JP2013195331A - Anisotropic conductive sheet and its application - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は異方導電性シートおよび該異方伝導性シートを用いたならびにその用途に関する。さらに詳しくは大面積センサに好適な分散型異方導電性シートおよび該シートを用いたデバイス、検査装置に関する。 The present invention relates to an anisotropic conductive sheet, and the use and use of the anisotropic conductive sheet. More particularly, the present invention relates to a distributed anisotropic conductive sheet suitable for a large area sensor, a device using the sheet, and an inspection apparatus.
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ものである。異方導電性シートは、ハンダ付けまた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行うことが可能であること、および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。このため、電子計算機、電子式デジタル時計、電子カメラおよび携帯電話などの分野において、異方導電性シートを2つの電子部材の間に介在させることにより、2つの電子部材を電気的に接続することが広く行われている。 An anisotropic conductive sheet exhibits conductivity only in the thickness direction, or exhibits conductivity only in the thickness direction when pressed in the thickness direction. An anisotropic conductive sheet can be compactly connected without using means such as soldering or mechanical fitting, and has a soft connection by absorbing mechanical shocks and strains. Features such as being possible. For this reason, in the fields of electronic computers, electronic digital watches, electronic cameras, mobile phones, etc., the two electronic members are electrically connected by interposing an anisotropic conductive sheet between the two electronic members. Is widely practiced.
従来、種々の構成を有する異方導電性シートとして、導電性粒子を高分子材料中に均一に分散させて得られる分散型異方導電性シートが知られていた。
このような分散型異方導電性シートは、従来、面状接点(面センサー)について適用することが知られていた。最近では、このような面センサに、特に柔軟、大面積、軽量、薄型を付加することで、センサ、アクチュエータ、バッテリー、ディスプレイ等、多岐にわたる用途が期待されている。
Conventionally, as an anisotropic conductive sheet having various configurations, a dispersion-type anisotropic conductive sheet obtained by uniformly dispersing conductive particles in a polymer material has been known.
It has been conventionally known that such a dispersion type anisotropic conductive sheet is applied to a planar contact (surface sensor). Recently, by adding flexibility, large area, light weight, and thinness to such a surface sensor, various applications such as sensors, actuators, batteries, and displays are expected.
「大面積」化を目指すためには、「軽量」への要請から、さらなる「薄型」化が必須となり、「薄型」と「大面積」を両立させるためには、マクロな力学的機能として「柔軟」という機能が求められる。「柔軟」なデバイスが実現すると、「伸縮できる」、「曲げられる」、「巻ける」、「折りたためる」という機能を発揮できるため、これまでにない新しい応用が拓ける。たとえば、伸縮できるロボット用人工皮膚、曲面に貼り付けられるセンサ、ローラブル大面積太陽電池、折りたたみディスプレイ等をはじめ、大面積の対象物や曲面・複雑な立体形状にフィットするデバイス等、今後ますます多様化する社会に貢献できるきわめて広い応用分野が考えられる。 In order to achieve “large area”, further “thinning” is indispensable due to the demand for “lightweight”. In order to achieve both “thinning” and “large area”, as a macro mechanical function, The function of “flexibility” is required. When a “flexible” device is realized, functions such as “stretchable”, “bendable”, “windable”, “foldable” can be exhibited, and new applications that have never existed can be pioneered. For example, artificial skins for robots that can expand and contract, sensors attached to curved surfaces, rollable large-area solar cells, folding displays, and other devices that fit large-area objects and curved / complex three-dimensional shapes. An extremely wide range of application fields that can contribute to the changing society is conceivable.
たとえば、特開2006-90983号公報(特許文献1)には、異方導電層を用いた圧力センサが開示されている。この特許文献1には、大面積センサの加圧導電部材(伸縮性導体)として(無配向の)導電ゴムシート、カーボンナノチューブを含むコーティング等が使用されている。
For example, JP 2006-90983 A (Patent Document 1) discloses a pressure sensor using an anisotropic conductive layer. In
しかしながら、無配向の導電ゴムシートを使用した場合、等方的導電性を示し加圧導電性能が低い(異方性が低い)等の問題点もあり、加圧導電性の改良のため磁場配向された異方導電性シートが望まれ、センサ製造工程における加工性の向上のため、金属箔付き、回路パターン付きの異方導電性シートの形態での供給が望まれている。 However, when non-oriented conductive rubber sheet is used, there are problems such as isotropic conductivity and low pressure conductive performance (low anisotropy). In order to improve the workability in the sensor manufacturing process, supply in the form of an anisotropic conductive sheet with a metal foil and a circuit pattern is desired.
なお、異方導電性シートについては、本願出願人は、特開2009-259415号公報、特開2009-245745号公報、特開2007-225534号公報(特許文献2〜4)などを提案している。 As for the anisotropic conductive sheet, the applicant of the present application has proposed JP-A-2009-259415, JP-A-2009-245745, JP-A-2007-225534 (Patent Documents 2 to 4), etc. Yes.
しかしながら、従来より提案されていた異方導電性シートは、厚みに対して圧縮30%が可逆的に変形可能な限界であるため、段差吸収能力を増すためには、異方導電性シートの厚みを大きくしなければならない。厚みの大きい異方導電性シートは分解能(隣接する検査点へのリーク電流の発生)が低下するので、微小で微細ピッチの被検査物への適応が困難となっていた。 However, since the anisotropically conductive sheet that has been proposed in the past is the limit that can be reversibly deformed by 30% of the thickness, the thickness of the anisotropically conductive sheet is increased in order to increase the step absorption capacity. Must be increased. The anisotropic conductive sheet having a large thickness has a reduced resolution (occurrence of leakage current to an adjacent inspection point), so that it has been difficult to adapt to an inspection object having a minute and fine pitch.
そこで、本発明者は、シートと一体化した銅箔を形成したり、フレキシブル基板を設けることによって、回路基板自体が曲げ伸縮可能なり、異方導電性シートは薄いままで検査接点が曲げ伸縮可能となり、段差吸収能力の向上、微細、微小ピッチへの対応が可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち本発明は、以下の通りである。 Therefore, the present inventor can bend and extend the circuit board itself by forming a copper foil integrated with the sheet or providing a flexible substrate, and the inspection contact can be bent and expanded while the anisotropic conductive sheet remains thin. As a result, it has been found that the step-absorbing ability can be improved, and it is possible to cope with fine and fine pitches, and the present invention has been completed. That is, the present invention is as follows.
[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なる異方導電層を含む分散型異方導電性シートであり、
前記異方導電層の少なくとも一方側表面にシート形成材料と一体化した金属箔が形成されてなり、
厚みに対して圧縮5〜40%が可逆的に変形可能であることを特徴とする、異方導電性シート。
[2]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なる異方導電層を含む分散型異方導電性シートであり、
前記異方導電層の少なくとも一方側表面に回路パターンが形成されてなり、さらに該回路パターン表面にフレキシブル基板が形成されてなり、
厚みに対して圧縮5〜40%が可逆的に変形可能であることを特徴とする、異方導電性シート。
[3]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なる異方導電層を含む分散型異方導電性シートであり、
前記異方導電層の少なくとも一方側表面にシート形成材料と一体化した金属箔が形成されてなり、さらに該金属箔表面にフレキシブル基板が積層されてなり、
厚みに対して圧縮5〜40%が可逆的に変形可能であることを特徴とする、異方導電性シート。
[4]異方導電層の厚みが10〜300μmの範囲にあることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の異方導電性シート。
[5]金属箔の厚さが1〜35μmの範囲にあることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の異方導電性シート。
[6]フレキシブル基板の厚さが10〜250μmの範囲にあることを特徴とする[2]〜[5]のいずれかに記載の異方導電性シート。
[7]異方導電層は、絶縁性の弾性高分子材料中に、磁性を示す導電性粒子が、厚み方向に並ぶように配向した状態で分散されてなるものであることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかに記載の異方導電性シート。
[8]前記[1]〜[7]のいずれかに記載の異方導電性シートを用いてなるデバイス。
[9]前記[1]〜[7]のいずれかに記載の異方導電性シートを用いてなる電気的検査装置。
[1] A dispersed anisotropic conductive sheet including an anisotropic conductive layer made of a sheet forming material containing conductive particles and a polymer material,
A metal foil integrated with a sheet forming material is formed on at least one side surface of the anisotropic conductive layer,
An anisotropic conductive sheet characterized in that the compression can be reversibly deformed by 5 to 40% of the thickness.
[2] A dispersion-type anisotropic conductive sheet including an anisotropic conductive layer made of a sheet-forming material containing conductive particles and a polymer material,
A circuit pattern is formed on at least one surface of the anisotropic conductive layer, and a flexible substrate is formed on the surface of the circuit pattern;
An anisotropic conductive sheet characterized in that the compression can be reversibly deformed by 5 to 40% of the thickness.
[3] A dispersive anisotropic conductive sheet including an anisotropic conductive layer made of a sheet forming material containing conductive particles and a polymer material,
A metal foil integrated with a sheet forming material is formed on at least one surface of the anisotropic conductive layer, and a flexible substrate is further laminated on the surface of the metal foil,
An anisotropic conductive sheet characterized in that the compression can be reversibly deformed by 5 to 40% of the thickness.
[4] The anisotropic conductive sheet according to any one of [1] to [3], wherein the anisotropic conductive layer has a thickness in the range of 10 to 300 μm.
[5] The anisotropic conductive sheet according to any one of [1] to [4], wherein the thickness of the metal foil is in the range of 1 to 35 μm.
[6] The anisotropic conductive sheet according to any one of [2] to [5], wherein the flexible substrate has a thickness in the range of 10 to 250 μm.
[7] The anisotropic conductive layer is characterized in that conductive particles exhibiting magnetism are dispersed in an insulating elastic polymer material in an aligned state in the thickness direction. The anisotropic conductive sheet according to any one of [1] to [6].
[8] A device using the anisotropic conductive sheet according to any one of [1] to [7].
[9] An electrical inspection apparatus using the anisotropic conductive sheet according to any one of [1] to [7].
本発明によれば、特定の異方導電性シートの構成を採用しているので、回路基板が曲げ、伸縮可能であり、検査接点部分の形状変形が容易となる。このため、段差吸収能力が向上し、曲面での検査も可能となる。 According to the present invention, since the configuration of the specific anisotropic conductive sheet is adopted, the circuit board can be bent and stretched, and the shape of the inspection contact portion can be easily deformed. For this reason, the step absorption capability is improved, and inspection on a curved surface is also possible.
以下、本発明の異方導電性シートおよびその用途について、詳細に説明する。なお、以下では適宜図面を参照しているが、本発明は当該図面に限定されるものではない。
〔異方導電性シート〕
本発明の異方導電性シート10は、例えば図1(a)〜(c)に示すように、異方導電層20を有し、各々の異方導電層の少なくとも一方側表面に、シート形成材料と一体化した金属箔30が形成されてなり、さらに該金属箔がエッチングされた回路パターン31が形成され、さらにその回路パターンないし金属箔表面にフレキシブル基板32が形成されている。
Hereinafter, the anisotropic conductive sheet of the present invention and its application will be described in detail. In the following, the drawings are referred to as appropriate, but the present invention is not limited to the drawings.
[Anisotropic conductive sheet]
An anisotropic
なお、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」である。
このような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。
異方導電層
本発明で使用される異方導電層は、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なる。
The anisotropic conductive sheet of the present invention is a “dispersed anisotropic conductive sheet” in which conductive particles are uniformly dispersed in the surface direction of the sheet.
Such a dispersive anisotropic conductive sheet exhibits conductivity only in the thickness direction when pressed in the thickness direction. In the dispersed anisotropic conductive sheet of the present invention, it is preferable that the conductive particles are uniformly dispersed in the sheet surface direction and aligned in the sheet thickness direction. When an anisotropic conductive sheet is manufactured by magnetic field orientation using conductive ferromagnetic particles as the conductive particles, the conductive ferromagnetic particles can be aligned in the thickness direction by the magnetic field orientation. The directionally conductive sheet is highly anisotropic.
Anisotropic Conductive Layer The anisotropic conductive layer used in the present invention is made of a sheet forming material containing conductive particles and a polymer material.
高分子材料としては、弾性を有するものが使用され、通常、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。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。 As the polymer material, a material having elasticity is used, and a polymer substance having a crosslinked structure is usually preferable. The polymer material is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but is preferably an insulating polymer material. Examples of the insulating polymer material include silicone rubber, ethylene-propylene rubber, urethane rubber, fluorine rubber, polyester rubber, styrene-butadiene rubber, styrene-butadiene-block copolymer rubber, and styrene-isopropylene-block copolymer. Examples include coalesced rubber, soft epoxy resin, and melamine resin.
絶縁性高分子材料としては、シート製造時の温度で液状であるかまたは流動性を有し、その後硬化する材料が好ましい。絶縁性高分子材料がこのような性質を有すると、シート製造時に磁場を作用させることにより導電性強磁性粒子を配向または集合させることができ、その後、絶縁性高分子材料を硬化させて導電性強磁性粒子を固定することができる。 As the insulating polymer material, a material that is liquid or fluid at the temperature at the time of sheet production and is then cured is preferable. When the insulating polymer material has such properties, the conductive ferromagnetic particles can be oriented or assembled by applying a magnetic field during sheet production, and then the insulating polymer material is cured to be conductive. Ferromagnetic particles can be fixed.
例えば、熱硬化型のシリコーンゴムは、常温で液状であり、加熱により硬化して固形ゴムになるので好ましい。例えば、軟質液状エポキシ樹脂、熱可塑性エラストマー、熱可塑性軟質樹脂などは、常温で固体であっても、シート製造時の温度で流動性を有し、シート製造後は固体となるので好ましい。また、絶縁性高分子材料としては、架橋構造を有する材料が耐熱性、耐久性などの点において好ましい。 For example, thermosetting silicone rubber is preferable because it is in a liquid state at normal temperature and is cured by heating to become a solid rubber. For example, a soft liquid epoxy resin, a thermoplastic elastomer, a thermoplastic soft resin, and the like are preferable because they have fluidity at the temperature at the time of sheet production and become solid after the sheet is produced even if they are solid at room temperature. As the insulating polymer material, a material having a crosslinked structure is preferable in terms of heat resistance, durability, and the like.
高分子材料の25℃における粘度は、異方導電性シートの生産性の点から、10〜400Pa・sであることが好ましく、100〜300Pa・sであることがより好ましい。
異方導電層20に含有される導電性粒子P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。
The viscosity of the polymer material at 25 ° C. is preferably 10 to 400 Pa · s, and more preferably 100 to 300 Pa · s, from the viewpoint of productivity of the anisotropic conductive sheet.
Examples of the conductive particles P contained in the anisotropic
導電性強磁性粒子は、粒子全体が導電性物質や強磁性物質で形成されている必要はなく、少なくとも粒子表面が導電性物質(例:導電性金属)で形成されていればよい。粒子表面を導電性物質で被覆する手段としては、特に限定されないが、電気メッキまたは無電解メッキなどが挙げられる。 The conductive ferromagnetic particles do not need to be entirely formed of a conductive material or a ferromagnetic material, and at least the particle surface may be formed of a conductive material (eg, conductive metal). The means for coating the particle surface with a conductive substance is not particularly limited, and examples thereof include electroplating or electroless plating.
このような導電性強磁性粒子としては、具体的には、(1)強磁性物質の粒子およびこれらを含む合金の粒子、(2)前記(1)の粒子(芯粒子)表面が導電性物質でメッキなどにより被覆されてなる粒子、(3)有機または無機材料の表面の一部または全部を強磁性物質および導電性物質で被覆してなる被覆粒子が挙げられる。前記強磁性物質としては、ニッケル、鉄、コバルトなどが挙げられる。前記導電性物質としては、金、銀、銅、錫、パラジウム、ロジウムなどが挙げられる。 As such conductive ferromagnetic particles, specifically, (1) particles of a ferromagnetic substance and particles of an alloy containing them, and (2) the surface of the particle (core particle) of (1) is a conductive substance. (3) Coated particles obtained by coating a part or all of the surface of an organic or inorganic material with a ferromagnetic substance and a conductive substance. Examples of the ferromagnetic material include nickel, iron, and cobalt. Examples of the conductive substance include gold, silver, copper, tin, palladium, and rhodium.
導電性強磁性粒子としては、より低荷重での電子部材の電気的接続が可能となることから、上記(2)の被覆粒子が好ましい。良好な導電性が得られる観点から、芯粒子表面における導電性物質の平均被覆量は、芯粒子の重量の0.5〜50重量%であることが好ましく、より好ましくは1〜30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。被覆に用いられる導電性物質が金である場合には、その被覆量は、芯粒子の重量の2〜30重量%であることが好ましく、より好ましくは3〜20重量%、さらに好ましくは3.5〜17重量%である。 As the conductive ferromagnetic particles, the coated particles of the above (2) are preferable because the electrical connection of the electronic member with a lower load becomes possible. From the viewpoint of obtaining good conductivity, the average coating amount of the conductive substance on the surface of the core particles is preferably 0.5 to 50% by weight, more preferably 1 to 30% by weight, More preferably, it is 3-25 weight%, Most preferably, it is 4-20 weight%. When the conductive material used for coating is gold, the coating amount is preferably 2 to 30% by weight, more preferably 3 to 20% by weight, and still more preferably 3. 5 to 17% by weight.
製造コストの低減化を図る観点からは、上記強磁性物質としては、ニッケル、鉄またはこれらの合金が好ましい。また、導通抵抗が小さいという電気的特性を利用するソケット、コネクターなどの用途では、表面が金メッキされた粒子が好ましい。 From the viewpoint of reducing the manufacturing cost, the ferromagnetic material is preferably nickel, iron, or an alloy thereof. Further, in applications such as sockets and connectors that use electrical characteristics of low conduction resistance, particles whose surfaces are plated with gold are preferable.
導電性粒子の光散乱法により測定されるメジアン径(d50)は、通常5〜100μm、好ましくは10〜50μmである。メジアン径が前記範囲にあると、異方導電性シートは電気的接続の安定性に優れる。メジアン径は、例えばレーザー解析・散乱式粒度分析計(商品名「マイクロトラックMT3300」)により測定される。 The median diameter (d50) measured by the light scattering method of the conductive particles is usually 5 to 100 μm, preferably 10 to 50 μm. When the median diameter is in the above range, the anisotropic conductive sheet is excellent in electrical connection stability. The median diameter is measured by, for example, a laser analysis / scattering particle size analyzer (trade name “Microtrack MT3300”).
導電性粒子の形状は特に限定されず、球状、フレーク状、棒状などが挙げられる。異方導電性シートを用いて電子部材を低荷重で接続するという観点から、導電性粒子としては球状粒子が好ましい。 The shape of the conductive particles is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a flake shape, and a rod shape. From the viewpoint of connecting an electronic member with a low load using an anisotropic conductive sheet, the conductive particles are preferably spherical particles.
かかる導電性粒子Pとして、その表面がシランカップリング剤などのカップリング剤や潤滑剤で処理されたものを適宜用いることができる。カップリング剤や潤滑剤で粒子表面を処理することにより、異方導電性フィルムの耐久性が向上する。 As the conductive particles P, those whose surfaces are treated with a coupling agent such as a silane coupling agent or a lubricant can be appropriately used. By treating the particle surface with a coupling agent or a lubricant, the durability of the anisotropic conductive film is improved.
このような導電性粒子Pは、異方導電層20中に、体積分率を100%とするとき、導電性粒子の含有割合(体積分率)は、通常3〜50%、好ましくは5〜25%、より好ましくは7〜23%である。含有割合が前記範囲を下回ると、充分に電気抵抗値の小さい異方導電性シートが得られないことがある。含有割合が前記範囲を上回ると、得られる異方導電性シートは脆弱なものとなりやすく、異方導電性シートとして必要な変形が得られないことがある。さらに、接続端子と他の接続端子との間の電気絶縁性が確保できなくなることがある。
金属箔
本発明で使用される金属箔としては、銅箔、金箔、銀箔、アルミ箔などの導電性を有する金属であれば特に制限なく採用でき、金属箔を形成する方法としては、特に限定されず種々の方法を利用することができ、例えば置換メッキ法や化学還元メッキ法等の無電解メッキ法、電気メッキ法などの湿式法、スパッター法、蒸着法などの乾式法を用いることができ、液体金属材料を塗付して乾燥して得られた金属箔も使用することができる。
この金属箔が所定の回路パターンにエッチングされていてもよい。回路パターンが形成されたものは、検査接点として好適となり、それ以外のものは、フレキシブルセンサとして好適である。なお、本願明細書では、金属箔と金属薄膜は実質的に同義となる。
フレキシブル基板
折り曲げ可能なフレキシブル基板が使用される。なおかかるフレキシブル基板は、配線回路や金属箔が酸化されやすいので、保護層としても機能し、この保護層を通常カバーレイと称することもある。フレキシブル基板としては、通常各種のポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、アクリルフィルム、フォトソルダーレジストフィルムなどが一般的に用いられる。
異方導電性シートの製造方法
本発明に係る異方導電性シートは、あらかじめ作製した異方導電性シートのシート部材の表面に電気メッキないし化学メッキによって、金属箔を一体化して積層することによって作製できる。
When such a conductive particle P has a volume fraction of 100% in the anisotropic
Metal foil As the metal foil used in the present invention, any metal having conductivity such as copper foil, gold foil, silver foil, and aluminum foil can be used without particular limitation, and the method for forming the metal foil is not particularly limited. Various methods can be used, for example, electroless plating methods such as displacement plating methods and chemical reduction plating methods, wet methods such as electroplating methods, dry methods such as sputtering methods and vapor deposition methods can be used, A metal foil obtained by applying and drying a liquid metal material can also be used.
This metal foil may be etched into a predetermined circuit pattern. Those having a circuit pattern are suitable as inspection contacts, and others are suitable as flexible sensors. In the present specification, the metal foil and the metal thin film are substantially synonymous.
A flexible substrate that can be bent is used. Such a flexible substrate also functions as a protective layer because the wiring circuit and the metal foil are easily oxidized, and this protective layer is sometimes called a normal coverlay. As the flexible substrate, various polyimide films, polyester films, acrylic films, photo solder resist films and the like are generally used.
Manufacturing method of anisotropic conductive sheet An anisotropic conductive sheet according to the present invention is obtained by integrating and laminating metal foils on the surface of a sheet member of an anisotropic conductive sheet prepared in advance by electroplating or chemical plating. Can be made.
かかるシート部材は、たとえば、本願出願人による特許3753145号公報に記載するように、前記した絶縁性高分子材料と導電性粒子とを含有する成形材料を用いて作製することができる。 For example, as described in Japanese Patent No. 3753145 by the applicant of the present application, such a sheet member can be produced using a molding material containing the above-described insulating polymer material and conductive particles.
先ず、弾性高分子物質中に磁性を示す導電性粒子が分散されてなる導電性エラストマー用材料を調製し、離型性支持板15上に、導電性エラストマー用材料を塗布することによって導電性エラストマー用材料層11Aを形成する。ここで、導電性エラストマー用材料層11A中においては、図2に示すように、磁性を示す導電性粒子Pが分散された状態で含有されている。 First, a conductive elastomer material is prepared by dispersing conductive particles exhibiting magnetism in an elastic polymer material, and the conductive elastomer material is applied onto the releasable support plate 15 to thereby form the conductive elastomer. A material layer 11A is formed. Here, in the conductive elastomer material layer 11A, as shown in FIG. 2, the conductive particles P exhibiting magnetism are contained in a dispersed state.
次いで、導電性エラストマー用材料層11Aに対してその厚み方向に磁場を作用させることにより、図3に示すように、導電性エラストマー用材料層11A中に分散されていた導電性粒子Pを当該導電性エラストマー用材料層11Aの厚み方向に並ぶよう配向させる。そして、導電性エラストマー用材料層11Aに対する磁場の作用を継続しながら、或いは磁場の作用を停止した後、導電性エラストマー用材料層11Aの硬化処理を行うことにより、図4に示すように、弾性高分子物質中に導電性粒子P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性エラストマー層11Bが、離型性支持板15上に支持された状態で形成される。 Next, by applying a magnetic field in the thickness direction to the conductive elastomer material layer 11A, the conductive particles P dispersed in the conductive elastomer material layer 11A are made conductive as shown in FIG. The material layer 11A is oriented so as to be aligned in the thickness direction. Then, while continuing the action of the magnetic field on the conductive elastomer material layer 11A, or after stopping the action of the magnetic field, the conductive elastomer material layer 11A is cured, as shown in FIG. A conductive elastomer layer 11 </ b> B is formed in a state in which the conductive particles P are contained in the polymer material so that the conductive particles P are aligned in the thickness direction and supported on the releasable support plate 15.
離型性支持板15を構成する材料としては、金属、セラミックス、樹脂およびこれらの複合材などを用いることができる。導電性エラストマー用材料を塗布する方法としては、スクリーン印刷などの印刷法、ロール塗布法、ブレード塗布法などを利用することができる。導電性エラストマー用材料層11Aの厚みは、形成すべき導電路形成部の厚みに応じて設定される。導電性エラストマー用材料層11Aに磁場を作用させる手段としては、電磁石、永久磁石などを用いることができる。 As a material constituting the releasable support plate 15, metals, ceramics, resins, composite materials thereof, and the like can be used. As a method for applying the conductive elastomer material, a printing method such as screen printing, a roll coating method, a blade coating method, or the like can be used. The thickness of the conductive elastomer material layer 11A is set according to the thickness of the conductive path forming portion to be formed. As a means for applying a magnetic field to the conductive elastomer material layer 11A, an electromagnet, a permanent magnet, or the like can be used.
導電性エラストマー用材料層11Aに作用させる磁場の強度は、0.2〜2.5テスラとなる大きさが好ましい。
導電性エラストマー用材料層11Aの硬化処理は、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、導電性エラストマー用材料層11Aを構成するエラストマー用材料の種類、導電性粒子の移動に要する時間などを考慮して適宜設定される。
The strength of the magnetic field applied to the conductive elastomer material layer 11A is preferably 0.2 to 2.5 Tesla.
The curing process of the conductive elastomer material layer 11A is usually performed by a heating process. The specific heating temperature and heating time are appropriately set in consideration of the type of elastomer material constituting the conductive elastomer material layer 11A, the time required to move the conductive particles, and the like.
成形材料の硬化は、平行磁場の作用中であっても作用後であっても
よい。電磁石の代わりに永久磁石を用いることもできる。
図5に示すように、離型性支持板15上に支持された導電性エラストマー層11Bの表面に、電解メッキ、化学メッキ処理などのメッキ処理によって、金属薄層16を形成する。
The molding material may be cured during or after the action of the parallel magnetic field. A permanent magnet can be used instead of the electromagnet.
As shown in FIG. 5, a thin metal layer 16 is formed on the surface of the conductive elastomer layer 11B supported on the releasable support plate 15 by plating such as electrolytic plating or chemical plating.
このとき、所望の回路パターンとなるように、シート部材表面にレジスト層でマスキングしたのち、メッキ処理をおこなってもよい。このようにすれば、導電性エラストマー層11Bの表面に回路パターンを形成できる。 At this time, the surface of the sheet member may be masked with a resist layer so that a desired circuit pattern is obtained, and then a plating process may be performed. In this way, a circuit pattern can be formed on the surface of the conductive elastomer layer 11B.
また、これとは別法として、本発明に係る異方導電性シートは、金属箔表面に、絶縁性高分子材料と導電性粒子と必要に応じて溶媒を含有する導電性ペーストを上記方法で塗布した後、前記同様の方法で磁場配向、加熱硬化処理を行うことで作製することも可能である。この場合、作製した導電性シートを、エッチングなどの方法で、パターンニングすれば、回路パターンとすることができる。 As another method, the anisotropic conductive sheet according to the present invention is obtained by applying a conductive paste containing an insulating polymer material, conductive particles and, if necessary, a solvent to the metal foil surface by the above method. After coating, it can also be produced by performing magnetic field orientation and heat curing treatment in the same manner as described above. In this case, if the produced conductive sheet is patterned by a method such as etching, a circuit pattern can be obtained.
また、異方導電性シートが、フレキシブル基板を有する場合、前記金属薄膜(金属箔)表面に、フレキシブル基板を貼着などの方法によって積層すればよい。
また離型性支持板上、フレキシブル基板を設置し、その上に金属薄膜を形成したのち、必要に応じてパターニングし、導電性ペーストを塗布して、同様の方法で磁場配向、加熱硬化処理を行うことで作製することも可能である。
Moreover, what is necessary is just to laminate | stack a flexible substrate on the said metal thin film (metal foil) surface by methods, such as sticking, when an anisotropic conductive sheet has a flexible substrate.
In addition, a flexible substrate is installed on the releasable support plate, a metal thin film is formed on the flexible substrate, patterning is performed as necessary, conductive paste is applied, and magnetic field orientation and heat curing treatment are performed in the same manner. It is also possible to produce by performing.
金属箔(金属薄膜)やフレキシブル基板を積層する際に、必要に応じて、異方導電性に影響しない接着剤を用いてもよい。接着剤としては、シリコーンゴムなどが挙げられる。
異方導電シートの性状
本発明の異方導電性シートは、厚みに対して圧縮5〜40%が可逆的に変形可能であることを特徴とする。このように可逆的に変形可能であると極めて柔軟であり、また、伸縮可能であり、また曲げたり、巻回できたり、さらに折りたたむことも可能である。このため高い凹凸吸収能を有し、大面積のデバイスなどとして、非常に有用となる。
When laminating a metal foil (metal thin film) or a flexible substrate, an adhesive that does not affect anisotropic conductivity may be used as necessary. Examples of the adhesive include silicone rubber.
Properties of anisotropic conductive sheet The anisotropic conductive sheet of the present invention is characterized in that the compression can be reversibly deformed by 5 to 40% of the thickness. Thus, if it can be reversibly deformed, it is extremely flexible, can be expanded and contracted, and can be bent, wound, and further folded. For this reason, it has a high unevenness absorbing ability and is very useful as a large area device.
異方導電性シートの全体の厚みは、構成上、厚みは特に限定されないが、通常は20〜585μm、好ましくは55〜165μmである。
異方導電性層の厚みは、目的に応じて適宜選択されるが、通常、10〜300μm、好ましくは30〜200μm、より好ましくは50〜100μmである。
The total thickness of the anisotropic conductive sheet is not particularly limited in terms of configuration, but is usually 20 to 585 μm, preferably 55 to 165 μm.
Although the thickness of an anisotropic conductive layer is suitably selected according to the objective, Usually, 10-300 micrometers, Preferably it is 30-200 micrometers, More preferably, it is 50-100 micrometers.
また、各部材の厚さは適宜選択されるが、通常、金属箔(金属薄膜)の厚さは1〜35μm、好ましくは5〜15μmの範囲にある。またフレキシブル基板の厚さは、10〜250 μm、好ましくは10〜50μmの範囲にある。 Moreover, although the thickness of each member is selected suitably, normally, the thickness of metal foil (metal thin film) exists in the range of 1-35 micrometers, Preferably it is 5-15 micrometers. The thickness of the flexible substrate is in the range of 10 to 250 μm, preferably 10 to 50 μm.
上記したような異方導電層を設け、各部材の厚みを特定の範囲とすることで、従来にない、厚みに対して圧縮5〜40%でも可逆的に変形可能となる。
このような特性を有する異方導電性シートは、回路基板自体が曲げ伸縮可能なり、異方導電性シートは薄いままで検査接点が曲げ伸縮可能となる。このため、段差吸収能力の向上、微細、微小ピッチへの対応となる。
By providing the anisotropic conductive layer as described above and setting the thickness of each member within a specific range, it is possible to reversibly deform even with a compression of 5 to 40% with respect to the thickness, which has not existed conventionally.
In the anisotropic conductive sheet having such characteristics, the circuit board itself can be bent and expanded, and the inspection contact can be bent and expanded while the anisotropic conductive sheet remains thin. For this reason, the step-absorbing ability is improved, and it is possible to cope with fine and minute pitches.
〔デバイスおよび検査装置〕
本発明に係るデバイスは、前記異方導電性シートを用いたものである。具体的には異方導電性シートを介在させることにより電子部材を接続したものである。
[Devices and inspection equipment]
The device according to the present invention uses the anisotropic conductive sheet. Specifically, an electronic member is connected by interposing an anisotropic conductive sheet.
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などの電子部材(第1の電子部材)が挙げられる。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他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。
The electronic member is not particularly limited, and various electronic members can be used.
Examples thereof include printed wiring boards such as a rigid printed wiring board (PCB), a flexible printed wiring board (FPC), and a flex rigid printed wiring board. Examples of the printed wiring board include electronic members (first electronic members) such as a single-sided printed wiring board, a double-sided printed wiring board, and a multilayer printed wiring board. A first electronic member such as a printed wiring board has a substrate and a plurality of electrodes according to a pattern corresponding to the wiring formed on the substrate and the electrodes of the other electronic members.
PCBのリジッド基板を構成する材料としては、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型フェノール樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂、ガラス繊維補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂等の複合樹脂材料;二酸化珪素、アルミナ等のセラミック材料などが挙げられる。FPCのフレキシブル基板を構成する材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンなどが挙げられる。 Composite materials such as glass fiber reinforced epoxy resin, glass fiber reinforced phenol resin, glass fiber reinforced polyimide resin, and glass fiber reinforced bismaleimide triazine resin; silicon dioxide, alumina And other ceramic materials. Examples of the material constituting the FPC flexible substrate include polyimide, polyamide, polyester, and polysulfone.
第1の電子部材が有する配線および電極の材質としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、カーボン、アルミニウム、酸化インジウムスズ(ITO)などが挙げられる。第1の電子部材が有する電極のピッチは通常は0.05〜2.5mmである。第1の電子部材が有する基板の厚みは、通常は0.01〜1.6mmである。 Examples of the material of the wiring and the electrode included in the first electronic member include gold, silver, copper, nickel, palladium, carbon, aluminum, indium tin oxide (ITO), and the like. The pitch of the electrodes included in the first electronic member is usually 0.05 to 2.5 mm. The thickness of the board | substrate which a 1st electronic member has is 0.01-1.6 mm normally.
また、第1の電子部材が接続されるほかの電子部材(第2の電子部材)も特に制限されるものではないが、第1の電子部材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。 Further, the other electronic member (second electronic member) to which the first electronic member is connected is not particularly limited, but in addition to the printed wiring board of the first electronic member, a transistor, a diode, a relay, Switches, IC chips or LSI chips or their packages; modules such as multi-chip modules (MCM); passive components such as resistors, capacitors, crystal units, speakers, microphones, transformers (coils), inductors, TFT liquid crystal displays Examples thereof include display panels such as panels, STN type liquid crystal display panels, plasma display panels, and electroluminescence panels. The second electronic member such as a printed wiring board has a substrate and a plurality of electrodes according to a pattern corresponding to the wiring formed on the substrate and the electrodes of the first electronic member.
第2の電子部材が有する配線および電極の材質としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、カーボン、アルミニウム、酸化インジウムスズ(ITO)などが挙げられる。第
2の電子部材が有する電極のピッチは通常は0.01〜2.5mmである。第2の電子部材が有する基板の厚みは、通常は0.01〜1.6mmである。
Examples of the material of the wiring and the electrode included in the second electronic member include gold, silver, copper, nickel, palladium, carbon, aluminum, indium tin oxide (ITO), and the like. The pitch of the electrodes included in the second electronic member is usually 0.01 to 2.5 mm. The thickness of the board | substrate which a 2nd electronic member has is 0.01-1.6 mm normally.
このような構成のデバイスの具体例としては、圧力センサ、特に大面積センサ、ヒュマノイドロボット、人工皮膚、アクチュエータ、ロボットハンド、タッチパネル、車体曲面太陽電池、ウェアラブルデバイス、曲面ディスプレイ、ローラブル携帯コンピューター、折りたたみ大画面ディスプレイなどに適用が可能である。 Specific examples of devices having such a configuration include pressure sensors, particularly large area sensors, humanoid robots, artificial skin, actuators, robot hands, touch panels, vehicle body curved solar cells, wearable devices, curved displays, rollable portable computers, folding It can be applied to large screen displays.
圧力センサとしての一例として、たとえば、特開2006-90983号公報[0026]に示すような圧力センサ素子に適用可能であり、本発明の異方導電性シートを加圧導電ゴム層に使用すればよい。このような本発明に係る異方導電性シートが適用されるフレキシブルセンサ40の概略断面図を図6に示す。センサ素子は、主として面部材22上に形成された有機電界効果トランジスタ41と圧力センサとしての異方導電性シート50とにより構成されている。有機電界効果トランジスタ41は、例えば有機チャネル45と、3つの電極(ゲート42,ソース46,ドレイン47)と、ソース46やドレイン47の下層に配置されたゲート絶縁膜43と、例えばペンタセンにより形成された有機チャネル45とゲート電極42とに介在するゲート絶縁膜43と、有機チャネル45やソース46,ドレイン47を保護するためのパリレン保護膜48とにより構成されている。ドレイン47は、パリレン保護膜48に形成され電気的に接続されたビアホール49と、このビアホール49に取り付けられた電極パッド49aとを介して異方導電性シート50に電気的に接続されている。
As an example of the pressure sensor, for example, it can be applied to a pressure sensor element as shown in JP-A-2006-90983 [0026], and if the anisotropic conductive sheet of the present invention is used for a pressurized conductive rubber layer. Good. FIG. 6 shows a schematic sectional view of the
本発明にかかる異方導電性シートは検査装置に用いることも可能である。たとえば、前記本発明にかかる異方導電性シートのうち、回路パターンが形成されたものは、図7に示すように検査接点とすることもできる。 The anisotropic conductive sheet according to the present invention can also be used in an inspection apparatus. For example, among the anisotropic conductive sheets according to the present invention, those having a circuit pattern formed thereon can be used as inspection contacts as shown in FIG.
本発明に係る検査装置としては、前記異方導電性シートを、被検査体デバイスの端子とテスタ側回路の電極パッドとの間に配置し、前記異方導電性シートを介して前記デバイスの端子とテスタ側回路の電極パッドとを電気的に接続するようにしてなる。 As an inspection apparatus according to the present invention, the anisotropic conductive sheet is disposed between a terminal of a device under test and an electrode pad of a tester side circuit, and the terminal of the device via the anisotropic conductive sheet. And the electrode pad of the tester side circuit are electrically connected.
異方導電性シートを押圧するプッシャーとして弾性体と剛性部材の2層構造とし弾性体の厚みを大きくすることにより、複雑な形状や段差の大きい被検査物へ対応して検査接点の変形が容易となる。また剛性部材も押圧できる程度の剛性を有すればよく、曲げ変形が可能な樹脂や金属部材(例えば板バネ)を用いることにより更に検査接点の変形が容易となる。 As a pusher that presses the anisotropic conductive sheet, it has a two-layer structure consisting of an elastic body and a rigid member. By increasing the thickness of the elastic body, the inspection contact can be easily deformed to accommodate inspected objects with complex shapes and large steps. It becomes. Further, it is sufficient that the rigid member also has a rigidity that can be pressed, and the deformation of the inspection contact is further facilitated by using a resin that can be bent and a metal member (for example, a leaf spring).
このような検査装置を用いれば、被検査物が大きな段差を有したり、曲面の場合において、異方導電性シートの段差吸収能力(圧縮)が大きく、曲面での電気的検査が可能となる。また、本発明によれば曲げ伸縮可能なので、異方導電性シートは薄いままで検査接点が曲げ伸縮可能となるので、段差吸収能力の向上、微細、微小ピッチへの対応が可能となる。 When such an inspection apparatus is used, when the object to be inspected has a large step or a curved surface, the anisotropic conductive sheet has a large step absorption capability (compression), and an electrical inspection on the curved surface becomes possible. . Further, according to the present invention, since the anisotropic conductive sheet can be bent and stretched while the anisotropic conductive sheet is thin, the step-absorbing ability can be improved, and fine and minute pitches can be accommodated.
とくにフレキシブルプリント配線板(FPC)や曲げ伸縮可能な回路基板をテスタ側回路として用いることにより、異方導電性シートの曲げ伸縮性に加えて、回路基板自体の曲げ伸縮性が示されるため、検査接点は大きな変形、曲げ、伸縮が可能となる。 In particular, by using a flexible printed circuit board (FPC) or a circuit board that can be bent and stretched as a tester side circuit, in addition to the bending elasticity of the anisotropic conductive sheet, the bending elasticity of the circuit board itself is shown. The contact can be greatly deformed, bent and stretched.
被検査物が大きな段差を有したり、曲面の場合において、回路基板自体の曲げ伸縮性と異方導電性シートの曲げ伸縮性により検査接点が被検査物の形状に応じて変形すること、および接点材料が弾性を有する材料のため、薄いフィルム状基板に対しても検査時おける被検査物側の損傷の発生が少ない。 In the case where the inspection object has a large step or a curved surface, the inspection contact is deformed according to the shape of the inspection object due to the bending elasticity of the circuit board itself and the bending elasticity of the anisotropic conductive sheet, and Since the contact material has elasticity, the occurrence of damage on the inspected object side during inspection is small even for a thin film substrate.
本発明の異方導電性シートおよび電子部品を携帯用電子機器に組み込むことにより、小型あるいは薄型の携帯用電子機器を実現することができる。携帯用電子機器としては、携帯電話機、デジタルカメラ、ビデオカメラ等のカメラ、ポータブルオーディオプレーヤ、ポータブルDVDプレーヤ、ポータブルノートパソコンなどがあげられる。 By incorporating the anisotropic conductive sheet and electronic component of the present invention into a portable electronic device, a small or thin portable electronic device can be realized. Examples of portable electronic devices include mobile phones, cameras such as digital cameras and video cameras, portable audio players, portable DVD players, and portable laptop computers.
また本発明の異方導電性シートは、曲げ、伸縮可能なフレキシブルな面状の圧力センサに適用できる。このような圧力センサを用いれば、大面積センサに使用することが可能であり、ヒュマノイドロボット、人工皮膚、アクチュエータ、ロボットハンド、タッチパネル、車体曲面太陽電池、ウェアラブルデバイス、曲面ディスプレイ、ローラブル携帯コンピューター、折りたたみ大画面ディスプレイなどに適用が可能である。 The anisotropic conductive sheet of the present invention can be applied to a flexible planar pressure sensor that can be bent and stretched. If such a pressure sensor is used, it can be used for a large area sensor, such as a humanoid robot, an artificial skin, an actuator, a robot hand, a touch panel, a curved body solar cell, a wearable device, a curved display, a rollable portable computer, It can be applied to folding large screen displays.
10・・・異方導電性シート
11A・・・導電性エラストマー用材料層
15・・・離型性支持板
P・・・導電性粒子
11B・・・導電性エラストマー層
16・・・金属薄層
20・・・異方導電層
22・・・面部材
30・・・導電性粒子
31・・・回路パターン
32・・・フレキシブル基板
40・・・フレキシブルセンサ
41・・・有機電界効果トランジスタ
45・・・有機チャネル
42、46、47・・・電極(ゲート42,ソース46,ドレイン47)
43・・・ゲート絶縁膜
48・・・パリレン保護膜
49・・・ビアホール
49a・・・電極パッド
50・・・異方導電性シート
DESCRIPTION OF
43 ...
Claims (9)
前記異方導電層の少なくとも一方側表面にシート形成材料と一体化した金属箔が形成されてなり、
厚みに対して圧縮5〜40%が可逆的に変形可能であることを特徴とする、異方導電性シート。 A dispersive anisotropic conductive sheet comprising an anisotropic conductive layer made of a sheet forming material containing conductive particles and a polymer material,
A metal foil integrated with a sheet forming material is formed on at least one side surface of the anisotropic conductive layer,
An anisotropic conductive sheet characterized in that the compression can be reversibly deformed by 5 to 40% of the thickness.
前記異方導電層の少なくとも一方側表面に回路パターンが形成されてなり、さらに該回路パターン表面にフレキシブル基板が積層されてなり、
厚みに対して圧縮5〜40%が可逆的に変形可能であることを特徴とする、異方導電性シート。 A dispersive anisotropic conductive sheet comprising an anisotropic conductive layer made of a sheet forming material containing conductive particles and a polymer material,
A circuit pattern is formed on at least one surface of the anisotropic conductive layer, and a flexible substrate is further laminated on the surface of the circuit pattern.
An anisotropic conductive sheet characterized in that the compression can be reversibly deformed by 5 to 40% of the thickness.
厚みに対して圧縮5〜40%が可逆的に変形可能であることを特徴とする、異方導電性シート。 A dispersive anisotropic conductive sheet comprising an anisotropic conductive layer made of a sheet forming material containing conductive particles and a polymer material, and integrated with the sheet forming material on at least one surface of the anisotropic conductive layer A metal foil is formed, and further a flexible substrate is laminated on the surface of the metal foil,
An anisotropic conductive sheet characterized in that the compression can be reversibly deformed by 5 to 40% of the thickness.
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