JP2018181567A - 電気コネクターおよびその製造方法 - Google Patents
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- Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
Abstract
Description
このようなコネクターとしては、例えば、複数の導電線(導電部材)の向きを揃えて互いに絶縁を保って配線された複数のシートが、導電線の向きを一定にして積層され、得られた積層物の複数枚が、導電線の向きを揃えて、一定の角度で階段状に配列積層一体化してブロック体とされ、得られたブロック体がスライス用基板面に接着され、その基板面に平行にかつ導電線を横切る平行な2面で切断されてなる圧接型コネクター(例えば、特許文献1参照)が知られている。
[2]前記導電材料は、カーボンナノチューブである[1]に記載の電気コネクター。
[3]前記カーボンナノチューブは、前記導電部材の延在する方向に配向している[2]に記載の電気コネクター。
[4]前記貫通孔は、前記弾性体の厚み方向に対して斜めに貫通する[1]〜[3]のいずれかに記載の電気コネクター。
[5]前記複合体は、前記弾性体の少なくとも一方の主面側において、前記弾性体の厚み方向に突出する突出部を有する[1]〜[4]のいずれかに記載の電気コネクター。
[6]前記弾性体の少なくとも一方の主面側において、前記複合体における、前記突出部よりも厚みが薄い領域に樹脂製のシート状部材が積層されている[5]に記載の電気コネクター。
[7]任意の間隔で並列に配置された多数の溝を有する弾性体を形成し、前記溝に、導電材料と、該導電材料を分散する弾性材料と、を含む導電材料含有組成物を充填し、該導電材料含有組成物を硬化して導電部材を形成し、導電部材含有シートを形成する工程と、前記導電部材含有シートの複数枚を、前記導電部材の向きを揃えて積層し、導電部材含有シート積層体を形成する工程と、前記導電部材含有シート積層体を、前記導電部材の延在する方向に対して垂直方向または斜め方向に切断して、電気コネクターを得る工程と、を有する電気コネクターの製造方法。
[8]シート状の弾性体上に、導電材料と、該導電材料を分散する弾性材料と、を含む導電材料含有組成物を塗布し、該導電材料含有組成物を硬化して導電層を形成し、導電層含有シートを形成する工程と、前記導電層含有シートの複数枚を積層し、導電層含有シート積層体を形成する工程と、前記導電層含有シート積層体を、前記導電層の厚み方向に切断し、前記導電材料含有組成物の硬化物からなる導電部材を含む、導電部材含有シートを形成する工程と、前記導電部材含有シートの複数枚を、前記導電部材の向きを揃えて積層し、前記シート状の弾性体を介して、導電部材含有シート積層体を形成する工程と、前記導電部材含有シート積層体を、前記導電部材の延在する方向に対して垂直方向または斜め方向に切断して、電気コネクターを得る工程と、を有することを特徴とする電気コネクターの製造方法。
[9]前記導電材料は、カーボンナノチューブである[7]または[8]に記載の電気コネクターの製造方法。
[10]前記導電部材含有シート積層体を切断する工程で得た前記電気コネクターの少なくとも前記弾性体の一方の主面側から、前記弾性体および前記導電材料からなる複合体の一部を厚み方向に除去し、前記複合体に、前記弾性体の厚み方向に突出する突出部を形成する工程を有する[7]〜[9]のいずれかに記載の電気コネクターの製造方法。
[11]前記突出部を形成する工程の後に、前記弾性体の少なくとも一方の主面側において、前記複合体の前記一部を除去した領域に樹脂製のシート状部材を積層する工程を有する[10]に記載の電気コネクターの製造方法。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
[電気コネクター]
図1は、本実施形態の電気コネクターの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)における領域αの拡大図、(c)は(a)のA−A線に沿う断面図である。
図1に示すように、本実施形態の電気コネクター10は、弾性体20と、導電部材30と、を有する複合体40を備える。
電気コネクター10は、図示略の第一デバイスの接続端子と、図示略の第二デバイスの接続端子との間に配置され、これらを電気的に接続するためのものである。電気コネクター10において、導電部材30は、第一デバイスの接続端子と第二デバイスの接続端子の電気的接続を行う部材である。デバイスとしては、例えば、半導体パッケージや回路基板が挙げられる。
貫通孔21が、弾性体20を、その厚み方向に対して斜めに貫通する場合、貫通孔21の弾性体20の厚み方向に対する角度は、10°〜85°であることが好ましい。貫通孔21の弾性体20の厚み方向に対する角度は、電気コネクター10(詳細には、貫通孔21に接合された導電部材30)によって電気的に接続される2つのデバイスの接続端子の配置等に応じて適宜調整される。
本実施形態の電気コネクターでは、導電材料としては、長尺状で高アスペクト比の構造を有するカーンボンナノチューブ(以下、「CNT」と略す。)、カーボンナノバット、カーボンナノホーンの他に、銅、銀、金等からなる金属ナノワイヤが好ましい。
(1)細く、軽く、強い。
(2)アルミニウムの約半分の軽さで、鋼鉄の100倍の引っ張り強さを有し、硬度がダイヤモンドの約2倍である。
(3)破断し難く、復元性に優れ、柔軟性に富んでいる。
(4)銅の約1000倍という高い電流密度耐性(高密度な電荷量に構造的に耐えられる性質)を有する。
(5)銅の約10倍の熱を伝えることが可能であり、空気中で750℃程度、真空中で2300℃程度の耐熱性を有する。
(6)耐薬品性に優れ、化学的に安定であり、ほとんどの薬品に反応せず非可溶であり、熱硫酸にも不溶である。
「第1の製造方法」
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、任意の間隔で並列に形成された多数の溝を有する弾性体を形成し、その溝に、導電材料と、導電材料を分散する弾性材料と、を含む導電材料含有組成物を充填し、その導電材料含有組成物を硬化して導電部材を形成し、導電部材含有シートを形成する工程(以下、「工程A1」と言う。)と、導電部材含有シートの複数枚を、導電部材の向きを揃えて積層し、導電部材含有シート積層体を形成する工程(以下、「工程B1」と言う。)と、導電部材含有シート積層体を、導電部材の延在する方向に対して垂直方向または斜め方向に切断して、電気コネクターを得る工程(以下、「工程C1」と言う。)と、を有する。なお、工程A1は、後述する工程A1−1と工程A1−2とからなる。
図2(a)〜図2(d)は、本実施形態の電気コネクターの第1の製造方法の概略を示す斜視図である。なお、図2において、図1に示した本実施形態における電気コネクターと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
工程A1−1では、インプリント金型等を用いて、溝610を有する弾性体600を形成する。
また、図2(a)に示すように、多数の溝610は、基材500の長手方向と垂直な方向に延在するように配置されている。
なお、工程B1において、導電部材30の向きを揃えるだけでなく、導電部材30の配置も揃えて、導電部材含有シート800の複数枚を積層することが好ましい。
工程B1において、導電部材30の配置を揃えるとは、導電部材含有シート積層体900を、その主面900aから見た場合に、複数枚の導電部材含有シート800のそれぞれに含まれる導電部材30同士が重なり合うようにすることである。なお、図2(c)では、全ての導電部材30が重なり合っている場合を例示したが、一部の導電部材30は重なっていなくてもよい。
接着剤を用いる場合、弾性体600と材質が同じものを用いることが好ましい。
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、シート状の弾性体上に、導電材料と、導電材料を分散する弾性材料と、を含む導電材料含有組成物を塗布し、その導電材料含有組成物を硬化して導電層を形成し、導電層含有シートを形成する工程(以下、「工程A2」と言う。)と、導電層含有シートの複数枚を積層し、導電層含有シート積層体を形成する工程(以下、「工程B2」と言う。)と、導電層含有シート積層体を、導電層の厚み方向に切断し、導電材料含有組成物の硬化物からなる導電部材を含む、導電部材含有シートを形成する工程(以下、「工程C2」と言う。)と、導電部材含有シートの複数枚を、シート状の弾性体を介して、導電部材の向きを揃えて積層し、導電部材含有シート積層体を形成する工程(以下、「工程D2」と言う。)と、導電部材含有シート積層体を、導電部材の延在する方向に対して垂直方向または斜め方向に切断して、電気コネクターを得る工程(以下、「工程E2」と言う。)と、を有する。なお、工程A2は、後述する工程A2−1と工程A2−2とからなる。
図3(a)〜図3(c)および図4(a)〜図4(c)は、本実施形態の電気コネクターの第2の製造方法の概略を示す斜視図である。なお、図3および図4において、図1に示した本実施形態における電気コネクターと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
基材1000上に弾性体1100を形成する方法としては、例えば、上記の材料からなるシート状またはフィルム状の部材を基材1000上に貼着するか、あるいは、上記の材料を有機溶媒に溶解してなる溶液を基材1000上に塗布し、乾燥して塗膜を形成する方法が挙げられる。基材1000上にシート状またはフィルム状の部材を貼着する場合には、接着剤を用いてもよく、その部材を基材1000上に表面処理により活性化させて化学結合してもよい。
この工程A−2では、導電材料含有組成物1200を塗布する方向に沿って、導電材料含有組成物1200に含まれる導電材料(カーボンナノチューブ)を配向させることができる。
接着剤を用いる場合、弾性体1100と材質が同じものを用いることが好ましい。
なお、工程D2において、導電部材30の向きを揃えるだけでなく、導電部材30の配置も揃えて、導電部材含有シート1600の複数枚を積層することが好ましい
工程D2において、導電部材30の配置を揃えるとは、導電部材含有シート積層体1700を、その上面1700aから見た場合に、複数枚の導電部材含有シート1600のそれぞれに含まれる導電部材30同士が重なり合うようにすることである。なお、図4(b)では、全ての導電部材30が重なり合っている場合を例示したが、一部の導電部材30は重なっていなくてもよい。
接着剤を用いる場合、弾性体1100と材質が同じものを用いることが好ましい。
[電気コネクター]
図5は、本実施形態の電気コネクターの概略構成を示す断面図である。なお、図5において、図1に示した第1の実施形態の電気コネクターと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態の電気コネクター100は、弾性体20と、導電部材30と、を有する複合体40を備える。
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、上述の第1の実施形態の電気コネクターの製造方法の工程A1〜工程C1または工程A1〜工程E2と、導電部材含有シート積層体を切断する工程で得た電気コネクターの弾性体の一方の主面側から、弾性体および導電部材からなる複合体の一部を厚み方向に除去し、複合体に、弾性体の厚み方向に突出する突出部を形成する工程(以下、「工程F」と言う。)と、を有する。
図6(a)、図6(b)は、本実施形態の電気コネクターの製造方法の概略を示す断面図である。なお、図6において、図2〜図4に示した第1の実施形態の電気コネクターの製造方法と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[電気コネクター]
図7は、本実施形態の電気コネクターの概略構成を示す断面図である。なお、図7において、図1に示した第1の実施形態および図5に示した第2の実施形態の電気コネクターと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図7に示すように、本実施形態の電気コネクター200は、弾性体20と、導電部材30と、を有する複合体40を備える。
なお、シート状部材60としては、これらの樹脂からなる不織布であってもよい。
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、上述の第1の実施形態の電気コネクターの製造方法の工程A1〜工程C1または工程A1〜工程E2と、上述の突出部を形成する工程(工程F)と、突出部を形成する工程Fの後に、弾性体の一方の主面側において、複合体の一部を除去した領域に樹脂製のシート状部材を積層する工程(以下、「工程G」と言う。)と、を有する。
図8(a)〜図8(c)は、本実施形態の電気コネクターの製造方法の概略を示す断面図である。なお、図8において、図3および図4に示した第1の実施形態の電気コネクターの製造方法および図6に示した第2の実施形態の電気コネクターの製造方法と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
また、工程Gにおいて、シート状部材60を貼合する際の位置決め方法としては、例えば、導電部材含有シート積層体900における導電部材30が配置されていない部分に位置決めの印(マーキング)を示して、画像認識により位置決めする方法や、導電部材含有シート積層体900に位置決め用の凸部や凹部を設けて嵌合する方法等が挙げられる。
20 弾性体
21 貫通孔
30 導電部材
40 複合体
51 突出部
52 薄層部
60 シート状部材
500,1000 基材
600,1100,1800 弾性体
610 溝
700,1200 導電材料含有組成物
800,1600 導電部材含有シート
900,1700 導電部材含有シート積層体
1300 導電層
1400 導電層含有シート
1500 導電層含有シート積層体
Claims (11)
- 第一デバイスの接続端子と、第二デバイスの接続端子との間に配置され、これらを電気的に接続する電気コネクターであって、
厚み方向に多数の貫通孔を有する弾性体と、前記貫通孔に接合され、前記第一デバイスの接続端子と前記第二デバイスの接続端子とを電気的に接続する導電部材と、を有する複合体を備え、
前記導電部材は、導電材料と、該導電材料を分散する弾性材料と、を含むことを特徴とする電気コネクター。 - 前記導電材料は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項1に記載の電気コネクター。
- 前記カーボンナノチューブは、前記導電部材の延在する方向に配向していることを特徴とする請求項2に記載の電気コネクター。
- 前記貫通孔は、前記弾性体の厚み方向に対して斜めに貫通することを特徴とする1〜3のいずれか1項に記載の電気コネクター。
- 前記複合体は、前記弾性体の少なくとも一方の主面側において、前記弾性体の厚み方向に突出する突出部を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気コネクター。
- 前記弾性体の少なくとも一方の主面側において、前記複合体における、前記突出部よりも厚みが薄い領域に樹脂製のシート状部材が積層されていることを特徴とする請求項5に記載の電気コネクター。
- 任意の間隔で並列に配置された多数の溝を有する弾性体を形成し、前記溝に、導電材料と、該導電材料を分散する弾性材料と、を含む導電材料含有組成物を充填し、該導電材料含有組成物を硬化して導電部材を形成し、導電部材含有シートを形成する工程と、
前記導電部材含有シートの複数枚を、前記導電部材の向きを揃えて積層し、導電部材含有シート積層体を形成する工程と、
前記導電部材含有シート積層体を、前記導電部材の延在する方向に対して垂直方向または斜め方向に切断して、電気コネクターを得る工程と、を有することを特徴とする電気コネクターの製造方法。 - シート状の弾性体上に、導電材料と、該導電材料を分散する弾性材料と、を含む導電材料含有組成物を塗布し、該導電材料含有組成物を硬化して導電層を形成し、導電層含有シートを形成する工程と、
前記導電層含有シートの複数枚を積層し、導電層含有シート積層体を形成する工程と、
前記導電層含有シート積層体を、前記導電層の厚み方向に切断し、前記導電材料含有組成物の硬化物からなる導電部材を含む、導電部材含有シートを形成する工程と、
前記導電部材含有シートの複数枚を、前記シート状の弾性体を介して、前記導電部材の向きを揃えて積層し、導電部材含有シート積層体を形成する工程と、
前記導電部材含有シート積層体を、前記導電部材の延在する方向に対して垂直方向または斜め方向に切断して、電気コネクターを得る工程と、を有することを特徴とする電気コネクターの製造方法。 - 前記導電材料は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項7または8に記載の電気コネクターの製造方法。
- 前記導電部材含有シート積層体を切断する工程で得た前記電気コネクターの少なくとも前記弾性体の一方の主面側から、前記弾性体および前記導電材料からなる複合体の一部を厚み方向に除去し、前記複合体に、前記弾性体の厚み方向に突出する突出部を形成する工程を有することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の電気コネクターの製造方法。
- 前記突出部を形成する工程の後に、前記弾性体の少なくとも一方の主面側において、前記複合体の前記一部を除去した領域に樹脂製のシート状部材を積層する工程を有することを特徴とする請求項10に記載の電気コネクターの製造方法。
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