CN1446390A - 各向异性导电板 - Google Patents

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Abstract

本文公开一种各向异性导电板，它能够在不加压的状态下在其表面保持电荷，并在沿其厚度方向加压时，沿其厚度方向移动其表面保持的电荷，因此控制表面电荷的数量。这种各向异性导电板包括板基，板基由合成橡胶和显示磁性的导电颗粒组成，导电颗粒在板基中处于定向状态，从而在板基厚度方向按行排列，并分布在其平面方向。假定不加压状态下厚度方向的体电阻率为R0，而沿厚度方向加压1g/mm2的状态下厚度方向的体电阻率为R1，则体电阻率R1为1×107至1×1012Ω·m，而体电阻率R0与体电阻率R1的比值(R0/R1)为1×101至1×104。

Description

各向异性导电板
技术领域
本发明涉及各向异性导电板，它在其厚度方向显示导电性。
背景技术
各向异性导电板是只在其厚度方向显示导电性的薄板，或含有压敏导电导体部件的薄板，当在厚度方向加压时，压敏导电导体部件在其厚度方向显示导电性。由于各向异性导电板具有可以在不使用任何诸如锡焊或机械装配之类方法的条件下获得紧密电连接的特征，和适用于吸收其机械震动或应变的软连接特征，它被广泛用作连接件，以在电路设备之间获得电连接，例如，在电子计算机，电子数字时钟，电子照相机和计算机键盘领域中的印刷电路板，无引线芯片载体，液晶面板等。
另一方面，在诸如印刷电路板和半导体集成电路之类的电路设备的电检验中，使各向异性导电橡胶板插入作为检验目标的电路设备待检验的电极区，和检验电路板的检验电极区之间，以在待检验电路设备某一表面上形成的待检验电极，和检验电路板表面上形成的检验电极之间实现电连接。
如上所述的各向异性导电橡胶板，至今为止人们熟悉其有多种结构。
例如，作为在不加压状态下显示导电性的各向异性导电橡胶板，人们知道其中导电纤维以定向状态排列在由绝缘橡胶组成的板基中，从而在板的厚度方向延伸，其中包含碳黑或金属粉末的导电橡胶和绝缘橡胶沿平面方向交替层压(见公开号为94495/1975的日本专利申请)，等等。
另一方面，作为加压状态下在厚度方向显示导电性的各向异性导电橡胶板，人们知道可以通过在合成橡胶中均匀分散金属颗粒获得(见公开号为93393/1976的日本专利申请)，可以通过在合成橡胶中均匀分布导电磁性材料颗粒从而形成许多沿其厚度方向延伸的导电路径形成部件和使它们互相绝缘的绝缘部件获得(见公开号为147772/1978的日本专利申请)，在导电路径形成部件和绝缘部件的表面之间具有限定的大小差别(见公开号为250906/1986的日本专利申请)，等等。
然而，近年来，有一种板，能够在不加压的状态下在其表面保持电荷，并在沿其厚度方向加压时，可以沿其厚度方向移动其表面保持的电荷，因此在电子部件和电子部件应用设备的领域，就需要控制表面电荷的数量。
但是，传统的各向异性导电橡胶板不能充分满足这样的性质。
发明内容
本发明是基于上述的情形提出的，其目标是提供一种各向异性导电橡胶板，它能够在不加压的状态下在其表面保持电荷，并在沿其厚度方向加压时，沿其厚度方向移动其表面保持的电荷，从而控制表面上电荷的数量。
按照本发明，提供各向异性导电板，它包括板基，板基由合成橡胶和显示磁性的导电颗粒组成，导电颗粒在板基中处于定向状态，以在板基厚度方向按行排列，并分布在其平面方向，其中
假定不加压状态下厚度方向的体电阻率为R0，而沿厚度方向加压1g/mm2的状态下，厚度方向的体电阻率为R1，
体电阻率R1为1×107至1×1012Ω·m，而
体电阻率R0比体电阻率R1的比值(R0/R1)为1×101至1×104。
在按照本发明的各向异性导电板中，体电阻率R0可以优选为1×109至1×1014Ω·m。
在按照本发明的各向异性导电板中，表面电阻率可以优选为1×1013至1×1016Ω/□(欧姆/平方)。
在按照本发明的各向异性导电板中，通过电子探针微分析检测的，形成导电颗粒的物质在板表面占据的总面积比例可以优选为15％至60％。
按照本发明，还提供各向异性导电板，它包括板基，板基由合成橡胶和导电颗粒组成，导电颗粒显示磁性，并且体电阻率为1×102至1×107Ω·m，导电颗粒在板基中处于定向状态，以在板基厚度方向按行排列，并分布在其平面方向。
在按照本发明的各向异性导电板中，导电颗粒最好由铁氧体组成。
在按照本发明的各向异性导电板中，板基中最好含有非磁性导电给予(conductivity-imparting)物质。
按照本发明的各向异性导电板，由于加压状态下厚度方向的体电阻率R1在特定的范围内取值，不加压状态下厚度方向的体电阻率R0比体电阻率R1的比值(R0/R1)在特定的范围内取值，因此不加压状态下电荷保持在其表面，在沿厚度方向加压状态下，保持在其表面的电荷沿厚度方向移动，从而控制表面的电荷数量。
附图说明
图1是解释按照本发明的示例各向异性导电板构造的示意剖面图。
图2是解释板形成材料层已经在模具中形成的状态的示意剖面图。
图3是解释平行磁场已经应用于板形成材料层的状态的示意剖面图。
图4是解释用于评估各向异性导电板的电学性质的示例设备示意图。
[符号说明]
1各向异性导电板，10板基，10A板形成材料层，20模具，21上模，22下模，23隔板，40接地板，45滚子，P导电颗粒
本发明的最佳具体实施方式
下文将详细描述本发明的具体实施方式。
图1是解释按照本发明的各向异性导电板构造的示意剖面图。这种各向异性导电板通过使包含在板基10中的显示磁性的导电颗粒P，处于定向状态而构造，以在板基10厚度方向按行排列，并分布在板基10的平面方向，板基10包括合成橡胶。
举例说来，板基10的厚度为0.02至10mm，优选为0.05至8mm。
在按照本发明的各向异性导电板中，假定沿厚度方向加压1g/mm2的状态下，厚度方向的体电阻率为R1，体电阻率R1为1×107至1×1012Ω·m，优选为1×108至1×1011Ω·m。
如果此体电阻率R1低于1×107Ω·m，就难以控制各向异性导电板表面的电荷数量，因为容易发生其表面保持电荷的放电或反相电荷的充电。另一方面，如果此体电阻率R1超过1×1012Ω·m，当各向异性导电板沿厚度方向加压时，就难以对各向异性导电板表面保持的电荷充分放电。
在按照本发明的各向异性导电板中，假定不加压状态下厚度方向的体电阻率为R0，体电阻率R0优选为1×109至1×1014Ω·m，特别是1×1010至1×1013Ω·m。
如果此体电阻率R0低于1×109Ω·m，在某些情况下就可能难以在各向异性导电板表面充分保持电荷。另一方面，如果此体电阻率R0超过1×1014Ω·m，它不被优选，因为需要花相当长的时间以在各向异性导电板表面保持预定数量的电荷，另外，即使在各向异性导电板表面保持电荷时，也易于发生电荷的放电。
在按照本发明的各向异性导电板中，体电阻率R0比体电阻率R1的比值(R0/R1)为1×101至1×104，优选为1×102至1×103。
如果此比值(R0/R1)低于1×101，不加压状态下在表面保持电荷的性能，和在各向异性导电板中沿厚度方向加压状态下在表面保持电荷的性能之间的差异变小，因此难以控制各向异性导电板表面的电荷数量。另一方面，如果此比值(R0/R1)超过1×104，在各向异性导电板已经沿厚度方向加压的状态下，厚度方向的电阻太低，因此表面保持的电荷容易沿厚度方向移动。于是，难以控制表面的电荷数量。
在按照本发明的各向异性导电板中，表面电阻率R0优选为1×1013至1×1016Ω/□，特别是1×1014至1×1015Ω/□。
如果此表面电阻率R0低于1×1013Ω/□，在某些情况下就可能难以在各向异性导电板表面充分保持电荷。另一方面，如果此表面电阻率R0超过1×1016Ω/□，它不被优选，因为需要花相当长的时间以在各向异性导电板表面保持预定数量的电荷，另外，即使在各向异性导电板表面保持电荷时，也易于发生电荷的放电。
在本发明中，可以按照以下方法测量各向异性导电板的体电阻率R0，体电阻率R1和表面电阻率。
体电阻率R0和表面电阻率：
通过使用金-钯作为靶材的溅射设备，在各向异性导电板的一个表面形成直径为16mm的盘状表面电极，形成内径为30mm的环状表面电极，其中心点实质上与盘状表面电极的中心点相同。另一方面，通过使用金-钯作为靶材的溅射设备，在各向异性导电板的另一表面，在对应盘状表面电极的位置形成直径为30mm的盘状背表面电极。
在环状表面电极已经接地的状态下，在盘状表面电极和背表面电极之间应用500V的电压，测量盘状表面电极和背表面电极之间的电流值，并通过此电流值得出体电阻率R0。
另外，在背表面电极已经接地的状态下，在盘状表面电极和环状表面电极之间应用1000V的电压，测量盘状表面电极和环状表面电极之间的电流值，并通过此电流值得出表面电阻率。
体电阻率R1：
把各向异性导电板置于直径为50mm的镀金电极板上，探针在1g/mm2的压力下，压在此各向异性导电板上，此探针包含直径为16mm的盘状电极，和内径为30mm的环状电极，其中心点实质上与盘状电极的中心点相同。在环状电极已经接地的状态下，在电极板和盘状电极之间应用250V的电压，测量电极板和盘状电极之间的电流值，并通过此电流值得出体电阻率R1。
形成板基10的合成橡胶最好为具有交联结构的绝缘聚合物。可以使用多种材料作为聚合物形成材料，以用来获得这种交联聚合物。其具体例子包括共轭二烯橡胶，例如聚丁二烯橡胶，天然橡胶，聚异戊二烯橡胶，苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶和丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶，及其加氢产品；嵌段共聚物橡胶，例如苯乙烯-丁二烯-二烯嵌段共聚物橡胶，苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物橡胶，及其加氢产品；除此之外，还包括氯丁二烯橡胶，聚氨酯橡胶，聚酯橡胶，氯醇橡胶，硅橡胶，乙烯-丙烯共聚物橡胶和乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶。
当需要获得具有抗大气腐蚀性能的各向异性导电板时，除共轭二烯橡胶外，最好还要使用其它材料。特别地，从成型及加工性能和电学性质的角度看，最好使用硅橡胶。
作为硅橡胶，优选通过交联或缩合液体硅橡胶获得的硅橡胶。在以10-1秒(sec)的剪切速率测量时液体硅橡胶的粘度最好不高于105泊，它可以是缩合型，或附加型，或具有乙烯基或羟基。作为其具体例子，这里可以提到二甲基硅生橡胶，甲基乙烯基(methylvinyl)硅生橡胶和甲基苯基乙烯基(methylphenylvinyl)硅生橡胶。
其中，含乙烯基液体硅橡胶(含乙烯基二甲基聚硅氧烷)，通常通过二甲基二氯硅烷或二甲基二烷氧硅烷面对二甲基乙烯氯硅烷或二甲基乙烯氧硅烷时的水解或缩合反应获得，并通过例如重复分解沉淀，分馏反应物。
在其两端具有乙烯基的液体硅橡胶，通过循环硅氧烷，例如八甲基环化四硅氧烷面对催化剂时的阴离子催化聚合作用获得，例如使用二甲基二乙烯硅氧烷(dimethyldivinylsiloxane)作为聚合终止剂，并恰当地选择其它反应条件(例如，循环硅氧烷的数量和聚合终止剂)。作为阴离子催化聚合作用的催化剂，可以使用碱，例如四甲基铵氢氧化物，或n-丁基磷氢氧化物，或其硅醇盐溶液。例如，此反应在80至130℃之间的某温度进行。
这种含乙烯基二甲基聚硅氧烷的分子量Mw(根据标准聚苯乙烯确定的分子量的平均重量；同样适用于下文)优选为10,000至40,000。从所获得导电路径设备的耐热性的角度看，这种含乙烯基二甲基聚硅氧烷的分子量分布指数(根据标准聚苯乙烯确定的平均分子量Mw与根据标准聚苯乙烯确定的分子量平均数目Mn的比值Mw/Mn；同样适用于下文)也优选为大约2。
另一方面，含羟基液体硅橡胶(含羟基二甲基聚硅氧烷)，通常通过二甲基二氯硅烷或二甲基二烷氧硅烷面对二甲基羟氯硅烷或二甲基羟烷氧硅烷时的水解或缩合反应获得，并通过例如重复分解沉淀，分馏反应物。
含羟基液体硅橡胶也通过循环硅氧烷面对催化剂时的阴离子催化聚合作用获得，例如使用二甲基羟氯硅烷，甲基二羟氯硅烷，或二甲基羟烷氧硅烷作为聚合终止剂，并恰当地选择其它反应条件(例如，循环硅氧烷的数量和聚合终止剂)。作为阴离子催化聚合作用的催化剂，可以使用碱，例如四甲基铵氢氧化物，或n-丁基磷氢氧化物，或其硅醇盐溶液。例如，此反应在80至130℃之间的某温度进行。
这种含羟基二甲基聚硅氧烷的分子量Mw优选为10,000至40,000。从所获得导电路径设备的耐热性的角度看，这种含羟基二甲基聚硅氧烷的分子量分布指数也优选为大约2。
本发明中，可以使用上述含乙烯基二甲基聚硅氧烷和含羟基二甲基聚硅氧烷中的任何一种，或组合使用。
本发明中，硫化促进剂适合用于硫化聚合形成物材料。作为这种硫化促进剂，可以使用有机过氧化物，脂肪酸偶氮化合物，氢化硅烷化催化剂等。
用作硫化促进剂的有机过氧化物的具体例子包括过氧化苯甲酰，过氧化双环苯甲酰(bisdicyclobenzoyl)，过氧化二异丙苯(dicumyl)和二支链烃式丁基过氧化物(di-tert-butyl peroxide)。
用作硫化促进剂的脂肪酸偶氮化合物的具体例子有偶氮二异丁腈。
用作氢化硅烷化反应的催化剂的具体例子包括人们熟悉的催化剂，如氯化铂及其盐，含不饱和铂基硅氧烷合成物，乙烯基硅氧烷-铂合成物，铂-1，3-二乙烯四甲基二硅氧烷(divinyltetramethyldisiloxane)合成物，三有机磷化氢(triorganophosphine)或磷化氢与铂的合成物，乙酰基醋酸盐铂螯合物，和循环二烯-铂合成物。
根据聚合形成物材料的种类，硫化促进剂的种类和其它硫化处理条件，选择所使用硫化促进剂的合适量。但是，硫化促进剂的重量通常是聚合形成物材料重量的百分之三至百分之十五。
作为包含在板基10中的导电颗粒P，使用显示磁性的导电颗粒是基于以下观点，事实上它们能够容易地定向，致使其在应用磁场时沿所得的各向异性导电板10的厚度方向按行排列。
这种导电颗粒P的具体例子包括：
由显示磁性的金属构成的颗粒，例如镍，铁和钴，其合金颗粒，包含这种金属的颗粒，和通过使用这些颗粒作为核心颗粒，与核心颗粒的镀面而得到的颗粒，镀面含有抗氧化导电金属，例如金，银，钯或铑；
由铁磁性金属间化合物构成的颗粒，例如ZrFe2，FeBe2，FeRh，MnZn，Ni3Mn，FeCo，FeNi，Ni2Fe，MnPt3，FePd，FePd3，Fe3Pt，FePt，CoPt，CoPt3和Ni3Pt，和通过使用这些颗粒作为核心颗粒，与核心颗粒的镀面而得到的颗粒，镀面含有抗氧化导电金属，例如金，银，钯或铑；
由铁磁性金属氧化物构成的颗粒，包括以化学式：M1O·Fe2O3(其中M1指金属，例如Mn，Fe，Ni，Cu，Zn，Mg，Co或Li)表示的铁氧体，或其混合物(例如，Mn-Ze铁氧体，Ni-Zn铁氧体等)，亚锰酸盐，例如FeMn2O4，以化学式：M2O·Co2O3(其中M2指金属，例如Fe或Ni)表示的辉钴矿，Ni0.5Zn0.5Fe2O4，Ni0.35Zn0.65Fe2O4，Ni0.7Zn0.2Fe0.1Fe2O4，Ni0.5Zn0.4Fe0.1Fe2O4，和通过使用这些颗粒作为核心颗粒，与核心颗粒的镀面而得到的颗粒，镀面含有抗氧化导电金属，例如金，银，钯或铑；
通过使用非磁性金属颗粒，由玻璃珠或碳之类的无机物构成的颗粒，或由聚苯乙烯或被二乙烯基苯交联的聚苯乙烯之类的聚合物构成的颗粒，作为核心颗粒，与核心颗粒的镀面而得到的颗粒，镀面含有导电磁性材料，例如镍或钴；和通过为核心颗粒镀导电磁性材料和抗氧化导电金属而获得的颗粒。
在这些导电颗粒中，导电颗粒的体电阻率(下文称作“体电阻率Rp”)为1×102至1×107Ω·m，其在各向异性导电板中优选为1×103至1×106Ω·m，确保得到符合上述条件的体电阻率R0和体电阻率R1。特别地，优选使用以化学式：M1O·Fe2O3(其中M1指金属，例如Mn，Fe，Ni，Cu，Zn，Mg，Co或Li)表示的铁氧体，或其混合物(例如，Mn-Ze铁氧体，Ni-Zn铁氧体等)构成的导电颗粒。
这些导电颗粒可能已经在其表面形成绝缘涂层，以调节其电导率。对绝缘涂层而言，可以使用金属氧化物或二氧化硅化合物之类的无机材料，或树脂或偶合剂之类的有机材料。
在本发明中，可以按照以下方法测量导电颗粒的体电阻率Rp。
用导电颗粒充满封闭端圆柱池，其内径为25mm，深度为50mm，底由直径25mm的电极形成，通过直径25mm的圆柱电极，以127kg/cm2的压力为导电颗粒加压。在此状态下，在电极之间应用100V的电压，以测量电极之间的电流值和距离，并通过这些值得出体电阻率Rp。
导电颗粒P的颗粒直径平均值优选为1至1,000μm，更优选为2至500μm，进一步优选为5至300μm，特别优选为10至200μm。
当所产生的各向异性导电板需要在通过导电颗粒P沿其厚度方向形成的导电路径间有更小的间隙时，即高分辨各向异性电导率时，优选使用更小颗粒直径平均值的颗粒作为导电颗粒P。特别地，导电颗粒的颗粒直径平均值为1至20μm，尤其优选使用1至10μm。
导电颗粒P的颗粒直径分布(Dw/Dn)优选为1至10，更优选为1.01至7，进一步优选为1.05至5，特别优选为1.1至4。
当使用符合这些条件的导电颗粒时，所产生的各向异性导电板变得易于在压力下变形，在导电颗粒中获得充分的电接触。
对导电颗粒P的形状没有特殊限制。但是，从允许这些颗粒易于在聚合物形成材料中分散的角度看，它们优选为球形或星型，或通过聚集这些颗粒得到的大量二级颗粒。
导电颗粒P中的水含量优选为大约5％，更优选为大约3％，进一步优选为大约2％，特别优选为大约1％。使用满足这些条件的导电颗粒，可以阻止或抑制在聚合物形成材料硫化处理中气泡的产生。
根据所产生的各向异性导电板的预计目标应用和所使用导电颗粒的种类，选择适当的导电颗粒P在板基10中的比例。但是，体积分数通常从3％至50％的范围内优先选择，优选为5％至30％。如果此比例低于3％，在某些情况下可能难以形成电阻足够低的导电路径。另一方面，如果此比例超过50％，所产生的导电板易于脆化。
在按照本发明的各向异性导电板中，根据待测量目标区域的总面积，当通过电子探针显微分析(EPMA)在板表面执行元素分析检测时，形成导电颗粒P的物质被检验区域的总体面积比例优选为15％至60％，特别是25％至45％。
当此比例低于15％时，导电颗粒P在这种各向异性导电板的表面或其附近显示的比例较低，于是其体电阻率R1变高。结果，在某些情况下可能难以控制各向异性导电板表面的电荷数量，就需要以较高的压力为各向异性导电板加压，以在其厚度方向获得所需的电导率。因此不优选这么低的比例。另一方面，如果此比例超过60％，导电颗粒P在这种各向异性导电板的表面或其附近显示的比例较高，于是厚度方向的体电阻率R0处于不加压状态，表面电阻率易于变低。
特别地，形成导电颗粒P的物质被检验区域的总体面积比例，可以通过Shimadzu公司制造的“电子束微分析仪EPMA-8705”采用如下的方法测量。
把各向异性导电板放置于X-Y试样台上，接着使用电子束辐射各向异性导电板的表面，检测所产生的特征X-射线以执行元素分析。作为特定条件，电子束辐射斑的尺寸为1μm×1μm，特性X-射线的吸收时间(uptake time)为10msec，元素检测深度为大约距离各向异性导电板表面2μm。X-Y试样台沿X方向或Y方向1μm接1μm地移动，因此总共执行对512×512点的电子束辐射，特征X-射线检测和元素分析。根据对以此方法测量的各向异性导电板表面待检测512μm×512μm目标区域的元素分析结果，准备指示区域图，在区域中形成导电颗粒的物质在待检测目标区域中被检测。接下来进行此图的图像分析，从而得出形成导电颗粒的物质被检测区域的总面积占待检测目标区域面积的比例。
在按照本发明的各向异性导电板中，一旦需要，非磁性导电给予物质可能分布于板基10中，以控制体电阻率R0，体电阻率R1和表面电阻率的值。
作为这种非磁性导电给予物质，可以使用本身显示导电性的物质(下文也可能称为“自导电性物质”)，通过吸收水分产生导电性的物质(下文也可能称为“吸湿导电性物质”)等。自导电性物质和吸湿导电性物质可以分别单独使用或组合使用。
自导电性物质通常可以从通过金属键中的自由电子显示导电性的物质，通过多余电子传送执行电荷传送的物质，通过孔穴传送执行电荷传送的物质，具有沿主链的π键以通过其相互作用显示导电性的有机聚合物，通过支链中的基的相互作用执行电荷传送的物质等中选择使用。具体说来，可以使用非磁性金属，例如铂，金，银，铜，铝，锰，锌，锡，铅，铟，钼，铌，钽和铬；非磁性导电金属氧化物，例如二氧化铜，氧化锌，氧化锡和氧化钛；导电纤维物，例如晶须(wisker)，钛酸钾和碳；半导体物质，例如锗，硅，磷化铟和硫化锌；含碳物，例如碳黑和石墨；导电聚合物，例如聚乙炔聚合物，聚亚苯基聚合物和硫代亚苯基聚合物之类的杂环聚合物；等等。这些物质可以分别单独或组合用作导电给予物质。
吸湿导电性物质可以从形成离子以通过离子传送电荷的物质，具有羟基或酯基之类高极性基的物质等中选择使用。
具体地说，可以使用形成阳离子物质，例如季铵盐和胺混合物；形成阴离子物质，例如脂肪族磺化酸盐，高级醇硫酸盐和高级醇乙烯加氧硫酸盐；高级醇磷酸盐和高级醇乙烯加氧磷酸盐；形成阳离子和阴离子物质，例如三甲铵乙内酯化合物；硅化合物，例如聚氯硅氧烷，烷氧基硅烷，聚烷氧基硅烷和聚烷氧基硅氧烷；聚合物，例如导电尿烷，聚乙烯醇及其共聚物；醇表面活化剂，例如高级醇乙烯氧化物，聚乙烯乙二醇脂肪酸酯和多羟基醇脂肪酸酯；多糖之类具有高极性基的物质；等等。这些物质可以分别单独或组合用作导电给予物质。
吸湿导电性物质中，优选脂肪族磺化酸盐，因为其具有高热阻，与弹性聚合物良好兼容，并在弹性聚合物的形成中不导致聚合抑止。
作为这种脂肪族磺化酸盐，优选具有含10至20碳原子的烷基的脂肪族磺化酸盐，例如1-癸烷磺酸盐，1-十一烷磺酸盐，1-十二烷磺酸盐，1-十三烷磺酸盐，1-十四烷磺酸盐，1-十五烷磺酸盐，1-十六烷磺酸盐，1-十七烷磺酸盐，1-十八烷磺酸盐，1-十九烷磺酸盐和1-二十烷磺酸盐，及其异构体。作为盐，优选具有锂，钠和钾之类碱金属的盐，尤其优选具有钠盐的盐，因为其有高热阻。
按照导电给予物质的种类，预计电导率大小等，适当设定非磁性导电给予物质在导电合成橡胶中的比例。但是，当单独使用非磁性金属作为导电给予物质时，其重量比通常设定为0.2％或更低的范围，优选为0.01％至0.1％，当单独使用非磁性导电金属氧化物作为导电给予物质时，其重量比通常设定为1％或更低，优选为0.05％至0.5％，当单独使用导电纤维物作为导电给予物质时，其重量比通常设定为0.5％或更低，优选为0.02％至0.2％，当单独使用碳黑作为导电给予物质时，其重量比通常设定为1％或更低，优选为0.08％至0.8％，当单独使用导电聚合物作为导电给予物质时，其重量比通常设定为0.8％或更低，优选为0.05％至0.5％，或当单独使用吸湿导电性物质作为导电给予物质时，其重量比通常设定为1％或更低，优选为0.08％至0.8％。当上述各种导电给予物质组合使用时，根据上述各自范围设定其比例。
在导电合成橡胶中，按需要可能包含普通无机填料，例如石英粉，硅胶，气凝胶硅石或矾土。通过包含这种无机填料，确保形成板基10的材料的触变性，其粘度变高，增强导电颗粒的分布稳定性，并且增强所得板基10的强度。
对所使用无机填充物的数量没有特殊限制。但是，最好不要大量使用，因为不能通过磁场充分获得导电颗粒的定向分布。
举例说来，可以通过以下方法生产这种各向异性导电板。
首先准备易流动性板形成材料，此材料含有显示磁性的导电颗粒，和选择使用的分布于液态聚合物形成材料，它通过硫化处理将变为绝缘弹性聚合物，接着如图2所示，板形成材料被填入模具20，因此形成板形成材料层10A。
构造模具20，使分别由矩形铁磁板组成的上模21和下模22，通过矩形框状隔板23相对排列。上模21的下表面和下模22的上表面确定模腔。
举例说来，在上模21的上表面和下模22的下表面上装置电磁铁或永磁铁，以在模具中板形成材料层10A的厚度方向应用平行磁场。结果，如图3所示，在板形成材料层10A中，分布于板形成材料层中的导电颗粒P被定向，以沿板形成材料层的厚度方向按行排列，同时保持沿平面方向的分布状态。当板形成材料层10A中含有非磁性导电给予物质时，即使应用水平磁场，导电给予物质仍保持分布于板形成材料层10A中的状态。
在此状态下，板形成材料层10A接受硫化处理，因此获得各向异性导电板，它含有由绝缘合成橡胶和导电颗粒P组成的板基，板基中的导电颗粒P处于定向状态，以沿其厚度方向按行排列。
在上述工艺中，应用于板形成材料层10A的平行磁场的强度优选为平均等于0.02至1.5T。
当通过永磁铁在板形成材料层10A的厚度方向应用平行磁场时，优选使用由alunico(Fe-Al-Ni-Co合金)、铁氧体等组成的永磁铁，以获得上述范围内的平行磁场强度。
板形成材料层10A的硫化处理可以在已经应用平行磁场的状态下进行。但是，此处理也可以在平行磁场应用结束之后进行。
根据所用材料，选择板形成材料层10A合适的硫化处理方法。但是，此处理通常通过热处理进行。根据组成板形成材料层10A等的聚合物形成材料的种类，和导电颗粒P移动所需时间等，选择适当的具体加热温度和加热时间。
按照上述构造各向异性导电板，加压状态下厚度方向的体电阻率R1在特定的范围内取值，不加压状态下厚度方向的体电阻率R0比体电阻率R1的比值在特定的范围内取值，因此不加压状态下电荷可以保持在其表面，保持在其表面的电荷在沿厚度方向加压状态下可以沿厚度方向移动，从而控制表面的电荷数量。
待连接元件与按照本发明的各向异性导电板的表面接触，由此，诸如静电，静电电容或离子量之类的电学量在待连接元件表面的显微表面分布状态，可以传送并保持至各向异性导电板的表面。此外，待连接元件被压在各向异性导电板的一个表面，所传送和保持的电学量的显微表面分布状态可以移动至各向异性导电板的另一表面。
特别地，按照本发明的各向异性导电板被用作传感器部件，以把检验目标表面的静电电容分布移动至例如用于印刷接线板之类静电电容系统的电检验设备中的仪器部件。按照这样的电检验部件，检验目标表面的静电电容分布可以表示为二维图像。
另外，例如，通过按照本发明的各向异性导电板，激光打印机之类的写入设备产生的离子图像，或电子复印机的滚子部件的静电图像，可以转换为电子图像。
按照本发明的各向异性导电板，诸如静电，静电电容或离子量之类的电学量在待连接元件表面的显微表面分布状态，可以表示为二维图像，并不限于上述例子。
按照本发明的各向异性导电板，可以用于应用传统各向异性导电板的多种用途，例如，作为在电路设备间获得电连接的连接件，或用于电路设备电检验的连接件。
按照本发明的各向异性导电板也可以用作热传导板，例如辐射板，因为当使用合适的颗粒作为导电颗粒P时，导电颗粒P的链可以起到热传导路径的作用。
例如，按照本发明的各向异性导电板与电子设备的加热部件之类的加热介质接触，并立即在其厚度方向给各向异性导电板重复加压，于是一定量的热通过各向异性导电板从加热介质被辐射。结果，可以保持加热介质的温度固定不变。
按照本发明的各向异性导电板还可以用作吸收电磁辐射板，举例说来，从而可以减少电子部件之类产生的电磁噪声。
下文将通过以下例子具体描述本发明。但是，本发明并不限于这些例子。
在以下例子和相当例子中，导电颗粒的体电阻率Rp通过由Mitsubishi Kagaku K.K.制造的“粉末电阻测量系统MCP-PD41”测量。
<实施例1>
重量上80份的导电颗粒被加入重量上100份的附加型液态硅橡胶并与之混合，从而准备板形成材料。
在上述准备中，由MnFe3O4(锰铁氧体)组成的颗粒(“KNS-415”，Toda Kogyo K.K.的产品；颗粒直径平均值：5μm，体电阻率Rp：5×104Ω·m)被用作导电颗粒。
提供用于模压各向异性导电板的模具，它包括分别由矩形铁板组成的厚度5mm的上模和下模，和厚度0.5mm的矩形框状隔板。上面准备的板模压材料被装入模具的模腔中，形成板形成材料层。当在上模的上表面和下模的下表面上装置电磁铁以在板形成材料层的厚度方向应用1T的平行磁场时，板形成材料层在100℃的条件下经受2小时的硫化处理，从而形成厚度0.5mm的板基，以生产如图1所示构造的各向异性导电板。
本各向异性导电板的板基中导电颗粒的比例，以体积分数表示，为20％。
通过电子探针微分析检测的，形成导电颗粒的物质在此各向异性导电板表面所占据的总面积比例为40％。
<实施例2>
重量上100份的导电颗粒被加入重量上100份的附加型液态硅橡胶并与之混合，从而准备板形成材料。
在上述准备中，由锰铁氧体组成的颗粒(“IR-BO”，TDK K.K.的产品；颗粒直径平均值：14μm，体电阻率Rp：2×105Ω·m)被用作导电颗粒。
除了使用此板形成材料外，以与实施1相同的方法形成厚度0.5mm的板基，从而生产如图1所示构造的各向异性导电板。
本各向异性导电板的板基中导电颗粒的比例，以体积分数表示，为25％。
通过电子探针微分析检测的，形成导电颗粒的物质在此各向异性导电板表面所占据的总面积比例为45％。
<实施例3>
重量上100份的导电颗粒和重量上0.5份的非磁性导电给予物质，被加入重量上100份的附加型液态硅橡胶并与之混合，从而准备板形成材料。
在上述准备中，由锰铁氧体组成的颗粒(“IR-BO”，TDK K.K.的产品；颗粒直径平均值：14μm，体电阻率Rp：2×105Ω·m)被用作导电颗粒，链烷基磺酸钠(吸湿导电物质)被用作非磁性导电给予物质，其烷基含有5至15个碳原子。
除了使用此板形成材料外，以与实施1相同的方法形成厚度0.5mm的板基，从而生产如图1所示构造的各向异性导电板。
本各向异性导电板的板基中导电颗粒的比例，以体积分数表示，为25％。
通过电子探针微分析检测的，形成导电颗粒的物质在此各向异性导电板表面所占据的总面积比例为45％。
<相当实施例1>
重量上210份的导电颗粒被加入重量上100份的附加型液态硅橡胶并与之混合，从而准备板形成材料。
在上述准备中，镍颗粒(“SF-300”，Westaim公司的产品；颗粒直径平均值：42μm，体电阻率Rp：0.1Ω·m)被用作导电颗粒。
除了使用此板形成材料外，以与实施1相同的方法形成厚度0.5mm的板基，从而生产如图1所示构造的各向异性导电板。
本各向异性导电板的板基中导电颗粒的比例，以体积分数表示，为20％。
通过电子探针微分析检测的，形成导电颗粒的物质在此各向异性导电板表面所占据的总面积比例为35％。
<相当实施例2>
重量上15份的导电给予物质被加入重量上100份的附加型液态硅橡胶并与之混合，从而准备板形成材料。
在上述准备中，由Denki Kagaku K.K.生产的碳黑(自导电性物质)被用作导电给予物质。
除了使用此板形成材料外，以与实施1相同的方法形成厚度0.5mm的板基，从而生产如图1所示构造的各向异性导电板。
<相当实施例3>
重量上30份的导电给予物质被加入重量上100份的附加型液态硅橡胶并与之混合，从而准备板形成材料。
在上述准备中，重量上20份的由Denki Kagaku K.K.生产的碳黑(自导电性物质)，和重量上10份的链烷基磺酸钠(吸湿导电物质)，其烷基含有5至15个碳原子，组成的混合物被用作导电给予物质。
除了使用此板形成材料外，以与实施1相同的方法形成厚度0.5mm的板基，从而生产如图1所示构造的各向异性导电板。
<电阻>
对于按照实施例1至3和相当实施例1至3的各向异性导电板，体电阻率R0，体电阻率R1和表面电阻率通过由Mitsubishi Kagaku K.K.制造的“Hirester UP”，以下述方法测量。
体电阻率R0和表面电阻率：
通过使用金-钯作为靶材的离子溅射设备(E1010，由HitachiScience K.K.制造)，在各向异性导电板的一个表面形成直径16mm、厚度0.2μm的盘状表面电极，并形成内径30mm、厚度0.2μm的环状表面电极，其中心点实质上与盘状表面电极的中心点相同。另一方面，通过使用金-钯作为靶材的离子溅射设备(E1010，由Hitachi ScienceK.K.制造)，在各向异性导电板的另一表面，在对应盘状表面电极的位置形成直径30mm、厚度0.2μm的盘状背表面电极。
在环状表面电极已经接地的状态下，在盘状表面电极和背表面电极之间应用500V的电压，测量盘状表面电极和背表面电极之间的电流值，并通过此电流值得出体电阻率R0。
另外，在背表面电极已经接地的状态下，在盘状表面电极和环状表面电极之间应用1000V的电压，测量盘状表面电极和环状表面电极之间的电流值，并通过此电流值得出表面电阻率。
体电阻率R1：
把各向异性导电板置于直径为50mm的镀金电极板上，探针在1g/mm2的压力下，压在此各向异性导电板上，此探针包含直径为16mm的盘状电极，和内径为30mm的环状电极，其中心点实质上与盘状电极的中心点相同。在环状电极已经接地的状态下，在电极板和盘状电极之间应用250V的电压，测量电极板和盘状电极之间的电流值，并通过此电流值得出体电阻率R1。
结果如表1所示。表1
        体电阻率(Ω·m)      比值(R0/R1)    表面电阻率(Ω/□)
    R0     R1
实施例1     1×1011     1×109     1×103     1×1015
实施例2     1×1012     1×1010     1×102     1×1016
实施例3     1×1010     1×108     1×104     1×1014
相当实施例1     1×108     1×105     1×103     1×1012
相当实施例2     8×107     6×106     13     2×1013
相当实施例3     8×105     4×105     2     4×106
<电荷保持能力和移动能力>
对于按照实施例1至3和相当实施例1至3的各向异性导电板，其表面的电荷保持能力，和在板厚度方向加压时电荷的移动能力，以下述方法检验。
把各向异性导电板1置于图4所示的接地板40上，由聚氨酯树脂制成的滚子45被装置在各向异性导电板1的正上方。此滚子45已经通过使用特斯拉感应圈的放电处理，在其表面积累了电荷，其表面电位被控制在500±50V的范围内(通过由Trec Japan制造的“520-1型”表面电位计测量所得值)。
滚子45被逐渐降低，从而把它与各向异性导电板1的表面接触(非加压状态)。这种状态保持1分钟之后，滚子被逐渐升高，并通过“520-1型”表面电位计测量各向异性导电板1的表面电位。
接着，滚子45被逐渐降低，从而为各向异性导电板1的表面加压，使其处于1g/mm2的压力下，这种状态保持1分钟之后，滚子被逐渐升高，以通过“520-1型”表面电位计测量各向异性导电板1的表面电位。
上述过程总共被重复10次，以得出表面电位的平均值和测量值的分布。
结果如表2所示。表2
       表面电位(V)
 非加压状态     加压状态
实施例1   420±40     100±20
实施例2   450±50     120±20
实施例3   400±40     90±10
相当实施例1   70±30     60±30
相当实施例2   60±30     50±30
相当实施例3   50±30     40±30
从表2所示的结果显而易见，按照实施例1至3各向异性导电板，确认通过把滚子的45表面与各向异性导电板的表面接触，滚子45表面的电荷被传送至各向异性导电板表面并保持在那里。也确认滚子45表面的电荷通过各向异性导电板移动至接地板，并通过使用滚子45加压各向异性导电板表面，控制滚子表面的电荷量。
另一方面，在相当实施例1的各向异性导电板中，即使在不加压状态下，表面的电荷也易于移动，因为其体电阻率R0，体电阻率R1和表面电阻率都很低。相应地，在不加压状态下和沿厚度方向加压状态下，保持表面电荷的性能没有差异。结果，难以控制表面的电荷数量。
在相当实施例2的各向异性导电板中，即使在不加压状态下，表面的电荷也易于移动，因为其体电阻率R0和体电阻率R1都很低。相应地，在不加压状态下和沿厚度方向加压状态下，保持表面电荷的性能没有差异。结果，难以控制表面的电荷数量。
在相当实施例3的各向异性导电板中，即使在不加压状态下，表面的电荷也易于移动，因为其体电阻率R0，体电阻率R1，比值(R0/R1)和表面电阻率都很低。相应地，在不加压状态下和沿厚度方向加压状态下，保持表面电荷的性能没有差异。结果，难以控制表面的电荷数量。
本发明效果
按照本发明，如上所述，可以提供各向异性导电板，它能在不加压状态下，在其表面保持电荷，并在沿其厚度方向加压的状态下，在其厚度方向移动表面所保持电荷，从而控制表面的电荷数量。

Claims (7)

1.一种各向异性导电板，包括板基，板基由合成橡胶和显示磁性的导电颗粒组成，导电颗粒在板基中处于定向状态，以在板基厚度方向按行排列，并分布在其平面方向，其中
假定不加压状态下厚度方向的体电阻率为R0，而沿厚度方向加压1g/mm2的状态下，厚度方向的体电阻率为R1，
体电阻率R1为1×107至1×1012Ω·m，而
体电阻率R0比体电阻率R1的比值(R0/R1)为1×101至1×104。
2.按照权利要求1的各向异性导电板，其中体电阻率R0为1×109至1×1014Ω·m。
3.按照权利要求1的各向异性导电板，其中表面电阻率为1×1013至1×1016Ω/□。
4.按照权利要求1的各向异性导电板，其中通过电子探针微分析检测的，形成导电颗粒的物质在板表面占据的总面积比例可以优选为15％至60％。
5.一种各向异性导电板，包括板基，板基由合成橡胶和导电颗粒组成，导电颗粒显示磁性，并且体电阻率为1×102至1×107Ω·m，导电颗粒在板基中处于定向状态，以在板基厚度方向按行排列，并分布在其平面方向。
6.按照权利要求5的各向异性导电板，其中导电颗粒由铁氧体组成。
7.按照权利要求5的各向异性导电板，其中，板基中含有非磁性导电给予物质。
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