破裂。
为了将这种被粘物彼此连接，使用这样一种导电颗粒140，其中导电薄膜142粘接到树脂颗粒41的表面上，这种导电颗粒在图10中示意性示出。
与金属颗粒相比，树脂颗粒141较软，并且与粘结剂中的粘结体具有大致相同的线性膨胀系数。
因此，如果使用这种导电颗粒140，软的被粘物不会破裂，并且树脂颗粒141与粘结剂中的粘结体一同从变形状态回复，从而导电颗粒140与金属布线之间的连接得以保持。
然而，由于这种导电颗粒140与金属颗粒形成的导电颗粒相比较软，如果被粘物较硬的话，树脂颗粒141有可能由于压力而过度变形，在导电薄膜142中出现裂纹，并因此增大了连接部分处的电阻。
而且，例如，如果由于自然氧化而在电极表面上形成氧化物涂层，会出现导电颗粒140不能穿透氧化物涂层的情况，由此降低了电子设备101的导电可靠性。
从而，根据被粘物的种类，需要改变导电颗粒的种类，从而难于使用相同种类的导电颗粒来在各种被粘物之间进行连接。
发明内容
本发明提供了一种能够解决电阻增大且导电可靠性降低的上述问题的导电颗粒和粘结剂。
具体地说，根据本发明的导电颗粒包括树脂颗粒、围绕这个树脂颗粒设置的第一导电薄膜、围绕第一导电薄膜设置的第一树脂涂层、以及围绕第一树脂涂层设置的第二导电薄膜，其中，形成导电颗粒的树脂比形成第一树脂涂层的树脂硬。
此外，根据本发明的粘结剂由上述根据本发明的导电颗粒以及包含热塑性树脂的粘结体构成。
具体地说，如上所述，在这种粘结剂中的导电颗粒包括树脂颗粒、围绕这个树脂颗粒设置的第一导电薄膜、围绕这个第一导电薄膜设置的第一树脂涂层、以及围绕这个第一导电涂层设置的第二导电薄膜，其中，形成树脂颗粒的树脂比形成第一导电涂层的树脂硬。
根据本发明的上述导电颗粒，无论被粘物是软还是硬，在导电颗粒存在于被粘物之间并受压的状态下，就可以确实并有利地形成连接。
具体地说，在被粘物较硬的情况下，当第一树脂涂层首先被压力变形时，这个第一树脂涂层上的第二导电薄膜被破坏；随着进一步的压力，由于第一树脂涂层的破坏而暴露出第一导电薄膜，并且通过该第一导电薄膜，形成被粘物之间的电联接。在这种情况下，树脂颗粒是硬的，第一导电薄膜可以以有利的形式与被粘物形成接触。
此外，在被粘物较软情况下，第一树脂涂层几乎不变形，由此第二导电薄膜不被破坏，因此，这使得在被粘物之间发生电连接。
此外，其中使用本发明的导电颗粒的根据本发明的粘结剂能够通过与粘结体一起作用而获得可靠的电连接和机械结合，并能够如上所述以有利的形式在被粘物之间形成电连接。
图1A到1D是在生产过程中的根据本发明的导电颗粒的一个示例的示意性横截面图；图2A和2B是在生产过程中的利用根据本发明的粘结剂生产粘结剂薄膜的一个示例的示意性横截面图；
图3A到3D是在生产过程的第一半中的一个示例的示意性横截面图，其中，LCD和TCP利用本发明的粘结剂连接；图4是在生产过程的后一半中的一个示例的示意性横截面图，其中，LCD和TCP利用本发明的粘结剂连接；图5是根据本发明的导电颗粒夹置在电极和金属布线之间的状态的示意性横截面图；图6A到6C是示出在电极的表面部分较硬的情况下导电颗粒变形的示意性横截面图；图7是示出在电极的表面部分较软的情况下根据本发明的导电颗粒变形的示意性横截面图；图8是根据本发明的导电颗粒的另一示例的示意性横截面图；图9是示出利用传统粘结剂生产的电子设备的示意性横截面图；以及图10是用于传统粘结剂的导电颗粒的一个示例的示意性横截面图。
具体实施例方式
如上所述，根据本发明的导电颗粒基本上包括树脂颗粒、围绕树脂颗粒设置的第一导电薄膜、围绕第一导电薄膜设置的第一树脂涂层、以及围绕第一树脂涂层设置的第二导电薄膜，其中，形成树脂颗粒的树脂比形成第一树脂涂层的树脂硬。
理想的是，第一树脂涂层的厚度是树脂颗粒的直径的1/20到6倍，且树脂颗粒可以是0.1μm或更大。
这是因为如果第一树脂涂层的厚度小于树脂颗粒的直径的二十分之一，那么在电极的表面上没有高电阻的硬氧化物薄膜的情况下，将被粘物与被粘物连接时，变形不充分，这可能降低连接可靠性；而且，如果第一树脂涂层的厚度超过树脂颗粒的直径的6倍时，在存在上述氧化物薄膜或类似物时，第一树脂涂层不能被穿透，这有可能导致第一导电薄膜和被粘物之间的接触失效。
而且，第二导电薄膜的厚度可以是0.05μm或更大，且0.3μm或更小。
这是因为如果薄膜厚度小于0.05μm，则第二导电薄膜的电阻会增大，而如果薄膜的厚度大于0.3μm，则会轻易产生内聚现象，这会阻碍在第一树脂涂层处的稳定操作。
另外，还可以围绕第二导电薄膜形成第二树脂涂层。
上述第一和第二导电薄膜可以由镍和金中的任一种或二者形成。
此外，这些第一和第二导电薄膜可以包括镍涂层、以及形成在其表面上的金涂层。
对于上述导电颗粒，下面的构成是可行的至于第一和第二导电薄膜，第一导电薄膜的重量和第二导电薄膜的重量的总和等于或大于整个导电颗粒的重量的40％，且，另外，第一导电薄膜的厚度是树脂颗粒的直径的百分之一或更大且一般或更小，而第二导电薄膜的厚度是0.05μm或更多且0.3μm或更小。
这是因为如果第一和第二导电薄膜重量小于导电颗粒整个重量的40％，当形成上述氧化物薄膜时，不能充分获得对电极电连接的可靠性；而且，如果第一导电薄膜的厚度小于导电颗粒的直径的百分之一时，第一导电薄膜的电阻会变大，而如果第一导电薄膜的厚度大于树脂颗粒的直径的一半时，在例如通过电镀等形成这个第一导电薄膜时会发生内聚现象。
而且，在第一导电薄膜的表面上、形成第一树脂涂层的那一侧可以形成凸起部分。
假设每个导电颗粒存在至少一个凸起部分，在要进行电连接时，导电颗粒压抵在例如被粘物的电极上，且凸起部分存在于二者之间，从而借助于凸起部分的作用可以可靠地实现电连接，该作用例如时在电极较硬的情况下穿透氧化物的效果。
对于这个凸起部分，更希望平均有5个或更多个。
导电颗粒中凸起部分的平均高度可以是0.05μm或更大。
此外，根据本发明的粘结剂一这种方式构成，即散布包含热塑性树脂的粘结体以及根据本发明的上述导电颗粒。
在形成根据本发明的导电颗粒的树脂颗粒的树脂被挤压并变形10％或更大时的K值大于在形成第一树脂涂层的树脂被挤压并变形10％时的K值，且形成树脂颗粒的树脂的裂断强度大于形成第一树脂涂层的树脂的裂断强度。因此，树脂颗粒比第一树脂涂层硬。
应指出的是如日本公开的经审查的专利申请7-95165中所描述的，K值是在要进行测量的物质(树脂颗粒的树脂或第一树脂涂层的树脂)被挤压并变形10％时的压缩弹性模量，并且用以下方程(1)表示K=(3/2)·F·S-3/2·R-1/2]]>(单位kgf/mm2)其中，F表示在要测量的物质被压缩并变形10％时的负载值，S表示在要测量的物质被压缩并变形10％时的压缩变形(mm2)，而R表示要被测量的物质的半径(mm)。
而且，在本发明中，裂断强度意味着在使用Shimadzu公司制造的微型压缩测试仪且被测量的样本在给定一个由设定负载所限制的负载时爆裂(由压力而爆裂)情况下的负载(单位gf)。
如果根据本发明的导电颗粒置于被粘物之间，例如置于电极之间，且被粘物被挤压的话，在导电颗粒中的软的第一树脂涂层由压力而变形。如果电极的至少表面部分是硬的，那么第一树脂涂层由压力变形很大，从而第一树脂涂层和形成在其表面上的第二导电薄膜被破坏，使得第一导电薄膜与每个电极相接触。
在这种情况下，树脂颗粒由于其硬度而不会因压力变形很大，因此，在树脂颗粒表面上的第二导电薄膜不会被破坏。
此外，如果在电极表面上形成硬的氧化物涂层，由于在压力下氧化物涂层被第一导电薄膜穿透，使得电极和第一导电薄膜直接彼此接触，因此所获得的电子设备的电阻变低。
另一方面，在导电颗粒夹在电极之间，至少电极的表面软的情况下，如果被小于硬电极情况下的负载更小的负载挤压，则第一树脂涂层变形；但是，这个变形程度较小，因此第一导电薄膜不会被破坏。在这种情况下，由于软的第一树脂涂层，在电极上的负载增大，从而被粘物和电极不会变形或被破坏。
如上面所解释的，根据本发明的导电颗粒可以用于在各种被粘物(电极)之间进行连接。
如果树脂颗粒的K值为100kgf/mm2或更大，且2000kgf/mm2或更小，且它的裂断强度为0.5gf或更大，且10gf或更小的话，则在导电树脂颗粒压在电极上时，树脂颗粒可以穿透硬的氧化物涂层。
如果第一树脂涂层的K值为50kgf/mm2或更大，且500kgf/mm2或更小，且它的裂断强度是0.1gf或更大且3gf或更小的话，则在硬电极的情况下第一树脂涂层被破坏，而在软电极的情况下不被破坏。
应指出的是，树脂颗粒和第一树脂涂层由加热时不会产生化学反应如聚合反应的树脂形成，从而，树脂颗粒和第一树脂涂层的K值和裂断强度在导电颗粒夹在电极之间的同时进行加热和加压的情况下不会变化。
而且，如果绝缘树脂的第二树脂涂层形成在第二导电薄膜的表面上，所获得的电子设备的导电可靠性变高，这是因为即使导电颗粒与彼此相邻的布线形成接触，而不会在它们之间出现短路的现象。
将参照附图解释本发明的实施例，但是应指出的是本发明不局限于这些实施例。
首先，参照图1中的各个工序的示意性横截面图，解释根据本发明的导电颗粒的示例以及它的制造方法。
如图1A所示，制造树脂颗粒31。
如图1B所示，通过电镀，将第一导电薄膜32附着到树脂颗粒31的表面上。多个凸起部分37分散地形成在这个第一导电薄膜32的表面上。
如图1C所示，第一树脂涂层35形成在第一导电薄膜32的表面上。这个第一树脂涂层35由比形成树脂颗粒31的树脂软的树脂形成，并且它的厚度为0.5μm或更大，且5μm或更小。第一树脂涂层35的厚度大于凸起部分37的高度，且第一导电薄膜32和凸起部分37的表面都覆盖有第一树脂涂层35。
如图1D所示，第二导电薄膜36通过电镀形成在第一树脂涂层35的表面上，以这种方式，构成根据本发明的导电颗粒30。
例如，通过将具有上述结构的导电颗粒30散布和混合到主要成分是热塑性树脂的粘结体中，生产出糊状粘结剂。
参照图2，示出了由这种粘结剂形成粘结剂薄膜的情况的示例。
如图2A所示，制备可剥离(removable)的薄膜21。
如图2B所示，将预定量的糊状粘结剂施加到可剥离薄膜21的表面上，并任何干燥，而形成粘结剂的施加层25。以这种方式，构成粘结剂薄膜20，其中粘结剂的施加层25形成在可剥离薄膜21上。
接着，参照图3和4，示出利用粘结剂薄膜20连接LCD 11和TCP 15的情况的示例。
如图3A所示，LCD 11以如下方式构成，即要与TCP的金属布线相连接的电极13形成在衬底12的已经形成LCD的表面上。这些电极13设置在与后面将描述的TCP的金属布线相对应的位置处。
如图3B所示，上述粘结剂薄膜20的粘结剂施加层25与衬底12上的电极13对齐而压在LCD 11上。
在这种状态下，如图3C所示，粘结剂20的可剥离薄膜21被剥落。对于这种剥落，由于可剥离薄膜21对粘结剂的施加层的粘结与粘结剂的施加层与衬底12及其上的电极13的粘结相比足够下，因此可以剥落，使得施加层25留在衬底12上，且粘结剂的施加层25牢固粘接到电极13上。
接着，如图3D所示，TCP 15安装到LCD 11上，且上述粘结剂施加层25处于二者之间。
这种TCP 15通过将金属布线17形成在基膜16上而构成。然后，叠加TCP 15，使得TCP 15的金属布线17面对LCD 11中的要与金属布线17相连接的相应电极13，且粘结剂的施加层25置于二者之间。
在这种状态下，TCP 15和LCD 11彼此抵压，随着这种抵压，施加热量。
如图4所示，通过这样做，施加层25被加热并软化；金属布线17将软化的施加层25推到一边；而在剩余的施加层25中的导电颗粒30与金属布线17和电极13相接触，并夹在它们之间。
从而，如后面将描述的，TCP 15的金属布线17和LCD 11的电极13由导电颗粒30的第一导电薄膜32或第二导电薄膜36连接，从而形成电子设备1。然后，LCD 11和TCP 15也随着施加层25中的热塑性树脂通过加热而聚合并从而施加层25硬化而得以机械连接。
图5是示出导电颗粒30夹在金属布线17和电极13之间的那部分的放大横截面图，在图4中这部分以虚线标识。
在这种状态下，导电颗粒30的第二导电薄膜36与彼此面对的电极13和金属布线17二者相接触，以使得它们电连接。
然而，电极13和金属布线17与导电颗粒30之间的连接状态取决于电极13的表面部分是否是硬还是软的而有所不同。
首先，参照图6A到6C，即使电极13的表面部分是硬的情况。
详细地说，在图6中，示出了电极13是硬电极，即由铝制成的、且表面的自然氧化已经在电极主体18a的表面上形成氧化物涂层19a的情况。
在这种情况下，氧化物涂层19a是硬的，夹在氧化物涂层19a和金属布线17之间的导电颗粒30的第一树脂涂层35由于上述压力而变形，并且如图6A所示，在第一树脂涂层35表面上的第二树脂薄膜36被破坏。
如果挤压进一步持续，第一树脂涂层35由压力进一步变形，其薄膜厚度在与氧化物涂层19a和金属布线17相接触的部分变薄。
第一树脂涂层35的薄的部分被第一导电薄膜32穿透，并且如果如同这个示例中那样形成有凸起部分37的话，则穿透效果更好，且第一导电薄膜32与金属布线17和氧化物涂层19a形成接触，如图6B所示。
在这种情形下，树脂颗粒31是硬的，树脂颗粒31由于压力而变形的程度很小；树脂颗粒31和形成在它表面上的第一导电薄膜32不会破裂；电极13a的氧化物涂层19a例如被第一导电薄膜32的凸起部分37穿透，并因此第一导电薄膜与电极主体18a形成直接接触，如图6C所示。于是，金属布线17和电极主体18a由二者之间的第一导电薄膜32电连接。
接着，参照图7，解释电极13为表面部分软的这种电极13b的情况。电极13b例如由电极主体18b和形成在电极主体18b表面上的镀金涂层19b构成，该电极主体由铜制成。
在这种情况下，第一树脂涂层35由于压力而变形，但是，由于镀金涂层19b与氧化物涂层19a相比较软，因此这种变形程度较小；且在第一树脂涂层35的表面上的第二导电薄膜36不会被破坏，电极13b与金属部分17通过第二导电薄膜36电连接。
在这种情况下，由于压力作用在电极13b上的负载借助于第一树脂涂层35的变形而被减弱，因此电极13b不会变形或破裂。
应指出的是虽然在上述示例中描述了第二导电薄膜36暴露在导电颗粒30的表面上的情况，但是本发明并不局限于此。
例如，如图8所示，可以考虑这样一种导电颗粒40，其中，在图1A到1D所示的工序中制造的导电颗粒30的表面上额外覆盖有绝缘树脂制成的第二树脂涂层39。
导电颗粒40覆盖有绝缘第二树脂涂层39，以便即使在导电颗粒40与彼此相邻的电极接触的情况下，也不会在这些电极之间发生短路。然而，如上所述挤压TCP 15和LCD 11所造成的压碎造成这个第二树脂涂层39退回，而暴露出在金属布线17和相对的电极13之间的第二导电薄膜13，使得第一导电薄膜32与金属布线17和电极13形成接触，而如图5所示那样电连接，或者通过类似于如图6所示的操作电连接。
此外，在上述示例中，至少一个凸起部分37形成在第一导电薄膜32的表面上，在这种情况下，可以充分破坏氧化物涂层19a；本发明不局限于此，在第一导电薄膜32的表面上不形成凸起部分的情况下同样可以获得基于图6中所解释的操作。
此外，在上述示例中，电子设备1利用这样的粘结剂薄膜20制造，在该粘结剂薄膜20中，包含导电颗粒的粘结剂的施加层25形成在可剥离薄膜21上；但本发明不局限于此，例如，可以通过相被粘物的表面上施加液态粘结剂来形成施加层，并然后将另一个被粘物粘结到这个施加层的表面上。
此外，在第一导电薄膜32的表面上的凸起部分37可以通过电镀、粘接方法等构成。
对于电镀来说，例如，可以采用这样一种方法，其中，第一导电薄膜32借助于化学镀层形成，同时，通过控制各种条件，如温度、浓度等，使得凸起部分37形成在它的表面上。
此外，粘接方法是这样一种方法，其中，在树脂(例如，丙烯酸苯乙烯树脂)附着到第一导电薄膜32的表面上，它在混合设备中与金属精细粉末，如Ni(镍)可以一同搅拌，使得金属精细颗粒通过树脂附着到第一导电薄膜32的表面上，从而形成凸起部分37。
然而，凸起部分37的形成方法不限于这些方法。
接着，与对比例一同详细解释根据本发明的导电颗粒的实施例。
在这个实施例中，生产上述导电颗粒30。
在这种情况下，首先，利用二乙烯基苯聚合物制成的树脂制造直径2μm的树脂颗粒31，在挤压且变形10％时，该聚合物的K值是6000kgf/mm2，而裂断强度是3.2gf。接着，在厚度0.15μm的镍涂层借助于电镀形成在树脂颗粒31的表面上之后，厚度0.02μm的金涂层借助于电镀形成在镍涂层的表面上，从而形成了镍涂层和金涂层构成的第一导电薄膜。在第一导电薄膜32上未形成凸起部分。
然后，使用由丙烯酸树脂制成的粉末状树脂材料，在挤压和变形10％时该材料的K值是300kgf/mm2，裂断强度是1.3gf。这种树脂材料以及上面形成有第一导电薄膜32的树脂颗粒31在混合设备中混合；此后，树脂材料静电吸附到形成在树脂颗粒31的第一导电薄膜32的表面上。此后，搅动其上静电吸附了树脂材料的树脂颗粒31，溶解树脂材料以成为一体；从而在第一导电薄膜32上形成了2μm厚的第一树脂涂层35。
随后，在与第一导电薄膜32相同的条件下，在第一树脂涂层35的表面上形成第二导电薄膜36，从而获得导电颗粒30。
在这个实施例中，生产如上所述的导电颗粒40。
在这种情况下，通过类似于实施例1的方法制造导电颗粒30。然后，丙烯酸苯乙烯树脂制成的0.1μm厚的第二树脂涂层39形成在导电颗粒30的第二导电薄膜36的表面上，从而获得导电颗粒40。
至于实施例1和实施例2的上述每种导电颗粒30和40，当第一和第二导电薄膜32和36的总重量被每个导电颗粒30和40除，并然后各自乘以100，计算实施例1和2的每种导电颗粒30的金属含量百分比(金属化率(metallization rate))，每种的金属化率为50％。
在这个实施例中，借助于与实施例1类似的方法制造导电颗粒30，但是，在这个实施例3中，第一导电薄膜32由0.01μm厚的镍涂层和0.01μm厚的金涂层构成。
在这个实施例中，利用实施例3中获得的导电颗粒30，借助于类似于实施例2的方法制造导电颗粒40。
在这个实施例中，借助于类似于实施例1的方法制造导电颗粒30。但是，在这个实施例5中，树脂颗粒31的直径是0.5μm，而第一树脂涂层35的厚度是3μm。
在这个实施例中，利用实施例5中获得的导电颗粒30，借助于类似于实施例2的方法，制造导电颗粒40。
在这个实施例中，借助于类似于实施例1的方法制造导电颗粒30；然而，在这个实施例7中，第一导电薄膜36借助于电镀形成，并且在每个导电颗粒30上分散地形成十二个凸起部分37。
在这个实施例中，利用实施例7中获得的导电颗粒，借助于类似于实施例2的方法，制造导电颗粒40。
在这个实施例中，借助于类似实施例1的方法制造导电颗粒30；然而，在这个实施例9中，第一树脂涂层35的厚度是0.1μm，且第一树脂涂层35的厚度是树脂颗粒31的直径的二十分之一。
在这个实施例中，借助于类似实施例1的方法制造导电颗粒30，但是，在这个实施例10中，凸起部分37的数量是二。
在这个实施例中，借助于类似实施例1的方法制造导电颗粒30，然而，在这个实施例11中，凸起部分37的数量是五。
针对上述实施例1到11中的导电颗粒30和40，进行下面的电阻测试。
制备包含环氧树脂的液态粘结体，该环氧树脂是一种热塑性树脂(在此使用由索尼化学公司制造的产品名称[CP8000]的各向异性导电粘结剂的粘结体)，通过将体积上5份的实施例1到8中的每种导电颗粒相对于体积上95份的这种粘结体散布，来获得八种液态粘结剂。随后，这些粘结剂施加到可剥离薄膜21的表面上，并干燥来形成八种粘结剂薄膜20，如图2B所示。
另一方面，制备LCD 11和TCP 15，在LCD 11中，铝薄膜制成的电极13形成在玻璃衬底12上，而在TCP 15中，各自为25μm宽的金属布线17以25μm的间隔(50μm间距)设置在基膜16上。然后，在如图3A到3D以及图4所示的工序中，利用LCD 11和TCP 15与上述八种粘结剂薄膜一起制造八种电子设备1。另外，在电极13的表面上形成硬的氧化物涂层19a。
对于这八种电子设备1，借助于四终端方法(four-terminalmethod)，恒定电流(stationary current)(I)从两个金属布线17施加，并测量另两个金属布线17之间的电压降(V)；然后，利用公式V＝RI来计算电阻R(单位mΩ)。所获得的测量值小于20mΩ的情况评价为◎，数值为20mΩ或更大且小于50mΩ的情况评价为○，数值为50mΩ或更大且小于100mΩ的评价为△，而数值为100mΩ或更大的情况评价为×。上述电阻测试的评估结果与每种导电颗粒30和40的金属化率一起写在下面的表1中的[电阻测试]的[LCD]部分内。
基于与上面[电阻测试]相同的条件计算电阻R的数值，然后获得的测量值基于与[电阻测试]相同的条件进行评价，除了使用ITO(铟锡氧化物)玻璃衬底外，在该情况下，ITO薄膜制成的电极(ITO电极)形成在该衬底的表面上。应指出的是，由于ITO薄膜比上述氧化物涂层19a软，ITO电极在其表面部分比LCD 11的电极13软。
结果写在下面的表1中的[电阻测试]的[ITO衬底]部分内。
表1每种导电颗粒的评估结果和结构以及金属化率
*在上表1中，部分“凸起部分”表示形成在第一导电颗粒的表面上的(每一个导电颗粒)凸起部分的数量。此外，对于“直径”和“薄膜厚度”的单位是μm，对于“K值”的单位是kgf/mm2，而对于“裂断强度”的单位是gf。
表1中的对比例1到12如下。
在这个对比例中，借助于类似实施例1的方法制备导电颗粒，然而，在这个对比例1中，第一导电薄膜32由0.01μm厚的镍涂层和0.005μm厚的金涂层构成。
在这个对比例中，利用对比例1所获得的导电颗粒，借助于类似实施例2的方法制造导电颗粒。
在这个对比例中，借助于类似实施例1的方法制备导电颗粒，然而，在这个对比例3中，树脂颗粒31由形成第二树脂涂层39的丙烯酸树脂形成。
在这个对比例中，利用对比例3中获得的导电颗粒，借助于类似实施例2的方法制造导电颗粒。
在这个对比例中，借助于类似实施例1的方法制备导电颗粒，然而，在这个对比例5中，树脂颗粒31的直径是0.3μm。
在这个对比例中，利用对比例5中获得的导电颗粒，借助于类似实施例2的方法制备导电颗粒。
在这个对比例中，借助于类似实施例1的方法制备导电颗粒，但是，在这个对比例7中，树脂颗粒31的直径是5μm。
在这个对比例中，利用对比例7中获得的导电颗粒，借助于类似实施例2的方法制造导电颗粒。
在这个对比例中，借助于类似实施例1的方法制造导电颗粒，但是在这个对比例9中，树脂颗粒31由形成第一树脂涂层35的丙烯酸树脂形成。
在这个对比例中，利用对比例9中获得的导电颗粒，借助于类似实施例2的方法制造导电颗粒。
在这个对比例中，借助于类似实施例1的方法制造导电颗粒，但是，在这个对比例11中，树脂颗粒的直径是0.4μm，且第一树脂涂层35的厚度是3μm，从而第一树脂涂层的厚度大于树脂颗粒的直径的六倍。
在这个对比例中，利用对比例11中获得的导电颗粒，借助于类似实施例2的方法制造导电颗粒。
利用对比例1到12中的上述导电颗粒，借助于类似于实施例1的方法分别制造粘结剂薄膜，其中，粘结剂薄膜利用导电颗粒制造；以相同的方式制造电子设备。换句话说，制造12种粘结剂薄膜和12种电子设备。
然后，利用这些电子设备，在与上述相同的条件下进行[电阻测试]。
测试结果与对比例1到12的金属化率一同写入上面的表1中。
从上面作出的表1可以清楚地看出，相对于实施例1到8的每种导电颗粒30和40，其中树脂颗粒的K值大于第一树脂涂层的K值，且树脂颗粒的裂断强度大于第一树脂涂层的裂断强度，电阻测试的结果与对比例1到10相比更优越，而无论被粘物的电极种类如何。
于是，可以确认如果使用本发明的导电颗粒，在被粘物的电极是硬的或软的的两种情况下都可以获得高导电可靠性的电子设备。
在其中树脂颗粒是软的对比例3、4、9和10中，以及其中第一树脂涂层的厚度大于树脂颗粒的直径的对比例5和6中电阻值非常高，尤其是在使用其中形成第二树脂涂层的对比例4、6和10的情况下。从该结果可以推测到在加热和加压时第二树脂涂层没有被破坏，因此，在电极和金属布线之间不能获得足够的导通。
如上所述，本发明的导电颗粒包括树脂颗粒、设置在树脂颗粒表面上的第一导电薄膜、设置在第一导电薄膜的表面上的第一树脂涂层、以及在形成第一树脂涂层处的第二导电薄膜，且树脂颗粒由比第一树脂涂层的树脂硬的树脂制成。
通过上面的结构，在连接与树脂颗粒形成接触的表面部分是硬的被粘物(电极)的情况下，第一树脂涂层与第二导电薄膜一起由压力破坏，但是，树脂颗粒和在其表面上的第一导电薄膜没有被破坏，因此，在要通过第一导电薄膜形成电连接的被粘物之间以有利的形式完成电连接。
此外，如果电极的硬的表面部分由氧化物涂层构成，该氧化物涂层被第一导电薄膜穿透，从而可以降低电子设备的电阻。
尤其是，当提供五个或多个凸起部分37时，第一导电薄膜的刺穿的有效性得以进一步提高，由此能够降低电子设备的电阻。
另一方面，如果在低压力下连接表面部分为软的电极时，第一树脂涂层被压力挤压并变形，而未破坏，从而可以通过第一树脂涂层表面上的第二导电薄膜来获得被粘物之间的电连接。
以这种方式，本发明的导电颗粒在结构保持不变的情况下能够电连接和机械接合各种被粘物。
权利要求
1.一种导电颗粒，包括树脂颗粒、围绕所述树脂颗粒设置的第一导电薄膜、围绕所述第一导电薄膜设置的第一树脂涂层、以及围绕所述第一树脂涂层设置的第二导电薄膜，其中所述树脂颗粒由比形成所述第一树脂涂层的树脂硬的树脂形成。
2.如权利要求1所述的导电颗粒，其中，所述第一树脂涂层的厚度是所述树脂颗粒的直径的1/20倍或更大且6倍或更小，并且所述第一树脂涂层的厚度是0.1μm或更大。
3.如权利要求1所述的导电颗粒，其中，所述第二导电薄膜的厚度是0.05μm或更大、且0.3μm或更小。
4.如权利要求1所述的导电颗粒，其中，围绕所述第二导电薄膜形成第二树脂涂层。
5.如权利要求1所述的导电颗粒，其中，所述第一和第二导电薄膜包含镍和金中的任一种或包含二者。
6.如权利要求5所述的导电颗粒，其中，所述第一和第二导电薄膜由镍涂层、以及形成在所述镍涂层表面上的金涂层构成。
7.如权利要求1所述的导电颗粒，其中，所述第一导电薄膜的重量和所述第二导电薄膜的重量的总和等于或大于所述导电颗粒整体重量的40％；所述第一导电薄膜的厚度是所述树脂颗粒的直径的1/100或更大且1/2或更小；且所述第二导电薄膜的厚度是0.05μm或更大且0.3μm或更小。
8.如权利要求1所述的导电颗粒，其中，在所述第一导电薄膜的表面上、已经设置了所述第一树脂薄膜的一侧形成至少一个凸起部分。
9.如权利要求8所述的导电颗粒，其中，形成在所述第一导电薄膜的表面上的凸起部分的平均数量为五个或更多。
10.如权利要求8或9所述的导电颗粒，其中，形成在所述第一导电薄膜的表面上的凸起部分的平均高度为0.05μm或更大。
11.一种粘结剂，包括包含热塑性树脂的粘结体、以及如权利要求1所述的导电颗粒。
全文摘要
本发明公开了一种用来连接各种配合体的导电颗粒(30)，该导电颗粒(30)包括树脂颗粒(31)、围绕树脂颗粒(31)设置的第一导电颗粒、在第一导电颗粒周边设置并比树脂颗粒(31)软的第一树脂薄膜(25)、以及围绕第一树脂薄膜(25)设置的第二导电薄膜(36)。其中，例如在要连接的配合体的电极(13)的表面是硬的时，第一树脂薄膜(35)和第二导电薄膜(36)被压力破坏，从而使第二导电薄膜(36)与电极(13)和金属布线(17)相接触。在电极(13)的表面部分是软的时，则表面侧上的第二导电薄膜与电极(13)接触，这使得无论被粘物的表面状态如何都可以使用导电颗粒来连接各种配合体。
文档编号H01B1/22GK1653556SQ0381069
公开日2005年8月10日 申请日期2003年3月25日 优先权日2002年3月25日
发明者山田幸男 申请人:索尼化学株式会社