JP2018186064A - 異方導電性シートおよび異方導電性シートを用いた電気的接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適応できる検査対象の制限が少なく、別途シール材を使用する必要もなく、さらに被検査電極の高さの制限も少ない異方導電性シートおよび異方導電性シートを用いた電気的接続装置を提供すること。【解決手段】被検査基板の被検査電極と電気的に接続されて用いられる異方導電性シートであって、前記異方導電性シートは、弾性高分子物質中に導電性物質が含有され、厚み方向に導電路が形成されて接続電極を構成するシート状の異方導電層を有し、さらに少なくとも前記異方導電層の被検査基板と対向する一方側面には、前記接続電極を取り囲む凸部を備え、前記凸部が、弾性高分子物質を含む素材から成る。【選択図】図１

Description

本発明は、被検査基板における被検査電極と電気的に接続を行う場合に用いられる異方導電性シート、およびこの異方導電性シートを用いて被検査基板と検査用基板との電気的接続を行う電気的接続装置に関する。さらに詳しくは、半導体装置やプリント基板などの被検査基板の電気的特性を検査する場合に用いられる異方導電性シート、およびこの異方導電性シートを用いて被検査基板と検査用基板とを、大気圧との差圧（負圧）で一時的に接続することのできる電気的接続装置に関する。

半導体装置やプリント基板などの被検査基板の電気的特性を検査する場合、被検査基板に設けられた被検査電極と、検査用基板に設けられた検査用電極とを、一時的に電気的に接続することが求められ、係る電気的接続のための電気的接続装置が用いられる。

この電気的接続装置には、半導体装置やプリント基板などの被検査基板に設けられた被検査電極と接続される接続電極が設けられ、被検査電極と接続電極とを圧着することで、電気的接続を確保している。

通常、このような被検査電極と接続電極との圧着には、機械的な荷重を用いることが多いが、多数の電極を一括して接続する場合、全ての電極に均等な荷重をかけることが困難で正確な検査ができないことや、過荷重となり被検査基板に損傷を与えることがある。

また被検査基板の構造によっては、機械的な荷重が困難なこともある。このような場合、被検査基板と接続電極を有する接続基板との接続部分を密封してから空気を抜いて減圧にすることで、大気圧との差圧（負圧）を利用して両者を密着させることが行われる。

例えば特許文献１には、半導体集積回路素子が樹脂などで封止された半導体パッケージを真空チャックで固定し、半導体パッケージと接続電極との電気的接続を確保して検査する方法が開示されている。

また特許文献２には、半導体集積回路素子が形成された半導体ウエハの検査において、空気抜きのための空間を形成する環状シール材を備えたウエハカセットが提案されている。

ここでは、環状シール材により空気抜きのための空間の気密性を確保し、減圧することで半導体集積回路素子の被検査電極と接続電極とを電気的に接続して、電気的特性を検査することが開示されている。

さらに特許文献３においては、被検査電極として球状端子を有する半導体装置の検査において、接続電極の下部にゴム系，シリコーン系，プラスチック系の弾性体等が配され、半導体装置と接続基板との間の空間の空気を抜く際に気密性を確保し、被検査電極と接続電極との電気的接続を確保することが開示されている。

特開平６−１８６１２号公報 特開平１１−１３５５８２号公報 特開２００２−１７５８５９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、底面に被検査電極が配置された半導体パッケージの場合、真空チャックが半導体パッケージと接続電極との間に位置することとなり、電気的接続ができないなど適応できる検査対象が限定されてしまう問題がある。

また、特許文献２に開示された電気的接続装置においては、空気を抜いて減圧状態とし、大気圧との差圧を生じさせるために別途シール材が必要であり、このシール材が接続電極と一体化していないため、位置ずれを起こしたり、空気漏れを起こしたりすることがあり、電気的接続に影響を及ぼすことがある。また、係るシール材のコストや電気的接続装置に取り付けるための手間やコストの問題もある。

さらに、特許文献３に開示された電気的接続装置においては、接続電極の下部に弾性体等が配置されているため、被検査電極の高さのばらつきが大きかったり、被検査電極の高さが高かったりする場合には、気密性を確保するための弾性体等と被検査基板との間に隙間が生じ、気密性不良となって電気的接続に問題が生じることがある。

また、被検査電極が被検査基板の凹んだ位置に配置されている場合、気密性を確保する弾性体等が密封空間を形成できず、大気圧との差圧（負圧）を用いて被検査電極と接続電極とを圧着することができないことがある。

本発明はこのような実情に鑑み、適応できる検査対象の制限が少なく、別途シール材を使用する必要もなく、さらに被検査電極の高さの制限も少ない異方導電性シートおよび異方導電性シートを用いた電気的接続装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、弾性高分子物質を含む素材からなり、接続電極を取り囲む凸部を、少なくとも被検査基板に対向する異方導電層の一方側面に設けることで、上記した課題を解決することができることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明の異方導電性シートは、
被検査基板の被検査電極と電気的に接続されて用いられる異方導電性シートであって、
前記異方導電性シートは、
弾性高分子物質中に導電性物質が含有され、厚み方向に導電路が形成されて接続電極を構成するシート状の異方導電層を有し、
さらに少なくとも前記異方導電層の被検査基板と対向する一方側面には、前記接続電極を取り囲む凸部を備え、
前記凸部が、弾性高分子物質を含む素材から成ることを特徴とする。

このように異方導電性シートにおいて、被検査基板と対向する一方側面に、弾性高分子物質を含む素材からなり接続電極を取り囲む凸部を設ければ、この凸部が、被検査基板と異方導電性シートとの間のシール材として機能することとなり、従来のようにシール材を別に用意する必要がなく、取付時の調整作業も不要とすることができる。

また、本発明の異方導電性シートは、
前記異方導電層と前記凸部とが、一体的に構成されていることを特徴とする。
このように凸部が異方導電層と一体化していれば、被検査基板との位置ずれや、被検査基板との空気漏れが生じ難く、また従来行っていたような、シール材の異方導電性シートと被検査基板との間への取り付けが不要であり、取付時の調整作業も不要とすることができる。
さらに、接続電極を取り囲む位置に凸部があり、被検査電極の高さに応じて凸部の高さを設定することができるため、被検査電極の高さに制限が生じ難い。

また、本発明の異方導電性シートは、
前記弾性高分子物質が、シリコーンゴムであることを特徴とする。
このようにシリコーンゴムであれば、耐熱性や耐久性に優れ、また加熱して固化するだけでシート状に成形することができるため、製造コストを抑えることができる。

また、本発明の異方導電性シートは、
前記異方導電層の周縁部に、剛性を有する支持体が配設されていることを特徴とする。
このように、支持体が配設された異方導電性シートを用いると、異方導電層の伸縮や変形が抑制され、取り付けや取り外しなどの際のハンドリングが容易となる。

また、本発明の異方導電性シートは、
前記凸部の内方に、空気抜き穴が貫通形成されていることを特徴とする。
このように異方導電性シートにおいて、被検査基板と対向する一方側面に、弾性高分子物質を含む素材からなり接続電極を取り囲む凸部を設ければ、この凸部が、シール材として機能し、空気抜き穴より異方導電性シートと被検査基板との間の空気を抜くことで、大気圧との差圧（負圧）を用いた電気的接続を容易に達成することができる。

また、本発明の電気的接続装置は、
上記いずれかに記載の異方導電性シートを用いた電気的接続装置であって、
前記電気的接続装置は、
前記異方導電性シートの前記凸部が形成された一方側面に、被検査基板が配設され、
前記異方導電性シートと被検査基板とを当接させて、異方導電性シートの接続電極と被検査基板の被検査電極とを電気的に接続させるよう構成されていることを特徴とする。

このような電気的接続装置であれば、異方導電性シートと被検査基板との間にシール材を別に用意する必要がなく、取付時の調整作業も不要とすることができ、確実に被検査電極の電気的検査を行うことができる。

また、本発明の電気的接続装置は、
前記異方導電性シートの他方側面に、空気抜き穴を有する検査用基板の一方側面が配設され、
さらに前記検査用基板の他方側面に、真空ポンプが配設され、
前記真空ポンプを起動することにより、
前記検査用基板に設けられた空気抜き穴および前記異方導電性シートの凸部の内方に貫通形成された空気抜き穴を介して、前記異方導電性シートと前記被検査基板との間が真空化されることを特徴とする。

このような異方導電性シートを用いた電気的接続装置であれば、異方導電性シートの凸部がシール材として機能し、空気抜き穴より異方導電性シートと被検査基板との間の空気を抜いて大気圧との差圧（負圧）を用いた電気的接続が容易に達成できる。

本発明によれば、接続電極を取り囲む凸部を、被検査基板と対向する異方導電層の一方側面に設けることにより、この凸部が、シール材として機能し、空気抜き穴より異方導電性シートと被検査基板との間の空気を抜いて大気圧との差圧（負圧）を用いた電気的接続を容易に達成することのできる異方導電性シート、およびこの異方導電性シートを用いた電気的接続装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態における異方導電性シートを示した概略断面図である。 図２は、本発明の一実施形態における異方導電性シートを用いた電気的接続装置の展開状態を示した概略断面図である。 図３は、本発明の異方導電性シートを用いた電気的接続装置の使用状態を示した概略断面図である。 図４は、本発明の他の実施形態における異方導電性シートを示した概略断面図である。 図５は、本発明の他の実施形態における異方導電性シートを用いた電気的接続装置の使用状態を示した概略断面図である。 図６は、実施例における被検査基板を示した概略図である。 図７は、実施例における検査用基板を示した概略図である。 図８は、実施例における金型を示した概略図である。 図９は、実施例におけるスペーサーを示した概略図である。 図１０は、実施例における支持体を示した概略図である。 図１１は、実施例における異方導電性シートの空気抜き穴の位置を示した概略図である。 図１２は、実施例における金型を示した概略図である。 図１３は、実施例におけるスペーサーを示した概略図である。 図１４は、実施例におけるスペーサーを示した概略図である。 図１５は、実施例における異方導電性シートを示した概略図である。 図１６は、実施例における被検査基板を示した概略図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、半導体装置やプリント基板などの被検査基板の電気的特性を検査する場合に用いられる異方導電性シート、およびこの異方導電性シートの接続電極と、被検査基板の被検査電極とを、大気圧との差圧（負圧）を用いて一時的に接続することのできる電気的接続装置である。

＜異方導電性シート１０＞
図１に示したように、本発明の異方導電性シート１０は、弾性高分子物質１４中に導電性物質１６が含有され、厚み方向に導電路１８が形成されて接続電極２０を構成するシート状の異方導電層１２を有し、さらに少なくとも異方導電層１２の被検査基板７０と対向する一方側面４０には、接続電極２０を取り囲む凸部３０を備え、この凸部３０が、弾性高分子物質３２を含む素材から成っている。

なお、異方導電層１２の周縁部には、剛性を有する支持体５０が配設されており、また凸部３０の内方には、空気抜き穴６０が厚さ方向に貫通形成されている。
図１において、接続電極２０を取り囲む凸部３０は、複数の接続電極２０をまとめて取り囲むように設けられているが、接続電極２０毎に個別に設けられていても良いものである。しかしながら製造の容易さや大気圧との差圧（負圧）を発生させるための空気抜きの容易さから、複数の接続電極２０をまとめて取り囲むように設けることが好ましい。

また凸部３０は、接続電極２０を連続的に取り囲む構造であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、凸部３０の一部に段差や切れ目があっても良いものである。
このような凸部３０は、接続電極２０や被検査電極７２が設けられた被検査基板７０の構造に対応して適宜設計されれば良い。

＜異方導電性シート１０を用いた電気的接続装置９０＞
電気的接続装置９０においては、図２に示したように、上記した異方導電性シート１０の凸部３０が形成された一方側面４０に、被検査基板７０が配設される。

そして、異方導電性シート１０の他方側面４２には、空気抜き穴８６を有する検査用基板８０の一方側面８２が配設され、さらに検査用基板８０の他方側面８４には、真空ポンプ９８が配設される。なお検査用基板８０の空気抜き穴８６は、図２においては異方導電性シート１０の空気抜き穴６０と同様の位置に設けられているが、場合によっては厚さ方向ではなく、水平方向に設けても良いものであり、位置や形状は限定されないものである。

これらの部材を図３に示したように互いに当接させ、この状態で真空ポンプ９８を起動することにより、検査用基板８０に設けられた空気抜き穴８６および異方導電性シート１０の凸部３０の内方に貫通形成された空気抜き穴６０を介して、異方導電性シート１０と被検査基板７０との間が真空化され、これにより確実に被検査基板７０の被検査電極７２と異方導電性シート１０の接続電極２０とを密着させ、被検査基板７０の導通検査を確実に行うことができる。

なお、被検査基板７０の被検査電極７２が、バンプやピラー等の凸状の場合（図２および図３に示した形態の場合）、接続電極２０を取り囲む凸部３０がないと、空気抜きのための空間が確保できず、大気圧との差圧（負圧）による電気的接続が困難となる。

また、被検査基板７０の被検査電極７２が凹状の場合（図示せず）、異方導電性シート１０の接続電極２０を凸状にして対応することが多いが、このような場合も、接続電極２０を取り囲む凸部３０がないと、空気抜きのための空間が確保できず、異方導電性シート１０と被検査基板７０との間における、大気圧との差圧（負圧）による電気的接続が困難となる。

一方、異方導電性シート１０の他方側面４２に設けられる検査用基板８０については、ネジ等の締結部材を用いて異方導電性シート１０に機械的に固定し、異方導電性シート１０と検査用基板８０との電気的接続を確保することが可能である。

また異方導電性シート１０の異方導電層１２が弾性高分子物質１４を含み弾性を有するので、気密性も確保できることがあり、必ずしも他方側面４２に接続電極２０を取り囲む凸部３０は必要ではない。

もちろん本発明においては、図４に示したように、検査用基板８０側（他方側面４２）にも、接続電極２０を取り囲む凸部３０を設けても良いものである。
検査用基板８０の検査用電極８８の高さが高いなど、その構造によっては本発明の凸部３０がないと気密性が確保できないこともあり、このような場合には本発明の凸部３０が他方側面４２にも必要となる。

また、一方側面４０と他方側面４２の両面に、それぞれ接続電極２０を取り囲む凸部３０を設けると、検査用基板８０の取り外しや交換が容易となり、電気的接続装置９０のメンテナンス性や検査する被検査基板７０の切り替えに伴う調整の作業性が向上する。

本発明の異方導電性シート１０における一方側面４０の凸部３０の高さ（Ｈ）は、被検査電極７２もしくは接続電極２０の高さばらつきや構造あるいは被検査電極７２が設けられた被検査基板７０の構造等に依存し、特に限定されるものではないが、被検査電極７２の平均高さ（ｈ１）と接続電極２０の平均高さ（ｈ２）とにより決定される。

ここで被検査電極７２が凸状（ｈ１＞０）の場合、通常凸部３０の高さ（Ｈ）は、０．８×（ｈ１＋ｈ２）≦Ｈ≦２×（ｈ１＋ｈ２）の範囲内、好ましくはｈ１＋ｈ２≦Ｈ≦１．５×（ｈ１＋ｈ２）の範囲内である。

一方、被検査電極７２が凹状（ｈ１≦０）の場合、通常凸部３０の高さ（Ｈ）は、０＜Ｈ≦１．２×ｈ２の範囲内、好ましくは０＜Ｈ≦ｈ２の範囲内である。
このような範囲内に凸部３０の高さ（Ｈ）があると、被検査電極７２もしくは接続電極２０の高さに多少ばらつきがあっても、大気圧との差圧（負圧）により、確実に異方導電性シート１０と被検査基板７０との電気的接続を確保することができる。

なお、図４に示した異方導電性シート１０のように、検査用基板８０側（他方側面４２）に接続電極２０を取り囲む凸部３０を設ける場合の凸部３０の高さ（Ｈ）も、図５に示した電気的接続装置９０のように、検査用電極８８の平均高さをｈ３とすれば、上記した被検査基板７０側（一方側面４０）の凸部３０と同様の範囲内である。

すなわち、検査用電極８８が凸状（ｈ３＞０）の場合、通常、他方側面４２の凸部３０の高さ（Ｈ）は、０．８×（ｈ３＋ｈ２）≦Ｈ≦２×（ｈ３＋ｈ２）の範囲内、好ましくはｈ３＋ｈ２≦Ｈ≦１．５×（ｈ３＋ｈ２）の範囲内である。

一方、検査用電極８８が凹状（ｈ３≦０）の場合、通常、他方側面４２の凸部３０の高さ（Ｈ）は、０＜Ｈ≦１．２×ｈ２の範囲内、好ましくは０＜Ｈ≦ｈ２の範囲内である。
一方側面４０と他方側面４２の凸部３０の高さＨがこのような範囲よりも高くなると、大気圧との差圧（負圧）により凸部３０が変形しても被検査電極７２と接続電極２０とが、あるいは検査用電極８８と接続電極２０とが接触せず、電気的接続が確保できないことがある。

一方、このような範囲よりも低くなると、接続電極２０が変形しても被検査基板７０や検査用基板８０との間に隙間が生じ気密性不良となる。あるいは密封空間そのものが形成できず、大気圧との差圧（負圧）が十分に発生せず荷重不足となって電気的接続が確保できないことがある。

本発明の異方導電性シート１０の一方側面４０と他方側面４２の凸部３０の厚さ（ｔ）は、本発明の効果を妨げない限り特に限定はされないが、通常０．００１〜１ｍｍ、好ましくは０．０１〜０．５ｍｍである。

凸部３０の厚さ（ｔ）が薄すぎると、繰返し使用した場合に凸部３０が崩れて気密性不良となり、電気的接続に問題が生じることがある。
一方、凸部３０の厚さ（ｔ）が厚すぎると、大気圧との差圧（負圧）による荷重では凸部３０が十分に変形できず、被検査電極７２と接続電極２０とが接触できなかったり、あるいは検査用電極８８と接続電極２０とが接触できなかったり、被検査基板７０と異方導電性シート１０との間や検査用基板８０と異方導電性シート１０との間に隙間が生じ、気密性不良となったりして電気的接続に問題が生じることがある。

なお凸部３０の厚み（ｔ）は、一律の厚みでも良く、部分的に異なる厚みでも良く、被検査基板７０や被検査電極７２の構造等により適宜設計される。
本発明の異方導電性シート１０における凸部３０は、接続電極２０を取り囲むように設けられていればよく、異方導電性シート１０を構成する異方導電層１２の上（一方側面４０）、異方導電層１２の上（一方側面４０）および異方導電層１２の下（他方側面４２）の両方、支持体５０の上、および支持体５０の上と下の両方、さらには異方導電層１２と支持体５０の両方にまたがって設けられていてもよい。

なお、異方導電層１２に凸部３０を設ける場合は、凸部３０に使用する弾性高分子物質３２が、異方導電層１２に使用する弾性高分子物質１４と同種であると、凸部３０と異方導電層１２との密着性がより高まり、耐久性が向上することがあり好ましい。

また凸部３０に使用する弾性高分子物質３２は、接続電極２０に使用する弾性高分子物質１４よりも硬度が低いと、気密性の確保や電気的接続の安定性を高めることができることがある。
さらに本発明の異方導電性シート１０に用いられる支持体５０としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、熱可塑性樹脂、例えば塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂などのスチレン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、あるいは熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂などの公知の硬質樹脂、もしくは、これら樹脂にガラスやセラミック等の無機物質からなるフィラーや繊維等を配合した組成物からなる板やフィルムを用いることができる。

また、これらの表面に銅箔等金属箔が配置されていてもよい。さらに、ガラスやセラミックス、ステンレスやアルミなどの非磁性金属も使用できる。
これらのうち、環状オレフィン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂もしくはこれらにガラスやセラミック等の無機物質からなるフィラーや繊維等を配合した組成物からなる板もしくはフィルムが、耐熱性や高分子弾性体との密着性に優れ、加工が容易で取り扱いやすく好ましい。

特に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはＢＴ樹脂もしくはこれらにガラスやセラミック等の無機物質からなるフィラーや繊維等配合した組成物からなる板もしくはフィルムは、電気的回路基板の基板材料として古くから使用されている実績もあり好ましい。

本発明の異方導電性シート１０に用いることのできる弾性高分子物質１４，３２としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えばシリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、天然ゴムなど公知の弾性高分子物質が挙げられる。

これらのうち、常温で液状であり、加熱により硬化して固形ゴムとなる熱硬化型シリコーンゴムや熱硬化性ウレタンゴムは、シート製造時の温度で流動性を有する組成物を容易に得ることができ、加熱するだけで固化してシートを得られるので、シート製造工程が簡略化でき好ましい。

さらに、熱硬化型シリコーンゴムは、得られるシートが耐熱性に優れ、また導電路１８や異方導電層１２の劣化を抑制し、耐久性にも優れるのでより好ましい。
本発明の異方導電性シート１０において使用できる導電性物質１６としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、単体もしくは２種以上混合された金属粒子あるいは金属フィラー、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンフィラー、無機あるいは有機材料を導電性物質で被覆してなる被覆粒子あるいは被覆フィラー、もしくはこれらを複数種混合したものなどを挙げることができる。

これらの中で強磁性を示す導電性物質１６が、シート製造時に磁場を印加することでシートの厚み方向に導電性物質１６を配向させることができるため好ましい。また、配向した導電材料同士が相互に接触して導電性を発現する際、粒子形状の方が安定的に接触するので好ましい。粒子の形状は特に限定されるものではなく、球状、塊状、フレーク状、棒状などが使用できる。

係る強磁性を示す粒子形状の導電性物質１６は、粒子全体が導電性物質１６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１６で形成されていればよい。粒子表面を導電性物質１６で被覆する手段としては、特に限定されるものではなく、電気メッキ、無電解メッキ、スパッタ、蒸着などが挙げられる。

このような強磁性導電性粒子としては、具体的には下記の１），２）が挙げられる。
１）ニッケル、鉄、コバルトなどの強磁性物質もしくはこれらを含む強磁性の合金であって導電性を有する物質の粒子。
２）強磁性物質を含む無機または有機材料の粒子（芯粒子）の表面の少なくとも一部を導電性物質で被覆した粒子。

２）で用いられる導電性物質としては、例えば、金、銀、銅、白金、錫、パラジウム、ロジウムなど強磁性を示さない金属もしくはこれらの合金の他、上記１）で用いられる導電性を有する強磁性物質も用いることができる。

これらのうち、１）の表面を電気抵抗の低い導電性物質で被覆した強磁性導電粒子を用いると、磁場配向しやすいので異方導電性シート１０の製造が容易であり、かつ導電路１８の電気抵抗を低く抑えることができ適用できる用途が広がるので好ましい。

さらに、金で被覆した場合、シート中の強磁性導電粒子の酸化劣化などが抑制されて耐久性が向上するので好ましい。また、ニッケル、鉄またはこれらの合金を芯粒子として用い、金で被覆した粒子は、製造コストと導電路の特性および耐久性のバランスの面で優位である。

金の被覆量としては、被覆される粒子の材質や比重にもよるが、例えば、ニッケル、鉄またはこれらの合金が芯粒子である２）の場合、芯粒子の重量に対して金の被覆量は１〜５０重量％、好ましくは１．５〜３５重量％、より好ましくは２〜２５重量％である。

金の被覆量が１重量％未満の場合、被覆欠陥が生じて得られる異方導電性シート１０の通電性能が低下することがある。一方、５０重量％以上の場合、コスト的に不利となる。
強磁性導電性粒子の大きさとしては、適用する用途やサイズに応じて適宜選択されるが、レーザー回折・散乱法により測定されるメジアン径（ｄ５０）が、通常５〜１００μｍ、好ましくは８〜７０μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍである。

メジアン径がこのような範囲にあると、得られる異方導電性シート１０は電気的安定性に優れたものとなる。
本発明の異方導電性シート１０は、厚み方向に導通する導電路１８が形成される必要であるが、係る導電路１８は、厚み方向への荷重により導通するもの（以下、「荷重導通型」という。）であっても、荷重なしで導電するもの（以下、「常導通型」という。）であってもよい。

荷重導通型異方導電性シートを製造する場合、磁場配向しながら弾性高分子物質の硬化を行うことは、得られる異方導電性シートの電気的特性を優れたものにする上で重要である。

例えば、上下に設けた平板状の磁極金型の間に、導電性物質を配合した弾性高分子組成物を配置し平行磁場を印加すると、導電路１８が水平方向にランダムに分布した異方導電性シート（以下、「分散型異方導電性シート」という。）が得られる。

一方、上下相対する特定の位置に磁極を設けた金型を用い磁場を印加すると、磁極に対応した位置に導電路１８が形成された異方導電性シート（以下、「偏在型異方導電性シート」という。）が得られる。

荷重導通型異方導電性シートの場合、例えば、導電性物質の形状が粒子であり、メジアン径（ｄ５０）が１０〜５０μｍの場合、弾性高分子物質に配合する導電性物質の量は体積分率で、通常３〜４５％、好ましくは５〜３０％、より好ましくは７〜２５％である。

配合量が少ないと、シートに荷重をかけても電気抵抗が十分に低下せず所望の電気特性を得られないことがある。これに対して配合量が多いと、水平方向への導通が発生して複数の導電路間でショートし、異方導電性シートとしての機能を失することがある。

一方、弾性高分子物質のシートに、例えば、レーザー光などで所定の位置に貫通孔をあけ、そこに導電性物質を配合した弾性高分子組成物を充填し硬化して導電路を形成することによっても、本発明に使用できる異方導電性シートを得ることができる。このような方法で異方導電性シートを得る場合、電気的に絶縁された貫通孔に導電路が形成されるので複数の導電路間でのショートの発生の可能性がない。配合する導電性物質の量は、例えば、導電性物質の形状が粒子であり、メジアン径（ｄ５０）が１０〜５０μｍの場合、体積分率で通常３〜８５％、好ましくは５〜８０％、より好ましくは７〜７５％である。

また、この場合には、導電性物質の量に応じて異方導電性シートの機能が変わり、荷重導通型（偏在型）異方導電性シートもしくは常導通型異方導電性シートとして機能させることができる。例えば、導電性物質の量が体積分率で５０％を超えると、常導通型異方導電性シートとして機能することが多い。

なお、常導通型異方導電性シートを製造する場合には、磁場配向は必ずしも必要ではないが、磁場配向した方が得られる異方導電性シートの電気的特性が優れることがある。

分散型異方導電性シートの場合、対応する被検査基板７０の接点位置に拘わらず平板状の磁極金型のみで製造でき、また被検査基板７０をセットする際に位置合わせが不要であるため、コスト的に有利である。

しかしながら、接続電極２０の電極間ピッチが小さくなったり、異方導電層１２のシート厚が厚くなったりすると、隣接する接続電極２０の電極間（導電路間）でショートが発生することがある。

一方、偏在型異方導電性シートの場合、上記した分散型異方導電性シートでの問題が生じ難くなる他、導電路１８の導電性粒子密度が高く電流パスが増えるので、分散型異方導電性シートより高電流を流すことが可能となる。

しかしながら、対応する被検査基板７０の接点位置に応じた磁極を備えた金型が必要となる他、被検査基板７０の被検査電極７２と導電路１８との位置合わせが必須となり、製造や組立に手間やコストがかかるという問題が生じることがある。

また、常導通型異方導電性シートの場合、偏在型異方導電性シートよりもさらに低抵抗、高電流対応が可能となるが、製造や組立に手間やコストがかかるという問題の他、接続電極２０の押込み可能範囲（ストローク）が小さく、被検査電極７２の高さやばらつきへの対応が制限されるという問題が生じることがある。

本発明においては、各異方導電性シート１０の特徴と適用する検査対象や検査システムに求められている性能や特性を鑑みて、上記何れかを適宜選択することが好ましい。
このように本発明の異方導電性シート１０および異方導電性シート１０を用いた電気的接続装置９０は、特に異方導電性シート１０に接続電極取り囲む凸部３０を設けることにより、この凸部３０がシール材として機能し、空気抜き穴６０より異方導電性シート１０と被検査基板７０との間の空気を抜いて大気圧との差圧（負圧）を用いた電気的接続を容易に達成することができるものである。

なお、本発明は上記した構成に限定されるものではなく、例えば、異方導電性シート１０の一方側面４０において、接続電極２０が平に形成されていても良く、あるいは、異方導電性シート１０の一方側面４０と他方側面４２の両面において、接続電極２０が平に形成されていても良い。さらには検査用基板８０の検査用電極８８が平に形成されていても良いなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能なものである。

［実施例１］
＜組成物の調整＞
熱硬化性シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−７０（Ａ／Ｂ））に体積分率で１５％の量の金メッキしたニッケル粒子を配合して均一に分散するように撹拌し、その後減圧下で脱泡して組成物を得た。
使用したニッケル粒子の金被覆量は芯粒子に対して５重量％、メジアン径（ｄ５０）は２０μｍであった。なお、メジアン径はレーザー回折・散乱式粒度分析計（マイクロトラック・ベル株式会社製、商品名「マイクロトラックＭＴ３３００」）を用いて測定した。

＜被検査基板７０＞
厚さ０．３ｍｍのＢＴ樹脂板（三菱瓦斯化学株式会社製：ＣＣＬ−８３０）を用い、図６に示した黒丸の位置に、高さ０．１ｍｍ、直径１ｍｍ、先端が平坦で表面全体を金メッキした銅製の被検査電極７２を設け、被検査基板７０を作成した。

＜検査用基板８０＞
厚さ０．３ｍｍのＢＴ樹脂板（三菱瓦斯化学株式会社製：ＣＣＬ−８３０）を用い、図７に示した形状で、銅箔表面を金メッキした検査用基板８０を作成した。
金メッキ部分全体を検査用電極８８とする。なお、空気抜き穴８６は直径２．５ｍｍとした。

＜異方導電性シート＞
表面が鏡面に研磨され、図８に示した形状で深さ０．１ｍｍ、幅０．３ｍｍの溝を有する厚さが６ｍｍの鉄板からなる金型９２の溝部分９４に、熱硬化性シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−３０（Ａ／Ｂ））を充填した。

次いで、図９に示した厚さ０．５ｍｍのテフロン製のスペーサー９６を設置して、開口部に組成物を充填した後、図１０に示した厚さ０．３ｍｍのＢＴ樹脂板（三菱瓦斯化学株式会社製：ＣＣＬ−８３０、銅箔は事前にエッチング処理して除去）製の支持体５０を重ね、開口部に組成物を充填した。
その後、厚さ６ｍｍで表面が鏡面に研磨された鉄板（平面金型）を重ね、ヒーターを備えた一対の電磁石の間に配置した。

次いで、組成物の厚み方向に平均で２Ｔ（テスラ）の平行磁場を２分サイクルで反転させて作用させながら１８０℃で１２０分加熱処理した後、上下の金型およびスペーサーを外して分散型異方導電性シートＡを得た。
得られた図１１に示した分散型異方導電性シートＡの他方側面４２の「〇」で示した位置に、炭酸ガスレーザーで直径２ｍｍの空気抜き穴６０を設けた。

［比較例１］
図８に示した金型９２の代わりに、平面金型（図示せず）を使用し、凸部３０用の熱硬化性シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−３０（Ａ／Ｂ））を使用しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、空気抜き穴を設けた分散型異方導電性シートＸを作成した。

＜異方導電性シートＡ，Ｘの評価＞
［機械的荷重］
被検査基板７０、異方導電性シート１０、検査用基板８０を重ね、被検査基板７０側から被検査基板７０の全体に機械的に９ｋｇの荷重をかけて図３に示したような状態とし、被検査電極７２Ａ〜７２Ｉと検査用電極８８との間の電気抵抗値を測定した。結果を表１に示す。

異方導電性シートＡおよび異方導電性シートＸにおける９箇所の被検査電極７２Ａ〜７２Ｉと検査用電極８８との間の電気抵抗値は、全て１００ｍΩ以下であった。

［減圧荷重］
次いで、機械的荷重をかける代わりに、検査用基板８０側から手動式の真空ポンプ９８（ＮＡＬＧＥＮＥ製 ６１３２−００１０Ａ型）を用いて被検査基板７０と異方導電性シート１０との間の空気を抜き、同様に被検査電極７２Ａ〜７２Ｉと検査用電極８８との間の電気抵抗値を測定した。結果を表１に示す。

凸部３０が設けられた異方導電性シートＡの場合、真空ポンプ９８を稼働してすぐに被検査電極７２Ａ〜７２Ｉと検査用電極８８との間の電気抵抗値は全て１００ｍΩ以下となり、その値は安定していた。

一方、凸部３０が設けられていない異方導電性シートＸの場合、真空ポンプ９８を稼働しても空気漏れが発生してほとんど減圧されず、荷重不足で導通がとれなかったため、電気抵抗値が測定できなかった。

以上の結果から、減圧荷重の場合には、接続電極２０を取り囲む凸部３０を設けることによって、はじめて大気圧との差圧（負圧）を用いて安定した電気的接続を行うことが可能であることが確認できた。

［実施例２］
＜異方導電性シート＞
厚さ６ｍｍで表面が鏡面に研磨された鉄板（平面金型）の上に、図９に示した厚さ０．５ｍｍのテフロン製のスペーサー９６を設置して、開口部に熱硬化性シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−７０（Ａ／Ｂ））を充填した後、図１０に示した厚さ０．３ｍｍのＢＴ樹脂板（三菱瓦斯化学株式会社製：ＣＣＬ−８３０、銅箔は事前にエッチング処理して除去）製の支持体５０を重ね、支持体５０の開口部に熱硬化性シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−７０（Ａ／Ｂ））を充填した。

その後、支持体５０上に平面金型を重ね、１８０℃で１２０分加熱処理した後、上下の平面金型およびスペーサー９６を外して支持体付シリコーンゴムシートを得た。
得られた支持体付シリコーンゴムシートの支持体５０の反対側から、炭酸ガスレーザーを用いて、図１６に示した被検査基板７５の被検査電極７８に相当する位置に直径１．５ｍｍの貫通孔を設け、貫通孔を有する支持体付シリコーンゴムシートを得た。

得られた貫通孔を有する支持体付シリコーンゴムシートを、再び平面金型の上に、支持体側を下にして設置し、次いで支持体付シリコーンゴムシートの支持体５０上に位置するゴムシートの端部に合わせて、スペーサー９６を設置し、支持体付シリコーンゴムシートの貫通孔内に、実施例１で用いたのと同じ組成物を充填した。

一方、表面が鏡面に研磨され、図１２に示した形状で深さ０．１ｍｍの凹部９５を有する厚さが６ｍｍの鉄板からなる金型９３の凹部９５に、図１３に示した厚さ１ｍｍのテフロン製スペーサー９７を設置し、次いでスペーサー９７の内方に、図１４に示した厚さ０．１ｍｍ、開口部９９の直径１ｍｍのテフロン製スペーサー１００を設置し、スペーサー１００の開口部９９に実施例１で用いたのと同じ組成物を充填した。
その後、スペーサー９７を外して金型９３の凹部９５の壁とスペーサー１００との隙間に、凸部３０形成用に熱硬化性シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−３０（Ａ／Ｂ））を充填した。

次いで、上記調整された金型９３を、上記支持体付シリコーンゴムシートが設置された平面金型に、スペーサー１００の開口部９９と、支持体付シリコーンゴムシートの貫通孔との位置を合わせて重ね、ヒーターを備えた一対の電磁石の間に配置した。

その後、組成物の厚み方向に平均で２Ｔ（テスラ）の平行磁場を２分サイクルで反転させて作用させながら１８０℃で１２０分加熱処理した後、上下の金型およびスペーサーを外して偏在型異方導電性シートＢを得た。
得られた図１５に示した偏在型異方導電性シートＢの他方側面４２の「〇」で示した位置に、炭酸ガスレーザーで直径２ｍｍの空気抜き穴６０を設けた。なお、図１５は偏在型異方導電性シートＢの他方側面４２から視た図である。したがって一方側面４０に形成された凸部３０は、当然図示されないものである。

＜異方導電性シートＢの評価＞
図１６に示したように、被検査電極７８の高さを０．０３ｍｍとしたこと以外は実施例１で用いた被検査基板７０と同様にして作成した被検査基板７５を用いて、実施例１と同様にして評価を実施した。
結果を表２に示した。

表２より明らかなように、機械的荷重、減圧荷重の何れの場合も、被検査電極７８Ａ〜７８Ｉと検査用電極８８との間の電気抵抗値は全て１００ｍΩ以下となり、その値は安定していた。

以上の結果から、接続電極２０が凸構造の偏在型異方導電性シートであっても、接続電極２０を取り囲む凸部３０を設けることによって、大気圧との差圧（負圧）を用いて安定した電気的接続を行うことが可能であることが確認できた。

１０，Ａ，Ｂ，Ｘ 異方導電性シート
１２ 異方導電層
１４ 弾性高分子物質
１６ 導電性物質
１８ 導電路
２０ 接続電極
３０ 凸部
３２ 弾性高分子物質
４０ 一方側面
４２ 他方側面
５０ 支持体
６０ 空気抜き穴
７０ 被検査基板
７２ 被検査電極
７２Ａ〜７２Ｉ 被検査電極
７５ 被検査基板
７８ 被検査電極
７８Ａ〜７８Ｉ 被検査電極
８０ 検査用基板
８２ 一方側面
８４ 他方側面
８６ 空気抜き穴
８８ 検査用電極
９０ 電気的接続装置
９２ 金型
９３ 金型
９４ 溝部分
９５ 凹部
９６ スペーサー
９７ スペーサー
９８ 真空ポンプ
９９ 開口部
１００ スペーサー

すなわち、本発明の異方導電性シートは、
被検査基板の被検査電極と電気的に接続されて用いられる異方導電性シートであって、
前記異方導電性シートは、
弾性高分子物質中に導電性物質が含有され、厚み方向に導電路が形成されて接続電極を構成するシート状の異方導電層を有し、
さらに少なくとも前記異方導電層の被検査基板と対向する一方側面には、前記接続電極を複数まとめて取り囲む凸部を備え、
前記凸部が、弾性高分子物質を含む素材から成り、
前記凸部の内方に、空気抜き穴が貫通形成されていることを特徴とする。

このように異方導電性シートにおいて、被検査基板と対向する一方側面に、弾性高分子物質を含む素材からなり接続電極を取り囲む凸部を設ければ、この凸部が、被検査基板と異方導電性シートとの間のシール材として機能することとなり、従来のようにシール材を別に用意する必要がなく、取付時の調整作業も不要とすることができる。
さらに、異方導電性シートにおいて、被検査基板と対向する一方側面に、弾性高分子物質を含む素材からなり接続電極を取り囲む凸部を設ければ、この凸部が、シール材として機能し、空気抜き穴より異方導電性シートと被検査基板との間の空気を抜くことで、大気圧との差圧（負圧）を用いた電気的接続を容易に達成することができる。

Claims (7)

1. 被検査基板の被検査電極と電気的に接続されて用いられる異方導電性シートであって、
   前記異方導電性シートは、
   弾性高分子物質中に導電性物質が含有され、厚み方向に導電路が形成されて接続電極を構成するシート状の異方導電層を有し、
   さらに少なくとも前記異方導電層の被検査基板と対向する一方側面には、前記接続電極を取り囲む凸部を備え、
   前記凸部が、弾性高分子物質を含む素材から成ることを特徴とする異方導電性シート。
2. 前記異方導電層と前記凸部とが、一体的に構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。
3. 前記弾性高分子物質が、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１または２に記載の異方導電性シート。
4. 前記異方導電層の周縁部に、剛性を有する支持体が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方導電性シート。
5. 前記凸部の内方に、空気抜き穴が貫通形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の異方導電性シート。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の異方導電性シートを用いた電気的接続装置であって、
   前記電気的接続装置は、
   前記異方導電性シートの前記凸部が形成された一方側面に、被検査基板が配設され、
   前記異方導電性シートと被検査基板とを当接させて、異方導電性シートの接続電極と被検査基板の被検査電極とを電気的に接続させるよう構成されていることを特徴とする電気的接続装置。
7. 前記異方導電性シートの他方側面に、空気抜き穴を有する検査用基板の一方側面が配設され、
   さらに前記検査用基板の他方側面に、真空ポンプが配設され、
   前記真空ポンプを起動することにより、
   前記検査用基板に設けられた空気抜き穴および前記異方導電性シートの凸部の内方に貫通形成された空気抜き穴を介して、前記異方導電性シートと前記被検査基板との間が真空化されることを特徴とする請求項６に記載の電気的接続装置。

Images