JP2006196475A - 異方導電性シートおよびコネクター並びに異方導電性シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 異方導電性シートは、厚み方向に伸びる複数の導電路形成部が絶縁部によって絶縁されてなる機能領域部分と、絶縁性の周辺領域部分とよりなり、機能領域部分の厚みが周辺領域部分より大きく、機能領域部分の上面が周辺領域部分より突出する。コネクターは当該異方導電性シートからなる。製造方法は、上型および下型が枠状スペーサーを介して対向配置され、枠状スペーサーは、周辺領域部分に対応するスペーサー本体と、機能領域部分と周辺領域部分の上面の段差に対応するスペーサー本体とが重ねられた金型を用い、平行磁場により導電性粒子を厚み方向に配向させて導電路形成部を形成し、高分子物質材料層を硬化処理する。
【選択図】 図2
Description
すなわち、被検査回路装置は、例えばその下面に設けられた被検査電極が露出された状態で、その周縁部の下面に係合するキャリアーの保持爪により保持されて搬送される場合があるが、全体の厚みが一様な異方導電性シートでは、当該異方導電性シートの周縁部とキャリアーの保持爪とが接触してしまうために、被検査回路装置を所定の位置に正確に配置することができず、そのため、当該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路形成部との電気的接続状態を達成することが困難である、という問題がある。
本発明の他の目的は、上記異方導電性シートを製造する方法を提供することにある。
前記機能領域部分は上面が平坦であって各導電路形成部の上面が絶縁部の上面と同一レベルに位置されており、
前記機能領域部分の厚みが周辺領域部分の厚みより大きく、当該機能領域部分の上面が周辺領域部分の上面より突出して機能領域部分の上面と周辺領域部分の上面とが段差をもって連続しており、
前記機能領域部分における導電路形成部の上面が、被検査回路装置の突出した電極と電気的に接続されることを特徴とする。
また、上記の異方導電性シートにおいては、機能領域部分の上面と周辺領域部分の上面との段差の大きさが0.1mm以上であることが好ましい。
更に、上記の異方導電性シートにおいては、周縁部が、支持部材の開口の内周縁部に固定されていることが好ましい。
また、機能領域部分における導電路形成部の上面上に被検査回路装置が配置された状態において、周辺領域部分の上面とこれに対応する被検査回路装置との間に、キャリアーの保持爪が進入する進入用スペースが形成される構成とすることができる。
上型および下型が枠状スペーサーを介して互いに対向するよう配置されて構成され、上型の下面との上面との間に成形空間が形成された金型であって、当該枠状スペーサーは、形成されるべき異方導電性シート本体における周辺領域部分の厚みと同等の厚みを有する枠状スペーサー本体と、形成されるべき異方導電性シート本体における機能領域部分の上面と周辺領域部分の上面との段差と同等の厚みを有する枠状スペーサー本体とが重ねられてなる金型を用い、
この金型の成形空間内に、高分子物質形成材料中に導電性粒子が分散されてなる流動性の高分子物質材料を注入して形成される高分子物質材料層に厚み方向に平行磁場を作用させることにより導電性粒子を厚み方向に配向させて導電路形成部を形成すると共に、当該高分子物質材料層を硬化処理することを特徴とする。
また、本発明のコネクターによれば、上記の異方導電性シートを有してなるので、電気的に接続されるべき対象物との確実な電気的接続状態を容易に達成することができる。
図1は、本発明の異方導電性シートの一例における全体の構成を示す説明用平面図であり、図2は、本発明の異方導電性シートの電気的接続状態を模式的に示す説明用断面図である。
この例においては、例えば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を行うためのコネクターとして構成された異方導電性シートについて説明する。
図において、1は被検査回路装置であり、5は被検査回路装置1の電気的検査に用いられる接続用回路基板である。
被検査回路装置1には、その下面より突出するよう複数の被検査電極2が形成されている。
接続用回路基板5には、その上面において、被検査電極2のパターンに対応するパターンに従って形成された接続用電極6が形成されていると共に、その接続用電極6が形成された個所以外の表面には、当該接続用回路基板5の絶縁性を維持または接続用電極6の電極パターンを保護するための、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂などよりなる絶縁性保護膜7が設けられている。また、この接続用回路基板5の周縁近傍には、検査装置(図示せず)より伸びるガイドピン40が貫通する貫通孔8が形成されている。
異方導電性シート本体20において、機能領域部分20aは、弾性高分子物質よりなる基材中に導電性粒子が当該異方導電性シート本体20の厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されてなるもの、すなわち、弾性高分子物質よりなる基材全体にわたって導電性粒子が密に充填された、厚み方向に伸びる複数の導電路形成部21が、導電性粒子が全くあるいは殆ど存在しない絶縁部22によって相互に絶縁された状態で配置されてなる、厚み方向に導電性を示す異方導電性のものである。この機能領域部分20aにおける、導電路形成部21は、被検査回路装置1の被検査電極2のパターンに対応するパターンに従って配置されている。
一方、周辺領域部分20bは、上記の基材を構成する弾性高分子物質と同質の弾性高分子物質よりなる絶縁性のものである。
このアスペクト比Aの大きさが1.5以下の場合には、解像度が小さくなってしまうため、被検査電極が高密度に配置された被検査回路装置の電気的検査に用いることができない。一方、アスペクト比の大きさが8より大きい場合には、導電路形成部の有する電気抵抗値が大きくなってしまうため、被検査回路装置の電気的検査に用いることができない。
この比率Bの大きさが1未満の場合には、アスペクト比Aの大きさが過小である場合と同様に、解像度が小さくなってしまうため、被検査電極が高密度に配置された被検査回路装置の電気的検査に用いることができない。一方、比率Bの大きさが3より大きい場合には、隣接する導電路形成部間の絶縁性を確保することが困難になり、また、導電路形成部の有する電気抵抗値が大きくなってしまうため、被検査回路装置の電気的検査に用いることができない。
この比率Cの大きさが5より大きい場合には、厚みが或る程度の大きさに規制される機能領域部分に対して、周辺領域部分の厚みを確保することができなくなるため好ましくない。
この段差Gの大きさd4が0.1mm未満の場合には、後述する進入用スペースが形成されないので、例えばキャリアーなどに保持されて搬送される被検査回路装置との電気的接続を容易に達成することができない。
以上において、得られる異方導電性シート10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。
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。
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、多量に使用すると、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。
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。
また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の0.5〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは1〜30質量%、更に好ましくは3〜25質量%、特に好ましくは4〜20質量%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2.5〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは3〜20質量%、更に好ましくは3.5〜15質量%、特に好ましくは4〜10質量%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3〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは4〜40質量%、更に好ましくは5〜30質量%、特に好ましくは6〜20質量%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、更に好ましくは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、得られる機能領域部分20aは、加圧変形が容易なものとなり、また、当該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、高分子物質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。
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%、更に好ましくは10〜100%、特に好ましくは20〜100%となる量である。
図4は、本発明の異方導電性シートの異方導電性シート本体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。この例の金型は、上型60およびこれと対となる下型65が、枠状スペーサー64を介して互いに対向するよう配置されて構成され、上型60の下面と下型65の上面との間に成形空間が形成されている。
この枠状スペーサー64は、形成されるべき異方導電性シート本体20における機能領域部分20aの上面と周辺領域部分20bの上面とが段差Gをもって連続するよう、厚みがd3の枠状スペーサー本体64aと、厚みがd4の枠状スペーサー本体64bとを組み合わせ、重ねて使用される。
上型60においては、強磁性体基板61の下面に、目的とする異方導電性シート本体20の導電路形成部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62が形成され、この強磁性体層62以外の個所には、当該強磁性体層62と同等の厚みを有する非磁性体層63が形成されている。
一方、下型65においては、強磁性体基板66の上面に、目的とする異方導電性シート本体20の導電路形成部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67が形成され、この強磁性体層67以外の個所には、当該強磁性体層67の厚みより大きい厚みを有する非磁性体層68が形成されている。
また、非磁性体層63,68の厚みは、強磁性体層62,67の厚み、目的とする異方導電性シート本体20の導電路形成部21の突出高さに応じて設定される。
次いで、上型60における強磁性体基板61の上面および下型65における強磁性体基板66の下面に、例えば一対の電磁石を配置し、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60の強磁性体層62とこれに対応する下型65の強磁性体層67との間において大きい強度を有する平行磁場を高分子物質材料層20Hの厚み方向に作用させる。その結果、高分子物質材料層20Hにおいては、図6に示すように、当該高分子物質材料層20H中に分散されている導電性粒子が、上型60の強磁性体層62とこれに対応する下型65の強磁性体層67との間に位置する導電路形成部となるべき部分21Hに集合すると共に、厚み方向に並ぶよう配向する。
高分子物質材料層20Hに作用される平行磁場の強度は、形成されるべき機能領域部分20aの厚みd2が十分に大きいものとされるので、導電性粒子を厚み方向に並ぶように配向するには、製造上支障がでない範囲内で大きいことが好ましい。従って、平行磁場の強度は、例えば10000ガウス以上となる大きさが好ましく、更に20000〜30000ガウスとなる大きさが好ましい。
また、高分子物質材料層20H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。
高分子物質材料層20H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、高分子物質材料層20Hを構成する高分子物質材料の種類、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。
接続用回路基板5の上面に、異方導電性シート10を、その導電路形成部21の下面が対応する当該接続用回路基板5の接続用電極6上に位置するよう配置して固定する。すなわち、異方導電性シート10を構成する支持部材30の貫通孔32を、接続用回路基板5の貫通孔8を貫通するガイドピン40が貫通することにより、当該異方導電性シート10を接続用回路基板5の上面上に固定する。
更に、比率Cが1より大きく5以下となる大きさとされていることにより、段差Gの大きさd4を十分に大きいものとすることができ、これにより、異方導電性シート10の上面上に配置される被検査回路装置1の下面と異方導電性シート10の周辺領域部分20bの上面との間に形成される進入用スペースSを十分に大きいものとすることができる。
また更に、段差Gの大きさd4が0.1mm以上であることにより、電気的に接続されるべき被検査回路装置1が異方導電性シート10の上面上に配置されるときに形成される進入用スペースSを十分に大きくすることができる。
また、前述の異方導電性シート10においては、導電路形成部21の下面が絶縁部22の下面より突出した状態で形成されているが、本発明においては、導電路形成部の下面は絶縁部の下面と同一レベルに位置されていてもよい。
2 被検査電極
5 接続用回路基板
6 接続用電極
7 絶縁性保護膜
8 貫通孔
10 異方導電性シート
20 異方導電性シート本体
20a 機能領域部分
20b 周辺領域部分
20H 高分子物質材料層
21 導電路形成部
21H 導電路形成部となるべき部分
22 絶縁部
30 支持部材
31 開口
32 貫通孔
40 ガイドピン
50 キャリアー
51 保持爪
60 上型
61 強磁性体基板
62 強磁性体層
63 非磁性体層
64 枠状スペーサー
64a,64b 枠状スペーサー本体
65 下型
66 強磁性体基板
67 強磁性体層
68 非磁性体層
G 段差
S 進入用スペース
Claims (10)
- 厚み方向に伸びる複数の導電路形成部が各々絶縁部によって相互に絶縁された状態で配置されてなる、厚み方向に導電性を示す異方導電性の機能領域部分と、この機能領域部分の周囲に位置する絶縁性の周辺領域部分とよりなり、
前記機能領域部分は上面が平坦であって各導電路形成部の上面が絶縁部の上面と同一レベルに位置されており、
前記機能領域部分の厚みが周辺領域部分の厚みより大きく、当該機能領域部分の上面が周辺領域部分の上面より突出して機能領域部分の上面と周辺領域部分の上面とが段差をもって連続しており、
前記機能領域部分における導電路形成部の上面が、被検査回路装置の突出した電極と電気的に接続されることを特徴とする異方導電性シート。 - 機能領域部分において、各導電路形成部の下面が絶縁部の下面より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に記載の異方導電性シート。
- 各導電路形成部の最大径に対する当該導電路形成部の厚みの比率Aの大きさが1.5より大きく8以下であ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。
- 導電路形成部の配置ピッチの最小値に対する当該導電路形成部の厚みの比率Bの大きさが1以上3以下であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の異方導電性シート。
- 周辺領域部分の厚みに対する機能領域部分の厚みの比率Cの大きさが1より大きく5以下であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の異方導電性シート。
- 機能領域部分の上面と周辺領域部分の上面との段差の大きさが0.1mm以上であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の異方導電性シート。
- 周縁部が、支持部材の開口の内周縁部に固定されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の異方導電性シート。
- 機能領域部分における導電路形成部の上面上に被検査回路装置が配置された状態において、周辺領域部分の上面とこれに対応する被検査回路装置との間に、キャリアーの保持爪が進入する進入用スペースが形成されることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の異方導電性シート。
- 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の異方導電性シートからなることを特徴とするコネクター。
- 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の異方導電性シートの製造方法であって、
上型および下型が枠状スペーサーを介して互いに対向するよう配置されて構成され、上型の下面との上面との間に成形空間が形成された金型であって、当該枠状スペーサーは、形成されるべき異方導電性シート本体における周辺領域部分の厚みと同等の厚みを有する枠状スペーサー本体と、形成されるべき異方導電性シート本体における機能領域部分の上面と周辺領域部分の上面との段差と同等の厚みを有する枠状スペーサー本体とが重ねられてなる金型を用い、
この金型の成形空間内に、高分子物質形成材料中に導電性粒子が分散されてなる流動性の高分子物質材料を注入して形成される高分子物質材料層に厚み方向に平行磁場を作用させることにより導電性粒子を厚み方向に配向させて導電路形成部を形成すると共に、当該高分子物質材料層を硬化処理することを特徴とする異方導電性シートの製造方法。
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