JP2004214014A

JP2004214014A - 電気コネクタ

Info

Publication number: JP2004214014A
Application number: JP2002381884A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kono; 文夫河野
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】無用な温度上昇を招くことなく導通接続の安定化が期待でき、電気接合物の破損のおそれが少なく、加工条件や加工設備等に制約が生じることがなく、しかも、接続不良を抑制できる安価な電気コネクタを提供する。
【解決手段】複数の導電層１と絶縁層とを交互に横一列に並べ備え、各導電層１を、絶縁性エラストマー樹脂１００質量部に、２００〜５００質量部の鎖状粉末４を上下厚さ方向に含有した導電部材とする。そして、鎖状粉末４を、略鎖状をなす１０〜２００ｎｍの金属粉末５とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示体のガラス基板と回路基板との接続、回路基板同士の接続、あるいは半導体パッケージと検査装置との電気的な接続等に用いられる電気コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の導通接続には電気コネクタが使用されるが、この種の電気コネクタとしては、図示しないが、カーボンブラック粉末を含有する導電ゴム層と絶縁ゴム層とが交互に積層されたゼブラタイプ（特許文献１参照）、多量の金属粒子の充填された導電ゴム層と絶縁ゴム層とが交互に積層されたゼブラタイプ（特許文献２参照）、絶縁ゴム層中に複数本の導電細線が内蔵して配列された異方導電タイプ等が知られている（特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６‐１６８７５４号公報
【特許文献２】
特開２０００‐３５７５４７号公報
【特許文献３】
特開平６‐６８９２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気コネクタは、以上のように構成されているので、以下のような問題がある。先ず、特許文献１に開示されているゼブラタイプの電気コネクタの場合には、導電ゴム層の体積抵抗率が高いので、カラー液晶モジュール、白黒１６階調以上の液晶モジュールのようなバラツキのない低抵抗を必要とする接続、電気接合物の端子間における接続抵抗のバラツキを可能な限り小さくしたい場合の接続、さらにはプラズマディスプレイ用モジュール等の高電流値を必要とする回路基板との接続において、電流を１００ｍＡ以上流すと、電気コネクタが発熱して無用な温度上昇を招くという問題がある。
【０００５】
また、特許文献２に開示されているゼブラタイプの電気コネクタの場合には、導電部材の体積抵抗率が低いものの、硬度が高いので、導通接続時に高圧縮荷重を加えないと導通接続の安定化が期待できない。また、高圧縮荷重を作用させると、回路基板や電子部品等からなる電気接合物が破損するおそれがある。また、導電ゴム層と絶縁ゴム層とを交互多重に積層して成形するときには、高圧力を加えて成形しないと、金属粒子同士が接触しないので、本来の低い体積抵抗率が得られず、加工条件や加工設備等に制約が生じるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献３に開示されている異方導電タイプの電気コネクタの場合には、導通接続時の圧縮力で導電細線が座屈しやすいので、繰り返し使用する検査装置には到底使用することができないという問題がある。また、全ての導電細線を完全に導通接続するには、電気コネクタ全体を高圧力で圧縮する必要があるので、半導体パッケージの端子や検査装置の負担が増大することとなる。さらに、各導電細線の接続端面が均一な平坦面とはいえないので、点接触となりやすく、接続不良を招きやすい。さらにまた、接触抵抗を小さくするためには、導電細線やその接続端面を金メッキする必要があるので、製造コストが嵩むという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、無用な温度上昇を招くことなく導通接続の安定化が期待でき、電気接合物の破損のおそれが少なく、加工条件や加工設備等に制約の生じることがなく、しかも、接続不良を抑制することのできる安価な電気コネクタを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を達成するため、対向する電気接合物を電気的に接続するものであって、
複数の導電層と絶縁層とを並べ設け、各導電層を、絶縁性エラストマー樹脂１００質量部に、２００〜５００質量部の鎖状粉末を含有した導電部材としたことを特徴としている。
なお、導電部材の鎖状粉末を、連なって略鎖状をなす１０〜２００ｎｍの金属粉末とすることが好ましい。
【０００９】
ここで特許請求の範囲における電気接合物には、少なくとも液晶表示体のガラス基板、プラズマディスプレイ用モジュール、回路基板、各種の半導体パッケージや電子部品、音響部品、検査装置等が含まれる。導電層と絶縁層とは、シート形、あるいはブロック形に形成することができる。また、鎖状粉末の金属粉末は、粒状又は板状等とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における電気コネクタは、図１や図２に示すように、複数の導電層１と絶縁層２とを交互に横一列に並べ備え、各導電層１を、絶縁性エラストマー樹脂１００質量部に、２００〜５００質量部の鎖状粉末４を導通接続方向である上下厚さ方向に含有した導電部材とするとともに、この導電部材の鎖状粉末４を、略鎖状をなす１０〜２００ｎｍの金属粉末５とし、相対向する一対の電気接合物間（図示せず）に挟持された状態で圧接されることにより導通接続するようにしている。
【００１１】
各導電層１は、矩形のシートに形成されて隣接する絶縁層２に密着し、圧接して導通接続される観点から、４０°〜８０°Ｈｓ、好ましくは４０°〜６０°Ｈｓの硬度とされる。これは、導電層１の硬度を係る範囲とすれば、多数の金属粉末５が略鎖状を呈する関係上、導通接続時に圧縮率が２〜１０％ときわめて小さい値でも、均一に安定した導通接続が可能になるからである。
【００１２】
導電層１の母材である絶縁性エラストマー樹脂３としては、形状的に安定し、自重で著しく変形したり、硬化後に塑性変形しない弾性材料が使用される。具体的には、天然ゴム、ブタジエン・スチレン、アクリロニトリル・ブタジエン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、エチレン・プロピレン、エチレン・プロピレン・ブタジエン等の各共重合体ゴム、クロロピレンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ポリサルファイドゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ポリイソブチレンゴム等の合成ゴム類の他、ポリエステルエラストマー等の熱可塑性エラストマー、可塑化塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂等があげられる。これらの中でも、時効特性、電気絶縁性、耐熱性、圧縮永久歪み、加工性、高周波特性に優れ、誘電率の小さく価格の安定なシリコーンゴムが最適である。
【００１３】
シリコーンゴム類としては、ジメチル、メチルフェニル、メチルビニル等の各ポリシロキサン類、シリカのような充填剤を配合して適当なレオロジー特性が付与されたハロゲン化ポリシロキサン類、あるいは金属塩類でバルカナイズ若しくは硬化されたハロゲン化ポリシロキサン類があげられる。
【００１４】
鎖状粉末４は、１０〜２００ｎｍの大きさを有する多数の金属粉末５を備え、この多数の金属粉末５が連なって略鎖形を形成する。この鎖状粉末４は、２００〜５００質量部、好ましくは、２５０〜３００質量部配合される。これは、２００質量部未満の場合には、所定の接続抵抗（１００ｍΩ）を得ることができないからである。逆に、５００質量部を超える場合、弾性特性を確保することができないからである。また、各金属粉末５は、ニッケル、錫、パラジウム、銀合金、鉄合金粉末等を用いて粒状あるいは板状とされる。金属粉末５の材料は、微細化により金属が磁性を帯びる特性上、特に限定されるものではないが、加工やコストの観点からニッケルが最適である。
【００１５】
金属粉末５には、導通接続時の抵抗を安定させて低くする観点から、金メッキや銀メッキが選択的に施される。金属粉末５が１０〜２００ｎｍの大きさなのは、金属粉末５が極微細粉末、換言すれば、ナノサイズ化されると磁石として機能し、磁界を作用させなくても略鎖形に連なるからである。また、金属粉末５を１０ｎｍ未満とすると、鎖状成形が困難化して塊になりやすいからである。逆に、２００ｎｍを超えると、磁石機能が劣化し、塊になりやすいという理由に基づく。
【００１６】
各絶縁層２は、所定の絶縁性エラストマー樹脂３を用いて導電層１と同じ大きさの矩形のシートに形成され、隣接する導電層１に密着する。この絶縁層２の絶縁性エラストマー樹脂３は、導電層１の絶縁性エラストマー樹脂３と相違しても良いが、同一であるのが好ましい。これは、同一の材料とすれば、導電層１との密着を強化して一体化を容易に図ることができるという理由に基づく。
【００１７】
このようなゼブラタイプの電気コネクタを製造する場合には、先ず、絶縁層２をカレンダーにより成形し、この成形した絶縁層２上に、多数の鎖状粉末４が一定方向に配向された導電層１を積層し、以下、これらの作業を繰り返せば良い。一例をあげると、先ず、ポリエチレンテレフタレート製のフィルム上に絶縁性エラストマー樹脂３をカレンダーにより薄い膜状に製膜（例えば、２５〜１００μｍ）し、加熱硬化させて絶縁層２を形成する。
【００１８】
また、絶縁性エラストマー樹脂３に多数の鎖状粉末４を約２００〜５００質量部配合し、押出機で多数の鎖状粉末４を同一方向に配向させながら導電層１の約１０〜２０倍の厚さに押し出すとともに、ロールで徐々に薄くし、先の絶縁層２上に転写又はトッピングして導電層（例えば、２５〜１００μｍ）１を形成し、その後、得られたシートからフィルムを剥離して積層シートを形成する。
【００１９】
次いで、上記作業を繰り返して多数の積層シートを形成し、これらを同じ順序で積層してブロック体とし、このブロック体を加硫処理する。こうしてブロック体を加硫処理したら、これを積層面を横切る方向にスライスして複数の導電層１と絶縁層２とが交互に配列されたシートを形成し、このシートを二次加硫して導電層１と絶縁層２とを横切る所定の幅で裁断すれば、図１の電気コネクタを製造することができる。
こうして製造された電気コネクタは、電気接合物である回路基板と半導体パッケージとの間に介在挟持され、上方の半導体パッケージが下方の回路基板方向に圧下押圧されることにより、複数の導電層１がこれら回路基板と半導体パッケージとを導通接続する。
【００２０】
上記構成によれば、導通接続方向に、鎖状に連なる導電性の鎖状粉末４が配向されるので、各鎖状粉末４が導電体として機能し、少ない含有量で良好な低抵抗を得ることができるとともに、鎖状粉末４が鎖状に連なることから、抵抗値の変化をも抑制防止することができ、かつ無用な温度上昇を招くこともない。また、導電層１内に鎖状粉末４が固着し、圧縮接続時に各鎖状粉末４が分離することなく抵抗値が安定するので、導電層１の抵抗のバラツキを大いに抑制することができる。また、粉末のみを充填する場合に比べ、含有量が少なくても（例えば、１／２〜１／３程度）適切な抵抗値（例えば、１／４〜１／６程度の低い接続抵抗が得られる）が得られるので、製造コストを大いに抑制することが可能になる。
【００２１】
また、各鎖状粉末４に金メッキや銀メッキを施せば、接触抵抗をさらに低下させることが可能になる。また、少ない含有量でも導電層１の弾性特性を何ら損なうことがない。
この点を詳しく説明すると、従来の電気コネクタにおける導電層１に含有される金属粒子は約１０〜１００μｍ程度の銀粒子が一般的であり、接続抵抗を１００ｍΩ以下にする場合には、バインダーとして絶縁性シリコーンゴム１００質量部に対して５００〜８００質量部程度と多く充填する必要があった。このため、導電層１の弾性特性を適切に確保することができなかった。
【００２２】
これに対し、本実施形態によれば、鎖状粉末４を２００〜５００質量部、好ましくは、２５０〜３００質量部配合するので、接続抵抗を１５〜２５ｍΩ以下とすることができ、導電層１の弾性特性を何ら損なうことがない。また、低荷重で圧縮することができるので、高充填によるシリコーンゴムの圧縮永久歪みの低下を大いに改善することができる。さらに、従来では製造不可能であった超低ピッチ、例えば３０μｍピッチ等の電気コネクタ（導電層１５μｍと絶縁層１５μｍ）を得ることができるので、超低ピッチの回路基板や液晶モジュールをも接続することができる。さらにまた、小型薄型化に伴い、電気コネクタの高さをも低くすることができるので、従来では不可能だった１ｍｍの高さにおいても、安定した抵抗の獲得が期待できる。
【００２３】
次に、図３は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、一列に並んだ複数の導電層１と絶縁層２との左右両側面に、絶縁性のサポート層１０をそれぞれ接着するようにしている。
各サポート層１０の厚さや材質は、絶縁層２と同一でもよいし、異なるものでも良い。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００２４】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、複数の導電層１と絶縁層２との圧縮荷重が高い場合に、例えばゴム硬度４０°Ｈｓ以下の低硬度の絶縁ゴム、発泡ゴムからなるサポート層１０を使用すれば、電気コネクタ全体の圧縮荷重の低減が期待できるのは明らかである。また、この電気コネクタの導通接続の際、導電層１内の金属粉末５が鎖状に連なる鎖状粉末４であるので、体積抵抗率が実に小さく、圧縮率に影響されない安定した抵抗値を得ることができる。さらに、接続時にガラス基板や回路基板に与える負荷が少ないので、二次的な不具合を起こすこともない。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、無用な温度上昇を招くことなく導通接続の安定化が期待でき、電気接合物の破損のおそれが少なく、加工条件や加工設備等に制約の生じることがないという効果がある。また、接続不良を抑制することができ、微小電流から高い電流値を必要とする回路接続でも、十分安定した状態で使用することができる。
【００２６】
また、接続時の圧縮率を低く、低荷重にすることができるので、例えば半導体パッケージ等の検査時に用いれば、半導体パッケージ端子の変形、チップの内部破壊の防止を図ることができる。また、例えばガラス基板等からなる回路基板に与える負荷の低減により、検査機器、電子機器の小型化、軽量化に資することが可能になる。また、より低ピッチの電気コネクタや高さの低い電気コネクタをも得ることができるし、鎖状粉末の含有量を減少させることができるので、導電部材のコスト低減を実現することが可能になる。さらに、既存の設備で製造することができるので、生産性を向上させることができ、製造コストの低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気コネクタの実施形態を示す斜視説明図である。
【図２】本発明に係る電気コネクタの実施形態を示す模式断面説明図である。
【図３】本発明に係る電気コネクタの第２の実施形態を示す斜視説明図である。
【符号の説明】
１導電層
２絶縁層
３絶縁性エラストマー樹脂
４鎖状粉末
５金属粉末
６サポート層

Claims

対向する電気接合物を電気的に接続する電気コネクタであって、
複数の導電層と絶縁層とを並べ設け、各導電層を、絶縁性エラストマー樹脂１００質量部に、２００〜５００質量部の鎖状粉末を含有した導電部材としたことを特徴とする電気コネクタ。
導電部材の鎖状粉末を、連なって略鎖状をなす１０〜２００ｎｍの金属粉末とした請求項１記載の電気コネクタ。