KR101538904B1 - 유기무기 하이브리드 입자, 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체 - Google Patents

유기무기 하이브리드 입자, 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체 Download PDF

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Abstract

압축 시의 파괴 하중이 높고, 양호한 압축 변형 특성을 갖는 유기무기 하이브리드 입자를 제공한다. 본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자는, 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 복수의 무기 입자와, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 사용하여 얻어지고, 상기 무기 입자의 집합체이다.

Description

유기무기 하이브리드 입자, 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체{ORGANIC-INORGANIC HYBRID PARTICLES, CONDUCTIVE PARTICLES, CONDUCTIVE MATERIAL AND CONNECTION STRUCTURE}
본 발명은, 복수의 무기 입자의 집합체인 유기무기 하이브리드 입자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 유기무기 하이브리드 입자를 사용한 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체에 관한 것이다.
이방성 도전 페이스트 및 이방성 도전 필름 등의 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 상기 이방성 도전 재료에서는, 바인더 수지 중에 도전성 입자가 분산되어 있다. 상기 이방성 도전 재료는, 플렉시블 프린트 기판(FPC), 유리 기판 및 반도체 칩 등의 다양한 접속 대상 부재의 전극간을 전기적으로 접속하여, 접속 구조체를 얻기 위하여 사용되고 있다. 또한, 상기 도전성 입자로서, 수지 입자와, 해당 수지 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 갖는 도전성 입자가 사용되는 경우가 있다.
상기 도전성 입자에 사용되는 수지 입자의 일례로서, 하기 특허문헌 1에서는, 파괴점 하중이 9.8mN 이하인 중합체 입자가 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 상기 중합체 입자의 바람직한 양태로서, (a) 실리카, 알루미나, 티타니아 등의 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 탄화물 등에 의해 형성된 무기질 입자가 유기질 중에 분산되어 있는 양태, (b) (오르가노)폴리실록산, 폴리티타녹산 등의 메탈록산쇄(「금속-산소-금속」 결합을 포함하는 분자쇄)와 유기 분자가 분자 레벨로 복합되어 있는 양태, 및 (c) 비닐 중합체 골격과 폴리실록산 골격을 포함하는 유기무기 집합체 입자인 양태 등이 예시되어 있다.
또한, 액정 표시 소자는, 2매의 유리 기판간에 액정이 배치되어 구성되어 있다. 해당 액정 표시 소자에서는, 2매의 유리 기판의 간격(갭)을 균일하면서 또한 일정하게 유지하기 위하여, 갭 제어재로서 스페이서가 사용되고 있다. 해당 스페이서로서, 수지 입자가 일반적으로 사용되고 있다.
상기 도전성 입자 또는 상기 액정 표시 소자용 스페이서에 사용되는 수지 입자의 일례로서, 하기 특허문헌 2에는 중합성 불포화기를 갖는 다관능성 실란 화합물을 계면 활성제의 존재 하에서 가수분해 및 중축합시킴으로써 얻어지는 유기무기 하이브리드 입자가 개시되어 있다. 특허문헌 2에서는, 상기 다관능성 실란 화합물이 하기 화학식 (X)로 표시되는 화합물 및 그의 유도체로부터 선택된 적어도 1개의 라디칼 중합성기 함유 제1 실리콘 화합물이다.
Figure 112015008555418-pct00001
상기 화학식 (X) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기를 나타내고, R3은 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 페닐기를 나타내고, R4는 수소 원자와, 탄소수 1 내지 5의 알킬기와, 탄소수 2 내지 5의 아실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 1가기를 나타낸다.
WO2012/020799A 1 일본 특허 공개 제2000-204119호 공보
특허문헌 1, 2에 기재된 바와 같은 종래의 유기무기 하이브리드 입자에서는, 압축 시의 파괴 하중이 낮은 경우가 있다.
이로 인해, 상기 유기무기 하이브리드 입자를 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용하여 기판간에 배치하거나, 표면에 도전층을 형성하고 도전성 입자로서 사용하여 전극간을 전기적으로 접속하거나 한 경우에, 상기 액정 표시 소자용 스페이서를 사용한 액정 표시 소자 및 상기 도전성 입자를 사용한 접속 구조체에 충격이 가해졌을 때에, 액정 표시 소자용 스페이서 또는 도전성 입자에 깨짐 또는 손상이 발생하는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 압축 시의 파괴 하중이 높고, 양호한 압축 변형 특성을 갖는 유기무기 하이브리드 입자 및 해당 유기무기 하이브리드 입자를 사용한 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 복수의 무기 입자와, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 사용하여 얻어지고, 상기 무기 입자의 집합체인, 유기무기 하이브리드 입자가 제공된다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 반응성 관능기가 수산기이다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산이 상기 제2 반응성 관능기로서 에폭시기 또는 (메트)아크릴로일기를 갖는다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산이 상기 제2 반응성 관능기로서 에폭시기를 갖는다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자의 어느 특정한 국면에서는, 복수의 상기 무기 입자가 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조를 통해 일체화되어, 상기 무기 입자의 집합체가 얻어지고 있다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산이 상기 제2 반응성 관능기로서 메톡시기를 갖는다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자의 어느 특정한 국면에서는, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산이 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 갖는다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자는, 표면 상에 도전층이 형성되고 상기 도전층을 갖는 도전성 입자를 얻기 위하여 사용되거나, 또는 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 상술한 유기무기 하이브리드 입자와, 상기 유기무기 하이브리드 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 구비하는, 도전성 입자가 제공된다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하고, 상기 도전성 입자가 상술한 유기무기 하이브리드 입자와, 상기 유기무기 하이브리드 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 구비하는, 도전 재료가 제공된다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 상기 접속부가 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있고, 상기 도전성 입자가 상술한 유기무기 하이브리드 입자와, 상기 유기무기 하이브리드 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 구비하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체가 제공된다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자는, 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 복수의 무기 입자와, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 사용하여 얻어지고, 상기 무기 입자의 집합체이므로, 압축 시의 파괴 하중이 높아, 유기무기 하이브리드 입자가 양호한 압축 변형 특성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유기무기 하이브리드 입자를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 유기무기 하이브리드 입자를 사용한 도전성 입자를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 유기무기 하이브리드 입자를 사용한 도전성 입자의 변형예를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시하는 도전성 입자를 사용한 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 유기무기 하이브리드 입자를 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용한 액정 표시 소자를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
(유기무기 하이브리드 입자)
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자는, 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 복수의 무기 입자와, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 사용하여 얻어진다. 본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자는, 상기 무기 입자의 집합체이다.
본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자에서는, 상술한 구성이 구비되어 있으므로, 압축 시의 파괴 하중이 높은 유기무기 하이브리드 입자를 얻을 수 있다. 상기 유기무기 하이브리드 입자의 압축 시의 파괴 하중이 높으므로, 상기 유기무기 하이브리드 입자는 양호한 압축 변형 특성을 갖는다. 본 발명에 관한 유기무기 하이브리드 입자를 얻기 위하여, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 상기 무기 입자와는 별도로 사용함으로써 파괴 하중이 효과적으로 높아진다. 이로 인해, 상기 유기무기 하이브리드 입자를 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용하여 기판간에 배치하거나, 표면에 도전층을 형성하고 도전성 입자로서 사용하여 전극간을 전기적으로 접속하거나 한 경우에, 상기 액정 표시 소자용 스페이서를 사용한 액정 표시 소자 및 상기 도전성 입자를 사용한 접속 구조체에 충격이 가해졌을 때에, 액정 표시 소자용 스페이서 또는 도전성 입자에 깨짐 또는 손상이 발생하기 어려워진다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명함으로써, 본 발명을 명확하게 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유기무기 하이브리드 입자를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시하는 유기무기 하이브리드 입자(1)는, 복수의 무기 입자(11)와, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조부(12)를 갖는다. 유기무기 하이브리드 입자(1)는 무기 입자(11)의 집합체이다. 구조부(12)는, 무기 입자(11)와는 별개의 물질이다.
무기 입자(11)를 얻기 위하여, 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 무기 입자가 사용되고 있다. 구조부(12)를 얻기 위하여, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산이 사용되고 있다. 유기무기 하이브리드 입자(1)는, 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 무기 입자와, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 사용하여 얻어진다.
구조부(12)는, 무기 입자(11)의 표면 상에 배치되어 있다. 복수의 무기 입자(11) 사이에 구조부(12)가 존재하고 있다. 복수의 무기 입자(11)가, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조(구조부(12))를 통하여 일체화되어 있는 것이 바람직하다. 복수의 무기 입자(11)가, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조(구조부(12))를 통하여 일체화되어, 무기 입자(11)의 집합체가 얻어지고 있는 것이 바람직하다. 구조부(12)는 복수의 무기 입자(11)를 결착시키고 있는 것이 바람직하다.
상기 무기 입자로서는, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 탄화물 및 이들의 복합물 등에 의해 형성된 입자를 들 수 있다. 상기 금속 산화물로서는, 실리카, 알루미나 및 티타니아 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 무기 입자는 실리카 입자인 것이 바람직하다.
상기 무기 입자의 주성분은 무기 물질이다. 상기 무기 입자는, 소량이면, 탄소 원자를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 무기 입자 100중량％ 중, 탄소 원자의 함유량은 바람직하게는 20중량％ 이하, 보다 바람직하게는 10중량％ 이하이다. 탄소 원자를 소량 포함하는 입자도, 무기 입자에 포함된다.
상기 제1 반응성 관능기로서는, 수산기, 알콕시기, 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 아미노기, 머캅토기 및 이소시아네이트기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 무기 입자의 표면에 관능기를 용이하고 또한 대량으로 도입할 수 있는 점에서, 수산기가 바람직하다.
상기 무기 입자는, 폴리실록산 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 무기 입자는, 실란 화합물을 가수분해 및 축합시켜 얻어지는 것이 바람직하다. 상기 실란 화합물은, 알킬기 및 비닐기 등의 유기기를 가질 수도 있다. 이러한 유기기를 갖는 실란 화합물을 사용하여 얻어지는 입자도, 주성분이 무기 물질이면, 무기 입자라고 칭한다. 상기 무기 입자는, 오르가노폴리실록산을 사용하여 형성되어 있을 수도 있다.
상기 실란 화합물로서는, 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물(이하, 화합물 (1)이라고 기재하는 경우가 있음), 하기 화학식 (2)로 표시되는 화합물(이하, 화합물 (2)라고 기재하는 경우가 있음), 및 하기 화학식 (3)으로 표시되는 화합물(이하, 화합물 (3)이라고 기재하는 경우가 있음) 등을 들 수 있다. 상기 실란 화합물로서, 화합물 (1), 화합물 (2) 및 화합물 (3)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 화합물을 사용하면, 얻어지는 무기 입자가 표면에 실라놀기를 갖는 점에서, 수산기를 갖게 된다.
Figure 112015008555418-pct00002
상기 화학식 (1) 중, Ra는 (메트)아크릴로일기를 나타내고, Rb는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기를 나타내고, R1 및 R2는 각각, 수소 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 아실기를 나타내고, Z는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 2 내지 5의 아실기 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기를 나타낸다.
Figure 112015008555418-pct00003
상기 화학식 (2) 중, R1, R2 및 R3은 각각, 수소 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 아실기를 나타낸다.
Figure 112015008555418-pct00004
상기 화학식 (3) 중 Ra는 메틸기 또는 에틸기를 나타내고, R1, R2 및 R3은 각각, 수소 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 아실기를 나타낸다.
상기 화합물 (1)은 Ra-O-Rb-기를 갖는다. 이 기는, 중합성 불포화기를 포함하는 기로서, Ra기를 갖는다. 화합물 (1)에 있어서의 중합성 불포화기를 라디칼 중합 반응시킴으로써, 가요성이 높은 유기 중합체 골격이 형성된다. 한편, 화합물 (1)을 사용하지 않고, 화합물 (2)만을 사용하면, 가요성이 충분히 높은 유기 중합체 골격은 형성되지 않는다.
상기 화학식 (1)에 있어서의 Ra는 (메트)아크릴로일기를 나타낸다.
상기 화학식 (1)에 있어서의 Rb는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기를 나타낸다. 이러한 유기기의 존재에 따라 가요성이 높은 유기 중합체 골격이 형성된다.
상기 Rb에 있어서의 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 헥실렌기, 옥틸렌기 등의 알킬렌기 및 해당 알킬렌기에 치환기가 결합된 기나, 페닐렌기 및 해당 페닐렌기에 치환기가 결합된 기나, 알킬렌기가 에테르 결합을 통하여 결합된 기나, 페닐렌기가 에테르 결합을 통하여 결합된 기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 프로필렌기 또는 페닐렌기가 바람직하고, 프로필렌기가 보다 바람직하다.
상기 화학식 (1) 중, Z는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 2 내지 5의 아실기 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기를 나타낸다. 반응기점이 많아지는 점에서, 상기 화학식 (1)에 있어서의 Z는, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기일 수도 있고, 탄소수 1 내지 3의 알킬기일 수도 있다. 상기 화학식 (1)에 있어서의 Z가 알콕시기인 경우에, Z는 탄소수 1 또는 2의 알콕시기인 것이 보다 바람직하다. 상기 화학식 (1)에 있어서의 Z가 알킬기인 경우에, Z는 탄소수 1 또는 2의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 메틸기인 것이 더욱 바람직하다.
상기 화학식 (3) 중 Ra는 메틸기 또는 에틸기를 나타낸다. 상기 화학식 (3) 중의 Ra는, 메틸기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 (1), (2), (3) 중 R1, R2 및 R3은 각각, 수소 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 아실기를 나타낸다. 이들 기는 가수분해성기이다. 가수분해 속도가 적절하게 빨라지므로, 상기 화학식 (1), (2), (3)에 있어서의 R1, R2 및 R3은 각각 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 2의 아실기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 내지 3의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 또는 2의 알킬기인 것이 더욱 바람직하고, 메틸기인 것이 특히 바람직하다.
상기 화합물 (1)로서는, 예를 들어 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 및 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 상기 화합물 (1)은 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 화합물 (2)로서는, 예를 들어 비닐트리메톡시실란 및 비닐트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 상기 화합물 (2)는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 화합물 (3)으로서는, 예를 들어 메틸트리메톡시실란 및 에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 상기 화합물 (3)은 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산은, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는다. 상기 제2 반응성 관능기는, 상기 제1 반응성 관능기의 종류에 따라 적절히 선택된다. 상기 제2 반응성 관능기로서는, 수산기, 알콕시기, 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 아미노기, 머캅토기 및 이소시아네이트기 등을 들 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반응성 관능기가 수산기인 경우에는 수산기는 알콕시기와 반응하므로, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에 있어서의 알콕시기는 제2 반응성 관능기에 상당한다. 그 중에서도, 상기 무기 입자에 있어서의 제1 반응성 관능기와의 반응이 진행되기 쉬운 점에서, 에폭시기, (메트)아크릴로일기, 머캅토기 또는 알콕시기가 바람직하고, 에폭시기, (메트)아크릴로일기 또는 알콕시기가 보다 바람직하다. 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산은, 상기 제2 반응성 관능기로서, 에폭시기, (메트)아크릴로일기 또는 머캅토기를 갖는 것이 바람직하고, 에폭시기 또는 (메트)아크릴로일기를 갖는 것이 보다 바람직하고, 에폭시기 또는 머캅토기를 갖는 것도 보다 바람직하고, 에폭시기를 갖는 것이 한층 더 바람직하고, (메트)아크릴로일기를 갖는 것도 한층 더 바람직하고, 또한 알콕시기를 갖는 것이 바람직하고, 에폭시기, (메트)아크릴로일기 또는 머캅토기와 알콕시기를 갖는 것이 보다 바람직하고, 에폭시기 또는 머캅토기와 알콕시기를 갖는 것이 더욱 바람직하고, 에폭시기와 알콕시기를 갖는 것이 특히 바람직하다. 상기 알콕시기는 메톡시기 또는 에톡시기인 것이 바람직하다.
한층 더 양호한 압축 변형 특성이 얻어지는 점에서, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산은, 상기 제2 반응성 관능기로서, 에폭시기, 메톡시기 또는 에톡시기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 알콕시 함유 오르가노폴리실록산으로서는, 예를 들어 알콕시올리고머 등을 들 수 있고, 신에쓰 가가꾸 고교사제의 X-41-1053, X-41-1059A(이상, 에폭시기, 메톡시기, 에톡시기를 가짐), X-41-1056(에폭시기, 메톡시기를 가짐), X-41-1805(머캅토기, 메톡시기, 에톡시기를 가짐), X-41-1818(머캅토기, 에톡시기를 가짐), X-41-1810(머캅토기, 메톡시기를 가짐), X-41-2651(아미노기, 메톡시기를 가짐), X-40-2655A(메타크릴로일기, 메톡시기를 가짐), KR-513(아크릴로일기, 메톡시기를 가짐), KC-89S, KR-500, X-40-9225, X-40-9246, X-40-9250, KR-401N, X-40-9227, X-40-9247, KR-510, KR-9218, KR-213, X-40-2308(이상, 메톡시기를 가짐), 및 X-40-9238(에톡시기를 가짐) 등을 들 수 있다. 상기 알콕시 함유 오르가노폴리실록산은 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산은, 환상 실록산과, 상기 제2 반응성 관능기를 갖는 실란 화합물의 반응물일 수도 있다. 상기 반응물에서는, 상기 환상 실록산이 개환되어 있는 것이 바람직하다. 상기 제2 반응성 관능기를 갖는 실란 화합물은 실란 커플링제일 수도 있다.
또한, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산은, 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 갖는 것이 바람직하다. 해당 알킬기는 유기 관능기이다.
상기 무기 입자는, 상기 제2 반응성 관능기로서, 에폭시기와 알콕시기를 갖는 것이 보다 바람직하다. 상기 무기 입자는 에폭시기, (메트)아크릴로일기 또는 머캅토기와 알콕시기와 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 갖는 것이 더욱 바람직하고, 에폭시기 또는 (메트)아크릴로일기와 알콕시기와 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 갖는 것이 특히 바람직하고, 에폭시기와 알콕시기와 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 갖는 것이 가장 바람직하다. 이들의 바람직한 제2 반응성 관능기의 존재에 따라 및 이들의 바람직한 제2 반응성 관능기 및 유기 관능기의 존재에 따라, 한층 더 양호한 압축 변형 특성이 얻어진다.
상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 500 이상, 보다 바람직하게는 1000 이상, 바람직하게는 10000 이하, 보다 바람직하게는 7000 이하이다. 상기 중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 측정에 의해 구해지는 폴리스티렌 환산으로의 중량 평균 분자량을 나타낸다.
한층 더 양호한 압축 변형 특성이 얻어지는 점에서, 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 상기 제1 반응성 관능기와 상기 제2 반응성 관능기를 반응시켜 얻어지는 것이 바람직하다.
한층 더 양호한 압축 변형 특성이 얻어지는 점에서, 상기 유기무기 하이브리드 입자에서는, 복수의 상기 무기 입자가, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조를 통하여 일체화되어 있는 것이 바람직하다.
상기 유기무기 하이브리드 입자는, 복수의 상기 무기 입자의 집합체이다. 상기 유기무기 하이브리드 입자에 있어서, 집합체에 있어서의 무기 입자의 수는, 2 이상이며, 바람직하게는 5 이상, 보다 바람직하게는 10 이상이다. 또한, 후술하는 실시예에서는, 집합체에 있어서의 무기 입자의 수는 10 이상이다. 집합체에 있어서의 무기 입자의 수의 상한은 특별히 한정되지 않는다.
상기 유기무기 하이브리드 입자에 있어서, 집합체에 있어서의 각 무기 입자의 입자 직경은, 바람직하게는 0.1㎚ 이상, 보다 바람직하게는 1㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 3㎚ 이상, 바람직하게는 1000㎚ 이하, 보다 바람직하게는 500㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 200㎚ 이하, 특히 바람직하게는 100㎚ 이하이다. 상기 집합체에 있어서의 무기 입자의 입자 직경이 상기 하한 이상이면 입계가 적게 존재함으로써 취성이 되기 어렵고, 상기 상한 이하이면 유기무기 하이브리드 입자에 공극이 적게 존재함으로써 취성이 되기 어려워지는 경향이 있다.
유기무기 하이브리드 입자의 손상을 한층 더 억제하는 관점에서는, 상기 유기무기 하이브리드 입자의 파괴 하중은, 바람직하게는 5mN 이상, 보다 바람직하게는 10mN 이상, 더욱 바람직하게는 11mN 이상이다. 상기 파괴 하중이 상기 하한 이상이면 압축 시에 상기 유기무기 하이브리드 입자가 깨지거나, 손상되거나 하기 어려워진다.
상기 파괴 하중은, 예를 들어 이하와 같이 하여 측정할 수 있다. 미소 압축 시험기를 사용하여, 원기둥(직경 100㎛, 다이아몬드제)의 평활 압자 단부면에서, 25℃, 압축 속도 0.3mN/초 및 최대 시험 하중 20mN의 조건 하에서 유기무기 하이브리드 입자를 압축한다. 이때의 하중값(N) 및 압축 변위(㎜)를 측정한다. 얻어진 측정값으로부터, 상기 압축 탄성률을 하기 식에 의해 구할 수 있다. 상기 미소 압축 시험기로서, 예를 들어 피셔사제 「피셔 스코프 H-100」 등이 사용된다.
상기 파괴 하중은, 하중값과 압축 변위의 측정 곡선에 있어서, 굴곡점이 확인된 시점의 하중값을 나타낸다.
상기 유기무기 하이브리드 입자의 압축 회복률은, 바람직하게는 60％ 이상, 보다 바람직하게는 70％ 이상, 더욱 바람직하게는 80％ 이상이다. 상기 압축 회복률이 상기 하한 이상이면 상기 유기무기 하이브리드 입자가 손상되기 어려워, 기판간 또는 전극간의 간격의 변동에 대응하여 상기 유기무기 하이브리드 입자가 충분히 추종하여 변형되기 쉽다. 이로 인해, 기판간 또는 전극간의 접속 불량이 발생하기 어려워진다.
상기 압축 회복률은, 예를 들어 이하와 같이 하여 측정할 수 있다. 시료대위에 유기무기 하이브리드 입자를 살포한다. 살포된 유기무기 하이브리드 입자 1개에 대하여, 미소 압축 시험기를 사용하여, 유기무기 하이브리드 입자의 중심 방향으로, 유기무기 하이브리드 입자가 30％ 압축 변형될 때까지 부하(반전 하중값)를 부여한다. 그 후, 원점용 하중값(0.40mN)까지 제하를 행한다. 이 사이의 하중-압축 변위를 측정하여, 하기 식으로부터 압축 회복률을 구할 수 있다. 또한, 부하 속도는 0.33mN/초로 한다. 상기 미소 압축 시험기로서, 예를 들어 피셔사제 「피셔 스코프 H-100」 등이 사용된다.
압축 회복률(％)=[(L1-L2)/L1]×100
L1: 부하를 부여할 때의 원점용 하중값부터 반전 하중값에 이르기까지의 압축 변위
L2: 부하를 해방할 때의 반전 하중값부터 원점용 하중값에 이르기까지의 제하 변위
상기 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경은, 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 1.5㎛ 이상, 특히 바람직하게는 2㎛ 이상, 바람직하게는 1000㎛ 이하, 보다 바람직하게는 500㎛ 이하, 한층 더 바람직하게는 300㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하, 특히 바람직하게는 30㎛ 이하, 가장 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 상기 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 상기 유기무기 하이브리드 입자를 전자 부품 용도에 적절하게 사용할 수 있다. 상기 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경은 최대 직경을 나타낸다.
상기 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경을 측정하기 위하여, 예를 들어 레이저광 산란, 전기 저항값 변화, 촬상 후의 화상 해석 등의 원리를 사용한 입도 분포 측정기를 이용할 수 있다.
(유기무기 하이브리드 입자의 제조 방법)
상기 유기무기 하이브리드 입자의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 유기무기 하이브리드 입자의 제조 방법은, 실란 화합물을 가수분해 및 축합시켜 무기 입자를 얻는 가수분해 및 축합 공정을 구비하는 것이 바람직하다. 이 방법에서는, 균일한 입자 직경을 갖고, 또한 한층 더 양호한 압축 변형 특성을 갖는 유기무기 하이브리드 입자가 얻어진다. 상기 가수분해 및 축합 공정에서는, 실란 화합물과 수용매의 접촉 계면에서, 가수분해 및 축합 반응이 일어나, 폴리실록산 골격이 형성되어, 무기 입자가 얻어진다.
상기 가수분해 및 축합 공정에서는, 일반적으로 촉매가 사용된다. 촉매의 존재 하에서, 상기 실란 화합물이 반응된다. 상기 가수분해 및 축합 공정에서는, 구체적으로는, 예를 들어 물과 산성 촉매 또는 염기성 촉매가 사용된다. 상기 촉매는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 산성 촉매로서는, 예를 들어 무기산, 유기산, 무기산의 산 무수물 및 그의 유도체, 및 유기산의 산 무수물 및 그의 유도체를 들 수 있다.
상기 가수분해 및 축합 공정에서는, 물 외에 적절한 유기 용제를 사용할 수도 있다. 해당 유기 용제의 구체예로서는, 알코올류, 케톤류, 에스테르류, (시클로)파라핀류, 에테르류 및 방향족 탄화수소 등을 들 수 있다. 상기 유기 용제는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 가수분해 및 축합 공정에서의 반응 온도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이하, 보다 바람직하게는 70℃ 이하이다. 상기 가수분해 및 축합 공정에서의 반응 시간은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 30분 이상, 바람직하게는 100시간 이하이다.
상기 유기무기 하이브리드 입자의 제조 방법은, 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 복수의 무기 입자와, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 반응시켜, 상기 무기 입자의 집합체를 얻는 공정을 구비하는 것이 바람직하다. 이 공정에 있어서, 복수의 상기 무기 입자를, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조를 통하여 일체화시키는 것이 바람직하다. 복수의 무기 입자를, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조(구조부)를 통하여 일체화시켜 무기 입자의 집합체를 얻는 것이 바람직하다.
예를 들어, 용기 내에서 물과 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 포함하는 상기 실란 화합물의 층을 분리시킨 상태에서, 또는 물 및 상기 실란 화합물을 포함하는 층과 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 포함하는 층을 분리시킨 상태에서, 실란 화합물을 가수분해 및 축합시켜 무기 입자를 얻고, 얻어진 무기 입자의 표면에 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 부착 및 석출시켜, 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 복수의 무기 입자와 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 반응시켜, 상기 무기 입자의 집합체를 얻을 수도 있다.
(유기무기 하이브리드 입자의 용도)
상기 유기무기 하이브리드 입자의 용도는 특별히 한정되지 않는다. 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 파괴 하중이 높은 것이 요구되는 다양한 용도에 적절하게 사용된다. 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 전자 부품에 사용되는 것이 바람직하다. 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 전자 부품용 유기무기 하이브리드 입자인 것이 바람직하다.
상기 유기무기 하이브리드 입자는, 표면 상에 도전층이 형성되고, 상기 도전층을 갖는 도전성 입자를 얻기 위하여 사용되거나, 또는 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 표면 상에 도전층이 형성되고, 상기 도전층을 갖는 도전성 입자를 얻기 위하여 사용되는 것이 바람직하다. 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 유기무기 하이브리드 입자의 파괴 하중이 높으므로, 상기 유기무기 하이브리드 입자를 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용하여 기판간에 배치하거나, 표면에 도전층을 형성하고 도전성 입자로서 사용하여 전극간을 전기적으로 접속하거나 한 경우에, 액정 표시 소자용 스페이서 또는 도전성 입자가 깨지기 어렵고 또한 손상되기 어렵다. 특히, 상기 액정 표시 소자용 스페이서를 사용한 액정 표시 소자 및 상기 도전성 입자를 사용한 접속 구조체에 충격이 가해졌을 때에, 액정 표시 소자용 스페이서 및 도전성 입자가 깨지기 어렵고 또한 손상되기 어렵다.
또한, 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 충격 흡수제 또는 진동 흡수제로서도 적절하게 사용된다. 예를 들어, 고무 또는 스프링 등의 대체품으로서, 상기 유기무기 하이브리드 입자를 사용할 수 있다.
도 2에, 도 1에 도시하는 유기무기 하이브리드 입자를 사용한 도전성 입자를 모식적으로 단면도에 도시한다.
도 2에 도시하는 도전성 입자(21)는, 유기무기 하이브리드 입자(1)와, 유기무기 하이브리드 입자(1)의 표면 상에 배치된 도전층(31A)을 갖는다.
도전층(31A)은, 유기무기 하이브리드 입자(1)의 표면을 피복하고 있다. 도전성 입자(21)는, 유기무기 하이브리드 입자(1)의 표면이 도전층(31A)에 의해 피복된 피복 입자이다.
도 3에, 도 1에 도시하는 유기무기 하이브리드 입자를 사용한 도전성 입자의 변형예를 모식적으로 단면도로 나타낸다.
도 3에 도시하는 도전성 입자(22)는, 유기무기 하이브리드 입자(1)와, 도전층(31B)과, 복수의 심(芯)물질(32)과, 복수의 절연성 물질(33)을 갖는다.
도전층(31B)은, 유기무기 하이브리드 입자(1)의 표면 상에 배치되어 있다. 도전층(31B)은, 내층인 제1 도전층(31Ba)과 외층인 제2 도전층(31Bb)을 갖는다. 유기무기 하이브리드 입자(1)의 표면 상에 제1 도전층(31Ba)이 배치되어 있다. 제1 도전층(31Ba)의 표면 상에 제2 도전층(31Bb)이 배치되어 있다.
도전성 입자(22)는 도전성의 표면에 복수의 돌기를 갖는다. 도전층(31B) 및 제2 도전층(31Bb)은 외표면에 복수의 돌기를 갖는다. 이와 같이, 상기 도전성 입자는, 도전성 입자의 도전성 표면에 돌기를 갖고 있을 수도 있고, 도전층 및 제2 도전층의 외표면에 돌기를 가질 수도 있다. 복수의 심물질(32)이, 유기무기 하이브리드 입자(1)의 표면 상에 배치되어 있다. 복수의 심물질(32)은 도전층(31B) 내에 매립되어 있다. 심물질(32)은, 도전성 입자(22) 및 도전층(31B)에 있어서의 돌기의 내측에 배치되어 있다. 도전층(31B)은 복수의 심물질(32)을 피복하고 있다. 복수의 심물질(32)에 의해 도전층(31B)의 외표면이 융기되어 있어, 돌기가 형성되어 있다.
도전성 입자(22)는, 도전층(31B)의 외표면 상에 배치된 절연성 물질(33)을 갖는다. 도전층(31B)의 외표면의 적어도 일부의 영역이 절연성 물질(33)에 의해 피복되어 있다. 절연성 물질(33)은 절연성을 갖는 재료에 의해 형성되어 있고, 절연성 입자이다. 이와 같이, 상기 도전성 입자는, 도전층의 외표면 상에 배치된 절연성 물질을 가질 수도 있다.
상기 도전층을 형성하기 위한 금속은 특별히 한정되지 않는다. 해당 금속으로서는, 예를 들어 금, 은, 팔라듐, 구리, 백금, 아연, 철, 주석, 납, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티타늄, 안티몬, 비스무트, 탈륨, 게르마늄, 카드뮴, 규소 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속으로서는, 주석 도프 산화인듐(ITO) 및 땜납 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 전극간의 접속 저항을 한층 더 낮출 수 있으므로, 주석을 포함하는 합금, 니켈, 팔라듐, 구리 또는 금이 바람직하고, 니켈 또는 팔라듐이 바람직하다.
도전성 입자(21)와 같이, 상기 도전층은 1개의 층에 의해 형성되어 있을 수도 있다. 도전성 입자(22)와 같이, 도전층은 복수의 층에 의해 형성되어 있을 수도 있다. 즉, 도전층은 2층 이상의 적층 구조를 가질 수도 있다. 도전층이 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에는, 최외층은 금층, 니켈층, 팔라듐층, 구리층 또는 주석과 은을 포함하는 합금층인 것이 바람직하고, 금층인 것이 보다 바람직하다. 최외층이 이들의 바람직한 도전층인 경우에는, 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아진다. 또한, 최외층이 금층인 경우에는, 내부식성이 한층 더 높아진다.
상기 유기무기 하이브리드 입자의 표면에 도전층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 도전층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어 무전해 도금에 의한 방법, 전기 도금에 의한 방법, 물리적 증착에 의한 방법, 및 금속 분말 또는 금속 분말과 바인더를 포함하는 페이스트를 유기무기 하이브리드 입자의 표면에 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 도전층의 형성이 간편하므로, 무전해 도금에 의한 방법이 바람직하다. 상기 물리적 증착에 의한 방법으로서는, 진공 증착, 이온 플레이팅 및 이온 스퍼터링 등의 방법을 들 수 있다.
상기 도전성 입자의 입자 직경은, 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상, 바람직하게는 520㎛ 이하, 보다 바람직하게는 500㎛ 이하, 한층 더 바람직하게는 100㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하, 특히 바람직하게는 20㎛ 이하이다. 도전성 입자의 입자 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자를 사용하여 전극간을 접속한 경우에, 도전성 입자와 전극의 접촉 면적이 충분히 커지면서, 또한 도전층을 형성할 때에 응집된 도전성 입자가 형성되기 어려워진다. 또한, 도전성 입자를 통하여 접속된 전극간의 간격이 지나치게 커지지 않으면서, 또한 도전층이 유기무기 하이브리드 입자의 표면으로부터 박리되기 어려워진다. 또한, 도전성 입자의 입자 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자를 도전 재료의 용도에 적절하게 사용 가능하다.
상기 도전성 입자의 입자 직경은, 도전성 입자가 진구상인 경우에는 직경을 의미하고, 도전성 입자가 진구상 이외의 형상인 경우에는 최대 직경을 의미한다.
상기 도전층의 두께(도전층이 다층인 경우에는 도전층 전체의 두께)는, 바람직하게는 0.005㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다. 도전층의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 충분한 도전성이 얻어지면서, 또한 도전성 입자가 너무 단단해지지 않아, 전극간의 접속 시에 도전성 입자가 충분히 변형된다.
상기 도전층이 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에, 최외층의 도전층 두께는, 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다. 상기 최외층의 도전층 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 최외층의 도전층에 의한 피복이 균일해져, 내부식성이 충분히 높아지면서, 또한 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아진다. 또한, 상기 최외층이 금층인 경우의 금층의 두께가 얇을수록 비용이 낮아진다.
상기 도전층의 두께는, 예를 들어 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 도전성 입자의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.
상기 도전성 입자는, 상기 도전층의 외표면에 돌기를 가질 수도 있다. 해당 돌기는 복수인 것이 바람직하다. 도전성 입자에 의해 접속되는 전극의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 경우가 많다. 돌기를 갖는 도전성 입자를 사용한 경우에는 전극간에 도전성 입자를 배치하여 압착시킴으로써, 돌기에 의해 상기 산화 피막이 효과적으로 배제된다. 이로 인해, 전극과 도전성 입자의 도전층을 한층 더 확실하게 접촉시킬 수 있어, 전극간의 접속 저항을 낮출 수 있다. 또한, 도전성 입자가 표면에 절연성 물질을 구비하는 경우에, 또는 도전성 입자가 바인더 수지 중에 분산되어 도전 재료로서 사용할 수 있는 경우에, 도전성 입자의 돌기에 의해, 도전성 입자와 전극 사이의 절연성 물질 또는 바인더 수지를 효과적으로 배제할 수 있다. 이로 인해, 전극간의 도통 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 도전성 입자의 표면에 돌기를 형성하는 방법으로서는, 유기무기 하이브리드 입자의 표면에 심물질을 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 도전층을 형성하는 방법, 및 유기무기 하이브리드 입자의 표면에 무전해 도금에 의해 도전층을 형성한 후, 심물질을 부착시키고, 또한 무전해 도금에 의해 도전층을 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 돌기를 형성하기 위하여, 상기 심물질을 사용하지 않을 수도 있다.
상기 도전성 입자는, 상기 도전층의 외표면 상에 배치된 절연성 물질을 구비하고 있을 수도 있다. 이 경우에는 도전성 입자를 전극간의 접속에 사용하면, 인접하는 전극간의 단락을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 복수의 도전성 입자가 접촉했을 때에 복수의 전극간에 절연성 물질이 존재하므로, 상하의 전극간이 아니라 가로 방향으로 인접하는 전극간의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 전극간의 접속 시에, 2개의 전극으로 도전성 입자를 가압함으로써, 도전성 입자의 도전층과 전극 사이의 절연성 물질을 용이하게 배제할 수 있다. 도전성 입자가 상기 도전층의 표면에 돌기를 갖는 경우에는, 도전성 입자의 도전층과 전극 사이의 절연성 물질을 한층 더 용이하게 배제할 수 있다. 상기 절연성 물질은, 절연성 수지층 또는 절연성 입자인 것이 바람직하고, 절연성 입자인 것이 보다 바람직하다. 상기 절연성 입자는, 절연성 수지 입자인 것이 바람직하다.
(도전 재료)
상기 도전 재료는, 상술한 도전성 입자와, 바인더 수지를 포함한다. 상기 도전성 입자는 바인더 수지 중에 분산되어 도전 재료로서 사용할 수 있는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는, 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는, 회로 접속용 도전 재료인 것이 바람직하다.
상기 바인더 수지는 특별히 한정되지 않는다. 상기 바인더 수지로서, 공지의 절연성의 수지가 사용된다. 상기 바인더 수지로서는, 예를 들어 비닐 수지, 열가소성 수지, 경화성 수지, 열가소성 블록 공중합체 및 엘라스토머 등을 들 수 있다. 상기 바인더 수지는, 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 비닐 수지로서는, 예를 들어 아세트산비닐 수지, 아크릴 수지 및 스티렌 수지 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는, 예를 들어 폴리올레핀 수지, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 및 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다. 상기 경화성 수지로서는, 예를 들어 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 경화성 수지는, 상온 경화형 수지, 열경화형 수지, 광경화형 수지 또는 습기 경화형 수지일 수도 있다. 상기 경화성 수지는, 경화제와 병용될 수도 있다. 상기 열가소성 블록 공중합체로서는, 예를 들어 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 수소 첨가물 및 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 엘라스토머로서는, 예를 들어 스티렌-부타디엔 공중합 고무 및 아크릴로니트릴-스티렌 블록 공중합 고무 등을 들 수 있다.
상기 도전 재료는, 상기 도전성 입자 및 상기 바인더 수지 이외에, 예를 들어 충전제, 증량제, 연화제, 가소제, 중합 촉매, 경화 촉매, 착색제, 산화 방지제, 열 안정제, 광안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제 및 난연제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있을 수도 있다.
상기 바인더 수지 중에 상기 도전성 입자를 분산시키는 방법은, 종래 공지의 분산 방법을 사용할 수 있고 특별히 한정되지 않는다. 상기 바인더 수지 중에 상기 도전성 입자를 분산시키는 방법으로서는, 예를 들어, 상기 바인더 수지 중에 상기 도전성 입자를 첨가한 후, 플라너터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법, 상기 도전성 입자를 물 또는 유기 용제 중에 호모게나이저 등을 사용하여 균일하게 분산시킨 후, 상기 바인더 수지 중에 첨가하고, 플라너터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법, 및 상기 바인더 수지를 물 또는 유기 용제 등으로 희석한 후, 상기 도전성 입자를 첨가하고, 플라너터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.
상기 도전 재료는, 도전 페이스트 및 도전 필름 등으로서 사용될 수 있다. 본 발명에 관한 도전 재료가 도전 필름으로서 사용되는 경우에는, 상기 도전성 입자를 포함하는 도전 필름에, 도전성 입자를 포함하지 않는 필름이 적층되어 있을 수도 있다. 상기 도전 페이스트는 이방성 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 바인더 수지의 함유량은 바람직하게는 10중량％ 이상, 보다 바람직하게는 30중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상, 특히 바람직하게는 70중량％ 이상, 바람직하게는 99.99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 99.9중량％ 이하이다. 상기 바인더 수지의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극간에 도전성 입자가 효율적으로 배치되고, 도전 재료에 의해 접속된 접속 대상 부재의 접속 신뢰성이 한층 더 높아진다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 도전성 입자의 함유량은 바람직하게는 0.01중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량％ 이상, 바람직하게는 40중량％ 이하, 보다 바람직하게는 20중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 10중량％ 이하이다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극간의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.
(접속 구조체 및 액정 표시 소자)
상술한 도전성 입자를 사용하여, 또는 상술한 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료를 사용하여, 접속 대상 부재를 접속함으로써, 접속 구조체를 얻을 수 있다.
상기 접속 구조체는, 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재와, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 해당 접속부가 상술한 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상술한 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있는 접속 구조체인 것이 바람직하다. 도전성 입자가 단독으로 사용된 경우에는, 접속부 자체가 도전성 입자이다. 즉, 제1, 제2 접속 대상 부재가 도전성 입자에 의해 접속된다. 상기 접속 구조체를 얻기 위하여 사용되는 상기 도전 재료는, 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다.
상기 제1 접속 대상 부재는, 제1 전극을 표면에 갖는 것이 바람직하다. 상기 제2 접속 대상 부재는, 제2 전극을 표면에 갖는 것이 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.
도 4는, 도 2에 도시하는 도전성 입자(21)를 사용한 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 4에 도시하는 접속 구조체(51)는, 제1 접속 대상 부재(52)와, 제2 접속 대상 부재(53)와, 제1 접속 대상 부재(52)와 제2 접속 대상 부재(53)를 접속하고 있는 접속부(54)를 구비한다. 접속부(54)는, 도전성 입자(21)와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 도 4에서는, 도시의 편의상, 도전성 입자(21)는 약도적으로 도시되어 있다. 도전성 입자(21) 대신 도전성 입자(22) 등의 다른 도전성 입자를 사용할 수도 있다.
제1 접속 대상 부재(52)는 표면(상면)에 복수의 제1 전극(52a)을 갖는다. 제2 접속 대상 부재(53)는 표면(하면)에, 복수의 제2 전극(53a)을 갖는다. 제1 전극(52a)과 제2 전극(53a)이, 1개 또는 복수의 도전성 입자(1)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1, 제2 접속 대상 부재(52, 53)가 도전성 입자(21)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
상기 접속 구조체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 접속 구조체의 제조 방법의 일례로서, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재 사이에 상기 도전 재료를 배치하고, 적층체를 얻은 후, 해당 적층체를 가열 및 가압하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 가압의 압력은 9.8×104 내지 4.9×106Pa 정도이다. 상기 가열의 온도는, 120 내지 220℃ 정도이다. 플렉시블 프린트 기판의 전극, 수지 필름 상에 배치된 전극 및 터치 패널의 전극을 접속하기 위한 상기 가압의 압력은 9.8×104 내지 1.0×106Pa 정도이다.
상기 접속 대상 부재로서는, 구체적으로는 반도체 칩, 콘덴서 및 다이오드 등의 전자 부품, 및 프린트 기판, 플렉시블 프린트 기판, 유리 에폭시 기판 및 유리 기판 등의 회로 기판 등의 전자 부품 등을 들 수 있다. 상기 도전 재료는, 전자 부품을 접속하기 위한 도전 재료인 것이 바람직하다. 상기 도전 페이스트는 페이스트상의 도전 재료이며, 페이스트상의 상태에서 접속 대상 부재 위에 도공되는 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자 및 상기 도전 재료는, 터치 패널에도 적절하게 사용된다. 따라서, 상기 접속 대상 부재는, 플렉시블 프린트 기판이거나, 또는 수지 필름의 표면 상에 전극이 배치된 접속 대상 부재인 것도 바람직하다. 상기 접속 대상 부재는, 플렉시블 프린트 기판인 것이 바람직하고, 수지 필름의 표면 상에 전극이 배치된 접속 대상 부재인 것이 바람직하다. 상기 플렉시블 프린트 기판은, 일반적으로 전극을 표면에 갖는다.
상기 접속 대상 부재에 설치되어 있는 전극으로서는, 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 및 텅스텐 전극 등의 금속 전극을 들 수 있다. 상기 접속 대상 부재가 플렉시블 프린트 기판인 경우에는, 상기 전극은 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극 또는 구리 전극인 것이 바람직하다. 상기 접속 대상 부재가 유리 기판인 경우에는, 상기 전극은 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 또는 텅스텐 전극인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극이 알루미늄 전극인 경우에는, 알루미늄만으로 형성된 전극일 수도 있고, 금속 산화물층의 표면에 알루미늄층이 적층된 전극일 수도 있다. 상기 금속 산화물층의 재료로서는, 3가의 금속 원소가 도프된 산화인듐 및 3가의 금속 원소가 도프된 산화아연 등을 들 수 있다. 상기 3가의 금속 원소로서는, Sn, Al 및 Ga 등을 들 수 있다.
또한, 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 액정 표시 소자용 스페이서로서 적절하게 사용된다. 즉, 상기 유기무기 하이브리드 입자는, 액정 셀을 구성하는 한 쌍의 기판과, 해당 한 쌍의 기판간에 봉입된 액정과, 상기 한 쌍의 기판간에 배치된 액정 표시 소자용 스페이서를 구비하는 액정 표시 소자를 얻기 위하여 적절하게 사용된다.
도 5에 본 발명의 일 실시 형태에 관한 유기무기 하이브리드 입자를 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용한 액정 표시 소자를 단면도로 도시한다.
도 5에 도시하는 액정 표시 소자(81)는 한 쌍의 투명 유리 기판(82)을 갖는다. 투명 유리 기판(82)은, 대향하는 면에 절연막(도시하지 않음)을 갖는다. 절연막의 재료로서는, 예를 들어 SiO2 등을 들 수 있다. 투명 유리 기판(82)에 있어서의 절연막 위에 투명 전극(83)이 형성되어 있다. 투명 전극(83)의 재료로서는, ITO 등을 들 수 있다. 투명 전극(83)은, 예를 들어 포토리소그래피에 의해 패터닝하여 형성 가능하다. 투명 유리 기판(82)의 표면 상의 투명 전극(83) 위에 배향막(84)이 형성되어 있다. 배향막(84)의 재료로서는, 폴리이미드 등이 예시되어 있다.
한 쌍의 투명 유리 기판(82) 사이에는, 액정(85)이 봉입되어 있다. 한 쌍의 투명 유리 기판(82) 사이에는 복수의 유기무기 하이브리드 입자(1)가 배치되어 있다. 유기무기 하이브리드 입자(1)는, 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용되고 있다. 복수의 유기무기 하이브리드 입자(1)에 의해, 한 쌍의 투명 유리 기판(82)의 간격이 규제되고 있다. 한 쌍의 투명 유리 기판(82)의 연부 사이에는 밀봉제(86)가 배치되어 있다. 밀봉제(86)에 의해 액정(85)의 외부에 대한 유출이 방지되고 있다. 도 5에서는, 도시의 편의상, 유기무기 하이브리드 입자(1)는 약도적으로 도시되어 있다. 유기무기 하이브리드 입자(1) 대신, 다른 유기무기 하이브리드 입자를 사용할 수도 있다.
상기 액정 표시 소자에 있어서 1㎟당 액정 표시 소자용 스페이서의 배치 밀도는, 바람직하게는 10개/㎟ 이상, 바람직하게는 1000개/㎟ 이하이다. 상기 배치 밀도가 10개/㎟ 이상이면 셀 갭이 한층 더 균일해진다. 상기 배치 밀도가 1000개/㎟ 이하이면, 액정 표시 소자의 콘트라스트가 한층 더 양호해진다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시예에만 한정되지 않는다.
(실시예 1)
교반기 및 온도계가 설치된 500mL의 반응 용기 내에, 0.13중량％의 암모니아 수용액 300g을 넣었다. 이어서, 반응 용기 내의 암모니아 수용액 중에, 메틸트리메톡시실란 4.1g과, 비닐트리메톡시실란 19.2g과, 실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」, 메톡시기와 에톡시기와 에폭시기와 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 갖는 중량 평균 분자량: 약 1600) 0.7g의 혼합물을 천천히 첨가했다. 교반하면서, 가수분해 및 축합 반응을 진행시킨 후, 25중량％ 암모니아 수용액 2.4mL 첨가한 후, 암모니아 수용액 내에서 입자를 단리하고, 얻어진 입자를 산소 분압 10-17atm, 400℃에서 2시간 소성하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다. 얻어진 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경을 다음의 표 1에 나타냈다.
(실시예 2)
실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」)를, 알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KR-500」, 메톡시기와 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 갖는 중량 평균 분자량: 3000 내지 10000)로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(실시예 3)
실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」)를, 실리콘 올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1805」, 메톡시기와 에톡시기와 머캅토기를 갖는 중량 평균 분자량: 약 1800)로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(실시예 4)
교반기 및 온도계가 설치된 500mL의 반응 용기 내에, 0.13중량％의 암모니아 수용액 300g을 넣었다. 이어서, 반응 용기 내의 암모니아 수용액 중에, 메틸트리메톡시실란 4.1g과, 비닐트리메톡시실란 19.2g의 혼합물을 천천히 교반했다. 교반하면서 가수분해 및 축합 반응을 진행시킨 후, 실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」, 메톡시기와 에톡시기와 에폭시기와 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 가짐) 0.7g을 추가하고, 천천히 교반했다. 실리콘알콕시올리고머가 소실된 후, 25중량％ 암모니아 수용액 2.4mL 첨가한 후, 암모니아 수용액으로부터 입자를 단리하고, 얻어진 입자를 산소 분압 10-17atm, 400℃에서 2시간 소성하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(실시예 5)
교반기 및 온도계가 설치된 500mL의 반응 용기 내에, 0.13중량％의 암모니아 수용액 300g을 넣었다. 이어서, 반응 용기 내의 암모니아 수용액 중에, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 1.9g과, 메틸트리메톡시실란 4.1g과, 비닐트리메톡시실란 17.3g과, 실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」, 메톡시기와 에톡시기와 에폭시기와 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 가짐) 0.7g의 혼합물을 천천히 첨가했다. 교반하면서, 가수분해 및 축합 반응을 진행시킨 후, 25중량％ 암모니아 수용액 2.4mL 첨가한 후, 암모니아 수용액 내에서 입자를 단리하고, 얻어진 입자를 산소 분압 10-17atm, 400℃에서 2시간 소성하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(실시예 6)
환상 실록산인 시클로헵타실록산(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KF-995」)과, 에폭시실란 커플링제인 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KBM-403」)을 반응시켜, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산 A(에폭시기와 알콕시기를 갖는 중량 평균 분자량 약 1500)를 얻었다.
실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」)를, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산 A로 변경한 것 이외는 실시예 4와 마찬가지로 하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(실시예 7)
환상 실록산인 시클로헵타실록산(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KF-995」)과, 아크릴로일기를 갖는 실란 커플링제인 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KBM-5103」)을 반응시켜, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산 B(아크릴로일기와 알콕시기를 갖는 중량 평균 분자량: 약 1300)를 얻었다.
실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」)를, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산 B로 변경한 것 이외는 실시예 4와 마찬가지로 하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(실시예 8)
환상 실록산인 시클로헵타실록산(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KF-995」)과, 메타크릴로일기를 갖는 실란 커플링제인 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KBM-503」)을 반응시켜, 메타크릴옥시기 함유 오르가노폴리실록산 C(메타크릴로일기와 알콕시기를 갖는 중량 평균 분자량: 약 2000)를 얻었다.
실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」)를, 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산 C로 변경한 것 이외는 실시예 4와 마찬가지로 하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(실시예 9)
(1) 팔라듐 부착 공정
실시예 4에서 얻어진 유기무기 하이브리드 입자를 준비했다. 유기무기 하이브리드 입자를 에칭하고, 수세했다. 이어서, 팔라듐 촉매를 8중량％ 포함하는 팔라듐 촉매화액 100mL 중에 유기무기 하이브리드 입자를 첨가하고, 교반했다. 그 후, 여과하고, 세정했다. pH6의 0.5중량％ 디메틸아민보란액에 유기무기 하이브리드 입자를 첨가하여, 팔라듐이 부착된 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(2) 심물질 부착 공정
팔라듐이 부착된 유기무기 하이브리드 입자를 이온 교환수 300mL 중에서 3분간 교반하고, 분산시켜, 분산액을 얻었다. 이어서, 금속 니켈 입자 슬러리(평균 입경 100㎚) 1g을 3분간에 걸쳐 상기 분산액에 첨가하여, 심물질이 부착된 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(3) 무전해 니켈 도금 공정
무전해 도금법에 의해, 심물질이 부착된 유기무기 하이브리드 입자의 표면 상에, 니켈층을 형성하여, 도전성 입자를 제작했다. 또한, 니켈층 두께는 0.1㎛이었다.
(실시예 10)
(1) 절연성 입자의 제작
4구 세퍼러블 커버, 교반 날개, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브가 설치된 1000mL의 세퍼러블 플라스크에, 메타크릴산메틸 100㎜ol과, N,N,N-트리메틸-N-2-메타크릴로일옥시에틸암모늄클로라이드 1㎜ol과, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판) 이염산염 1㎜ol을 포함하는 단량체 조성물을 고형분율이 5중량％로 되도록 이온 교환수로 칭량한 후, 200rpm으로 교반하여, 질소 분위기 하 70℃에서 24시간 중합을 행했다. 반응 종료 후, 동결 건조하여, 표면에 암모늄기를 갖고 평균 입경 220㎚ 및 CV값 10％의 절연성 입자를 얻었다.
절연성 입자를 초음파 조사 하에서 이온 교환수에 분산시켜, 절연성 입자의 10중량％ 수분산액을 얻었다.
(2) 절연성 입자를 구비한 도전성 입자의 제작
실시예 9에서 얻어진 도전성 입자 10g을 이온 교환수 500mL에 분산시키고, 절연성 입자의 수분산액 4g을 첨가하여, 실온에서 6시간 교반했다. 3㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 또한 메탄올로 세정하고, 건조하여, 절연성 입자가 부착된 도전성 입자를 얻었다.
주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 바, 도전성 입자의 표면에 절연성 입자에 의한 피복층이 1층으로만 형성되어 있었다. 화상 해석에 의해 도전성 입자의 중심으로부터 2.5㎛의 면적에 대한 절연성 입자의 피복 면적(즉 절연성 입자의 입경 투영 면적)을 산출한 바, 피복률은 30％이었다.
(비교예 1)
실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」)를 사용하지 않는 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(비교예 2)
실리콘알콕시올리고머(신에쓰 가가꾸 고교사제 「X-41-1053」)를, 반응성을 갖지 않은 메틸페닐실리콘 오일(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KF-56A」)로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기무기 하이브리드 입자를 얻었다.
(평가)
(1) 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경
얻어진 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경에 관해서는, 입도 분포 측정 장치(베크만 코울터사제 「멀티사이저(Multisizer) 3」)를 사용하여, 약 10000개의 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경을 측정했다. 측정된 입자 직경의 평균값을 구하여, 유기무기 하이브리드 입자의 입자 직경으로 했다.
(2) 유기무기 하이브리드 입자의 상기 파괴 하중
얻어진 유기무기 하이브리드 입자의 상기 파괴 하중을, 상술한 방법에 의해, 피셔사제 「피셔 스코프 H-100」을 사용하여 측정했다.
(3) 집합체에 있어서의 각 무기 입자(무기 입자 1개당)의 입자 직경
얻어진 유기무기 하이브리드 입자에 있어서, 집합체에 있어서의 각 무기 입자의 입자 직경은, X선 소각 산란(리가쿠사제·분말 X선 회절 장치 스마트랩(SmartLab)(평행 빔법))을 사용하여, 투과법에 의해 측정했다. 해석 소프트웨어 나노-솔버(NANO-Solver)를 사용하여 구한 평균 사이즈를 채용했다. 해석 소프트웨어 나노-솔버에서의 모델은, 산란체 모델을 구(球)로 하고, 입자를 SiO2로 하고, 매트릭스를 Air로 했다.
구해진 유기무기 하이브리드 입자에 있어서, 집합체에 있어서의 각 무기 입자의 입자 직경은 1 내지 500㎚이었다.
(4) 접속 저항
도전성 입자의 제작:
실시예 1 내지 8 및 비교예 1, 2에서 얻어진 유기무기 하이브리드 입자를 세정하고, 건조했다. 그 후, 무전해 도금법에 의해, 얻어진 유기무기 하이브리드 입자의 표면 상에, 니켈층을 형성하여, 도전성 입자를 제작했다. 또한, 니켈층의 두께는 0.1㎛이었다. 실시예 9 및 10에서는 얻어진 도전성 입자를 그대로 사용했다.
접속 구조체의 제작:
비스페놀 A형 에폭시 수지(미쯔비시 가가꾸사제 「에피코트 1009」) 10중량부와, 아크릴 고무(중량 평균 분자량 약 80만) 40중량부와, 메틸에틸케톤 200중량부와, 마이크로 캡슐형 경화제(아사히 가세이 이머티리얼즈사제 「HX3941HP」) 50중량부와, 실란 커플링제(도레이 다우코닝 실리콘사제 「SH6040」) 2중량부를 혼합하고, 도전성 입자를 함유량이 3중량％로 되도록 첨가하고, 분산시켜, 수지 조성물을 얻었다.
얻어진 수지 조성물을, 편면이 이형 처리된 두께 50㎛의 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름에 도포하고, 70℃의 열풍으로 5분간 건조하여, 이방성 도전 필름을 제작했다. 얻어진 이방성 도전 필름의 두께는 12㎛이었다.
얻어진 이방성 도전 필름을 5㎜×5㎜의 크기로 절단했다. 절단된 이방성 도전 필름을, 한쪽에 저항 측정용의 배설선을 갖는 ITO(높이 0.1㎛, L/S=20㎛/20㎛)가 설치된 PET 기판(폭 3㎝, 길이 3㎝)의 ITO 전극측의 거의 중앙에 부착했다. 계속해서, 동일한 금 전극이 설치된 2층 플렉시블 프린트 기판(폭 2㎝, 길이 1㎝)을, 전극끼리 겹치도록 위치 정렬을 하고 나서 접합했다. 이 PET 기판과 2층 플렉시블 프린트 기판의 적층체를, 10N, 180℃ 및 20초간의 압착 조건에서 열 압착하여, 접속 구조체를 얻었다. 또한, 폴리이미드 필름에 구리 전극이 형성되고, 구리 전극 표면이 Au 도금되어 있는, 2층 플렉시블 프린트 기판을 사용했다.
얻어진 접속 구조체의 대향하는 전극간의 접속 저항을 4단자법에 의해 측정했다. 접속 저항을 다음의 기준으로 판정했다.
[접속 저항의 평가 기준]
○○: 접속 저항이 3.0Ω 이하
○: 접속 저항이 3.0을 초과하고, 4.0Ω 이하
△: 접속 저항이 4.0을 초과하고, 5.0Ω 이하
×: 접속 저항이 5.0Ω를 초과함
결과를 다음의 표 1에 나타낸다.
Figure 112015008555418-pct00005
(5) 액정 표시 소자용 스페이서로서의 사용예
STN형 액정 표시 소자의 제작:
이소프로필알코올 70중량부와 물 30중량부를 포함하는 분산매에, 얻어지는 스페이서 분산액 100중량％ 중에서 실시예 1 내지 8의 액정 표시 소자용 스페이서(유기무기 하이브리드 입자)를 고형분 농도가 2중량％로 되도록 첨가하고, 교반하여, 액정 표시 소자용 스페이서 분산액을 얻었다.
한 쌍의 투명 유리판(세로 50㎜, 가로 50㎜, 두께 0.4㎜)의 일면에, CVD법에 의해 SiO2막을 증착한 후, SiO2막의 표면 전체에 스퍼터링에 의해 ITO막을 형성했다. 얻어진 ITO막을 구비한 유리 기판에, 스핀 코팅법에 의해 폴리이미드 배향막 조성물(닛산 가가꾸사제, SE3510)을 도공하고, 280℃에서 90분간 소성함으로써 폴리이미드 배향막을 형성했다. 배향막에 러빙 처리를 실시한 후, 한쪽의 기판의 배향막측에, 액정 표시 소자용 스페이서를 1㎟당 100 내지 200개로 되도록 습식 살포했다. 다른 쪽의 기판 주변에 밀봉제를 형성한 후, 이 기판과 스페이서를 살포한 기판을 러빙 방향이 90°로 되도록 대향 배치시켜, 양자를 접합했다. 그 후, 160℃에서 90분간 처리하여 밀봉제를 경화시켜, 빈 셀(액정이 들어가 있지 않은 화면)을 얻었다. 얻어진 빈 셀에, 키랄제를 넣은 STN형 액정(DIC사제)을 주입하고, 이어서 주입구를 밀봉제로 막은 후, 120℃에서 30분간 열처리하여 STN형 액정 표시 소자를 얻었다.
얻어진 액정 표시 소자에서는, 실시예 1 내지 8의 액정 표시 소자용 스페이서에 의해 기판간의 간격이 양호하게 규제되고 있었다. 또한, 액정 표시 소자는, 양호한 표시 품질을 나타냈다.
1…유기무기 하이브리드 입자
11…무기 입자
12…알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조부
21, 22…도전성 입자
31A, 31B…도전층
31Ba…제1 도전층
31Bb…제2 도전층
32…심물질
33…절연성 물질
51…접속 구조체
52…제1 접속 대상 부재
52a…제1 전극
53…제2 접속 대상 부재
53a…제2 전극
54…접속부
81…액정 표시 소자
82…투명 유리 기판
83…투명 전극
84…배향막
85…액정
86…밀봉제

Claims (11)

  1. 제1 반응성 관능기를 표면에 갖는 복수의 무기 입자와, 상기 제1 반응성 관능기와 반응 가능한 제2 반응성 관능기를 갖는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 사용하여 얻어지고,
    상기 무기 입자의 집합체이고,
    상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산의 중량 평균 분자량이 1000 이상, 10000 이하이고,
    상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산이 상기 제2 반응성 관능기로서 에폭시기를 갖는, 유기무기 하이브리드 입자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응성 관능기가 수산기인, 유기무기 하이브리드 입자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 복수의 상기 무기 입자가 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산에서 유래하는 구조를 통해 일체화되어, 상기 무기 입자의 집합체가 얻어지고 있는, 유기무기 하이브리드 입자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산이 상기 제2 반응성 관능기로서 메톡시기를 갖는, 유기무기 하이브리드 입자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산이 규소 원자에 직접 결합한 알킬기를 갖는, 유기무기 하이브리드 입자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 표면 상에 도전층이 형성되고 상기 도전층을 갖는 도전성 입자를 얻기 위하여 사용되거나, 또는 액정 표시 소자용 스페이서로서 사용되는, 유기무기 하이브리드 입자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 표면 상에 도전층이 형성되고 상기 도전층을 갖는 도전성 입자를 얻기 위하여 사용되고,
    상기 도전성 입자는 전극 간을 전기적으로 접속하기 위해 사용되는, 유기무기 하이브리드 입자.
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 유기무기 하이브리드 입자와,
    상기 유기무기 하이브리드 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 구비하는, 도전성 입자.
  9. 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하고,
    상기 도전성 입자가, 제1항 또는 제2항에 기재된 유기무기 하이브리드 입자와, 상기 유기무기 하이브리드 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 구비하는, 도전 재료.
  10. 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와,
    제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와,
    상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고,
    상기 접속부가 도전성 입자에 의해 형성되어 있거나, 또는 상기 도전성 입자와 바인더 수지를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있고,
    상기 도전성 입자가 제1항 또는 제2항에 기재된 유기무기 하이브리드 입자와, 상기 유기무기 하이브리드 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 구비하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체.
  11. 삭제
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