JP2005259475A - 異方導電性シート - Google Patents

Abstract

【課題】高速デジタル信号を確実に伝達する異方導電性シートを提供する。
【解決手段】所定条件下で厚み方向に導電性を有する異方導電性シートであって、誘電率が２．２８以下及び／又は誘電損失が０．０２５以下の絶縁性のマトリックス部材と、前記所定条件下で前記厚み方向に導電性を有する導電性部材と、を含み、表裏面間に通電可能な前記導電性部材が、前記マトリックス部材に点在し、前記導電性部材と前記マトリックス部材とが化学的に結合する異方導電性シートを提供する。特に、前記マトリックス部材を、均質なマイクロセル構造体である発泡構造の樹脂発泡体を有する樹脂材料から構成し、少なくとも１つの前記導電性部材を導電性エラストマーとして構成できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、異方導電性シートに関し、特に高周波若しくは高速のデジタル信号を伝達する異方導電性シートに関する。

近年、情報通信技術の発達などに伴い、高周波数帯域を使用するコンピュター、携帯電話などの通信機器における高周波送受信器などが増加している。その為、これらに用いられるプリント配線基板において、高周波特性の良い、低誘電率及び低誘電損失のものが切望されている。一般に、民生用プリント配線基板としては、ガラス基材エポキシ樹脂積層板、紙基材フェノール樹脂積層板などが使用されているが、これらの基板では、誘電率が４．８、誘電損失が０．０１５程度と比較的高く、高周波数帯域を使用するコンピュター、高周波送受信器などの部品には必ずしも適しているわけではない。

一方、低誘電率及び低誘電損失を与えるプリント配線基板として、ガラス布フッ素樹脂材料（低誘電率；２．６、誘電損失；０．００５）のプリント配線基板が知られている。又、基板の構造を変え、誘電率を低くしたものとしては、多孔質フッ素樹脂（ゴアテックス）誘電体を用いて誘電体中に空隙を形成したプリント基板（例えば、特許文献１）、誘電体層に熱可塑性樹脂発泡体を用いたプリント基板（例えば、特許文献２）、発泡樹脂層を用いたプリント基板（例えば、特許文献３）などが提案されている。
特開昭６４−４２８９０号公報 特開昭６２−６９５８０号公報 特開平６−１２５１５４号公報

しかし、前記プリント配線基板自体は、低誘電率や低誘電損失を達成できたとしても、装置全体として減衰を避けることができるように他の部品においても、同様に誘電率や低誘電損失が望まれている。

本発明は、上述の懸念点に鑑み、プリント配線基板以外の部品で、高周波数帯域の信号を吸収若しくは反射などによって、有効に伝達し難い部品を見出し、適切な処理を施して、高周波数帯域の信号を無駄に減衰させることなく、伝達するようにすることを目的とする。

高周波信号の減衰を部品毎に正確に測定することは、必ずしも容易ではないが、プリント配線基板以外に、減衰の原因となり得るものとして、電子部品と基板又はプリント配線基板とプリント配線基板の間を接続する異方導電性シートが、高周波信号の減衰の原因となり得ることを見出した。このような減衰を有効に防止するためには、上述のように誘電率や誘電損失を低減することが有効と考えられるが、異方導電性シートに要求される導電性などの所定の物性を満足することが望まれる。

そこで、異方導電性シートに使われてきたような導電性のエラストマーと誘電率や誘電損失の低い材料をうまく組合わせることによって、高周波信号の減衰を防止しつつ、基板と部品間又は基板と基板間の信号を確実に伝達することができる。特に、絶縁性のマトリックス部材を、均質なマイクロセル構造体である発泡構造の樹脂発泡体を有する樹脂材料から構成し、少なくとも１つの導電性部材を導電性エラストマーとして構成できる。

より具体的には、本発明は、以下のようなものを提供する。

（１） 所定条件において厚み方向に導電性を有する異方導電性シートにおいて、誘電率が２．２８以下及び／又は誘電損失が０．０２５以下の絶縁性のマトリックス部材と、前記所定条件下で前記厚み方向に導電性を有する導電性部材と、を含み、表裏面間に通電可能な前記導電性部材が、前記マトリックス部材間に点在し、前記導電性部材と前記マトリックス部材とが化学的に結合する異方導電性シート。

（２） 前記マトリックス部材が、発泡性のエラストマーである前記（１）記載の異方導電性シート。

（３） 前記導電性部材が、導電性エラストマーである前記（１）又は（２）記載の異方導電性シート。

（４） 前記導電性部材と前記マトリックス部材とは、シランカップリング剤により結合する前記（１）から（３）のいずれかに記載の異方導電性シート。

（５） 前記（１）から（４）のいずれかに記載の異方導電性シートを挟持するプリント配線基板対。

上述の異方導電性シートは、部品又は基板の端子若しくは接触子に押付けられることにより、その厚み方向に導電性を有するようになり得る。このとき、シートの平面方向には、導電性が極めて低いため、シートを挟んで対面する端子若しくは接触子間でのみ導電性を有するようになるものである。このようにして、両端子若しくは接触子間で信号を伝達することができる。従って、所定の条件は、異方導電性シートに圧縮力が加わる、又は、圧縮ひずみが生じるなどを含んでよい。

絶縁性とは、導電性が極めて低い状態を意味することができる。例えば、１００Ｖで、１ＭΩ・ｃｍ以上であってよい。マトリックス部材は、異方導電性シートを構成するそれ以外の構成要素に対して、少なくとも１つの該構成要素が、電気的に他の同種の構成要素から隔離するものであってもよい。別の面から見れば、このマトリックス部材は、異方導電性シートの主要な構成要素となる部材を意味することもできる。

前記異方導電性シートは、前記所定条件下で、その厚み方向に導電性を有することができるが、これは、前記マトリックス部材以外に、導電性部材を有するからである。導電性部材は、通常の状態で、その厚み方向に導電性を有しても、有しなくてもよいが、前記所定の条件で導電性を有することができる。このような材料としては、導電性のエラストマーなどが例として上げられる。

導電性部材が、マトリックス部材間に点在するとは、各導電性部材が、このマトリックス部材によって囲まれ、他の導電性部材と電気的に絶縁されている状態を意味することができる。ただし、幾つかの導電性部材が互いに重なりあって、１つの導電性部材を構成し、このマトリックス部材間に点在することを妨げるものではない。点在は、規則性を持っていてもよく、持っていなくてもよい。接続する端子などの配置に応じて、所定の位置に導電性部材を配置してもよい。

前記導電性部材と前記マトリックス部材とが化学的に結合するとは、接着剤などにより結合されていることを含んでよい。界面全域で結合していてもよいが、一部で結合している場合を含んでよい。このように化学的に結合していると、圧縮ひずみなどにより、界面がずれることを有効に防ぐことができ得る。又、圧縮力を除加したときにひずみが友好的に復元し得る。

前記異方導電性シートは、基板と部品及び／又は基板と基板間の信号を伝達することができるが、これらの部品や基板をこの異方導電性シートを介して実装した基板などのモジュールに用いることができる。この異方導電性シートは脱着可能に狭持してもよく、溶接や接着などにより、脱着が困難な状態で部品などの実装において組み込むこともできる。

本発明によれば、高周波の信号をあまり減衰させないようにして、端子や接触子に伝達することができる。

本発明の１つの実施例にかかる異方導電性シートにおいて、シート面を規定する１の方向をＸ方向とし、このＸ方向に直交し該シート面に含まれる方向をＹ方向とし、前記Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とした場合に、Ｚ方向に所定の厚みを有する。このように異方導電性シートは、シート面（Ｘ−Ｙ平面に沿う表面）に略平行な裏面を有する。この異方導電性シートのＹ方向に巾を持ちＸ方向に伸びる縞模様の短冊状部材において、導電性を有する導電性部材（「導電性ピース」）及び非導電性の非導電性部材（「非導電性ピース」）をＸ方向に交互に配置した縞模様の短冊状部材（「縞短冊」）と、Ｙ方向に巾を持ちＸ方向に伸びる非導電性部材からなる非導電性短冊状部材（「非短冊」）と、を相互にＹ方向に並んだ状態で含む。

このような縞短冊における前記導電性ピースと前記非導電性ピースの繰り返し間隔がＸ方向に約８０μｍ以下であってよく、Ｙ方向に約１１０μｍ以下であってよい。前記縞短冊の巾が約８０μｍ以下であってよく、前記非短冊の巾が約８０μｍ以下であってよい。

前記導電性ピースが導電性エラストマーからなってよく、前記非導電性ピースが非導電性の発泡樹脂若しくは非導電性エラストマーからなってよい。前記導電性ピース及び前記非導電性ピースを交互に含むようにして、前記縞短冊が構成されてよい。前記非短冊は、非導電性の発泡樹脂若しくは非導電性エラストマーからなってよい。非導電性の発泡樹脂若しくは非導電性エラストマーは、低い誘電率及び／又は誘電損失を有する。即ち、導電性エラストマーよりも低い誘電率及び／又は誘電損失を有することが好ましい。より好ましくは、誘電率は、２．２８以下であり、誘電損失は、０．０２５以下である。又、前記化学的結合の少なくとも一部がカップリング剤により行なわれることもできる。

上述の異方導電性シートにおいて、前記異方導電性シートの表面及び／又は裏面において、前記導電性ピースがそのまわりの前記非導電性ピース又は非短冊に比べ、突出していてもよい。

所定の厚みを有すると共にこの厚みの表及び裏にそれぞれ所定の表面及び裏面を有する可撓性の異方導電性シートについては、導電性部材からなる導電性シート部材（Ａ）（「導電性シート（Ａ）」）と非導電性部材からなる非導電性シート部材（Ｂ）（「非導電性シート（Ｂ）」）とを交互に積み重ねてＡＢシート積層体（Ｃ）を得るＡＢシート積層工程と、このＡＢシート積層工程で得られた前記ＡＢシート積層体（Ｃ）を所定の厚さで切断してゼブラ状シートを得る第１の切断工程と、この第１の切断工程で得られた前記ゼブラ状シートと非導電性部材からなる非導電性シート部材（Ｄ）（「非導電性シート（Ｄ）」）とを交互に積み重ねてＣＤシート積層体（Ｅ）を得るＣＤシート積層工程と、このＣＤシート積層工程で得られた前記ＣＤシート積層体（Ｅ）を所定の厚さで切断する第２の切断工程と、を含むようにして、この異方導電性シートを製造することができる。

又、前記ＡＢシート積層工程において、前記導電性シート（Ａ）を前記非導電性シート（Ｂ）の上に積み重ねる前にカップリング剤を前記非導電性シート（Ｂ）に施し、前記非導電性シート（Ｂ）を前記導電性シート（Ａ）の上に積み重ねる前にカップリング剤を前記導電性シート（Ａ）に施し、前記ＣＤシート積層工程において、前記ゼブラ状シートを前記非導電性シート（Ｄ）の上に積み重ねる前にカップリング剤を前記非導電性シート（Ｄ）に施し、前記非導電性シート（Ｄ）を前記ゼブラ状シートの上に積み重ねる前にカップリング剤を前記ゼブラ状シートに施すようにして、この異方導電性シートを製造することができる。

ここで、前記導電性シート（Ａ）、前記非導電性シート（Ｂ）は、それぞれ、単一の種類のシート部材であってもよく、異なる種類のシート部材の集まりであってもよい。例えば、導電性シート（Ａ）が、材質は同じであってもその厚さを変えたシート部材の集まりであってもよい。交互に積み重ねるとは、前記導電性シート（Ａ）と前記非導電性シート（Ｂ）を任意の順で互い違いに積み重ねることを意味してよいが、第３のシートや膜、その他の部材などを更に前記導電性シート（Ａ）と前記非導電性シート（Ｂ）間に挟み込むことを妨げない。又、各シート部材を積み重ねる工程において、シート間にカップリング剤を施し、シート間が結合されるようにしてもよい。このような積み重ねで作られたＡＢシート積層体（Ｃ）は、シート間の結合性を増すため、シート部材自体のキュアをより進めるために、或いは、その他の目的で加熱などをしてもよい。

前記ＡＢシート積層体（Ｃ）については、超鋼カッター、セラミックカッターなどの刃による切断や、ファインカッターのような砥石を使った切断、ソーのようなのこぎりによる切断や、その他の切削機器や切断器具（レーザー切断機のような非接触型の切断装置を含んでもよい）による切断をすることができる。又、切断の過程において、過熱を防止するために、きれいな切断面を出すために、或いは、その他の目的のために切削油などの切削フルーイドを用いてもよく、乾式で切断してもよい。又切断の対象物（例えばワーク）を単独で或いは切削機器・器具と共に回転などして動かして切断してもよいが、切断のための種々の条件は、前記ＡＢシート積層体（Ｃ）に合わせて適宜選択されるのはいうまでもない。所定の厚さで切断するとは、予め決めておいた厚さを持つシート部材が得られるように切断することを意味してよく、所定の厚さは、均一でなければならないわけではなく、シート部材の場所により厚みが変化してもよい。

前記ゼブラ状シートと前記非導電性シート（Ｄ）とを交互に積み重ねてゼＤシート積層体（Ｅ）を得るゼＤシート積層工程においても、上述の導電性シート（Ａ）及び非導電性シート（Ｂ）からＡＢシート積層体（Ｃ）を得るＡＢシート積層工程と同様である。又、前記ゼＤシート積層体（Ｅ）を所定の厚さで切断する第２の切断工程においても、上述のＡＢシート積層体（Ｃ）を切断する第１の切断工程と同様である。

本発明では、所定の厚みを有すると共にこの厚みの表及び裏に所定の表面及び裏面を有する可撓性の異方導電性シートであって； 前記所定の厚みに略合致する所定の高さと、所定の巾とを有し、これらの高さ及び巾のいずれよりも長い長さを有する短冊状部材であって、この短冊状部材の長さ方向に導電性の導電性部材（「導電性ピース」）と非導電性の非導電性部材（「非導電性ピース」）とが交互に配置される縞模様の短冊状部材（「縞短冊」）と； 前記所定の厚みに略合致する所定の高さと、所定の巾とを有し、これらの高さ及び巾のいずれよりも長い長さを有する短冊状部材であって、非導電性の非導電性短冊状部材（「非短冊」）と；が、それぞれの高さと長さをそろえるようにして、巾方向に並んだ幅の広い短冊状部材（「幅広短冊」）を、その高さが前記異方導電性シートの厚みに略相当するように含むことを特徴としてよい。

「所定の厚みを有すると共にこの厚みの表及び裏に所定の表面及び裏面を有する」とは、通常のシートが持つ特徴であってよい。この異方導電性シートは、ある厚みを有し、厚みよりも大きな寸法で規定される表面及び裏面を厚みの前後若しくは上下に有していてよい。「可撓性」とは、シートが撓み得ることを意味してよい。「縞短冊」は、導電性ピースと非導電性ピースが交互につながったような細長い形状をしていてよい。縞短冊の高さ（又は厚み）は、導電性ピース及び非導電性ピースの高さ（又は厚み）と略同じであってよく、一定の高さ（又は厚み）を持ってよい。又、縞短冊の巾は、導電性ピース及び非導電性ピースの巾と略同じであってよく、一定の巾を持ってよい。「非短冊」は、縞短冊と略同じ高さ（又は厚み）と長さを持ってよい。従って、「幅広短冊」は、縞短冊と非短冊が高さと長さをそろえて巾方向に結合されたもので、前記縞短冊の巾と非短冊の巾とを足した以上又は略同一の巾を持ってよい。

導電性を有するというのは、導電率が十分高いことであってよい。又、電気抵抗が十分低いことであってよい。又、異方導電性シート全体としては、かかる構成を有する異方導電性シートの導電方向において十分な導電性を持たせることができるような導電性を有することを意味し、通常接続される端子間の抵抗が１００Ω以下（より好ましくは１０Ω以下、更に好ましくは１Ω以下）であることが好ましい。

非導電性とは、導電率が十分低いことであってよく、又、インピーダンス若しくは電気抵抗が十分高いことであってよい。又、異方導電性シート全体としては、かかる構成を有する異方導電性シートの非導電方向において十分な非導電性を持たせることができるような非導電性を有することを意味し、抵抗が１０ｋΩ以上（より好ましくは１００ｋΩ以上、更に好ましくは１ＭΩ以上）であることが好ましい。

交互に配置された縞模様の短冊状部材（「縞短冊」）とは、導電性ピースと非導電性ピースが交互に配置され、仮に導電性ピースと非導電性ピースの色が違えば縞模様になっている細長い部材であってよく、実際に縞模様に見える必要はない。ただし、このような交互配置は、縞短冊の全体にわたる必要はなく、一部にそのような状態があればよい。

繰り返し間隔とは、隣り合う導電性ピースと非導電性ピースの長さ（短冊状部材の長手方向）を足して２で割った距離が相当し、かかる距離が複数存在する場合は、最も短い距離のことを意味してよい。又、一般には、ある略直線をシート上に描いたときにその略直線をたどることにより導電性部材（Ｉ）／非導電性部材（ＩＩ）／導電性部材（ＩＩＩ）／非導電性部材（ＩＶ）、又は、非導電性部材（Ｉ）／導電性部材（ＩＩ）／非導電性部材（ＩＩＩ）／導電性部材（ＩＶ）、を通過する際に、上述の（ＩＩ）と（ＩＩＩ）を通過するときのそれぞれの距離を足して２で割ったものが相当すると考えられる。又、適用される端子間隔とは、例えば、異方導電性シートの導電方向において回路基板及び／又は電子部品に複数の接続すべき端子がある場合に、それらの端子間における当該シートの非導電方向における距離をいい、かかる距離が複数ある場合は、最小の距離を意味してよい。

又、本発明では、前記縞短冊において前記導電性ピースと非導電性ピースの繰り返し間隔がＸ方向に約８０μｍ以下であり、Ｙ方向に約１１０μｍ以下であり、前記縞短冊の巾が約８０μｍ以下であり、前記非短冊の巾が約８０μｍ以下であってよい。縞模様については上述のように実際に縞模様に見える必要はなく、交互に配置された状態を表現しているにすぎない。ここで、繰り返し間隔は上述と同様であり、Ｘ及びＹ方向の繰り返し間隔がＸ方向に約８０μｍ以下であり、Ｙ方向に約１１０μｍ以下であり、かつ、前記２つの巾が、約８０μｍ以下、であってよい。又、より好ましくは、それぞれに約５０μｍ以下である。

又、本発明では、前記縞短冊を構成する前記導電性ピース及び前記非導電性ピースがそれぞれ導電性エラストマー及び非導電性エラストマーからなり、各部材の間で相互に化学的な結合が行われているものであり（「化学的結合」）、この化学的結合の少なくとも一部がカップリング剤により行われていることを特徴としてよい。本発明では、前記の各部材間において化学的な結合が行われていてよく、異方導電性シートは一体として取り扱われる。一般に、未加硫のエラストマー（即ち、加熱などの架橋処理を行っていないもの）の場合は、加硫（即ち、加熱などの架橋処理）により、同じく未加硫のエラストマーや加硫済みのエラストマーとの間で架橋に伴い分子レベルでの化学的な結合が可能である。又、これらの組合わせであっても、それ以外の組合わせであっても、カップリング剤により（プライマーなどによる表面処理を含んでよい）、界面において分子レベルでの化学的な結合が行われることが可能である。この化学的結合の特徴は、結合力が強いことであり、例えば、金属細線をエラストマー内に挿入した異方導電性シートにおける金属細線とエラストマーとの結合よりも強固である。又、この化学的結合は、物理的結合や機械的結合に対する言葉として把握することもできる。

導電性エラストマーとは、導電性を有するエラストマーのことをいい、通常、体積固有抵抗を低く（例えば、１Ω・ｃｍ以下）するように、導電性の材料を混ぜたエラストマーであってよい。具体的には、エラストマーとして、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ブタジエン−スチレン、ブタジエン−アクリロニトル、ブタジエン−イソブチレンなどのブタジエン共重合体や共役ジエン系ゴム及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及びこれらの水素添加物、クロロプレン重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、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、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、軟質液状エポキシゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴムなどが使用される。これらの中でも、耐熱性、耐寒性、耐薬品性、耐候性、電気絶縁性、及び安全性に優れるシリコーンゴムが好適に用いられる。このようなエラストマーに、金、銀、銅、ニッケル、タングステン、白金、パラジウム、その他の純金属、ＳＵＳ、りん青銅、ベリリウム銅などの金属の粉末（フレーク、小片、箔なども可）やカーボンなどの非金属の粉末（フレーク、小片、箔なども可）などの導電性の物質を混合することにより、導電性エラストマーが構成される。尚、カーボンにはカーボンナノチューブやフラーレンなどを含んでいてよい。

これらの導電性エラストマー及び非導電性エラストマーを結合させるカップリング剤は、これらの部材を結合させる結合剤で、通常の市販の接着剤を含んでよい。具体的には、シラン系、アルミニウム系、チタネート系などのカップリング剤であってよく、シランカップリング剤が良好に用いられる。

又、本発明に係る異方導電性シートにおいては、前記導電性部材が前記非導電性マトリックスに比べ、突出していることを特徴としてよい。「突出している」とは、異方導電性シートの厚みにおいて、非導電性マトリックス部位よりも導電性部材の部位の方が厚い場合、異方導電性シートを水平に置いたときに非導電性マトリックスの上側面の位置が導電性部材の上側面の位置よりも低い場合、及び／又は、異方導電性シートを水平に置いたときに非導電性マトリックスの下側面の位置が導電性部材の下側面の位置よりも高い場合、であってよい。このようにすると、電子部品や基板の端子の電気的接触がより確実になる。これら端子がシートに近づく際に導電性部材に最初に接触し、シートへの押付け力により適度な接触圧が確保できるからである。

以下、図面を参照し、本発明の実施例を上げつつ、本発明をより詳しく説明するが、本実施例は本発明の好適な例として具体的な材料や数値をあげたものであるので、本発明は本実施例に限られるものではない。

図１は、本発明の実施例である異方導電性シート１０を示す。本実施例の異方導電性シート１０は、矩形状のシート部材であるが、非導電性部材からなる短冊状部材１２と導電性部材及び非導電性部材を交互に配置した縞模様の短冊状部材１４とを交互に配置することにより構成されている。隣り合う前記非導電性部材からなる短冊状部材１２と縞模様の短冊状部材１４は、カップリング剤により結合されている。本実施例の異方導電性シートでは、導電性エラストマーとしては、信越ポリマー株式会社製の導電性シリコーンゴムを用いており、カップリング剤は、信越ポリマー株式会社製のシランカップリング剤を用いている。非導電性のエラストマーの物性は以下のとおりである。
誘電率（ε、１Ｇｚ）＝２．２８
誘電正接（Ｔａｎδ）＝０．０２５
体積抵抗率（Ω・ｃｍ）＝１．００Ｅ＋１３
セルサイズ（μｍ）＝１〜２

図２は、図１の左上隅を拡大した部分拡大図で、両短冊状部材１２、１４をより詳しく示している。図１の非導電性部材からなる短冊状部材１２は、ここでは、短冊状部材２０が相当し、図１の縞模様の短冊状部材１４（「縞短冊」）は、非導電性部材２２及び導電性部材２４からなる縞短冊が相当する。即ち、非導電性の短冊状部材２０（「非短冊」）の隣に非導電性部材２２導電性部材２４からなる縞短冊が配置され、その隣に非短冊２０が配置され、更に、非導電性部材２２及び導電性部材２４からなる縞短冊が配置される構造となっている。これらの短冊状の部材の厚みは、本実施例においては略同じ（Ｔ）である。上述のように隣り合う両短冊状部材は、互いにカップリング剤により結合されており、縞短冊１４を構成する隣り合う導電性及び非導電性部材もカップリング剤で結合されており、図１に示すような１枚のシートを構成する。ここで、結合させているカップリング剤は、非導電性であり、シートの面方向の非導電性は担保されている。

非短冊２０は、巾がｔ_１２であり、縞短冊１４は、巾がｔ_１４である。これらの巾は、本実施例では全て同一であるが、一部に同一であってもよく、全て異なっていてもよい。これらの巾は、後に述べる本実施例の異方導電性シートの製造方法において容易に調整できる。又、縞短冊１４は、長さｔ_２２の非導電性部材２２及び長さｔ_２４の導電性部材２４から構成される。これらの各部材の長さは、本実施例において全て同一であるが、一部に同一であってもよく、全て異なっていてもよい。これらの長さは、後に述べる本実施例の異方導電性シートの製造方法において容易に調整できる。

尚、本実施例においては、縞短冊の導電性部材（「導電性ピース」）の長さを約５０μｍとし、非導電性部材（「非導電性ピース」）の長さを約３０μｍとし、縞短冊の巾を約５０μｍとし、非短冊の巾を約５０μｍとしているが、他の実施例において、それらより長く（又は大きく）又は短く（又は小さく）することができることはいうまでもない。

本実施例の場合、繰り返し間隔は、２つの隣り合う異種エラストマーの長さを足して２で割った数値、即ち、［（ｔ_２２＋ｔ_２４）／２］が相当する。異方導電性シート全体としては、これらの数値の平均値を用いて異方導電性シートを表現してもよいが、最小値を用いて表現することもできる。又は、これら最小値及び平均値などを組合わせて用いることもできる。平均値を用いる場合は、シート全体としてのファインピッチの性能を示し、最小値を用いるときは、保証できる最小端子間間隔を規定すると考えられる。又、比較的均一に導電性エラストマーが配置されている場合は、縞模様の短冊状部材において、単位長さあたりの所定の長さの導電性エラストマーの出現回数や導電性エラストマーの累積長さを用いてもよい。本実施例においては、繰り返し間隔は、平均若しくは最小値を用いたとしても約４０μｍであり、単位長さあたりの導電性エラストマーの累積長さは、約０．６ｍｍ／ｍｍである。

本実施例の異方導電性シートは、上述の巾や長さを足すことにより、その寸法が明示できるが、巾や長さに制限はなく、又、厚みＴについても制限がない（本実施例の異方導電性シートの厚みは、約１ｍｍである。）。ただし、回路基板と電子部品の端子間を接続するために用いる場合は、これらの寸法と整合するような大きさであると好ましい。このような場合は、通常０．５〜３．０ｃｍ×０．５〜３．０ｃｍの厚みが０．５〜２．０ｍｍである。

図３から６において、上述の実施例の異方導電性シートを製造する方法を説明する。図３においては、導電性シート部材（Ａ）７０（「導電性シート（Ａ）」）及び非導電性シート部材（Ｂ）８０（「非導電性シート（Ｂ）」）が用意されており、これらから、各種シート部材を交互に積み上げてＡＢシート積層体（Ｃ）を作成している様子を示している。積み上げ途中のＡＢシート積層体９０には、更に、非導電性シート８２が積み上げられ、その上に導電性シート７２が積み上げられている。これらのシート部材の間には、カップリング剤が施されており、シート部材間は結合される。積み上げ途中のＡＢシート積層体９０の一番下には、非導電性シート８２が配置されており、このシート部材の厚みが、図１及び２におけるｔ_２２に相当すると考えてよく、そのすぐ上の導電性シート７２の厚みが、図１及び２におけるｔ_２４に相当すると考えてよい。即ち、図１及び２の縞短冊１４における非導電性ピース及び導電性ピースの長さは、これらシート部材の厚みを変えることにより自由に変えることができる。同様に、非短冊２０に挟まれた縞短冊の各種部材の長さｔ_２２、ｔ_２４は、対応する非導電性及び導電性シート部材の厚みに対応する。通常これらの厚みは、約８０μｍ以下であり、ファインピッチとしてより好ましくは、約５０μｍ以下である。本実施例においては、非導電性部材の長さを約３０μｍとし、導電性部材の長さを約５０μｍとするように厚さを調整した。

尚、導電性シート部材と非導電性シート部材を交互に積み上げることには、導電性シート部材を２枚以上連続して積み上げ、それから、非導電性シート部材を１枚以上積み上げることを含んでよい。又、非導電性シート部材を２枚以上連続して積み上げ、それから、導電性シート部材を１枚以上積み上げることが同様に交互に積み上げることに含まれてよい。

図４は、上述のＡＢシート積層工程により作成されたＡＢシート積層体（Ｃ）９２を切断する第１の切断工程を示している。ＡＢシート積層体９２は、得られるゼブラ状シート部材９１（「ゼブラ状シート」）の厚みが所望のｔ_１４となるように、１−１切断線より切断される。この厚みｔ_１４は、図１及び２におけるｔ_１４に相当する。このように、図１及び２における縞短冊１４の巾は自在に調整することができ、全てを同一としても、異なるとしてもよく、通常は、約８０μｍ以下で、より望ましくは、約５０μｍ以下にされる。本実施例では、約５０μｍとした。

図５は、上述の第１の切断工程により作成されたゼブラ状シート９１及び非導電性シート部材（Ｄ）８０（「非導電性シート（Ｄ）」）から、これらシート部材を交互に積み上げてゼＤシート積層体（Ｅ）を作成している様子を示している。積み上げ途中のＣＤシート積層体（Ｅ）１００には、更に、非導電性シート８６が積み上げられ、その上にゼブラ状シート９６が積み上げられている。これらのシート部材の間には、カップリング剤が施されており、シート部材間が結合される。積み上げ途中のＣＤシート積層体１００の一番下には、非導電性シート８６が配置されており、このシート部材の厚みが、図１及び２における非短冊１２の巾であるｔ_１２に相当すると考えてよい。即ち、図１及び２の２種類の短冊状部材１２、１４の巾は、これらシート部材の厚みを変えることにより自由に変えることができる。通常これらの巾は、約８０μｍ以下であり、ファインピッチとして、より好ましくは約５０μｍ以下である。本実施例においては、非短冊１２の巾を約３０μｍとし、縞短冊１４の巾を約５０μｍとするように厚さを調整した。

図６は、上述のＣＤシート積層工程により作成されたゼＤシート積層体（Ｅ）１０２を切断する第２の切断工程を示している。積層体１０２は、得られる異方導電性シート１０４の厚みが所望のＴとなるように、２−２切断線より切断される。従って、通常は難しい薄い異方導電性シートの作成や厚い異方導電性シートの作成が容易にできる。通常は、約１ｍｍ程度であるが、薄くする場合は、約１００μｍ以下（特に望まれる時には約５０μｍ以下）にすることもでき、数ｍｍとすることもできる。本実施例では、約１ｍｍとした。

図７及び８に上述の異方導電性シートを製造する方法をフローチャートに表した。図７は、ゼブラ状シートを作成する工程を示す。まず、非導電性シートを積み重ねるための所定の位置に置く（Ｓ−０１）。オプションとしてカップリング剤を前記非導電性シートの上に施す（Ｓ−０２）。オプションであるため、この工程を省くことができることはいうまでもない（以下同様）。導電性シート（Ａ）をその上に置く（Ｓ−０３）。積まれたＡＢシート積層体（Ｃ）の厚さ（又は高さ）が所望の厚さ（又は高さ）になっているかをチェックする（Ｓ−０４）。もし所望（所定）の厚さになっていれば第１の切断工程（Ｓ−０８）へと進む。もし所望（所定）の厚さになっていなければオプションとしてカップリング剤を前記導電性シート（Ａ）に施す（Ｓ−０５）。非導電性シート（Ｂ）をその上に置く（Ｓ−０６）。積まれたＡＢシート積層体（Ｃ）の厚さ（又は高さ）が所望の厚さ（又は高さ）になっているかをチェックする（Ｓ−０７）。もし所望（所定）の厚さになっていれば第１の切断工程（Ｓ−０８）へと進む。もし所望（所定）の厚さになっていなければＳ−０２工程に戻り、オプションとしてカップリング剤を前記非導電性シート（Ｂ）に施す。第１の切断工程（Ｓ−０８）では、１枚ずつ若しくは複数枚同時にゼブラ状シートを切り出し、ゼブラ状シートをストックしておく（Ｓ−０９）。

図８は、ゼブラ状シートと非導電性シート（Ｄ）から異方導電性シートを作成するゼＤシート積層工程を示す。まず、非導電性シート（Ｄ）を積み重ねるための所定の位置に置く（Ｓ−１０）。オプションとしてカップリング剤を前記非導電性シート（Ｄ）の上に施す（Ｓ−１１）。ゼブラ状シートをその上に置く（Ｓ−１２）。積まれたゼＤシート積層体（Ｅ）の厚さ（又は高さ）が所望の厚さ（又は高さ）になっているかをチェックする（Ｓ−１３）。もし所望（所定）の厚さになっていれば第２の切断工程（Ｓ−１７）へと進む。もし所望（所定）の厚さになっていなければオプションとしてカップリング剤を前記ゼブラ状シートに施す（Ｓ−１４）。非導電性シート（Ｄ）をその上に置く（Ｓ−１５）。積まれたゼＤシート積層体（Ｅ）の厚さ（又は高さ）が所望の厚さ（又は高さ）になっているかをチェックする（Ｓ−１６）。もし所望（所定）の厚さになっていれば第２の切断工程（Ｓ−１７）へと進む。もし所望（所定）の厚さになっていなければＳ−１１工程に戻り、オプションとしてカップリング剤を前記ゼブラ状シートに施す。第２の切断工程（Ｓ−１７）では、１枚ずつ若しくは複数枚同時に異方導電性シートを切り出す（Ｓ−１８）。

図９、１０、及び、１１に、第２の実施例を示す。この第２の実施例では、加硫済みの導電性シート部材と未加硫の非導電性シート部材を用い、上述のような方法で異方導電性シート１１０を作成した。図１０及び１１は、この異方導電性シート１１０のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を示している。これらの図からわかるように、シート表面では、導電性部材１２４が凸状態にあり、非導電性部材１２０、１２２よりも突出しているので、コンタクトの信頼性が高い。このような形状となったのは、加熱による未加硫のゴムが収縮したからである。この時の導電性エラストマーは、加硫済みのものであり、非導電性エラストマーは未加硫のものである。未加硫の非導電性エラストマーは、加熱などにより加硫済みのエラストマーと接着することができる。そのため、上述の製造方法において、オプションのカップリング剤の付与は必ずしも必要ではなく、工程から削除することができる。

図１２から１４は、本発明の別の実施例を図示したものである。図１２において、四角柱状の導電性エラストマーからなる導電性部材３１が、発泡樹脂からなるマトリックス部材１Ｅにより囲まれ、異方導電性シート２００面上に点在していることがわかる。このとき、マトリックス部材の体積パーセントは、上述の実施例に比べ低いが、マトリックス部材は効果的に導電性部材を電気的に絶縁している。尚、導電性部材は、異方導電性シート２００の厚み方向に貫通しており、導電特性の均一性が保たれていることが分かる。図１３は、円柱状の導電性エラストマーからなる導電性部材４１が、発泡樹脂からなるマトリックス部材１Ｆにより囲まれ、異方導電性シート２１０面上に点在していることがわかる。四角が丸に変更になった以外は、上述と同様である。図１４は、図１の異方導電性シート１０と異なり、導電性部材２４の配置がランダムになっている異方導電性シート１０’を示している。その他特徴については、図１の異方導電性シートと同様である。

図１５及び１６は、本発明の実施例の１つである異方導電性シート１０を、２つの基板４０及び５０の間に挟んで適用した例を示す。図１５で、２つの基板４０及び５０の間に挟まれ、圧縮力を加えられた異方導電性シート１０は圧縮ひずみが与えられ、基板４０及び５０それぞれの端子４２及び５２の間の導電性を確保している様子が模式的に断面図で示されている。端子４２及び５２が基板４０及び５０の表面よりわずかに突出することにより、端子表面での異方導電性シート１０の接触圧がその近傍より高いことが予想される。端子４２及び５２の間の異方導電性シート１０にある導電性部材２２により、導電チャンネルが形成されていることが分かる。又、導電性部材２２と非導電性部材２４の界面が化学的に結合されているため、表面凹凸などに起因する界面でのせん断力に抗して異方導電性シート１０の形状を保持し、圧縮加重が取り除かれたときに復元することが可能である。図１６は、端子４２に接触する異方導電性シート１０の接触面を模式的に示したものである。複数の導電性部材２４が非導電性部材１２、２２に囲まれつつ、端子４２に電気的に接続されている様子がわかる。

本発明の実施例の１つである異方導電性シートを示す斜視図である。 本発明の実施例の１つである異方導電性シートを示す図１の上左部を部分的に拡大した部分拡大図である。 本発明の実施例の１つである異方導電性シートを製造する方法に関し、導電性シートと非導電性シートを積層する工程を図解したものである。 本発明の実施例の１つである異方導電性シートを製造する方法に関し、図３において積層した導電性シートと非導電性シートの積層体を切断する工程を図解したものである。 本発明の実施例の１つである異方導電性シートを製造する方法に関し、図４において切断したシートと非導電性シートを積層する工程を図解したものである。 本発明の実施例の１つである異方導電性シートを製造する方法に関し、図５において積層した積層体を切断する工程を図解したものである。 本発明の実施例の１つである異方導電性シートを製造する方法において、積層体（Ｃ）そしてゼブラ状シート部材を作成する方法をフローで示したものである。 本発明の実施例の１つである異方導電性シートを製造する方法において、ゼブラ状シート部材などから異方導電性シートを作成する方法をフローで示したものである。 本発明のもう１つの実施例である異方導電性シートの平面図である。 図９における本発明のもう１つの実施例である異方導電性シートのＡ−Ａ断面図である。 図９における本発明のもう１つの実施例である異方導電性シートのＢ−Ｂ断面図である。 本発明のもう１つの実施例である異方導電性シートの平面図である。 本発明のもう１つの実施例である異方導電性シートの平面図である。 本発明のもう１つの実施例である異方導電性シートの平面図である。 異方導電性シートを基板の端子間に狭持した状態を示す断面模式図である。 異方導電性シートを基板の端子間に狭持したときの端子と接触する接触面を模式的に示した図である。

符号の説明

１０ 異方導電性シート
１２ 短冊状部材
１４ 縞短冊
１Ｅ マトリックス部材
１Ｆ マトリックス部材
２０ 非短冊
２２ 導電性部材
２４ 導電性部材
２５ 界面
３１ 導電性部材
４０ 基板
４１ 導電性部材
４２ 端子
５０ 基板
５２ 端子
７２ 導電性シート
８２ 非導電性シート
８６ 非導電性シート
９０ シート積層体
９１ ゼブラ状シート部材
９２ シート積層体
９６ ゼブラ状シート
１０２ 積層体
１０４ 異方導電性シート
１１０ 異方導電性シート
１２０ 非導電性部材
１２４ 導電性部材
２００ 異方導電性シート
２１０ 異方導電性シート

Claims (5)

1. 所定条件において厚み方向に導電性を有する異方導電性シートにおいて、
   誘電率が２．２８以下及び／又は誘電損失が０．０２５以下の絶縁性のマトリックス部材と、
   前記所定条件下で前記厚み方向に導電性を有する導電性部材と、を含み、
   表裏面間に通電可能な前記導電性部材が、前記マトリックス部材間に点在し、
   前記導電性部材と前記マトリックス部材とが化学的に結合する異方導電性シート。
2. 前記マトリックス部材が、発泡性のエラストマーである請求項１記載の異方導電性シート。
3. 前記導電性部材が、導電性エラストマーである請求項１又は２記載の異方導電性シート。
4. 前記導電性部材と前記マトリックス部材とは、シランカップリング剤により結合する請求項１から３のいずれかに記載の異方導電性シート。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の異方導電性シートを挟持するプリント配線基板対。

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