JP2000238046A - 異方導電性シート製造用金型、その製造方法及び異方導電性シート製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性に優れた異方導電性シート製造用金型
を提供すること。 【解決手段】 異方導電性シート製造用の上金型８６及
び下金型８８を備えている。上金型８６と下金型８８と
は、互いに対向して配置されている。上金型８６及び下
金型８８は、基板７０、非磁性体部７２及び磁性体部７
８を備えている。非磁性体部７２はハンダである。この
ため、非磁性体部７２は耐熱性及び機械的強度を有す
る。よって、異方導電性シートの製造用金型は耐久性が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異方導電性シート
製造用金型、その製造方法及び異方導電性シート製造装
置に関する。

【０００２】

【背景技術】異方導電性シートは、ＩＣおよびプリント
回路基板の検査治具、あるいは実装用ＩＣソケットおよ
びプリント回路基板用コネクタ、あるいはその周辺部に
おけるＩＣカード用コネクタなど、特に微細な多点電気
接続を達成するために用いられる。

【０００３】従来、前述のような技術分野に用いられて
いる異方導電性シートは、厚さ方向にのみ導電性を有す
るもの、または、加圧されたときに厚さ方向にのみ導電
性を示す多数の加圧導電性導電部を有するものであり、
種々の構造のものが、例えば、特公昭５６−４８９５１
号公報、特開昭５１−９３３９３号公報、特開昭５３−
１４７７７２号公報、特開昭５４−１４６８７３号公
報、特開平７−１０５７４１号公報、米国特許第４，２
９２，２６１号公報などにより、知られている。

【０００４】以下に、従来の異方導電性シートの構造の
概略を説明する。図９及び図１０に示すように、異方導
電性シート２００を表面から見ると、例えば、シリコー
ンゴムからなる厚さ１ｍｍ程度の絶縁性シート２０２
に、多数の導電部２０４が島状にあるいは帯状に形成さ
れている。導電部２０４は、導電性強磁性粒子（例え
ば、ニッケル粒子）が異方導電性シート２００の厚さ方
向に連続して連なった粒子列が複数個集合して形成され
たものである。この異方導電性シート２００は、厚さ方
向には導電性を有するが、面方向には導電性を有しない
ので、異方導電性シートと呼称されている。

【０００５】なお、異方導電性シートには、シート材料
のゴム弾性による加圧導電性を利用したものと、単に良
導電性を利用するものとがあるが、基本構成は同じであ
り、本発明においても一方に限定するものではない。

【０００６】なお、前記の例では、異方導電性シートに
おける導電部２０４と絶縁性シート２０２とが同じ水平
面に形成されたものであるが、特開平７−１０５７４１
号に記載されたもの、すなわち、異方導電性シートの導
電部が絶縁部の面から凸状に少し盛り上がった形状であ
ってもよい。また、凹状にへこんだ形状であってもよ
い。

【０００７】異方導電性シートは、例えば、以下のよう
にして製造することができる。上金型及び下金型を準備
する。上金型は、基板、磁性体部及び非磁性体部を備え
ている。磁性体部は、基板上に形成され、導電部のパタ
ーンに対応したパターンをしている。非磁性体部は、基
板上であって、かつ磁性体部間に形成されている。非磁
性体部は樹脂層からなる。下金型も上金型と同様な構造
をしている。そして、上金型と下金型とで形成される成
形空間に、成形条件下で流動可能な硬化性材料に導電性
強磁性体粒子を分散した成形材料を配置する。電磁石に
より、成形空間に磁界が加えられることにより、上金型
の磁性体部と下金型の磁性体部との間に、導電性強磁性
体粒子が局在化される。この状態で成形材料を１００℃
程度で加熱硬化させる。このような工程により、異方導
電性シートが完成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】成形材料は１００℃程
度で加熱硬化される。したがって、異方導電性シートの
製造用金型は１００℃程度の条件下におかれることにな
る。異方導電性シートの製造用金型の非磁性体部は樹脂
層からなる。このため、異方導電性シートの製造用金型
を、例えば、２０回程度使用したら、樹脂層が磁性体部
と剥離する等の現象が生じた。よって、異方導電性シー
トを大量生産するときは、金型を多数準備しなければな
らなかった。

【０００９】本発明はかかる従来の問題を解決するため
になされたものである。本発明の目的は、耐久性にすぐ
れた異方導電性シート製造用金型、その製造方法及び異
方導電性シート製造装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る異方導電性
シートの製造用金型は、絶縁性シートと、絶縁性シート
に局所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備
えた異方導電性シートの製造用金型であって、導電部の
パターンに対応するパターンの磁性体部と、磁性体部間
に形成され、融点が１２０〜３５０℃で、かつ非磁性の
金属層を含む非磁性体部と、を備える。本発明に係る異
方導電性シートの製造用金型の非磁性体部は、融点が１
２０〜３５０℃で、かつ非磁性の金属層を含む。このた
め、非磁性体部は耐熱性及び機械的強度に優れる。よっ
て、本発明の異方導電性シートの製造用金型の耐久性が
向上する。金属層の融点を１２０℃以上としたのは、成
形材料が１００℃程度で加熱硬化されるからである。す
なわち、金属層の融点が１２０℃より低いと成形材料を
加熱硬化する際、非磁性体部が変形や溶融するおそれが
あるからである。金属層の融点が３５０℃以下としたの
は、３５０℃より高いと、金属を溶融させて非磁性体部
を形成する時、金型の他の構成部材が変形するおそれが
あるからである。なお、本発明に係る異方導電性シート
の製造用金型において、金属層はハンダを含む、のが好
ましい。

【００１１】本発明に係る異方導電性シートの製造用金
型の製造方法は、絶縁性シートと、絶縁性シートに局所
的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた異
方導電性シートの製造用金型の製造方法であって、
（ａ）導電部のパターンに対応するパターンを有する磁
性体部を基板上に形成する工程と、（ｂ）非磁性の金属
を溶融して磁性体部間に埋め込み、非磁性体部を形成す
る工程と、を備える。

【００１２】本発明に係る異方導電性シートの製造用金
型の製造方法によれば、非磁性の金属で非磁性体部を形
成している。よって、非磁性体部が耐熱性及び機械的強
度の優れた異方導電性シートの製造用金型を製造するこ
とができる。また、本発明に係る異方導電性シートの製
造用金型の製造方法によれば、非磁性の金属を溶融して
磁性体部間に埋め込み非磁性体部を形成している。よっ
て、磁性体部間が狭い場合であっても、ピット（空隙）
を発生させることなく、非磁性体部を磁性体部間に形成
することができる。

【００１３】本発明に係る異方導電性シートの製造用金
型の製造方法において、金属は融点が１２０〜３５０℃
である、のが好ましい。また、金属はハンダを含む、の
が好ましい。また、磁性体部の材料が上記金属との密着
性がよくない場合、工程（ａ）と工程（ｂ）との間に、
上記金属と密着する密着層を、磁性体部に形成する工程
を備える、のが好ましい。

【００１４】本発明に係る異方導電性シートの製造装置
は、絶縁性シートと、絶縁性シートに局所的に形成さ
れ、電気的接点となる導電部と、を備えた異方導電性シ
ートの製造装置であって、第１及び第２の金型並びに磁
力線発生手段を備える。

【００１５】第１及び第２の金型は、成形表面を有し、
かつ磁性体部を含む。第１の金型及び第２の金型の少な
くとも一方は、導電部のパターンに対応した磁性体部の
パターンを有し、かつ磁性体部間に形成され、融点が１
２０〜３５０℃の非磁性の金属層を含む非磁性体部を備
える。第１の金型の成形表面と第２の金型の成形表面と
によって、成形空間が形成される。成形空間には、成形
条件下で流動可能な硬化性材料に導電性強磁性体粒子を
分散した成形材料が配置される。

【００１６】磁力線発生手段により、成形空間に磁界が
加えられることにより、第１の金型の磁性体部と第２の
金型の磁性体部との間に、導電性強磁性体粒子が局在化
される。

【００１７】本発明に係る異方導電性シートの製造装置
は、本発明に係る異方導電性シートの製造用金型を含む
装置である。

【００１８】

【発明の実施の形態】［異方導電性シート製造用金型の
説明］図１は、本発明の一実施の形態に係る異方導電性
シート製造用金型の断面図である。金型は、基板７０、
磁性体部７８、非磁性体部７２及び密着層７６を備えて
いる。磁性体部７８は基板７０上に形成されている。磁
性体部７８は導電部のパターンに対応したパターンであ
る。磁性体部７８間には非磁性体部７２が形成されてい
る。磁性体部７８と非磁性体部７２との間には密着層７
６が形成されている。密着層７６は非磁性体であって、
かつ非磁性体部７２と密着性が優れた材料からなる。磁
性体部７８及び非磁性体部７２とで成形表面７１を構成
する。磁性体部７８は、金属の切削加工、エッチングプ
ロセス、メッキプロセス、真空成膜プロセス等により形
成することができる。非磁性体部７２は、金属の溶融プ
ロセスにより形成することができる。密着層７６は、メ
ッキプロセス、真空蒸着プロセス等により形成すること
ができる。

【００１９】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シ
ート製造用金型において、密着層７６を備えている。し
かしながら、本発明はこれに限定されず、非磁性体部７
２が磁性体部７８と密着性が優れているのなら、密着層
７６は不要である。

【００２０】［異方導電性シート製造用金型の材料の説
明］本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート製造
用金型の材料について説明する。基板７０の材料として
は、磁性体部７８及び非磁性体部７２を保持できるもの
であれば、特に制限はなく、例えば、強磁性体である
鉄、ニッケル、コバルト及びこれらの合金、フェライト
等の磁性体でもよいし、真ちゅう、アルミニウム、耐熱
性樹脂（ポリイミド等）等の非磁性体であってよい。磁
性体部７８の材料としては、強磁性体である鉄、ニッケ
ル、コバルト及びこれらの合金、フェライト等がある。
磁性体部７８の材料としては、鉄、ニッケルが好まし
く、特に好ましいのは鉄である。

【００２１】非磁性体部７２の材料としては、例えば、
融点が１２０〜３５０℃のハンダがある。具体的には、
スズ鉛合金、銀スズ鉛合金、インジウムスズ鉛合金、ス
ズビスマス合金、銀スズ合金、インジウム鉛合金、イン
ジウム銀鉛合金、スズ銀銅インジウム合金、スズ銀銅合
金、スズ銀ビスマス銅合金等がある。

【００２２】密着層７６の材料としては、銅、金等があ
る。特に好ましのは金である。

【００２３】磁性体部７８の材料、非磁性体部７２の材
料、密着層７６の材料の組み合わせとしては、基本的に
どの組み合わせでもよい。

【００２４】［異方導電性シート製造用金型の製造方法
の説明］本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
製造用金型は以下のようにして製造することができる。
図２に示すように、鉄製平板からなる基板７０上に、例
えば、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて、導
電部のパターンに対応したパターンの磁性体部７８（好
ましくは厚さ２０〜１０００μｍ、さらに好ましくは３
０〜２００μｍ）を形成する。図３に示すように、基板
７０上に、銅メッキを施し、磁性体部７８を銅からなる
密着層７６（厚さ０.５〜１０μｍ）で覆う。図４に示
すように、例えば、スクリーン印刷により、ペースト状
のハンダ７２を基板７０上に塗布する。ハンダ７２は磁
性体部７８間に埋め込まれておらず、空隙７４がある。
ハンダ７２が非磁性体部７２となる。ハンダ７２は濡れ
性を良くするためにフラックスを含んでいる。図５に示
すように、例えば、重量比がスズ６、鉛４の合金ハンダ
の場合、温度が１９０〜２３０℃、時間が２０〜３秒の
条件（加熱温度が低い方が加熱時間が長くなる）で、ヒ
ータにより基板７０を加熱する。これにより、ハンダ７
２が溶融し、磁性体部７８間に埋め込まれ、空隙７４が
なくなる。図１に示すように、非磁性体部７２、磁性体
部７８及び密着層７６を研磨し、平坦化する。以上の工
程により異方導電性シート製造用金型が完成する。

【００２５】［異方導電性シート製造装置の構造の説
明］図６は、本発明の一実施の形態に係る異方導電性シ
ート製造装置の断面図である。異方導電性シート製造装
置９４の構造について説明する。異方導電性シート製造
装置９４は、上金型８６、下金型８８、磁力発生部９６
及びヒータ部９８を備える。まず、上金型８６及び下金
型８８について説明する。上金型８６及び下金型８８
は、図１に示す構造をしている。上金型８６と下金型８
８とは、互いに対向して配置されている。上金型８６及
び下金型８８の周囲にはスペーサ９０が配置されてい
る。スペーサ９０は非磁性ステンレスからなる。上金型
８６、下金型８８及びスペーサ９０により成形空間９２
が規定されている。

【００２６】次に磁力発生部９６及びヒータ部９８につ
いて説明する。磁力発生部９６は、電磁石により磁力を
発生させる。磁力発生部９６は、互いに対向して配置さ
れている一対の平板状の磁極部１００を備えている。ヒ
ータ部９８は板状をしており、磁極部１００上に配置さ
れている。ヒータ部９８と磁極部１００との間には、断
熱層１０２がある。断熱層１０２により、ヒータ部９８
から発生した熱が磁力発生部９６に伝導するのを防いで
いる。上金型８６及び下金型８８は、ヒータ部９８と密
着するように、異方導電性シート製造装置９４に配置さ
れている。

【００２７】なお、本発明の一実施の形態に係る異方導
電性シート製造装置において、上金型８６及び下金型８
８の磁性体部７８のパターンは、導電部のパターンに対
応している。しかしながら、本発明はこれに限定され
ず、一方の金型の磁性体部７８のパターンが導電部のパ
ターンに対応し、他方の金型は、磁性体部７８と非磁性
体部７２とに分けずに、磁性体部のみとしてもよい。

【００２８】［異方導電性シート製造装置の動作の説
明］異方導電性シート製造装置９４の動作について説明
する。導電性強磁性粒子（ニッケル粒子）を、熱硬化型
シリコーンゴムに混合し、導電性強磁性粒子を均一に分
散させ、流動性成形材料を調製する。図６に示す異方導
電性シート製造装置９４の成形空間９２に、この流動性
成形材料を充填する。１０４は、導電性強磁性粒子を示
してる。図７に示すように、（１）磁力発生部９６の電
磁石を励磁させ、磁力発生部９６から磁力を発生させ
る。これにより、互いに対向している磁性体部７８間に
磁場が発生し、この磁場に導電性強磁性粒子１０４を局
在させる。次に（２）ヒータ部９８により流動性成形材
料を加熱硬化させ、導電部１０６（導電性強磁性粒子１
０４が局在しているところ）及び絶縁性シート１０８を
形成する（すなわち、異方導電性シートを形成する）。
（３）磁力発生部９６の励磁を零磁場まで下げてから、
異方導電性シート製造装置９４から金型８４を取り出
す。金型８４の温度が下がった時点で金型８４を開き、
異方導電性シート１１０（図９）を取り出す。以上によ
り、図８に示すような異方導電性シート１１０が完成す
る。

【００２９】［絶縁性シートの材料の説明］絶縁性シー
ト１０８の材料は、異方導電性シート製造時の磁場を掛
けるときに流動性を有し、その後、硬化する性質を有す
る電気絶縁性の高分子材料が使用される。すなわち、異
方導電性シートの製造時において、導電性強磁性粒子が
金型磁極部に集合することが可能な程度に流動性を有
し、その後、硬化して導電性強磁性粒子を固定するもの
である。

【００３０】このような材料として、シリコーンゴム、
エチレンプロピレン系ゴム、ウレタン系ゴム、フッ素系
ゴム、ポリエステル系ゴム、スチレンブタジェン系ゴ
ム、スチレンブタジェンブロック共重合体ゴム、スチレ
ンイソプロピレンブロック共重合体ゴム、軟質エポキシ
樹脂などがある。これらは異方導電性シート製造時の温
度において液状または流動性を有することが必要であ
る。好ましくは、例えば、熱硬化型のシリコーンゴムの
ように、常温で液状であり、加熱により硬化して固形ゴ
ムになるものである。常温で固体であっても、異方導電
性シート製造時に流動性となり、異方導電性シート製造
後は固体となるもの、例えば、軟質液状エポキシ樹脂、
熱可塑性エラストマー、熱可塑性軟質樹脂なども用いら
れる。なお、異方導電性シート製造後は、架橋構造を有
するものが耐熱性、耐久性等において好ましい。

【００３１】これらは、異方導電性シートの状態におい
て、固体であるが、ゴム弾性を有するものが好ましい。
異方導電性シートの用途によっては、弾性が小さいもの
であってもよい。また、異方導電性シートの用途によっ
ては、接着性あるいは粘着性を有する材料であってもよ
い。これらの高分子材料は、前記の例示に限定されるも
のではなく、異方導電性シートとして用いられることが
従来から知られているもの、あるいは、前記材料と同等
ないし類似の機能を有する材料であれば特に限定される
ものではない。

【００３２】［導電性強磁性粒子の説明］導電性強磁性
粒子は、粒子として強磁性を有し、かつ少なくとも表面
が導電性を有するものである。すなわち、単体の強磁性
金属であっても複合粒子、すなわち混合物粒子であって
も、金属で被覆された有機または無機材料からなる被覆
粒子であってもよい。

【００３３】このような導電性強磁性粒子として、例え
ば、ニッケル、鉄、コバルト等の強磁性を示す金属の粒
子もしくはこれらを含む合金の粒子、またはこれらの粒
子に、金、銀、銅、錫、パラジウム、ロジウム等をメッ
キ等により被覆したもの、非磁性金属粒子もしくはガラ
スビーズ等の無機質粒子またはポリマー粒子に、鉄、ニ
ッケル、コバルト等の導電性強磁性金属のメッキを施し
たもの等を挙げることができる。製造コストの低減化を
図る観点からは、特に、ニッケル、鉄、または、これら
の合金の粒子が好ましく、また導通抵抗が小さいことの
電気的特性を利用するソケット、コネクタ等の用途で金
メッキされた粒子を好ましく用いることができる。さら
に、導電性強磁性粒子としては、鉄等のウィスカー（ひ
げ結晶）、短繊維状の強磁性金属も用いられる。

【００３４】なお、本発明の実施の形態で製造される異
方導電性シートは、それ自体単独の製品として製造さ
れ、単独で取り扱われるものを主に対象としている。し
かしながら、上記異方導電性シートの構成は、例えば、
特開平４−１５１８８９号公報に記載されているよう
な、回路基板と、該回路基板のリード電極領域の表面上
に一体的に形成された異方導電性コネクター層とからな
る回路基板装置に容易に適用することができ、本発明の
実施例の製造方法もまた、該公報に記載の回路基板装置
の製造方法に容易に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
製造用金型の断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
製造用金型の製造工程を説明するための第１工程図であ
る。

【図３】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
製造用金型の製造工程を説明するための第２工程図であ
る。

【図４】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
製造用金型の製造工程を説明するための第３工程図であ
る。

【図５】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
製造用金型の製造工程を説明するための第４工程図であ
る。

【図６】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
の製造装置を用いて、異方導電性シートを製造する第１
工程図である。

【図７】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
の製造装置を用いて、異方導電性シートを製造する第２
工程図である。

【図８】本発明の一実施の形態に係る異方導電性シート
の製造装置を用いて製造された異方導電性シートの断面
図である。

【図９】従来の異方導電性シートの一例の斜視図であ
る。

【図１０】従来の異方導電性シートの他の例の斜視図で
ある。

【符号の説明】

７０ 基板 ７１ 成形表面 ７２ 非磁性体部 ７４ 空隙 ７６ 密着層 ７８ 磁性体部 ８６ 上金型 ８８ 下金型 ９０ スペーサ ９２ 成形空間 １０４ 導電性強磁性粒子 １０６ 導電部 １０８ 絶縁性シート １１０ 異方導電性シート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性シートと、前記絶縁性シートに局
   所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた
   異方導電性シートの製造用金型の製造方法であって、 （ａ）前記導電部のパターンに対応するパターンを有す
   る磁性体部を基板上に形成する工程と、 （ｂ）非磁性の金属を溶融して前記磁性体部間に埋め込
   み、非磁性体部を形成する工程と、 を備えた異方導電性シート製造用金型の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記金属は融点が１２０〜３５０℃である、異方導電性
   シート製造用金型の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記金属はハンダを含む、異方導電性シート製造用金型
   の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 工程（ａ）と工程（ｂ）との間に、前記金属と密着する
   密着層を、前記磁性体部に形成する工程を備える、異方
   導電性シート製造用金型の製造方法。
5. 【請求項５】 絶縁性シートと、前記絶縁性シートに局
   所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた
   異方導電性シートの製造用金型であって、 前記導電部のパターンに対応するパターンの磁性体部
   と、 前記磁性体部間に形成され、融点が１２０〜３５０℃
   で、かつ非磁性の金属層を含む非磁性体部と、 を備えた、異方導電性シート製造用金型。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記金属層はハンダを含む、異方導電性シート製造用金
   型。
7. 【請求項７】 絶縁性シートと、前記絶縁性シートに局
   所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた
   異方導電性シートの製造装置であって、 第１及び第２の金型並びに磁力線発生手段を備え、 前記第１及び前記第２の金型は、成形表面を有し、かつ
   磁性体部を含み、 前記第１の金型及び前記第２の金型の少なくとも一方
   は、前記導電部のパターンに対応した前記磁性体部のパ
   ターンを有し、かつ前記磁性体部間に形成され、融点が
   １２０〜３５０℃の非磁性の金属層を含む非磁性体部を
   備え、 前記第１の金型の前記成形表面と前記第２の金型の前記
   成形表面とによって、成形空間が形成され、 前記成形空間には、成形条件下で流動可能な硬化性材料
   に導電性強磁性体粒子を分散した成形材料が配置され、 前記磁力線発生手段により、前記成形空間に磁界が加え
   られることにより、前記第１の金型の前記磁性体部と前
   記第２の金型の前記磁性体部との間に、前記導電性強磁
   性体粒子が局在化される、異方導電性シートの製造装
   置。