JP2012174417A - 異方導電性シート、電子部材の接続方法および電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性粒子13と高分子材料14とを含有するシート形成材料から形成される異方導電性シート10であり、前記異方導電性シートの一方側表面11および他方側表面12のJIS B0601による中心平均粗さ(Ra)がともに1μm以下であり、かつ前記異方導電性シートの変形率が2%以上である異方導電性シート。
【選択図】図1
Description
[1]導電性粒子と高分子材料とを含有するシート形成材料から形成される異方導電性シートであり、前記異方導電性シートの一方側表面および他方側表面のJIS B0601による中心平均粗さ(Ra)がともに1μm以下であり、かつ前記異方導電性シートの変形率が2%以上である異方導電性シート。
[2]前記導電性粒子が、導電性強磁性粒子である[1]の異方導電性シート。
[3]第1の電子部材と第2の電子部材との間に[1]または[2]の異方導電性シートを介在させることにより、これらの電子部材を電気的に接続する電子部材の接続方法。
[4]第1の電子部材と、前記第1の電子部材上に配置された[1]または[2]の異方導電性シートと、前記異方導電性シートの前記第1の電子部材が配置された側とは反対側に配置され、前記異方導電性シートを介して前記第1の電子部材に電気的に接続された第2の電子部材とを有する電子部品。
〔異方導電性シート〕
本発明の異方導電性シートは、導電性粒子と高分子材料とを含有するシート形成材料から形成される異方導電性シートであり、特定の表面粗さおよび変形率を有する(図1(a)参照)。
本発明で用いられる導電性粒子としては、例えば、単体の金属粒子、2種以上の金属が混合されてなる複合粒子、有機もしくは無機材料を導電性物質で被覆してなる被覆粒子、または前記単体の金属粒子、複合粒子および被覆粒子から選ばれる2種以上の混合粒子が挙げられる。シート製造時における磁場印加による粒子の配向性などの観点から、強磁性を示す導電性粒子(以下「導電性強磁性粒子」ともいう。)が好ましい。
高分子材料は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、絶縁性高分子材料であることが好ましい。絶縁性高分子材料としては、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ポリエステルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン−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、メラミン樹脂が挙げられる。
本発明の異方導電性シートは、導電性粒子がシートの面方向に均一に分散した「分散型異方導電性シート」(図1(b)参照)、導電性粒子を含有する複数の導電部と、前記導電部を相互に絶縁する絶縁部とからなる「偏在型異方導電性シート」(図1(c)参照)の何れでもよい。
本発明の分散型異方導電性シートは、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。本発明の分散型異方導電性シートにおいて、導電性粒子は、それぞれシートの面方向に均一に分散しており、かつシートの厚み方向に並ぶように配向していることが好ましい。導電性粒子として導電性強磁性粒子を用い、磁場配向により異方導電性シートを製造する場合、磁場配向によって導電性強磁性粒子を厚み方向に並ぶように配向させることができるため、得られる異方導電性シートは異方性の高いものとなる。
本発明の偏在型異方導電性シートは、導電性粒子を含有する複数の導電部または導電部形成予定部と、前記導電部または導電部形成予定部を相互に絶縁する絶縁部とからなる。本発明の偏在型異方導電性シートは、厚み方向にのみ導電性を示す導電部を有する構成でもよく、厚み方向に加圧されて圧縮されたときに厚み方向にのみ導電性を示す(抵抗値が減少して導電部が形成される)導電部形成予定部を有する構成でもよい。以下、特に言及しない限り、導電部を有する構成を記載するが、導電部を導電部形成予定部に適宜読み替えてもよい。
導電部の、異方導電性シートの面方向に平行な断面の形状には特に制限はなく、円形状、楕円形状、線状、その他任意の形状を採り得る。導電部の前記断面の形状および大きさは、異方導電性シートの厚み方向のどの位置においても同じであってもよく、また厚み方向の位置によって異なっていてもよい。導電部の径は、通常0.02〜1mm、好ましくは0.05〜0.5mmである。導電部は、異方導電性シートの厚み方向の導電性が確保される限り、異方導電性シートの厚み方向に平行に形成されていてもよく、また平行に形成されていなくてもよい。
本発明の異方導電性シートは、例えば以下の方法によって製造することができる。例えば、本発明の異方導電性シートの製造方法は、(1)高分子材料中に導電性粒子を分散させてシート形成材料を調製する工程、(2)それぞれ非磁性シートよりなる成形部材Aおよび成形部材Bを用意する工程、(3)成形部材B上に、目的とする異方導電性シートの平面形状に対応する形状の開口を有するとともに当該異方導電性シートの厚みに対応する厚みを有する枠状のスペーサを配置し、前記開口内にシート形成材料を塗布し、前記スペーサ上に成形部材Aを配置する工程、(4)成形部材AおよびBによってシート形成材料を挟圧してシート形成材料層を形成する工程、(5)シート形成材料層の厚み方向に平行磁場を作用させるとともに、シート形成材料層を硬化する工程を有する。
高分子材料中に導電性粒子が分散してなるシート形成材料を調製する。ここで、シート形成材料に対して、必要に応じて減圧による脱泡処理を行うことができる。前記シート形成材料において、導電性粒子の含有割合(体積分率)は、分散型の場合は通常3〜50%、好ましくは5〜25%、より好ましくは7〜23%であり;偏在型の場合は通常5〜40%、好ましくは8〜33%、より好ましくは10〜30%である。
それぞれ非磁性シートよりなる成形部材Aおよび成形部材Bを用意する。成形部材AおよびBを形成する非磁性シートとしては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂などからなる樹脂シートが挙げられる。
成形部材Aの上面および成形部材Bの下面に、例えば一対の電磁石または永久磁石を配置し、分散型の場合は上記シート形成材料層の厚み方向に平行磁場を作用させ、偏在型の場合はシート形成材料層に対して面方向に強度分布を有する磁場を前記シート形成材料層の厚み方向に作用させる。シート形成材料層に作用される平行磁場の強度は、平均で0.02〜1.5T(テスラ)であることが好ましい。
以上のようにして、本発明の異方導電性シートを製造することができる。
本発明の電子部材の接続方法は、第1の電子部材と第2の電子部材との間に本発明の異方導電性シートを介在させることにより、これらの電子部材を電気的に接続することを特徴とする。
以下、第1の電子部材および第2の電子部材について説明する。
第1の電子部材としては、特に限定されず種々のものを用いることができる。例えば、リジッドプリント配線板(PCB)、フレキシブルプリント配線板(FPC)、フレックスリジッドプリント配線板などのプリント配線板が挙げられる。プリント配線板は、片面プリント配線板、両面プリント配線板、多層プリント配線板の何れでもよい。プリント配線板などの第1の電子部材は、基板と、該基板上に形成された配線および第2の電子部材の電極に対応するパターンに従った複数の電極とを有している。
第2の電子部材としては、特に限定されず種々のものを用いることができる。例えば、上述のプリント配線板の他、トランジスタ、ダイオード、リレー、スイッチ、ICチップもしくはLSIチップまたはそれらのパッケージ;マルチチップモジュール(MCM)などのモジュール;抵抗、コンデンサ、水晶振動子、スピーカー、マイクロフォン、変成器(コイル)、インダクターなどの受動部品、TFT型液晶表示パネル、STN型液晶表示パネル、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスパネルなどの表示パネルなどが挙げられる。プリント配線板などの第2の電子部材は、基板と、該基板上に形成された配線および第1の電子部材の電極に対応するパターンに従った複数の電極とを有している。
〈表面粗さ〉
異方導電性シートおよび成形部材の表面粗さは、JIS B0601による中心平均粗さRaであり、カットオフ値0.8mm、測定長さ0.25mmの条件で測定した。測定には、表面形状測定顕微鏡(商品名「VF−7500」、株式会社キーエンス社製)を用いた。
異方導電性シートの変形率は、異方導電性シートを平坦な基板に置き、矩形プローブ(先端形状:0.2mm×1.5mm)で10gの荷重をかけ、プローブの進入深さを測定した。変形率=(プローブの進入深さ/シート厚)×100(%)にて算出した。
それぞれ図3に示した配線パターン(電極幅:0.2mm、電極間クリアランス:0.2mm、4端子測定電極:7本、ダミー電極:18本、電極面積:0.2mm×2.95mm)が形成されたフレキ基板とリジッド基板とを用意した。
表2に、上記方法で測定した抵抗値(N=7)の平均値のピン荷重依存性をまとめた。
[調製例1]シート形成材料の調製
シリコーンゴム(A1)100部と導電性強磁性粒子(B1)145部とを混合した後、減圧による脱泡処理を行うことにより、シート形成材料を得た。シリコーンゴム(A1)は、2液型付加型液状シリコーンゴム(信越化学工業(株)製、商品名「KE1950−30」)である。導電性磁性粒子(B1)は、ニッケル粒子を芯粒子とし、この芯粒子に無電解金めっき処理がなされた粒子であり、被覆率は平均被覆量が芯粒子の重量の5重量%となる量であり、光散乱法によるメジアン径が25μmの粒子である。
調製例1において、表1に示す成分を用いたこと以外は調製例1と同様の手法にて、シート形成材料を調製した。表1中の各成分の詳細は以下のとおりである。
A1:2液型付加型液状シリコーンゴム
(信越化学工業(株)製、商品名「KE1950−30」
A2:2液型付加型液状シリコーンゴム
(信越化学工業(株)製、商品名「KE1950−40」)
A3:2液型付加型液状シリコーンゴム
(信越化学工業(株)製、商品名「KE1950−50」)
B1:ニッケル粒子を芯粒子とし、この芯粒子に無電解金めっき処理がなされた粒子であり、被覆率は平均被覆量が芯粒子の重量の5重量%となる量である。B1の光散乱法によるメジアン径は25μmである。
実施例1において、表2に示すシート形成材料を用いたこと以外は実施例1と同様の手法にて、異方導電性シートを製造した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、成形部材Aとして表面粗さ(Ra)=2μmのサンドブラスタ処理をしたポリエステル樹脂シートを用い、成型部材Bとして表面粗さ(Ra)=0.1μmの成型面を有するポリエステル樹脂シートを用いたこと以外は実施例1と同様の手法にて、異方導電性シートを製造した。評価結果を表2に示す。
11・・・一方側表面
12・・・他方側表面
13・・・導電性粒子
14・・・高分子材料から形成された硬化層
15・・・導電部または導電部形成予定部
16・・・絶縁部
20・・・成形部材A
21・・・成形部材Aの成型面
30・・・成形部材B
31・・・成形部材Bの成型面
40・・・スペーサ
50・・・開口
60・・・シート形成材料
70・・・加圧ロール
80・・・支持ロール
90・・・加圧ロール装置
100・・・シート形成材料層
110・・・ステージ
120・・・リジッド基板
121・・・リジッド基板電極
130・・・フレキ基板
131・・・フレキ基板電極
140・・・バッククッションシート
150・・・加圧ブロック
Claims (4)
- 導電性粒子と高分子材料とを含有するシート形成材料から形成される異方導電性シートであり、前記異方導電性シートの一方側表面および他方側表面のJIS B0601による中心平均粗さ(Ra)がともに1μm以下であり、かつ前記異方導電性シートの変形率が2%以上である異方導電性シート。
- 前記導電性粒子が、導電性強磁性粒子である請求項1の異方導電性シート。
- 第1の電子部材と第2の電子部材との間に請求項1または2の異方導電性シートを介在させることにより、これらの電子部材を電気的に接続する電子部材の接続方法。
- 第1の電子部材と、
前記第1の電子部材上に配置された請求項1または2の異方導電性シートと、
前記異方導電性シートの前記第1の電子部材が配置された側とは反対側に配置され、前記異方導電性シートを介して前記第1の電子部材に電気的に接続された第2の電子部材と
を有する電子部品。
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