JP2001076541A

JP2001076541A - 異方導電性シート

Info

Publication number: JP2001076541A
Application number: JP25575299A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sato; 克己佐藤
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-23
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP3945083B2

Abstract

(57)【要約】【課題】導電部に過剰に加圧力が作用した場合であっ
ても、安定な電気的接続状態を確実に達成することがで
き、しかも、温度変化による熱履歴などの環境の変化に
対しても良好な電気的接続状態が安定に維持され、従っ
て、高い接続信頼性が得られる異方導電性シートを提供
することにある。【解決手段】本発明の異方導電性シートは、それぞれ
厚み方向に伸びる複数の貫通孔が形成されたフレーム板
と、弾性高分子物質中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよ
う配向した状態で含有されてなる導電部およびこの導電
部の外周を覆うよう形成された弾性高分子物質よりなる
絶縁部により構成され、前記フレーム板の貫通孔の各々
に当該フレーム板の表面から突出した状態で保持された
異方導電素子とを具えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子部品な
どの回路装置相互間の電気的接続や、プリント回路基
板、半導体集積回路などの回路装置の検査装置における
コネクターとして好ましく用いられる異方導電性シート
に関する。

【０００２】

【従来の技術】異方導電性シートは、厚み方向にのみ導
電性を示すもの、または厚み方向に加圧されたときに厚
み方向にのみ導電性を示す加圧導電性導電部を有するも
のであり、ハンダ付けあるいは機械的嵌合などの手段を
用いずにコンパクトな電気的接続を達成することが可能
であること、機械的な衝撃やひずみを吸収してソフトな
接続が可能であることなどの特長を有するため、このよ
うな特長を利用して、例えば電子計算機、電子式デジタ
ル時計、電子カメラ、コンピューターキーボードなどの
分野において、回路装置、例えばプリント回路基板とリ
ードレスチップキャリアー、液晶パネルなどとの相互間
の電気的な接続を達成するためのコネクターとして広く
用いられている。

【０００３】また、プリント回路基板や半導体集積回路
などの回路装置の電気的検査においては、検査対象であ
る回路装置の一面に形成された被検査電極と、検査用回
路基板の表面に形成された検査用電極との電気的な接続
を達成するために、回路装置の被検査電極領域と検査用
回路基板の検査用電極領域との間に異方導電性シートを
介在させることが行われている。

【０００４】従来、このような異方導電性シートとして
は、種々の構造のものが知られており、例えば特開昭５
１−９３３９３号公報等には、金属粒子をエラストマー
中に均一に分散して得られる異方導電性シートが開示さ
れ、また、特開昭５３−１４７７７２号公報等には、導
電性磁性体粒子をエラストマー中に不均一に分布させる
ことにより、厚み方向に伸びる多数の導電部と、これら
を相互に絶縁する絶縁部とが形成されてなる異方導電性
シート（以下、「偏在型異方導電性シート」という。）
が開示され、更に、特開昭６１−２５０９０６号公報等
には、導電部の表面と絶縁部との間に段差が形成された
偏在型異方導電性シートが開示されている。

【０００５】これらの異方導電性シートにおいては、弾
性高分子物質よりなる基材中に導電性粒子が厚み方向に
並ぶよう配向した状態で含有されており、多数の導電性
粒子の連鎖によって導電路が形成されている。そして、
これらの異方導電性シートの中でも、偏在型異方導電性
シート、特に導電部の表面が絶縁部の表面より突出した
状態で形成されてなる偏在型異方導電性シートは、接続
すべき電極が小さいピッチで配置されている回路装置な
どに対しても、電極間の電気的接続を高い信頼性で達成
することができるため、好適である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
異方導電性シートにおいては、以下のような問題があ
る。（１）異方導電性シートによって、接続すべき電極間、
例えば検査対象である回路装置（以下、「被検査回路装
置」ともいう。）の被検査電極と検査用回路基板の被検
査電極との間の電気的接続を行う場合には、被検査回路
装置と検査用回路基板との間に異方導電性シートを介在
させた状態で、当該異方導電性シートがその厚み方向に
圧縮されるよう加圧することが必要である。このとき、
異方導電性シートにおいては、導電部が被検査回路装置
の被検査電極によって加圧されることにより、当該導電
部を形成する基材が厚み方向に圧縮されて面方向に伸び
るよう変形する。その結果、導電部中に含有された導電
性粒子は基材の変形に追従して移動し、当該導電性粒子
の連鎖が湾曲した状態となる。そして、異方導電性シー
トの導電部の各々に作用する加圧力にバラツキが生じた
場合には、高い加圧力が作用した導電部において、導電
性粒子の連鎖が過剰に湾曲し、これにより、当該導電部
の電気抵抗が増大するため、安定な電気的接続状態を確
実に達成することが困難となる。

【０００７】（２）偏在型異方導電性シートにおいて
は、接続すべき回路装置との電気的接続作業において、
当該回路装置に対して特定の位置関係をもって保持固定
すること、具体的には回路装置の電極上に異方導電性シ
ートの導電部が位置された状態で保持固定することが必
要である。一方、半導体集積回路などの回路装置の電気
的検査においては、回路装置の潜在的欠陥を発現させる
ため、高温度環境下における試験いわゆるバーンイン試
験が行われている。然るに、このようなバーイン試験に
おいて異方導電性シートを用いる場合には、一旦は回路
装置と異方導電性シートとの所要の位置合わせおよび保
持固定が実現された場合であっても、温度変化による熱
履歴を受けると、熱膨張係数が被検査回路装置を構成す
る材料例えばシリコンと異方導電性シートを構成する弾
性高分子物質との間で大きく異なるため、被検査回路装
置の被検査電極と異方導電性シートの導電部との間に位
置ずれが生じる結果、電気的接続状態が変化して安定な
接続状態が維持されない。

【０００８】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、導電部に過剰に加圧
力が作用した場合であっても、安定な電気的接続状態を
確実に達成することができ、しかも、温度変化による熱
履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態
が安定に維持され、従って、高い接続信頼性が得られる
異方導電性シートを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の異方導電性シー
トは、それぞれ厚み方向に伸びる複数の貫通孔が形成さ
れたフレーム板と、弾性高分子物質中に導電性粒子が厚
み方向に並ぶよう配向した状態で含有されてなる導電部
およびこの導電部の外周を覆うよう形成された弾性高分
子物質よりなる絶縁部により構成され、前記フレーム板
の貫通孔の各々に当該フレーム板の表面から突出した状
態で保持された異方導電素子とを具えてなることを特徴
とする。

【００１０】本発明の異方導電性シートにおいては、弾
性高分子物質よりなる絶縁層が前記フレーム板の表面を
覆うよう形成されていることが好ましい。また、前記異
方導電素子における導電部が絶縁部の表面から突出した
状態で形成されていることが好ましい。

【００１１】本発明の異方導電性シートにおいては、前
記フレーム板の厚みが前記異方導電素子における導電部
の厚みの１０％以上であることが好ましい。また、前記
異方導電素子における導電部の径が前記フレーム板の貫
通孔の径の３０％以上であることが好ましい。

【００１２】本発明の異方導電性シートにおいては、前
記フレーム板は、ロックウェル硬さ試験法（ＪＩＳＺ
２２４５−１９８１）により測定したロックウェル硬
さが３０以上の材料により構成されていることが好まし
い。また、前記フレーム板は、線熱膨張係数が１．５×
１０^-4／Ｋ以下の材料により構成されていることが好ま
しい。

【００１３】

【作用】（１）厚み方向に伸びる導電部の周囲に絶縁部
が形成されてなる異方導電素子が、フレーム板の貫通孔
に保持されているため、当該異方導電素子における導電
部に過剰に加圧力が作用した場合であっても、当該導電
部の面方向における変形がフレーム板の貫通孔の内壁に
よって抑制され、これにより、導電部中の導電性粒子の
連鎖が過剰に湾曲することが防止される。（２）フレーム板は、その線熱膨張係数が異方導電素子
の基材を構成する弾性高分子物質の線熱膨張係数より十
分に小さいものであるため、このようなフレーム板の貫
通孔に異方導電素子が保持されることにより、異方導電
性シート全体としての温度変化に対する熱膨張および熱
収縮が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱
履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状
態が安定に維持される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の異方導電性シート
の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明
の異方導電性シートの一例における構成を示す説明用断
面図であり、図２は、図１に示す異方導電性シートの平
面図である。この異方導電性シートにおいては、特定の
パターンに従って厚み方向に伸びる複数の断面矩形の貫
通孔１１が形成された、例えば硬質材料よりなるフレー
ム板１０が設けられている。このフレーム板１０の貫通
孔１１における特定のパターンは、接続すべき電極例え
ば検査対象である回路装置の被検査電極のパターンと対
掌のパターンである。

【００１５】このフレーム板１０の貫通孔１１の各々に
は、異方導電素子２０が当該フレーム板１０の表面から
突出した状態で保持されている。この異方導電素子２０
は、当該異方導電性シートの厚み方向に伸びる円柱状の
導電部２１と、この導電部２１の外周を覆うよう形成さ
れた筒状の絶縁部２２とにより構成されており、導電部
２１は、絶縁部２２の表面から突出した状態で形成され
ている。導電部２１は、弾性高分子物質中に導電性粒子
が当該異方導電性シートの厚み方向に並ぶよう配向した
状態で含有されて構成され、この導電性粒子の連鎖によ
り、当該異方導電素子２０の厚み方向に導電路が形成さ
れる。一方、絶縁部２２は、絶縁性の弾性高分子物質に
より構成されている。

【００１６】また、この例においては、絶縁性の弾性高
分子物質よりなる絶縁層２５がフレーム板１０の表面を
覆うよう形成されており、これにより、フレーム板１０
が絶縁層２５内に埋設された状態とされている。この絶
縁層２５は、異方導電素子２０の絶縁部２２に一体に形
成されている。

【００１７】フレーム板１０の厚みｄは、異方導電素子
２０がフレーム板１０の表面から突出した状態で保持さ
れることが必要であることから、当該異方導電素子２０
の全厚（この例では導電部２１の厚みＤ）より小さいも
のとされるが、異方導電素子２０の導電部２１の厚みＤ
の１０％以上、特に１２％以上であることが好ましい。
フレーム板１０の厚みｄが導電部２１の厚みＤの１０％
未満である場合には、異方導電素子２０が加圧されたと
きに、導電部２１中の導電性粒子の連鎖が湾曲すること
を十分に抑制することが困難となることがある。具体的
には、フレーム板１０の厚みＤは、０．０３〜０．５ｍ
ｍ、特に０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。

【００１８】異方導電素子２０の導電部２１の径ｒは、
フレーム板１０の貫通孔１１の径（断面が矩形のもので
ある場合には一辺の長さを意味する。）Ｒの３０％以上
であることが好ましく、さらに好ましくは３０〜８０
％、特に好ましくは５０〜７５％である。導電部２１の
径ｒがフレーム板１０の貫通孔１１の径Ｒの２０％未満
である場合には、絶縁部２２の面方向における肉厚が過
大となるため、導電部２１中の導電性粒子の連鎖が湾曲
することを十分に抑制することが困難となることがあ
る。一方、導電部２１の径ｒがフレーム板１０の貫通孔
１１の径Ｒの９０％を超える場合には、絶縁部２２の面
方向における肉厚が過小となるため、異方導電素子２０
が加圧されたときには、導電部２１の面方向における変
形が過剰に抑制され、これにより、当該導電部２１には
相当に大きいストレスが作用するので、導電部２１に早
期に永久歪みが生じやすくなる。ここで、フレーム板１
０の貫通孔１１の径は、０．２〜２ｍｍであることが好
ましく、さらに好ましくは０．２５〜１ｍｍ、特に好ま
しくは０．３〜０．７ｍｍである。

【００１９】具体的には、異方導電素子２０の導電部２
１の径ｒは、接続すべき電極例えば検査対象である回路
装置の被検査電極の径に応じて適宜設定されるが、通
常、０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．１５〜０．７ｍ
ｍ、さらに好ましくは０．２〜０．６ｍｍである。異方
導電素子２０の導電部２１の厚みＤは、通常、０．１〜
２ｍｍ、好ましくは０．１５〜１ｍｍ、さらに好ましく
は０．２〜０．８ｍｍである。

【００２０】また、図示の例のように、導電部２１が絶
縁部２２の表面から突出した状態で形成されている場合
には、導電部２１における絶縁部２２の表面からの突出
高さｈは、絶縁部２２の厚みＤ１の５〜５０％、特に１
０〜３０％であることが好ましい。具体的には、この導
電部２１における突出高さｈは、０．０１〜０．１ｍ
ｍ、特に０．０４〜０．０６ｍｍであることが好まし
い。このように、導電部２１が絶縁部２２の表面から突
出した状態で形成されることにより、当該導電部２１に
は良好な荷重−歪み特性が得られるため、異方導電素子
２０が加圧されたときには、導電部２１に所要の導電性
が確実に得られる。また、接続すべき電極の面積が小さ
く、しかも、その周囲に当該電極よりも高く突出したレ
ジスト層が形成された回路装置に対しても、安定した電
気的接続を確実に達成することができる。

【００２１】また、絶縁層２５の厚みＤ２は、当該絶縁
層２５の表面が異方導電素子２０の導電部２１の表面よ
り突出しない範囲で設定されることが好ましく、具体的
には、０．３ｍｍ以下、特に０．０５〜０．１ｍｍであ
ることが好ましい。このような絶縁層２５を形成するこ
とにより、接続すべき対象物例えば被検査回路装置に電
気的に接続する際には、絶縁層２５の弾性によって、当
該被検査回路装置に損傷を与えることを防止することが
できる。また、フレーム板１０が金属によって構成され
ている場合には、当該絶縁層２５によって所要の絶縁性
を確実に達成することができる。更に、絶縁層２５が異
方導電素子２０における絶縁部２２と一体に形成される
ことにより、異方導電素子２０がフレーム板１０の貫通
孔１１に安定に保持されるので、異方導電素子２０がフ
レーム板１０の貫通孔１１から脱落することを防止する
ことができる。

【００２２】フレーム板１０を構成する硬質材料として
は、そのロックウェル硬さ試験法（ＪＩＳＺ２２４
５−１９８１）により測定したロックウェル硬さが３０
以上のものを用いることが好ましく、さらに好ましくは
４０以上、特に好ましくは４５以上のものである。

【００２３】また、フレーム板１０を構成する硬質材料
としては、線熱膨張係数が１．５×１０^-4／Ｋ以下、特
に、１×１０^-4〜１×１０^-7／Ｋのものを用いることが
好ましい。このような硬質材料を用いることにより、得
られるフレーム板１０は、異方導電素子２０における導
電部２１が面方向に変形してもこれに追従して変形する
ことがなく、その結果、導電部２１の面方向における変
形を確実に抑制することができる。この線熱膨張係数が
２×１０^-4／Ｋを超える場合には、温度変化による熱履
歴を受けると、異方導電性シート全体が大きく熱膨張す
るため、被検査回路装置の被検査電極と異方導電性シー
トの導電部との間に位置ずれが生じる結果、安定な接続
状態を維持することが困難となることがある。また、フ
レーム板１０を構成する硬質材料としては、接続すべき
対象物例えば被検査回路装置や検査用回路基板の基材を
構成する材料の線熱膨張係数と同等若しくは近似したも
の、具体的には、接続すべき対象物の基材を構成する材
料の線熱膨張係数との差が１×１０^-5／Ｋ以下の線熱膨
張係数を有するものを用いることが好ましい。

【００２４】このようなフレーム板１０を構成する硬質
材料の具体例としては、ステンレス、鉄、銅、ニッケ
ル、クロム、コバルト、マンガン、モリブデン、インジ
ウム、鉛、チタン、タングステン、アルミニウム、金、
銀またはこれらの２種以上の合金等の金属材料、ポリイ
ミド、ポリエステル、ポリアミド等の樹脂材料、ガラス
繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型ポリエステ
ル樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂等の複合樹脂
材料、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエー
テルケトン、アラミド繊維、フッ素繊維などが挙げられ
る。

【００２５】異方導電素子２０における導電部２１を形
成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する高分
子物質が好ましい。このような弾性高分子物質を得るた
めに用いることのできる硬化性の高分子形成材料として
は、種々のものを用いることができ、その具体例として
は、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴ
ム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニト
リル−ブタジエン共重合体ゴムなどの共役ジエン系ゴム
およびこれらの水素添加物、スチレン−ブタジエン−ジ
エンブロック共重合体ゴム、スチレン−イソプレンブロ
ック共重合体などのブロック共重合体ゴムおよびこれら
の水素添加物、クロロプレン、ウレタンゴム、ポリエス
テル系ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴ
ム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プ
ロピレン−ジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。以上
において、得られる異方導電性シートに耐候性が要求さ
れる場合には、共役ジエン系ゴム以外のものを用いるこ
とが好ましく、特に、成形加工性および電気特性の観点
から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。

【００２６】シリコーンゴムとしては、液状シリコーン
ゴムを架橋または縮合したものが好ましい。液状シリコ
ーンゴムは、その粘度が歪速度１０^-1ｓｅｃで１０⁵ポ
アズ以下のものが好ましく、縮合型のもの、付加型のも
の、ビニル基やヒドロキシル基を含有するものなどのい
ずれであってもよい。具体的には、ジメチルシリコーン
生ゴム、メチルビニルシリコーン生ゴム、メチルフェニ
ルビニルシリコーン生ゴムなどを挙げることができる。

【００２７】これらの中で、ビニル基を含有する液状シ
リコーンゴム（ビニル基含有ポリジメチルシロキサン）
は、通常、ジメチルジクロロシランまたはジメチルジア
ルコキシシランを、ジメチルビニルクロロシランまたは
ジメチルビニルアルコキシシランの存在下において、加
水分解および縮合反応させ、例えば引続き溶解−沈殿の
繰り返しによる分別を行うことにより得られる。また、
ビニル基を両末端に含有する液状シリコーンゴムは、オ
クタメチルシクロテトラシロキサンのような環状シロキ
サンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止
剤として例えばジメチルジビニルシロキサンを用い、そ
の他の反応条件（例えば、環状シロキサンの量および重
合停止剤の量）を適宜選択することにより得られる。こ
こで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチ
ルアンモニウムおよび水酸化ｎ−ブチルホスホニウムな
どのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用
いることができ、反応温度は、例えば８０〜１３０℃で
ある。このようなビニル基含有ポリジメチルシロキサン
は、その分子量Ｍｗ（標準ポリスチレン換算重量平均分
子量をいう。以下同じ。）が１００００〜４００００の
ものであることが好ましい。また、得られる導電路素子
の耐熱性の観点から、分子量分布指数（標準ポリスチレ
ン換算重量平均分子量Ｍｗと標準ポリスチレン換算数平
均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍｎの値をいう。以下同
じ。）が２．０以下のものが好ましい。

【００２８】一方、ヒドロキシル基を含有する液状シリ
コーンゴム（ヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサ
ン）は、通常、ジメチルジクロロシランまたはジメチル
ジアルコキシシランを、ジメチルヒドロクロロシランま
たはジメチルヒドロアルコキシシランの存在下におい
て、加水分解および縮合反応させ、例えば引続き溶解−
沈殿の繰り返しによる分別を行うことにより得られる。
また、環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン
重合し、重合停止剤として、例えばジメチルヒドロクロ
ロシラン、メチルジヒドロクロロシランまたはジメチル
ヒドロアルコキシシランなどを用い、その他の反応条件
（例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量）
を適宜選択することによっても得られる。ここで、アニ
オン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニ
ウムおよび水酸化ｎ−ブチルホスホニウムなどのアルカ
リまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることが
でき、反応温度は、例えば８０〜１３０℃である。この
ようなヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサンは、
その分子量Ｍｗが１００００〜４００００のものである
ことが好ましい。また、得られる異方導電素子２０の耐
熱性の観点から、分子量分布指数が２以下のものが好ま
しい。本発明においては、上記のビニル基含有ポリジメ
チルシロキサンおよびヒドロキシル基含有ポリジメチル
シロキサンのいずれか一方を用いることもでき、両者を
併用することもできる。

【００２９】本発明においては、高分子形成材料を硬化
させるために適宜の硬化触媒を用いることができる。こ
のような硬化触媒としては、有機過酸化物、脂肪酸アゾ
化合物、ヒドロシリル化触媒などを用いることができ
る。硬化触媒として用いられる有機過酸化物の具体例と
しては、過酸化ベンゾイル、過酸化ビスジシクロベンゾ
イル、過酸化ジクミル、過酸化ジターシャリーブチルな
どが挙げられる。硬化触媒として用いられる脂肪酸アゾ
化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリル
などが挙げられる。ヒドロシリル化反応の触媒として使
用し得るものの具体例としては、塩化白金酸およびその
塩、白金−不飽和基含有シロキサンコンプレックス、ビ
ニルシロキサンと白金とのコンプレックス、白金と１，
３−ジビニルテトラメチルジシロキサンとのコンプレッ
クス、トリオルガノホスフィンあるいはホスファイトと
白金とのコンプレックス、アセチルアセテート白金キレ
ート、環状ジエンと白金とのコンプレックスなどの公知
のものが挙げられる。硬化触媒の使用量は、高分子形成
材料の種類、硬化触媒の種類、その他の硬化処理条件を
考慮して適宜選択されるが、通常、高分子形成材料１０
０重量部に対して３〜１５重量部である。

【００３０】また、高分子形成材料中には、必要に応じ
て、通常のシリカ粉、コロイダルシリカ、エアロゲルシ
リカ、アルミナなどの無機充填材を含有させることがで
きる。このような無機充填材を含有させることにより、
当該高分子形成材料のチクソトロピー性が確保され、そ
の粘度が高くなり、しかも、後述する成形材料の調製に
おいて、導電性粒子の分散安定性が向上すると共に、硬
化処理されて得られる導電部２１の強度が高くなる。こ
のような無機充填材の使用量は、特に限定されるもので
はないが、あまり多量に使用すると、後述する製造方法
において、磁場による導電性粒子の配向を十分に達成す
ることができなくなるため、好ましくない。

【００３１】異方導電素子２０における導電部２１に用
いられる導電性粒子としては、後述する方法により当該
粒子を容易に配向させることができる観点から、磁性を
示す導電性粒子を用いることが好ましい。このような導
電性粒子の具体例としては、鉄、コバルト、ニッケルな
どの磁性を示す金属の粒子若しくはこれらの合金の粒子
またはこれらの金属を含有する粒子、またはこれらの粒
子を芯粒子とし、当該芯粒子の表面に金、銀、パラジウ
ム、ロジウムなどの導電性の良好な金属のメッキを施し
たもの、あるいは非磁性金属粒子若しくはガラスビーズ
などの無機物質粒子またはポリマー粒子を芯粒子とし、
当該芯粒子の表面に、ニッケル、コバルトなどの導電性
磁性体のメッキを施したもの、あるいは芯粒子に、導電
性磁性体および導電性の良好な金属の両方を被覆したも
のなどが挙げられる。これらの中では、ニッケル粒子を
芯粒子とし、その表面に金や銀などの導電性の良好な金
属のメッキを施したものを用いることが好ましい。芯粒
子の表面に導電性金属を被覆する手段としては、特に限
定されるものではないが、例えば化学メッキまたは電解
メッキにより行うことができる。

【００３２】導電性粒子として、芯粒子の表面に導電性
金属が被覆されてなるものを用いる場合には、良好な導
電性が得られる観点から、粒子表面における導電性金属
の被覆率（芯粒子の表面積に対する導電性金属の被覆面
積の割合）が４０％以上であることが好ましく、さらに
好ましくは４５％以上、特に好ましくは４７〜９５％で
ある。また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の０．５〜
５０重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜
３０重量％、さらに好ましくは３〜２５重量％、特に好
ましくは４〜２０重量％である。被覆される導電性金属
が金である場合には、その被覆量は、芯粒子の０．５〜
３０重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜
２０重量％、さらに好ましくは３〜１５重量％、特に好
ましくは４〜１０重量％である。また、被覆される導電
性金属が銀である場合には、その被覆量は、芯粒子の４
〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは５
〜４０重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％であ
る。

【００３３】また、導電性粒子の粒子径は、１〜１００
０μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜５０
０μｍ、さらに好ましくは５〜３００μｍ、特に好まし
くは１０〜２００μｍである。また、導電性粒子の粒子
径分布（Ｄｗ／Ｄｎ）は、１〜１０であることが好まし
く、より好ましくは１．０１〜７、さらに好ましくは
１．０５〜５、特に好ましくは１．１〜４である。この
ような条件を満足する導電性粒子を用いることにより、
得られる導電部２１は、加圧変形が容易なものとなり、
また、当該導電部２１において導電性粒子間に十分な電
気的接触が得られる。また、導電性粒子の形状は、特に
限定されるものではないが、高分子形成材料中に容易に
分散させることができる点で、球状のもの、星形状のも
のあるいはこれらが凝集した２次粒子による塊状のもの
であることが好ましい。

【００３４】また、導電性粒子の含水率は、５％以下で
あることが好ましく、より好ましくは３％以下、さらに
好ましくは２％以下、とくに好ましくは１％以下であ
る。このような条件を満足する導電性粒子を用いること
により、後述する製造方法において、成形材料層を硬化
処理する際に、当該成形材料層内に気泡が生ずることが
防止または抑制される。

【００３５】また、導電性粒子の表面がシランカップリ
ング剤などのカップリング剤で処理されたものを適宜用
いることができる。導電性粒子の表面がカップリング剤
で処理されることにより、当該導電性粒子と弾性高分子
物質との接着性が高くなり、その結果、得られる導電部
２１は、繰り返しの使用における耐久性が高いものとな
る。カップリング剤の使用量は、導電性粒子の導電性に
影響を与えない範囲で適宜選択されるが、導電性粒子表
面におけるカップリング剤の被覆率（導電性芯粒子の表
面積に対するカップリング剤の被覆面積の割合）が５％
以上となる量であることが好ましく、より好ましくは上
記被覆率が７〜１００％、さらに好ましくは１０〜１０
０％、特に好ましくは２０〜１００％となる量である。

【００３６】このような導電性粒子は、高分子形成材料
に対して体積分率で３０〜６０％、好ましくは３５〜５
０％となる割合で用いられることが好ましい。この割合
が３０％未満の場合には、十分に電気抵抗値の小さい導
電部２１が得られないことがある。一方、この割合が６
０％を超える場合には、得られる導電部２１は脆弱なも
のとなりやすく、導電部２１として必要な弾性が得られ
ないことがある。

【００３７】異方導電素子２０における絶縁部２２を形
成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する高分
子物質が好ましい。このような弾性高分子物質を得るた
めに用いることのできる硬化性の高分子形成材料として
は、種々のものを用いることができ、その具体例として
は、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴ
ム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニト
リル−ブタジエン共重合体ゴムなどの共役ジエン系ゴム
およびこれらの水素添加物、スチレン−ブタジエン−ジ
エンブロック共重合体ゴム、スチレン−イソプレンブロ
ック共重合体などのブロック共重合体ゴムおよびこれら
の水素添加物、クロロプレン、ウレタンゴム、ポリエス
テル系ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴ
ム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プ
ロピレン−ジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。以上
において、得られる異方導電性シートに耐候性が要求さ
れる場合には、共役ジエン系ゴム以外のものを用いるこ
とが好ましく、特に、成形加工性および電気特性の観点
から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。また、
絶縁部２２を形成する弾性高分子物質は、導電部２１を
形成する弾性高分子物質と同一の種類のもの或いは異な
る種類のものを用いることができる。また、絶縁部２２
は、導電部２１と一体であってもよく、また、別体のも
のであってもよい。

【００３８】絶縁層２５を形成する弾性高分子物質とし
ては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。このよ
うな弾性高分子物質を得るために用いることのできる硬
化性の高分子形成材料の具体例としては、前述の異方導
電素子２０における絶縁部２１を形成する弾性高分子物
質を得るための高分子形成材料として例示したものを挙
げることができる。また、絶縁層２５を形成する弾性高
分子物質は、異方導電素子２０の絶縁部２２を形成する
弾性高分子物質と同一の種類のもの或いは異なる種類の
ものを用いることができる。また、図示の例では、絶縁
層２５は、異方導電素子２０の絶縁部２２と一体である
が、別体のものであってもよい。

【００３９】このような異方導電性シートは、例えば次
のようにして製造することができる。図３は、本発明の
異方導電性シートを製造するために用いられる金型の一
例における構成を示す説明用断面図である。この金型
は、上型５０およびこれと対となる下型５５が、枠状の
スペーサー５４を介して互いに対向するよう配置されて
構成され、上型５０の下面と下型５５の上面との間にキ
ャビティが形成されている。上型５０においては、強磁
性体基板５１の下面に、目的とする異方導電性シートの
異方導電素子２０における導電部２１の配置パターンに
対掌なパターンに従って強磁性体層５２が形成され、こ
の強磁性体層５２以外の個所には、当該強磁性体層５２
の厚みより大きい厚みを有する非磁性体層５３が形成さ
れている。一方、下型５５においては、強磁性体基板５
６の上面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素
子２０における導電部２１の配置パターンと同一のパタ
ーンに従って強磁性体層５７が形成され、この強磁性体
層５７以外の個所には、当該強磁性体層５７の厚みより
大きい厚みを有する非磁性体層５８が形成されている。

【００４０】上型５０および下型５５の各々における強
磁性体基板５１，５６を構成する材料としては、鉄、鉄
−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバル
トなどの強磁性金属を用いることができる。この強磁性
体基板５１，５６は、その厚みが０．１〜５０ｍｍであ
ることが好ましく、表面が平滑で、化学的に脱脂処理さ
れ、また、機械的に研磨処理されたものであることが好
ましい。

【００４１】また、上型５０および下型５５の各々にお
ける強磁性体層５２，５７を構成する材料としては、
鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、
コバルトなどの強磁性金属を用いることができる。この
強磁性体基板５２，５７は、その厚みが１０μｍ以上で
あることが好ましい。この厚みが１０μｍ未満である場
合には、金型内に形成される成形材料層に対して、十分
な強度分布を有する磁場を作用させることが困難とな
り、この結果、当該成形材料層における導電部となるべ
き部分に導電性粒子を高い密度で集合させることが困難
となるため、良好な異方導電性を有するシートが得られ
ないことがある。

【００４２】また、上型５０および下型５５の各々にお
ける非磁性体層５３，５８を構成する材料としては、銅
などの非磁性金属、耐熱性を有する高分子物質などを用
いることができるが、フォトリソグラフィーの手法によ
り容易に非磁性体層５３，５８を形成することができる
点で、放射線によって硬化された高分子物質を用いるこ
とが好ましく、その材料としては、例えばアクリル系の
ドライフィルムレジスト、エポキシ系の液状レジスト、
ポリイミド系の液状レジストなどのフォトレジストを用
いることができる。また、非磁性体層５３，５８の厚み
は、強磁性体層５２，５７の厚み、目的とする異方導電
性シート１０の導電部１１の突出高さに応じて設定され
る。

【００４３】そして、上記の金型を用い、次のようにし
て異方導電性シートが製造される。先ず、硬化性の高分
子形成材料中に磁性を示す導電性粒子を分散させること
により、流動性の成形材料を調製し、図４に示すよう
に、この成形材料を金型のキャビティ内に充填して成形
材料層２０Ａを形成すると共に、フレーム板１０を、そ
の貫通孔１１が上型５０の強磁性体層５２とこれに対応
する下型５５の強磁性体層５７との間に位置された状態
で、成形材料層２０Ａ中に埋設する。次いで、上型５０
における強磁性体基板５１の上面および下型５５におけ
る強磁性体基板５６の下面に、例えば一対の電磁石（図
示省略）を配置し、当該電磁石を作動させることによ
り、強度分布を有する平行磁場、すなわち上型５０の強
磁性体部分５２とこれに対応する下型５５の強磁性体部
分５７との間において大きい強度を有する平行磁場を成
形材料層２０Ａの厚み方向に作用させる。その結果、成
形材料層２０Ａにおいては、図５に示すように、当該成
形材料層２０Ａ中に分散されていた導電性粒子が、上型
５０の強磁性体部分５２とこれに対応する下型５５の強
磁性体部分５７との間に位置する導電部となるべき部分
２１Ａに集合すると共に、当該成形材料層２０Ａの厚み
方向に並ぶよう配向する。

【００４４】そして、この状態において、成形材料層２
０Ａを硬化処理することにより、上型５０の強磁性体部
分５２とこれに対応する下型５５の強磁性体部分５７と
の間に配置された、弾性高分子物質中に導電性粒子が厚
み方向に並ぶよう配向した状態で密に充填された導電部
２１と、この導電部２１の周囲を覆うよう形成された、
導電性粒子が全くあるいは殆ど存在しない絶縁部１２と
を有する異方導電素子２０が、フレーム板１０の貫通孔
１１の各々に保持された状態で形成されると共に、フレ
ーム板１０の表面を覆うよう絶縁層２５が形成され、以
て、図１に示す構成の異方導電性シートか製造される。

【００４５】以上において、成形材料層２０Ａの硬化処
理は、平行磁場を作用させたままの状態で行うこともで
きるが、平行磁場の作用を停止させた後に行うこともで
きる。成形材料２０Ａに作用される平行磁場の強度は、
平均で２００〜１００００ガウスとなる大きさが好まし
い。また、成形材料層２０Ａに平行磁場を作用させる手
段としては、電磁石の代わりに永久磁石を用いることも
できる。永久磁石としては、上記の範囲の平行磁場の強
度が得られる点で、アルニコ（Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ
系合金）、フェライトなどよりなるものが好ましい。成
形材料層２０Ａの硬化処理は、使用される材料によって
適宜選定されるが、通常、加熱処理によって行われる。
具体的な加熱温度および加熱時間は、成形材料層２０Ａ
を構成する高分子形成材料などの種類、導電性粒子の移
動に要する時間などを考慮して適宜選定される。

【００４６】本発明の異方導電性シートは、プリント回
路基板や半導体集積回路などの回路装置の電気的検査に
好適に用いることができる。以下、本発明の異方導電性
シートを使用して回路装置の電気的検査を行う場合につ
いて説明する。回路装置の電気的検査においては、図６
に示すように、被検査回路装置１の被検査電極２と対掌
なパターンに従って配置された検査用電極６を表面に有
する検査用回路基板５が用意される。そして、この検査
用回路基板５の表面上に、異方導電性シートが、その異
方導電素子２０における導電部２１が検査用電極６上に
位置されるよう配置され、この異方導電性シート上に、
被検査回路装置１が、その被検査電極２が当該異方導電
性シート１０の異方導電素子２０における導電部１１上
に位置されるよう配置される。

【００４７】次いで、例えば検査用回路基板５を被検査
回路装置１に接近する方向に移動させることにより、異
方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１
が被検査回路装置１の被検査電極２と検査用回路基板５
の検査用電極６とにより加圧された状態となり、その結
果、被検査回路装置１の被検査電極２と検査用回路基板
５の検査用電極６との間の電気的接続が達成される。そ
の後、被検査回路装置１における潜在的欠陥を発現させ
るため、環境温度を所定の温度例えば１５０℃に上昇さ
せ、この状態で、当該被検査回路装置１について所要の
電気的検査が行われる。

【００４８】以上において、異方導電性シートの異方導
電素子２０における導電部２１は、被検査回路装置１の
被検査電極２と検査用回路基板５の検査用電極６とによ
って加圧されることにより、厚み方向に圧縮されて面方
向に伸びるよう変形すると共に、当該導電部２１におけ
る導電性粒子が基材の変形に追従して移動する結果、当
該導電性粒子の連鎖が湾曲した状態となる。また、異方
導電素子２０の基材は、線熱膨張係数が大きい弾性高分
子物質よりなるため、環境温度を上昇させることによ
り、異方導電素子２０が大きく熱膨張する。

【００４９】而して、本発明の異方導電性シートによれ
ば、厚み方向に伸びる導電部２１の周囲に絶縁部２２が
形成されてなる異方導電素子２０が、硬質材料よりなる
フレーム板１０の貫通孔１１に保持されているため、当
該異方導電素子２０における導電部２１に過剰に加圧力
が作用した場合であっても、当該導電部２１の面方向に
おける変形がフレーム板１０の貫通孔１１の内壁によっ
て抑制されるので、これにより、導電部２１中の導電性
粒子の連鎖が過剰に湾曲することを防止することができ
る。しかも、フレーム板１０を構成する硬質材料は、そ
の線熱膨張係数が異方導電素子２０の基材を構成する弾
性高分子物質の線熱膨張係数より小さいものであるた
め、このようなフレーム板１０の貫通孔１１に異方導電
素子２０が保持されることにより、異方導電性シート全
体としての温度変化に対する熱膨張および熱収縮が小さ
いものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの
環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を安定に
維持することができる。従って、被検査回路装置との電
気的接続において、高い接続信頼性を得ることができ
る。

【００５０】本発明の異方導電性シートは、上記の実施
の形態に限定されず種々の変更を加えることが可能であ
る。（１）フレーム板１０の貫通孔１１は、例えば断面が円
形のものであってもよい。（２）異方導電素子２０における導電部２１は、絶縁部
２２の表面から突出した状態に形成される必要はなく、
導電部２１が絶縁部２２と同等の厚みを有し、当該導電
部２１の表面が絶縁部２２の表面と同一の平面上に位置
するよう形成されていてもよい。（３）絶縁層２５は本発明において必須のものではな
く、図７に示すように、フレーム板１０の貫通孔１１の
各々に、互いに分離して独立した異方導電素子２０が保
持され、フレーム板１０の表面が露出された構成であっ
てもよい。（４）絶縁層２５を有する構成において、当該絶縁層２
５は、フレーム板１０の表面の全面を覆うよう形成され
る必要はなく、フレーム板１０の表面の一部例えばフレ
ーム板１０の周辺部以外の部分を覆うよう形成され、当
該フレーム板１０の周辺部が露出されていてもよい。

【００５１】

【発明の効果】請求項１に記載の異方導電性シートによ
れば、厚み方向に伸びる導電部の周囲に絶縁部が形成さ
れてなる異方導電素子が、硬質のフレーム板の貫通孔に
保持されているため、当該異方導電素子における導電部
に過剰に加圧力が作用した場合であっても、当該導電部
の面方向における変形がフレーム板の貫通孔の内壁によ
って抑制されるので、これにより、導電部中の導電性粒
子の連鎖が過剰に湾曲することを防止することができ
る。しかも、フレーム板を構成する硬質材料は、その線
熱膨張係数が異方導電素子の基材を構成する弾性高分子
物質の線熱膨張係数より小さいものであるため、このよ
うなフレーム板の貫通孔に異方導電素子が保持されるこ
とにより、異方導電性シート全体としての温度変化に対
する熱膨張および熱収縮が小さいものとなり、その結
果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対して
も、良好な電気的接続状態を安定に維持することができ
る。従って、接続すべき対象物に対する電気的接続にお
いて、高い接続信頼性を得ることができる。

【００５２】請求項２に記載の異方導電性シートによれ
ば、弾性高分子物質よりなる絶縁層が硬質のフレーム板
の表面を覆うよう形成されているため、電気的接続作業
において、接続すべき対象物に損傷を与えることを防止
することができる。また、フレーム板が金属によって構
成されている場合には、当該絶縁層によって所要の絶縁
性を確実に達成することができる。更に、絶縁層が異方
導電素子における絶縁部と一体に形成されることによ
り、異方導電素子がフレーム板の貫通孔に安定に保持さ
れるので、異方導電素子がフレーム板の貫通孔から脱落
することを防止することができる。

【００５３】請求項３に記載の異方導電性シートによれ
ば、異方導電素子における導電部が絶縁部の表面から突
出した状態で形成されているため、導電部には良好な荷
重−歪み特性が得られ、その結果、異方導電素子が加圧
されたときには、導電部に所要の導電性が確実に得られ
る。また、接続すべき電極の面積が小さく、しかも、そ
の周囲に当該電極よりも高く突出したレジスト層が形成
された回路装置に対しても、安定した電気的接続を確実
に達成することができる。

【００５４】請求項４に記載の異方導電性シートによれ
ば、フレーム板の厚みが十分に大きいものであるため、
導電部の面方向における変形を確実に抑制することがで
きる。

【００５５】請求項５に記載の異方導電性シートによれ
ば、フレーム板の貫通孔の径が導電部の径との関係で特
定の範囲にあるため、導電部の面方向における変形を確
実に抑制することができると共に、導電部に大きいスト
レスが作用することを防止することができる。

【００５６】請求項６に記載の異方導電性シートによれ
ば、フレーム板を構成する材料が十分に硬いものである
ため、当該フレーム板は、異方導電素子における導電部
が面方向に変形してもこれに追従して変形することがな
く、その結果、導電部の面方向における変形を確実に抑
制することができる。

【００５７】請求項７に記載の異方導電性シートによれ
ば、フレーム板は線熱膨張係数が十分に小さい材料によ
り構成されているため、温度変化による熱履歴などの環
境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を一層安定
に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電性シートの一例における構成
を示す説明用断面図である。

【図２】図１に示す異方導電性シートの平面図である。

【図３】本発明の異方導電性シートを製造するために用
いられる金型の一例における構成を示す説明用断面図で
ある。

【図４】図３に示す金型内に、フレーム板が配置される
と共に、成形材料層が形成された状態を示す説明用断面
図である。

【図５】成形材料層中の導電性粒子が導電部となるべき
部分に集合して更に厚み方向に並ぶよう配向した状態を
示す説明用断面図である。

【図６】本発明の異方導電性シートが、検査対象である
回路装置と検査用回路基板との間に介在された状態を示
す説明用断面図である。

【図７】本発明の異方導電性シートの他の例における構
成を示す説明用断面図である。

【符号の説明】

１被検査回路装置２被検査電極５検査用回路基板６検査用電極１０フレーム板１１貫通孔２０異方導電素子２０Ａ成形材料層２１導電部２１Ａ導電部となるべき部
分２２絶縁部２５絶縁層５０上型５１強磁性体基板５２強磁性体層５３非磁性体層５４スペーサー５５下型５６強磁性体基板５７強磁性体層５８非磁性体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ厚み方向に伸びる複数の貫通孔
が形成されたフレーム板と、弾性高分子物質中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配
向した状態で含有されてなる導電部およびこの導電部の
外周を覆うよう形成された弾性高分子物質よりなる絶縁
部により構成され、前記フレーム板の貫通孔の各々に当
該フレーム板の表面から突出した状態で保持された異方
導電素子とを具えてなることを特徴とする異方導電性シ
ート。
【請求項２】弾性高分子物質よりなる絶縁層がフレー
ム板の表面を覆うよう形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の異方導電性シート。
【請求項３】異方導電素子における導電部が絶縁部の
表面から突出した状態で形成されていることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の異方導電性シート。
【請求項４】フレーム板の厚みが異方導電素子におけ
る導電部の厚みの１０％以上であることを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれかに記載の異方導電性シー
ト。
【請求項５】異方導電素子における導電部の径がフレ
ーム板の貫通孔の径の３０％以上であることを特徴とす
る請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の異方導電性
シート。
【請求項６】フレーム板は、ロックウェル硬さが３０
以上の材料により構成されていることを特徴とする請求
項１乃至請求項５のいずれかに記載の異方導電性シー
ト。
【請求項７】フレーム板は、線熱膨張係数が１．５×
１０^-4／Ｋ以下の材料により構成されていることを特徴
とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の異方導
電性シート。