CN101449426B - 各向异性导电连接器及各向异性导电连接器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种各向异性导电连接器和各向异性导电连接器装置，即使当各向异性导电连接器具有大面积和大量导电部分时，也可在所有导电部分中实现一定范围内的电特性，且制造成本低廉。每个各向异性导电连接器包括：其中形成了每个都沿厚度方向延伸的多个通孔的支撑构件；和分别保持在支撑构件的每个通孔中的多个各向异性导电片。每个各向异性导电片由其中形成了分别沿厚度方向延伸的多个通孔的框架板和配置在该框架板的各个通孔中的多个各向异性导电元件构成，各向异性导电元件由导电部分和绝缘部分构成，在该导电部分中，导电颗粒以在元件厚度方向上排列的取向状态包含于弹性聚合物中，该绝缘部分是以覆盖导电部分的外周的方式形成的弹性聚合物。

Description

各向异性导电连接器及各向异性导电连接器装置
技术领域
本发明涉及例如在诸如半导体集成电路等的电路装置的检查中所使用的各向异性导电连接器和各向异性导电连接器装置，更确切地说，涉及适合于被用作在诸如具有突起电极(projectedelectrode)的半导体集成电路之类的电路装置的检查中、或者在用于检查大面积晶片的晶片检查装置中所使用的各向异性导电连接器和各向异性导电连接器装置。
背景技术
各向异性导电片只在其厚度方向上呈现导电性、或者具有当在其厚度方向上被施加压力时只在其厚度方向上呈现出导电性的压敏导电性导电部分。这种各向异性导电片已知有各种结构，诸如通过在弹性体(elastomer)中均匀分散了金属颗粒所获得的结构(比如，见专利文献1)、通过在弹性体中非均匀地分散导电性磁性金属而形成了沿其厚度方向延伸的大量导电部分和用于使这些导电部分相互绝缘的绝缘部分所获得的结构(比如，见专利文献2)、以及通过在每个导电部分的表面和绝缘部分之间形成了台阶的结构(比如，见专利文献3)。
在这些各向异性导电片中，导电颗粒以在厚度方向上排列的取向状态包含于绝缘的弹性聚合物中，并且通过由大量导电颗粒组成的链来形成每个导电路径。
因为这种各向异性导电片具有无需使用诸如焊接或机械装配等的手段就可实现紧凑的电连接(compact electricalconnection)、以及能够吸收机械冲击或应变并能够实现软连接等特点，所以它被广泛地用作用于实现电路装置间的电连接的各向异性导电连接器，比如，在诸如电子计算机、电子数字钟表、电子照相机和计算机键盘领域中，用于印刷电路板与无引脚芯片载体、液晶面板等之间的电连接。
另外，作为在诸如印刷电路板和半导体集成电路等电路装置的电气检查中实现待检查电路装置的待检查电极、和用于检查的电路板的正面上所形成的检查用电极之间的电连接的手段，各向异性导电片被用于代替探针构件(probe member)，在这种探针构件中，大量的探针与待检查电极相对应地排列着。
然而，这些各向异性导电片通常具有如下问题，即：当每个形成导电路径的导电部分被在厚度上压缩20％更大而变形时，在水平方向上彼此相邻的导电颗粒相互接触，以致不仅在厚度方向上而且在水平方向上也产生导电性，从而损害了各向异性导电性；或使得形成导电部分的弹性聚合物发生永久变形而引起导电部分的变形，从而缩短各向异性导电片的耐久性。另外，各向异性导电片还具有如下问题，即：如果导电部分的厚度被形成得较大，则在通过施加磁场而形成这种各向异性导电片时，导电颗粒不仅在厚度方向上排列，而且也会在相邻的导电部分的方向上排列，使得相邻的导电部分之间的绝缘电阻值被降低而无法实现良好的电特性。
因此，现有的各向异性导电片具有由于在连接高度偏差大的的电路板时要以大的压力的按压，所以这中各向异性导电片在持续使用上的耐久性差。
另外，在例如晶片检查装置的电路板的连接上，需要具有大面积和大量导电部分的各向异性导电片。当制造这种具有大面积和大量导电部分的各向异性导电片时，难以使所有的导电部分都具有在一定范围内的电特性，因此存在生产性差的问题。另外，因为需要大尺寸的模具和磁场成型机(magnetic field molding machine)，也造成了生产成本高的问题。
在用于检查直径为例如12英寸的晶片的晶片检查装置中，各向异性导电片被用于将检查用的电路板相互电连接起来，要求该各向异性导电片具有大约12英寸或更大的直径。然而，当这种各向异性导电片被检查用的电路板挤压时，位于其边缘区域的导电部分被充分压缩，而位于其中心区域的导电部分却没有被充分压缩，出现了导电部分的导电性变得不均匀的问题。
另外，当各向异性导电片被重复使用过很多次时，施加了更大压力的位于边缘区域的导电部分的导电性下降，出现了无法实现长使用寿命的问题。
另外，用于连接晶片检查装置的电路板的、具有大面积和大量导电部分的各向异性导电片的制造成本高，在重复进行了多次晶片检查时，例如位于各向异性导电片边缘部分的导电部分的导电性下降，这些导电部分变得难以使用，各向异性导电片自身必须被更换成新的各向异性导电片，出现了晶片检查的检查成本增加的问题。
专利文献1：日本特开昭51-93393号；
专利文献2：日本特开昭53-147772号；
专利文献3：日本特开昭61-250906号；
发明内容
本发明是基于上述情况而提出的，其第一目的在于，提供一种具有大面积和大量导电部分的各向异性导电片，即使各向异性导电连接器具有大面积和大量导电部分时，也可在其所有导电部分中实现一定范围内的电特性，并且生产成本低廉。
本发明的第二目的是提供一种各向异性导电连接器装置，即使对于高度偏差大的电路板，也能够以低压力的方式实现良好的电连接，并且即使当它被重复使用时也能够实现长使用寿命。
本发明的第三目的是提供一种各向异性导电连接器和各向异性导电连接器装置，例如即使在径为8英寸或更大的大面积的各向异性导电连接器中，在被加压时，也能够对于所有的导电部分实现均匀的导电性。
本发明的第四目的是提供一种各向异性导电连接器和各向异性导电连接器装置，例如即使在径为8英寸或更大的大面积的各向异性导电连接器中，即使被重复使用多次时，也能够防止位于各向异性导电连接器边缘区域的导电部分的导电性下降，实现长使用寿命。
本发明的各向异性导电连接器包括：
支撑构件，其中形成了每个都沿着支撑构件的厚度方向延伸的多个通孔，和
多个各向异性导电片，该各向异性导电片分别被支撑构件的每个通孔所保持。
在根据本发明所述的各向异性导电连接器中，优选地，每个各向异性导电片由框架板(frame plate)和多个各向异性导电元件构成，在框架板中形成了每个都沿框架板的厚度方向延伸的多个通孔，所述多个各向异性导电元件配置在该的框架板的各个通孔中，
所述各向异性导电元件由导电部分和绝缘部分构成，在该导电部分中，导电颗粒以在元件厚度方向上排列的取向状态包含于弹性聚合物中，该绝缘部分是以覆盖导电部分的外周的方式形成的弹性聚合物。
另外，优选地，由弹性聚合物所形成的绝缘层以覆盖各向异性导电片的框架板的表面的方式被形成。
另外，优选地，每个导电部分以从绝缘部分表面突起的状态被形成。
在这种各向异性导电连接器中，各向异性导电片中配置在支撑构件边缘区域的导电部分的厚度可以优选地小于配置在各向异性导电片中支撑构件中心区域中的各向异性导电片的导电部分厚度。
形成各向异性导电片的配置在支撑构件的边缘区域中的导电部分的弹性聚合物的计示硬度(durometer hardness)可以优选地高于形成各向异性导电片的配置在支撑构件中心区域中的各向异性导电片导电部分的弹性聚合物的计示硬度。
各向异性导电片中配置在支撑构件边缘区域的导电部分的导电颗粒的包含比例可以优选地高于各向异性导电片中配置在支撑构件中心区域的导电部分的导电颗粒的包含比例。
本发明的各向异性导电连接器装置具有连接基板、配置在连接基板正面上的第一各向异性导电连接器、和配置在连接基板背面上的第二各向异性导电连接器，其中第一各向异性导电连接器和第二各向异性导电连接器的每个都是如上所述的各向异性导电连接器。
在本发明的各向异性导电连接器装置中，连接基板可以优选地由绝缘片和分别在绝缘片厚度方向上延伸贯通的多个电极结构体组成。
[发明效果]
根据本发明的各向异性导电连接器，大量的小面积和导电部分数量少的各向异性导电片彼此被支撑构件连结起来，因此即使当连接器总体上具有大面积和大量导电部分时，也能够可靠地在所有导电部分中实现在一定范围内的电特性。
另外，仅仅需要制造小面积和导电部分数量少的各向异性导电片，因此不需要大尺寸模具以及成型机，因而能以低成本制造各向异性导电连接器。
作为被支撑构件连结起来的多个各向异性导电片，通过使用彼此具有不同特性的各向异性导电片，能够实现下列效果。
根据各向异性导电片中配置在支撑构件边缘区域中的导电部分的厚度小于各向异性导电片中配置在中心区域中的导电部分的厚度的结构，当加压时，各向异性导电片中配置在中心区域中的导电部分被充分压缩，因此即使当各向异性导电连接器具有大面积时，也能够在所有导电部分中实现均匀的导电性。
根据各向异性导电片中配置在支撑构件边缘区域中的导电部分由计示硬度高于形成各向异性导电片中配置在中心区域中的导电部分的弹性聚合物的计示硬度的弹性聚合物构成的结构，各向异性导电片中配置在中心区域中的导电部分能够以小的压力被充分压缩，因此即使当各向异性导电连接器具有大面积时，也能够在所有导电部分中实现均匀的导电性。
另外，根据各向异性导电片中配置在支撑构件边缘区域中的导电部分包含导电颗粒的比例高于各向异性导电片中配置在中心区域中的导电部分包含的导电颗粒的比例的结构，即使当各向异性导电连接器被重复使用多次时，也能够防止位于边缘区域的导电部分的导电性下降，能够实现长使用寿命。
另外，根据本发明的各向异性导电连接器，当例如在晶片检查中各向异性导电连接器被重复使用多次时，当各向异性导电片20的例如配置在支撑构件70边缘区域中的导电部分21的导电性下降，使得这些导电部分变得难以使用时，只需要将包含这些导电部分的各向异性导电片更换为新的各向异性导电片即可，无需将所有各向异性导电连接器更换为新的各向异性导电连接器，能够降低检查成本。
根据本发明的各向异性导电连接器装置，连接基板被置于上述两个各向异性导电连接器之间，使得用对高度偏差大的电路板，也能够以低压力的方式实现良好的电连接，并且即使当它被重复使用时也能够实现长使用寿命。
附图说明
图1为横截面视图，显示了本发明的各向异性导电连接器装置的一例的结构。
图2为横截面视图，显示了在本发明的各向异性导电连接器装置中所使用的连接基板的示例。
图3显示了在本发明的各向异性导电连接器中所使用的各向异性导电片中的框架板的结构，其中(a)是平面图，(b)是沿(a)中X-X’线截取的横截面视图。
图4显示了在本发明的各向异性导电连接器中所使用的各向异性导电片的结构，其中(a)是平面图，(b)是沿(a)中X-X’线截取的横截面视图。
图5显示了在本发明的各向异性导电连接器中所使用的支撑构件的结构，其中(a)是平面图，(b)是沿(a)中X-X’线截取的横截面视图。
图6显示了根据本发明所述的各向异性导电连接器的结构，其中(a)是平面图，(b)是断片剖面图。
图7为横截面视图，显示了用于制造各向异性导电片的模具的一例的结构。
图8为横截面视图，显示了成型材料层已被形成于模具中的状态。
图9为横截面视图，显示了沿成型材料层的厚度方向对其施加了磁场的状态。
图10为横截面视图，显示了通过使用本发明的各向异性导电连接器装置实现了晶片检查装置中电路板的电连接的状态。
图11显示了本发明的各向异性导电连接器中所使用的各向异性导电片的另一例，其中(a)是平面图，(b)是沿(a)中X-X’线截取的横截面视图。
(附图标记说明)
1：用于检查的电路板；2：用于连接的电路板；5：电极；6：电极；9：定位销(guide pin)；10：各向异性导电连接器装置；11：连接基板；12：绝缘片；13：电极结构体；14：正面电极部分；15：背面电极部分；16：短路部分；17：布线；20：各向异性导电片；20A：成型材料层；21：导电部分；21A：要成为导电部分的部分；22：绝缘部分；23：框架板；23K：通孔；24：各向异性导电元件；25：各向异性导电膜；29：绝缘层；30：第一各向异性导电连接器；40：第二各向异性导电连接器；50：上模；51：铁磁物质基板；52：铁磁物质层；53：非磁性物质层；54：间隔件；55：下模；56：铁磁物质基板；57：铁磁物质层；58：非磁性物质层；70：支撑构件；71：通孔；72：保持部分；73：定位孔；P：导电颗粒
具体实施方式
以下详细描述本发明的实施方案。
图1为横截面视图，显示了本发明的各向异性导电连接器装置的一例的结构。该各向异性导电连接器装置10被插在晶片检查装置中的检查用电路板和连接用电路板之间，被用于检查用电路板的电极与连接用电路板的电极之间的导电连接。
图1中所示的各向异性导电连接器装置10具有矩形的连接基板11、设置在该连接基板11的正面上的矩形的第一各向异性导电连接器30、以及设置在该连接基板11的背面上的矩形的第二各向异性导电连接器40。
第一各向异性导电连接器30和第二各向异性导电连接器40分别由支撑构件70和各向异性导电片20构成，在支撑构件70中形成了分别沿着支撑构件70的厚度方向延伸的多个通孔71，所述各向异性导电片20被保持在支撑构件70的各个通孔71中。
作为连接基板11，可以使用例如具有图2(a)、(b)或(c)中所示结构的连接基板。
具体地，图2(a)中所示的连接基板11具有矩形的绝缘片12，在该绝缘片12中，由金属组成的沿着绝缘片12厚度方向延伸贯通的多个电极结构体13按照与所要连接的电极的图案相应的图案在绝缘片12的平面方向上相互分离地配置。
通过利用沿绝缘片12厚度方向延伸通的短路部分16将从绝缘片12正面(图2(a)中的上表面)露出的圆盘状的正面电极部分14和从绝缘片12背面(图2(a)中的下表面)露出的圆盘状的背面电极部分15相互连接起来，形成了每个电极结构体13。
另外，在本实施例的连接基板11中，在绝缘片12的四个角的位置处分别形成了定位孔(未显示)。
在图2(b)中所示的连接基板11是通过按照与所要连接的电极的图案相应的图案在绝缘片12的平面方向上相互分离地形成在绝缘片12的正面上的多个正面电极部分14以及在绝缘片12的背面上的多个背面电极部分15来获得的。每个正面电极部分13利用由通孔镀敷(through-hole plating)等方法形成于绝缘片12中的布线17而被电连接到相应的背面电极部分14。
图2(c)所示的连接基板11是通过按照与第一各向异性导电连接器30导电部分的图案相应的图案在绝缘片12的平面方向上相互分离地在绝缘片12的正面上形成多个正面电极部分13、以及按照与第二各向异性导电连接器40导电部分的图案相应的图案在绝缘片12的平面方向上相互分离地在绝缘片12的背面上形成多个背面电极部分14来获得的。每个正面电极部分13利用由形成于绝缘片12中的通孔镀敷、表面布线、以及层间布线等构成的布线17而被电连接到相应的背面电极部分14。
作为用于形成绝缘片12的材料，可以使用玻璃纤维增强型环氧树脂、玻璃纤维增强型聚酰亚胺树脂、玻璃纤维增强型双马来酰亚胺三嗪树脂、聚酰亚胺树脂、液晶聚合物等。
绝缘片12的厚度例如为20到500μm。
作为用于形成正面电极部分14和背面电极部分15的材料，可以使用镍、铜、银、钯、铁等。作为正面电极部分14和背面电极部分15，可以是整体由单一的金属形成的，也可以由至少两种金属的合金形成、或通过层叠至少两种金属得到。正面电极部分14和背面电极部分15的表面优选通过具有高导电性且化学稳定的金属来形成，诸如金、银或钯，这是因为可以防止电极部分的氧化，并且能够获得接触电阻小的电极部分。
在第一各向异性导电连接器30中，每个各向异性导电片20具有例如由硬质材料构成的框架板23，其中按照图3中所示的特定图案形成了分别沿框架板厚度方向延伸的具有矩形断面形状的多个通孔23K。
该框架板23中的通孔23K的特定图案按照与连接基板11中正面电极部分14的图案相应的图案来配置。
另外，在各向异性导电片20中，如图4中所示，各向异性导电元件24以从框架板23的表面上突起的状态被分别保持于框架板23的通孔23K中。
该各向异性导电元件24由沿各向异性导电片20厚度方向延伸的柱状导电部分21和以覆盖该导电部分21外侧边缘的方式形成的圆筒状的绝缘部分22构成，导电部分21以从绝缘部分22的表面上突起的状态形成。在所示的实施例中，每个各向异性导电元件24中的绝缘部分22被形成为覆盖框架板23的表面，并与相邻的各向异性导电元件24的绝缘部分22连结为一体，由此，由弹性聚合物组成的绝缘层29被形成于框架板23的表面上。导电部分21通过让导电颗粒被取向地包含于弹性聚合物中以在各向异性导电片厚度方向上排列来形成，并且利用导电颗粒链在各向异性导电元件24的厚度方向上形成了导电路径。另一方面，绝缘部分22由绝缘弹性聚合物形成。
框架板23的厚度d被控制得小于各向异性导电元件24的整体厚度(在本例中为导电部分21的厚度D)，这是因为各向异性导电元件24需要被保持为从框架板23的表面上突起的状态。然而，厚度d优选地为各向异性导电元件24导电部分21的厚度D的10％或更大，12％或更大尤佳。如果框架板23的厚度d小于导电部分21的厚度D的10％，那么它可能在某些情况下难以在各向异性导电元件24被施压时充分地抑制导电部分21中的导电颗粒链弯曲。具体地，框架板23的厚度d优选地为0.02到0.5mm，尤其优选0.05到0.2mm。
各向异性导电元件24的导电部分21的直径r优选地为框架板23的通孔23K的直径R(当断面为矩形时是指边长)的30％或更大，更优选地为30到80％，50到75％尤佳。如果导电部分21的直径r小于框架板23的通孔23K的直径R的20％，那么平面方向上的绝缘部分22的壁厚过大，使得它可能在某些情况下难以充分地抑制导电部分21中的导电颗粒链弯曲。另一方面，如果导电部分21的直径r超过框架板23的通孔23K的直径R的90％，那么绝缘部分22的在平面方向上的壁厚就会过小，使得在各向异性导电元件24被施压时导电部分21在平面方向上的变形被过度抑制了，因而相当大的应力被施加到导电部分21，使得导电部分21易被过早引发永久变形。此处，框架板23的通孔23K的直径优选地为0.2到2mm，更优选地为0.25到1mm，0.3到0.7mm尤佳。
具体地，各向异性导电元件24的导电部分21的直径r根据所要连接的电极——比如待检查电路装置的待检查电极——的直径来适当地设定，一般为0.1到1mm，优选地为0.15到0.7mm，更优选地为0.2到0.6mm。各向异性导电元件24的导电部分21的厚度D一般为0.1到2mm，优选地为0.15到1mm，更优选地为0.2到0.8mm。
当如所示实施例那样，每个导电部分21以从绝缘部分22的表面上突起的状态来形成时，导电部分21从绝缘部分22表面上突起的高度h优选地为绝缘部分22的厚度D1的5到50％，10到30％尤佳。具体地，导电部分21的突起高度h优选地为0.01到0.1mm，0.04到0.06mm尤佳。像这样，导电部分21以从绝缘部分22的表面上突起的状态来形成，由此在导电部分21中实现良好的载荷-应变性质，使得当各向异性导电元件24被施压时能够可靠地获得导电部分21用于连接所需的导电性。另外，即使对所要连接的电极面积小、并且在电极周围形成有从电极突起的抗蚀层的电路装置，也能够可靠地实现稳定的电连接。
绝缘层29的厚度D2优选地被设定为绝缘层29的表面不从各向异性导电元件24的导电部分21的表面突出的范围。具体地，所述厚度D2优选地为0.3mm或更小，0.05到0.1mm尤佳。通过形成这样的绝缘层29，当被电连接到所要连接的目标、诸如所要检查的电路装置时，利用绝缘层29的弹性可以防止对所要检查的电路装置造成损伤。当框架板23用金属形成时，能够利用绝缘层29可靠地实现所需绝缘性。另外，绝缘层29被与各向异性导电元件24中的绝缘部分22一体地形成，由此各向异性导电元件24被牢牢保持于框架板23的通孔23K中，因此可以防止各向异性导电元件24从框架板23的通孔23K脱落。
在本发明中，各向异性导电片20中配置在支撑构件70边缘区域中的导电部分21的厚度优选地小于各向异性导电片20中配置在支撑构件70中心区域中的导电部分21的厚度。
根据这样的结构，当加压时，各向异性导电片中配置在支撑构件70中心区域中的导电部分被充分压缩，使得即使当各向异性导电连接器具有大面积时也能够在所有导电部分中实现均匀的导电性。
可以用诸如金、银、铑、钯、钌、钨、钼、铂或铱等金属在导电部分21的表面上形成镀层。
这样的镀层可以通过诸如镀敷或溅射法等方法被形成于导电部分的表面上，或者也可以通过接合单独形成的用作接点的金属构件或利用转印(transfer)方法形成在导电部分21的表面上。
作为形成框架板23的硬质材料，优选地使用根据洛氏硬度测试法(JIS Z 2245-1981)所测得的洛氏硬度为30或更高的材料，更优选地为40或更高，45或更高尤佳。
作为形成框架板23的硬质材料，优选地使用线性热膨胀系数小于等于1.5×10-4/K、更优选为1×10-4/K到1×10-7/K的材料。通过使用这种硬质材料，即使各向异性导电元件24的导电部分在平面方向上发生变形，所得的框架板23也不会随之变形。其结果，能够可靠地抑制导电部分21在平面方向上的变形。如果该线性热膨胀系数超过2×10-4/K，那么整个各向异性导电片在受到温度改变的热经历时会大幅地热膨胀，使得在待检查电路装置的待检查电极和各向异性导电片的导电部分之间发生位置偏差，其结果，在某些情况下难以保持稳定的连接状态。作为形成框架板23的硬质材料，优选地使用线性热膨胀系数等于或接近于构成所要连接的目标——比如待检查电路装置或用于检查的电路板——的基础材料的线性热膨胀系数的材料，具体地，优选线性热膨胀系数与所要连接的目标的基础材料的线性热膨胀系数之差小于等于1×10-5/K。
形成这样的框架板23的硬质材料的具体示例包括诸如不锈钢、铁、铜、镍、铬、钴、锰、钼、铟、铅、钛、钨、铝、金、银或其中两种或更多种金属的合金等金属材料；诸如聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺等树脂材料；诸如玻璃纤维增强环氧树脂、玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强聚酰亚胺树脂等复合树脂材料；以及聚苯硫醚、聚醚醚酮、芳纶纤维、以及氟化纤维等。
作为形成各向异性导电元件24中的导电部分21的弹性聚合物，优选地为具有交联结构的聚合物。作为用于获得此类弹性聚合物的可固化聚合物形成材料，可以使用各种材料。具体地说，从成型和加工性以及电特性的观点出发，优选地使用硅橡胶。
作为硅橡胶，优选地通过交联或缩合了的液态硅橡胶。液态硅橡胶优选地具有在剪切速率为10-1秒下所测定的粘度小于等于105泊，并且可以为缩合型、添加型和那些具有乙烯基团或氢氧基团中的任意一种。作为具体示例，可以举出二甲基硅生橡胶(dimethylsilicone raw rubber)、甲基乙烯硅生橡胶(methylvinyl silicone rawrubber)和甲苯乙烯硅生橡胶(methylphenylvinyl silicone rawrubber)。
在这些之中，含乙烯基团的液态硅橡胶(含乙烯基团的二甲基聚硅氧烷)一般是通过将二甲基二氯硅烷(dimethyldichlorosilane)或二甲基二烷氧硅烷(dimethyldialkoxysilane)在含有二甲基乙烯氯硅烷或二甲基乙烯烷氧硅烷的情况下进行水解和缩合反应，然后由例如，反复溶解-沉淀来分馏反应产物来获得。两个末端均有乙烯基团的液态硅橡胶是通过在含有催化剂的情况下，将诸如八甲基环四硅氧烷(octamethylcyclotetrasiloxane)的环硅氧烷使用例如二甲基二乙烯硅氧烷作为聚合终止剂(polymerization terminator)并适当选择其它反应条件(比如，环硅氧烷和聚合终止剂的量)进行阴离子聚合来获得的。作为用于阴离子聚合的催化剂，可以使用诸如四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide)或正丁基氢氧化膦(n-butylphosphonium hydroxide)的碱、或者它们的硅醇(silanolate)溶液。反应温度为80到130℃。这样的含乙烯基团的二甲基聚硅氧烷的分子量Mw(根据标准聚苯乙烯测定的重量平均分子量；下同)优选地为10,000到40,000。另外，从所得导电路径元件的耐热性的观点出发，亦分子量分布指数(按照标准聚苯乙烯测定的重量平均分子量Mw与按照标准聚苯乙烯测定的数量平均分子量Mn的Mw/Mn比；下同)优选为小于等于2。
另一方面，含氢氧基团的液态硅橡胶(含氢氧基团的二甲基聚硅氧烷)一般通过将二甲基二氯硅烷或二甲基二烷氧硅烷在含有二甲基氢氯硅烷(dimethylhydrochlorosilane)或二甲基氢烷氧硅烷(dimethylhydroalkoxylsilane)的情况下进行水解和缩合反应，然后由比如，反复溶解-沉淀来分馏反应产物来获得。含氢氧基团的液态硅橡胶还通过将环硅氧烷在含有催化剂的情况下，使用比如二甲基氢氯硅氧烷、甲基二氢氯硅氧烷(methyldihydrochlorosilane)或者二甲基氢烷氧硅氧烷作为聚合终止剂(polymerization terminator)并适当选择其它反应条件(比如，环硅氧烷和聚合终止剂的量)进行阴离子聚合来获得。作为用于阴离子聚合的催化剂，可以使用诸如四甲基氢氧化铵或正丁基氢氧化膦的碱、或者它们的硅醇溶液。反应温度例如为80到130℃。这样的含氢氧基团的二甲基聚硅氧烷的分子量Mw优选为10,000到40,000。从所得各向异性导电元件24的耐热性的观点出发，分子量分布指数也优选为小于等于2。在本发明中，可以使用上述含乙烯基团的二甲基聚硅氧烷和含氢氧基团的二甲基聚硅氧烷中的某一种，也可以组合使用两者。
作为各向异性导电元件24的导电部分21中所使用的导电颗粒，优选使用呈现磁性的导电颗粒，因为这样的颗粒易于通过下述的处理被取向。这种导电颗粒的具体示例包括：诸如铁、钴和镍等呈现磁性的金属的颗粒、它们的合金的颗粒或含含有此类金属的颗粒、或使用这些颗粒作为核心颗粒并在核心颗粒表面镀敷诸如金、银、钯或铑等具有良好导电性的金属所获得的颗粒；使用非磁性金属颗粒、诸如玻璃珠的无机物颗粒、或聚合物颗粒作为核心颗粒并在核心颗粒表面上镀敷诸如镍或钴等导电磁性金属所获得的颗粒；以及用导电磁性金属和具有良好导电性的金属两者涂敷核心颗粒所获得的颗粒。在这些中间，优选地使用以镍颗粒作为核心颗粒并在其表面镀敷诸如金、银、铑、钯、钌、钨、钼、铂或铱等金属所获得的颗粒，还优选使用诸如以银作为底层镀层然后用金作为表面镀层来镀敷镍颗粒等以多种金属涂敷镍颗粒所获得的颗粒。
对用于在核心颗粒表面涂敷导电性金属的方法没有特定限制。然而，涂敷可以通过例如化学镀或电镀来进行。
在使用在核心颗粒上涂敷导电性金属所获得的颗粒作为导电颗粒的情况下，从实现良好导电性的观点出发，颗粒表面上的导电金属的涂敷比(导电金属所涂敷的面积与核心颗粒的表面积之比)优选大于等于40％，更优选大于等于45％，47到95％尤佳。用于涂敷的导电金属的量以核心颗粒为基准，优选地为0.5到50重量％，更优选地为2到30重量％，进一步优选地为3到25重量％，4到20重量％尤佳。当用于涂敷的导电金属为金时，其涂敷量以核心颗粒为基准，优选地为0.5到30重量％，更优选地为2到20重量％，进一步优选地为3到15重量％，4到10重量％尤佳。当用于涂敷的导电金属为银时，其涂敷量以核心颗粒为基准，优选地为4到50重量％，更优选地为5到40重量％，进一步优选地为10到30重量％。
导电颗粒的颗粒直径优选地为1到1,000μm，更优选地为2到500μm，进一步优选地为5到300μm，10到200μm尤佳。导电颗粒的颗粒直径分布(Dw/Dn)优选地为1到10，更优选地为1.01到7，进一步优选地为1.05到5，1.1到4尤佳。通过使用满足这样条件的导电颗粒，所得的导电部分21变得易在受压时变形，并在导电部分21中的导电颗粒间实现充分的电接触。对导电颗粒的形状不作特定限制。然而，从容许导电粒子在聚合物形成材料中易于扩散的观点出发，优选地为球形或星形，或者是通过聚集这些颗粒所获得的二次颗粒的聚积体(mass)。
导电颗粒中的含水量优选地为小于等于5％，更优选地为小于等于3％，进一步优选地为小于等于2％，小于等于1％尤佳。使用满足这样条件的导电颗粒能够防止或抑制当成型材料层在下述生产过程中受到固化处理时在成型材料层中出现气泡。
那些通过用偶联剂诸如硅烷偶联剂处理导电颗粒表面所获得的颗粒可以被适当使用。通过用偶联剂处理导电颗粒表面，导电颗粒对弹性聚合物的粘附性质得到改善，使得所得导电部分21在重复使用中持久性高。所用偶联剂的量在不影响导电颗粒导电性的限制下被适当选择。然而，导电颗粒表面上偶联剂的涂敷比(偶联剂所涂敷的面积与核心颗粒的表面积之比)优选地为大于等于5％，更优选地为7到100％，进一步优选地为10到100％，20到100％尤佳。
这样的导电颗粒优选地按聚合物形成材料的体积分率为30到60％比例，更优选地35到50％比例来使用。如果该比例低于30％，那么在某些情况下可能无法得到电阻值足够低的导电部分21。另一方面，如果该比例超过60％，所得导电部分21变得脆弱，使得导电部分21所要求的弹性可能在某些情况下无法实现。
在本发明中，形成各向异性导电片20中配置在支撑构件70边缘区域的导电部分21的弹性聚合物的计示硬度可以优选地高于形成各向异性导电片20中配置在支撑构件70中心区域的导电部分21的弹性聚合物的计示硬度。
根据这样的结构，各向异性导电片20中配置在支撑构件70中心区域的导电部分21能够以小压力而被充分压缩，使得即使当各向异性导电连接器具有大面积时，也能够在所有导电部分21中实现均匀的导电性。
另外，各向异性导电片20中配置在支撑构件70边缘区域的导电部分21中所含的导电颗粒的比例优选地高于各向异性导电片20中配置在支撑构件70中心区域的导电部分21中所含的导电颗粒的比例。
根据这样的结构，即使当各向异性导电连接器被重复使用很多次时，也能够抑制各向异性导电片20中配置在支撑构件70边缘区域的导电部分21的导电性下降，能够实现长使用寿命。
作为形成各向异性导电元件24中的绝缘部分22的弹性聚合物，优选地为具有交联结构的聚合物。作为用于获得此类弹性聚合物的可固化聚合物形成材料，可以使用各种材料。具体地说，从成型和加工性以及电特性的观点出发，优选地使用硅橡胶。用于形成绝缘部分22的弹性聚合物可以与形成导电部分21的弹性聚合物相同或不同。绝缘部分22可以与导电部分21为一体或分开。
作为形成绝缘层29的弹性聚合物，优选地为具有交联结构的聚合物。作为用于获得此类弹性聚合物的可固化聚合物形成材料的具体示例，可以为与用于获得形成各向异性导电元件24中绝缘部分22的弹性聚合物的可固化聚合物形成材料示例相同的物质。用于形成绝缘部分29的弹性聚合物可以与形成各向异性导电元件24中绝缘部分22的弹性聚合物相同或不同。在所示实施例中，绝缘层29与各向异性导电元件24的绝缘部分22为一体，但也可以与绝缘部分22分开。
亦如图5中所示，第一各向异性导电连接器30的支撑构件70中，每个都沿厚度方向延伸的通孔71以纵横排列的发生被形成，在该支撑构件70的一个表面中的各个通孔71的内缘中，形成有保持部分72。如图6中所示，各向异性导电片20被配置在支撑构件70的各个通孔71中，并且各向异性导电片20中框架板23的外缘部分被支撑构件70的保持部分72固定和保持。
对用于将各向异性导电片20固定到支撑构件70的手段没有特定限制。比如，各向异性导电片20可以通过将各向异性导电片20的框架板23嵌入支撑构件70的保持部分72中来保持，或者通过将支撑构件70的保持部分72与各向异性导电片20的框架板23由定位销接合或用粘合剂它粘接来固定到支撑构件70上。
在所示实施例中，每个都沿支撑构件70厚度方向延伸贯通的定位孔73被分别形成于支撑构件70的四个角的位置处，据此，通过利用将定位孔73定位支撑构件70和连接基板11进行位置对准，能够将第一各向异性导电连接器30配置为使得各向异性导电片20中的各向异性导电元件24的各个导电部分21被配置于连接基板11中的相应的正面电极部分14上方。
作为形成支撑构件70的材料，优选地使用如形成各向异性导电片20中框架板23的硬质材料那样的示例材料。
这样的硬质材料被用作形成支撑构件70的材料，由此，即使在发生温度改变时，也能够可靠地抑制各向异性导电片20中各向异性导电元件24中的导电部分21在平面方向上的移位。
作为形成支撑构件70的硬质材料，优选地使用线性热膨胀系数等于或接近于形成所要连接的电路板的基础材料的线性热膨胀系数，具体地，其线性热膨胀系数与所要连接的电路板的基础材料的线性热膨胀系数之差优选小于等于1×10-5/K。
第二各向异性导电连接器40基本上具有与第一各向异性导电连接器30相同的结构(见图3到图6)，并由其中形成了分别沿着支撑构件厚度方向延伸的多个通孔71的支撑构件70、和被保持在支撑构件70的各个通孔71中的各向异性导电片20组成。每个各向异性导电片20具有例如由硬质材料组成的框架板23，在该框架板23中，按照特定图案形成了分别沿框架板厚度方向延伸的具有矩形断面形状的多个通孔23K。该框架板23中的通孔23K的特定图案按照与连接基板11中背面电极部分15的图案相应的图案来配置。
定位销9被插入到形成于连接基板11中的定位孔(未显示)以及分别形成于第一各向异性导电连接器30和第二各向异性导电连接器40中的定位孔73中，据此，连接基板11、第一各向异性导电连接器30和第二各向异性导电连接器40被相互定位和固定。
例如可以用下列方式，制造第一各向异性导电连接器30和第二各向异性导电连接器40中的每个各向异性导电片20。
图7为横截面视图，显示了用于制造各向异性导电片20的模具的一例的结构。该模具通过将上模50和与之成对的下模55以隔着框架状的间隔件54彼此相对的方式配置而构成。在上模50的下表面和下模55的上表面之间限定了空腔。在上模50中，在铁磁物质基板51下表面上，按照作为目标的各向异性导电片的各向异性导电元件24中的导电部分21的配置图案的恰好相对(antipodal)图案形成了铁磁物质层52，在该铁磁物质层52以外的其他位置形成了厚度大于该铁磁物质层52的厚度的非磁性物质层53。另一方面，在下模55中，在铁磁物质基板56的上表面上，按照作为目标的各向异性导电片的各向异性导电元件24中的导电部分21的配置图案的相同图案形成了铁磁物质层57，在铁磁物质层57以外的其他位置形成了厚度大于该铁磁物质层57的非磁性物质层58。
作为用于形成上模50和下模55的每个中的铁磁物质基板51和56的材料，可以使用诸如铁、铁镍合金、铁钴合金、镍或钴等铁磁性金属。铁磁物质基板51和56每个都优选地具有0.1到50mm的厚度，并且优选地为表面平滑并进行了化学去油污处理或机械抛光处理。
作为用于形成上模50和下模55的每个中的铁磁物质层52和57的材料，可以使用诸如铁、铁镍合金、铁钴合金、镍或钴等铁磁金属。铁磁物质层52和57每个都优选地具有大于等于10μm的厚度。如果该厚度小于10μm，那么就难以对形成于模具内的成型材料层施加具有充分强度分布的磁场。结果，难以在成型材料层中要成为导电部分的部分处高密度地聚集导电颗粒，因此在某些情况下可能无法提供具有良好各向异性导电性的片。
作为用于在上模50和下模55的每个中形成非磁性物质层53和58的材料，可以使用诸如铜等非磁性金属、具有耐热性的聚合物等。然而，优选地使用利用辐射线固化的聚合物，这是因为易于通过光刻技术形成非磁性物质层53和58。作为其材料，例如可以使用诸如丙烯酸类干膜抗蚀剂、环氧类液态抗蚀剂或聚酰亚胺类液态抗蚀剂等光致抗蚀剂。非磁性物质层53和58的厚度根据作为目标的各向异性导电片20的导电部分21的突起高度而被设定。
上述模具被用于以下列方式制造各向异性导电片20。
首先，通过将呈现磁性的导电颗粒分散在可固化聚合物形成材料中来制备流体的成型材料，并且如图8中所示，该成型材料被充到模具的空腔内以形成成型材料层20A，并且框架板23以通孔23K被定位于上模50的铁磁物质层52和它们相应的下模55的铁磁物质层57之间的状态被埋置于成型材料层20A中。然后，在上模50中的铁磁物质基板51的上表面上和下模55中的铁磁物质基板56的下表面上例如配置一对电磁铁(未显示)并使之工作，据此，在成型材料层20A的厚度方向上施加具有强度分布的平行磁场、即、在上模50的铁磁物质层52和相应的下模55的铁磁物质层57之间具有高强度的平行磁场。结果，在成型材料层20A中，分布于成型材料层20A中的导电颗粒被聚集于要成为位于各上模50的铁磁物质层52和相应的下模55的铁磁物质层57之间的导电部分的部分21A处，并且被取向以沿成型材料层20A的厚度方向排列，如图9中所示。
在该状态下，对成型材料层20A进行固化处理，据此，以被框架板23的各自通孔23K保持的状态形成了设置在上模50的铁磁物质层52和它们相应的下模55的铁磁物质层57之间的各向异性导电元件24，各向异性导电元件24的每个都具有导电部分21和以覆盖导电部分21的周围方式形成绝缘部分22，在导电部分21中，导电颗粒以沿厚度方向排列的取向状态被密集地填充在弹性聚合物中，在绝缘部分22中，完全不存在基本上不存在导电颗粒，并且以覆盖框架板23的表面的方式形成了绝缘层29，从而制造如图4所示结构的各向异性导电片。
在上述过程中，成型材料层20A的固化处理可以在施加了平行磁场的状态下进行，也可以在平行磁场的作用停止之后进行。施加到成型材料层20A的平行磁场强度优选地为平均200到10,000高斯。作为用于将平行磁场施加于成型材料层20A的工具，也可用永久磁铁替代电磁铁。作为永久磁铁，优选地由铁铝镍钴合金(alunico，Fe-Al-Ni-Co alloy)、铁酸盐等构成，这是因为那个获得上述范围的平行磁场强度。成型材料层20A的固化处理根据所用材料被适当选择。然而，所述处理一般通过热处理进行。从制成成型材料层20A的聚合物形成材料等的种类、移动导电颗粒所要时间等观点出发，适当选择具体的加热温度和加热时间。
图10为横截面视图，显示了通过使用本发明的各向异性导电连接器装置10，实现了晶片检查装置中电路板的电连接的状态。
在该晶片检查装置中，各向异性导电连接器装置10以如下的方式配置在用于检查的电路板1和用于连接的电路板2之间：第一各向异性导电连接器30与用于检查的电路板1接触，第二各向异性导电连接器40与用于连接的电路板2接触。
第一各向异性导电连接器30的导电部分21被电连接到用于检查的电路板1的相应的电极5，第二各向异性导电连接器40的导电部分21被电连接到用于连接的电路板2的相应的电极6，由此实现了用于检查的电路板1的电极5到用于连接的电路板2的电极6的电连接。
根据上述第一各向异性导电连接器30和第二各向异性导电连接器40，面积小且导电部分21的数量少的多个各向异性导电片20彼此被支撑构件70连结起来，使得即使当连接器总体上具有大面积和大量的导电部分时，也能够可靠地在所有导电部分21中实现一定范围内的电特性。
另外，仅仅需要制造面积小和导电部分数量少的各向异性导电片20，从而不需要大尺寸模具和成型机，因而能以低成本制造各向异性导电连接器。
另外，例如当在在晶片检查中各向异性导电连接器被重复使用多次时，各向异性导电片20中例如配置在支撑构件70边缘区域的导电部分21导电性下降，并且它们的导电部分变得难以使用时，只需要将包含这些导电部分的各向异性导电片20更换为新的各向异性导电片，使得整个各向异性导电连接器不用被更换为新的各向异性导电连接器，因而可以降低检查成本。
根据本发明所述的各向异性导电连接器装置10，连接基板11被配置于第一各向异性导电连接器和第二各向异性导电连接器之间，使得可以用对高度偏差大的电路板以低压力的方式实现良好的电连接，并且即使当它被重复使用时也能够实现长使用寿命。
本发明并不限于上述实施方案，并且可以增加各种变化和修改。
(1)本发明的各向异性导电连接器装置可以被用于电路装置检查中，并且待检查电路装置的待检查电极可以为半球形的锡球电极、引线电极(lead electrode)或平板电极。
(2)在第一各向异性导电连接器30和第二各向异性导电连接器40中的各向异性导电片20，如图11所示，由其中形成了单一的通孔23K的框架板23、和其中多个各向异性导电元件24的绝缘部分22被彼此集成在一起、被固定并配置在框架板23的通孔23K中的各向异性导电薄膜25构成。
(3)各向异性导电片20可以是导电部分21和绝缘部分22在片的两个表面都形成平面的结构，也可以是在一个面上形成有导电部分21从绝缘部分22的表面上突起的突起部分的结构。
(4)第一各向异性导电连接器30和第二各向异性导电连接器40两者之一或全部可以被一体地接合到连接基板。
(5)在各向异性导电片20中，除了被电连接到连接基板11和电路板的电极的导电部分之外，没有被电连接到连接基板和电路板电极的导电部分可以被形成于适当位置。
(6)本发明的各向异性导电连接器10并不限于用于将电路板相互电连接起来，可以被用于将电子部件电连接到电路板或将电子部件相互电连接。
对作为本发明的各向异性导电连接器装置10的连接目标的电子部件不作特定限制，可以使用任意的各种电子部件。例如，由诸如晶体管、二极管、继电器、开关、IC芯片、LSI芯片或其封装、或MCM(多芯片模组)等半导体器件构成的有源部件；诸如电阻、电容、石英振荡器、扬声器、受话器、变压器(线圈)和电感等的无源部件；以及诸如TFT型液晶显示面板、STN型液晶显示面板、等离子体显示面板以及电致发光面板等显示面板。作为电路板，可以使用各种结构，诸如单面印刷电路板、双面印刷电路板、多层印刷电路板、陶瓷基板以及玻璃基板。电路板的形式可以为柔性基板、刚性基板及其组合而成的柔性刚性基板。
(7)当各向异性导电连接器装置通过使用根据本发明所述的各向异性导电连接器来制造时，不必要将各向异性导电连接器配置于连接基板全部两侧表面上。视需要，各向异性导电连接器根据作为连接目标的电子部分或电路板也可以被只配置于一侧表面上。
(8)在本发明的各向异性导电连接器中，各向异性导电片的导电部分形状并不限于圆柱形，可以是四角棱柱形。对各向异性导电片的框架板中的通孔形状也不作特定限制，其断面形状也不限于圆形，可以为四边形等形状。

Claims (8)

1.一种各向异性导电连接器，包括：
支撑构件，其中形成了每个都沿着支撑构件的厚度方向延伸的多个通孔；和
多个各向异性导电片，该多个各向异性导电片被分别保持在支撑构件的每个通孔中，
其中，每个各向异性导电片由框架板和各向异性导电元件构成，在框架板中根据在其上要设置所述各向异性导电连接器的连接基板中的电极部分的图案而形成了每个都沿框架板的厚度方向延伸的多个通孔，在该框架板的每个通孔中都形成一个所述各向异性导电元件，并且其中
所述各向异性导电元件由导电部分和绝缘部分构成，在该导电部分中，导电颗粒以在元件厚度方向上排列的取向状态包含于弹性聚合物中，该绝缘部分以覆盖该导电部分的外周的方式形成，并由弹性聚合物构成。
2.根据权利要求1所述的各向异性导电连接器，其中，
由弹性聚合物构成的绝缘层以覆盖各向异性导电片的框架板的表面的方式被形成。
3.根据权利要求1或2中所述的各向异性导电连接器，其中，
每个导电部分以从绝缘部分表面突起的状态被形成。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的各向异性导电连接器，其中，
各向异性导电片中配置在支撑构件边缘区域的导电部分的厚度小于各向异性导电片中配置在支撑构件中心区域的导电部分的厚度。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的各向异性导电连接器，其中，
形成各向异性导电片中配置在支撑构件的边缘区域的导电部分的弹性聚合物的计示硬度高于形成各向异性导电片中配置在支撑构件中心区域的导电部分的弹性聚合物的计示硬度。
6.根据权利要求1到3中任一项所述的各向异性导电连接器，其中，
各向异性导电片中配置在支撑构件边缘区域的导电部分的导电颗粒的包含比例高于各向异性导电片中配置在支撑构件中心区域的导电部分的导电颗粒的包含比例。
7.一种各向异性导电连接器装置，包括连接基板、配置在连接基板正面上的第一各向异性导电连接器、和配置在连接基板背面上的第二各向异性导电连接器，其中第一各向异性导电连接器和第二各向异性导电连接器分别是根据权利要求1到6中任一项所述的各向异性导电连接器。
8.根据权利要求7中所述的各向异性导电连接器装置，其中，
连接基板由绝缘片和分别在绝缘片厚度方向上延伸贯通的多个电极结构体构成。
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