JP2020173912A - 接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製の端子同士を接触させる構造を用いない接続構造において、接続工程において高温での加熱工程が不要である接続構造を提供する。【解決手段】接続構造（第１接続構造１０２）は、液体金属２２を介して相手側接続構造（第２接続構造２０２）と電気的に接続される固体状導電部（電極パッド１０）と、当該部分の周囲と比較して液体金属２２に対する濡れ性が高い部分であって、液体金属２２が盛り上がった状態となるように液体金属２２を保持する部分である高濡れ性部１０６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、接続構造に関する。

従来、金属製の端子同士を接触させる構造を用いずに電気的接続を行う技術として、異方性導電材料を用いた技術（例えば、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）やＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ））が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１７−１６２６０４号公報 特開２０１７− ４１３７５号公報 特開２０１８− ６１０６３号公報

しかしながら、上記技術では、接続工程において、１００℃以上の加熱による硬化作業が必要である。１００℃以上の加熱が必要であると、例えば、熱に弱いデバイスや回路素子を使用することができない。

そこで、本発明は、金属製の端子同士を接触させる構造を用いない接続構造において、接続工程において高温での加熱工程が不要である接続構造を提供することを目的とする。

第１の態様に係る接続構造は、液体金属を介して相手側接続構造と電気的に接続される固体状導電部と、当該部分の周囲と比較して前記液体金属に対する濡れ性が高い部分であって、前記液体金属が盛り上がった状態となるように前記液体金属を保持する部分である高濡れ性部と、を備える。

この態様に係る接続構造は、固体状導電部を備える。固体状導電部は、液体金属を介して相手側接続構造と電気的に接続される。

この態様の接続構造を用いて電気的な接続をするための工程は、液体金属が液体である環境下で行う必要がある。ここで、本開示における「液体金属」とは、融点が５０℃未満の金属をいい、例えば、ガリンスタン（登録商標、融点:約−１９℃）やガリウム（融点：約３０℃）である。
このため、接続の工程において１００℃以上の加熱が不要である。

また、この態様では、接続構造は、高濡れ性部を備える。高濡れ性部は、当該部分（当該濡れ性部）の周囲と比較して液体金属に対する濡れ性が高い部分である。これにより、高濡れ性部は、液体金属が盛り上がった状態となるように、液体金属を保持する部分として機能する。
このため、相手側接続構造を簡易な構造にできる。理由は、次のとおりである。
例えば、仮に、液体金属が盛り上がった状態とされない態様（例えば、接続構造の窪んだ部分が形成され、この窪んだ部分の内部のみに液体金属が配置される態様）では、相手側接続構造の固体状導電部を、この窪んだ部分の内部に入り込むような形状とする必要がある。
これに対し、この態様では、液体金属が盛り上がった状態となるので、相手側接続構造の固体状導電部を、窪んだ部分の内部に入り込むような形状とする必要がない。

なお、この態様に係る接続構造は、上記記載のとおり、液体金属を備えるものに限定されない。換言すると、液体金属が高濡れ性部に未だ保持されていない状態の接続構造も、この態様に係る接続構造に該当し得る。

第２の態様に係る接続構造は、第１の態様において、前記高濡れ性部に保持された前記液体金属で構成された液状接点部を更に備える。

この態様では、接続構造は、高濡れ性部に保持された液体金属で構成された液状接点部を備える。

第３の態様に係る接続構造は、第１又は第２の態様において、堰止部を更に備え、前記堰止部は、前記相手側接続構造によって接続方向で潰されることで接続方向と直交する方向に広がる前記液体金属を堰き止める。

ところで、この態様に係る接続構造が相手側接続構造と接続する際、高濡れ性部に保持された液体金属は、相手側接続構造によって接続方向で潰されることで接続方向と直交する方向に広がる。
そこで、この態様では、接続構造は、堰止部を備える。堰止部は、相手側接続構造によって接続方向で潰されることで接続方向と直交する方向に広がる液体金属を堰き止める部分として機能する。
このため、液体金属が接続方向と直交する方向に広がることが防止される。

第４の態様に係る接続構造は、第３の態様において、前記堰止部は、前記高濡れ性部を包囲している。

この態様では、堰止部は、高濡れ性部を包囲している。このため、液体金属が堰止部の外側に広がることが防止される。

第５の態様に係る接続構造は、第３又は第４の態様において、前記堰止部は、前記相手側接続構造に接触可能に構成されている。

この態様では、堰止部は、相手側接続構造に接触可能に構成されている。このため、堰止部を相手側接続構造に接触させることで、接続構造と相手側接続構造との接続方向での間隔をある程度規定することができる。

第６の態様に係る接続構造は、第５の態様において、前記堰止部は、前記相手側接続構造に接着するための感圧接着剤を含んで構成されている。

この態様では、堰止部は、相手側接続構造に接着するための感圧接着剤を含んで構成されている。このため、堰止部に相手側接続構造を押し付けることで、接続構造と相手側接続構造とを接着（粘着）させることができる。つまり、この態様では、堰止部が、液体金属を堰き止める機能だけでなく、相手側接続構造との位置関係を維持する機能をも有する。

第７の態様に係る接続構造は、第１〜第６の何れかの態様において、前記固体状導電部は、導電性の電極パッドで構成され、前記電極パッドは、パッド本体と、前記高濡れ性部を形成する第１金属層と、を備える。

この態様では、固体状導電部は、導電性の電極パッドで構成される。電極パッドは、パッド本体と、第１金属層と、を備える。第１金属層は、本開示の高濡れ性部を形成する。
このため、電極パッドによって、本開示の固体状導電部と高濡れ性部とを実現することができる。

第８の態様に係る接続構造は、第７の態様において、前記高濡れ性部としての前記第１金属層は、前記電極パッドの表面のうち一部のみに形成されている。

この態様では、高濡れ性部としての第１金属層は、電極パッドの表面のうち一部のみに形成されている。このため、液体金属の量を固定した場合、電極パッドの表面のうち全体に高濡れ性部としての第１金属層が形成された態様と比較して、液状接点部の高さを高くすることができる。

第９の態様に係る接続構造は、第７又は第８の態様において、前記液体金属は、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属であり、前記第１金属層は、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む金属層である。

この態様では、液体金属は、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属である。そして、第１金属層は、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む金属層である。
Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属は、融点が低く、また電気抵抗が小さく、また通電により発熱しても気化しにくい。このため、扱いやすい接続構造とすることができる。
また、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ、及びＡｇは、何れも、ガリンスタンに対して濡れ性が高い材料であるので、これらから選択される１種又は２種以上を主成分として含む第１金属層を形成することで、高濡れ性部１０６を形成することができる。

第１０の態様に係る接続構造は、第７〜第９の何れかの態様において、前記液体金属は、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属であり、前記電極パッドは、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種又は２種以上を主成分として含み、前記パッド本体を前記液体金属から保護する第２金属層を更に備える。

この態様では、液体金属は、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属である。そして、電極パッドは、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種又は２種以上を主成分として含む第２金属層を更に備える。
Ｎｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、及びＲｕは、何れも、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属に対して拡散し難くかつ濡れ難い材料であり、これらから選択される１種又は２種以上を主成分として含む第２金属層が、パッド本体を液体金属から保護するように形成されている。
このため、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属と反応しやすい材料でパッド本体（例えば、Ｃｕ、Ａｌ）を構成することができる。

第１１の態様に係る接続構造は、第１〜第１０の何れか態様に係る接続構造としての第１接続構造と、前記相手側接続構造としての第２接続構造と、を備える接続構造であって、前記第２接続構造は、前記第１接続構造の前記固体状導電部と前記液体金属を介して電気的に接続される固体状導電部を備える。

この態様では、第１〜第１０の何れかに係る接続構造としての第１接続構造と、相手側接続構造としての第２接続構造と、を備える接続構造が提供される。第２接続構造は、固体状導電部を備え、この固体状導電部は、接続構造の固体状導電部と液体金属を介して電気的に接続される。

第１２の態様に係る接続構造は、第１１の態様において、前記第２接続構造は、当該部分の周囲と比較して前記液体金属に対する濡れ性が高い部分であって、前記液体金属が盛り上がった状態となるように前記液体金属を保持する部分である高濡れ性部と、前記高濡れ性部に保持された前記液体金属で構成された液状接点部と、を更に備える。

この態様では、第２接続構造は、高濡れ性部と、液状接点部と、を更に備える。高濡れ性部は、当該部分（当該高濡れ性部）の周囲と比較して液体金属に対する濡れ性が高い部分であって、液体金属が盛り上がった状態となるように液体金属を保持する部分である。液状接点部は、高濡れ性部に保持された液体金属で構成される。
つまり、この態様に係る接続構造では、第２接続構造に、液体金属が保持されている。
このため、第２接続構造に液体金属が保持されていない態様と比較して、液体金属を多く保持することができる。その結果、例えば、接続構造の固体状導電部と第２接続構造の固体状導電部との接続方向の距離が遠くても、両者を液体金属で電気的に接続することができる。

第１３の態様に係る接続構造は、第１１の態様において、前記第２接続構造の前記固体状導電部には、最表面に薄いフッ素の層が形成されている。

この態様では、第２接続構造の固体状導電部には、最表面に薄いフッ素の層が形成されている。このため、接続を解除する際、液体金属のうち一部が第２接続構造の固体状導電部に付着したままとなってしまうことが抑制される。
なお、上記「薄いフッ素の層」の「薄い」とは、トンネル効果により、固体状導電部と液体金属との導通を確保することができる程度に薄いことを意味する。

第１４の態様に係る接続構造は、第１１〜第１３の態様において、堰止部を更に備え、前記堰止部は、前記相手側接続構造によって接続方向で潰されることで接続方向と直交する方向に広がる前記液体金属を堰き止める。

この態様では、第２接続構造は、堰止部を更に備える。堰止部は、接続方向で潰されることで接続方向に直交する方向に広がる液体金属を堰き止める。このため、液体金属が接続方向と直交する方向に広がることが防止される。

本発明によれば、金属製の端子同士を接触させる構造を用いない接続構造において、接続工程において高温での加熱工程が不要な接続構造が提供される。

第１実施形態に係る接続構造を示す模式的な断面図である。 図１の一部を拡大して示す図である。 第１実施形態に係る接続構造が接続される様子を示す図である。 第１実施形態に係る接続構造における第１接続構造を示す平面図である。 第２実施形態に係る接続構造を示す模式的な断面図である。 第３実施形態に係る接続構造を示す模式的な断面図である。 変形例に係る堰を示す平面図である。 変形例に係る堰を示す平面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態に共通する構成については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、各実施形態で共通する作用効果等についても重複説明を省略する。

〔第１実施形態〕
図１〜図４は、本開示の第１実施形態を示す図である。

図１には、接続されていない状態の第１回路基板１００及び第２回路基板２００が示されている。図３には、第１回路基板１００及び第２回路基板２００が接続される様子が示されている。

第１回路基板１００は、「接続構造」としての第１接続構造１０２を有し、第２回路基板２００は、「相手側接続構造」としての第２接続構造２０２を有する。第１接続構造１０２は、第１回路基板１００の一方の面（図の上側の面）に形成され、第２接続構造２０２は、第２回路基板２００の一方の面（図の下側の面）に形成される。図３に示すように、第１接続構造１０２と第２接続構造２０２とは、電気的に接続可能に構成される。

なお、本開示における「接続構造」との用語は、第１接続構造１０２のような互いに接続される接続構造のうち一方の接続構造を示すこともあるし、第１接続構造１０２及び第２接続構造２０２のような互いに接続される接続構造を示すこともある。また、本開示における「接続構造」との用語は、接続されていない状態の構造を示すこともあるし、また、接続された状態の構造を示すこともある。

図１に示すように、第１回路基板１００は、第１基材１０４と、複数の電極パッド１０と、複数の電極パッド１０の各々に形成された複数の液状接点部２０と、複数の電極パッド１０の間に位置する堰３０と、を備える。液状接点部２０は、液体金属２２によって構成される。
第２回路基板２００は、第２基材２０４と、複数の電極パッド４０と、を備える。
以下、電極パッド１０，４０を固体状導電部１０，４０ということがある。

図３に示すように、第１接続構造１０２と第２接続構造２０２とを接続方向（±Ｚ方向）で近づけることで、第１接続構造１０２の液状接点部２０に、第２接続構造２０２の電極パッド４０を接触させる。これにより、第１接続構造１０２の電極パッド１０と、第２接続構造２０２の電極パッド４０とが、液体金属２２によって電気的に接続される。

接続の際、図３に示すように、液状接点部２０を構成していた液体金属２２は、一対の電極パッド１０，４０によって接続方向（±Ｚ方向）で潰され、接続方向と直交する方向（ＸＹ平面方向）に広がる。しかし、隣合う電極パッド１０の間に堰３０が設けられているので、隣合う電極パッド１０，１０や電極パッド４０，４０の間でのショートが防止される。

次に、第１実施形態の各構成について具体的に説明する。

（第１基材１０４、第２基材２０４）
第１基材１０４及び第２基材２０４は、絶縁体とされる。第１基材１０４及び第２基材２０４は、柔軟性のない基材であってもよいし、柔軟性のある基材であってもよい。
また、第１基材１０４が柔軟性のない基材である一方で、第２基材２０４が柔軟性のある基材であってもよい。また、第１基材１０４が柔軟性のある基材である一方で、第２基材２０４が柔軟性のない基材であってもよい。
柔軟性のない機材としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が挙げられる。
柔軟性のある基材としては、例えば、シート状の絶縁性樹脂で構成さえた樹脂フィルムが挙げられる。樹脂フィルムとしては、例えば、薄膜状のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の単層板又は積層板が挙げられる。

（液状接点部２０）
液状接点部２０を構成する液体金属２２は、本実施形態では、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）及びＳｎ（スズ）の共晶合金を含む液体金属であり、更に具体的には、ガリンスタン（登録商標、組成：ガリウム６８．５％、インジウム２１．５％、スズ１０％）である。

（電極パッド１０）
第１接続構造１０２の電極パッド１０は、第１基材１０４の表面１０４Ａの上に形成される。

図２に示すように、電極パッド１０は、電極パッド１０の本体を構成するパッド本体１１と、パッド本体１１の上に形成された「金属層」としてのメッキ層（第１メッキ層１３、第２メッキ層１２）と、を備える。

パッド本体１１は、導電性の金属であり、例えば、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）、ステンレスであり、本実施形態では、Ｃｕ又はＡｌである。

第１メッキ層１３は、液体金属２２と濡れ易いメッキ層であり、本実施形態では、ガリンスタンと濡れ易いＧａ（ガリウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｉｎ（インジウム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）から選択される１種を主成分とするメッキ層である。
なお、第１メッキ層１３が、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａから選択される１種（又は２種以上）を主成分とするメッキ層である場合、ガリンスタンの成分（Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ）と重複するので、金属間化合物が生成されず、電気抵抗が上がり難い点で好ましい。
また、Ｇａはメッキがしずらくコストがかかるため、第１メッキ層１３が、Ｉｎ、Ｓｎから選択される１種（又は２種以上）を主成分とするメッキ層である場合、コストの点から好ましい。また、ＩｎとＳｎとを比べた場合、Ｉｎの方が、ガリンスタンに対して濡れ易い点で好ましい。

第１メッキ層１３は、電極パッド１０の表面１０Ａのうち一部のみに形成されている。電極パッド１０の表面１０Ａのうち第１メッキ層１３が形成されている一部は、電極パッド１０の表面１０Ａのうち中央の一部である。第１メッキ層１３は、電極パッド１０の最表面に形成される。

第２メッキ層１２は、液体金属２２と濡れ難く拡散し難いメッキ層であり、本実施形態では、ガリンスタンと濡れ難く拡散しにくいＮｉ（ニッケル）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）から選択される１種を主成分として含むメッキ層である。

第２メッキ層１２は、パッド本体１１の全体を覆うように形成される。これにより、第２メッキ層１２は、液体金属２２であるガリンスタンと反応を起こしやすいＣｕ又はＡｌのパッド本体１１を、液体金属２２であるガリンスタンから保護する。

電極パッド１０の表面１０Ａのうち、第１メッキ層１３が形成された部分は、液体金属２２と濡れ易い部分となっており、第１メッキ層１３が形成されず第２メッキ層１２が露出している部分は、液体金属２２と濡れ難い部分となっている。
このため、電極パッド１０の表面１０Ａの一部（第１メッキ層１３が形成された部分）に、当該部分の周囲（第２メッキ層１２が露出している部分）と比較して液体金属２２に対する濡れ性が高い部分が形成されているといえる。この部分を高濡れ性部１０６と呼ぶ。

高濡れ性部１０６には、液体金属２２が保持される。高濡れ性部１０６の周囲は、液体金属２２に対して濡れ性が低いので、液体金属２２は、高濡れ性部１０６に盛り上がった状態で保持される。盛り上がった状態で保持された液体金属２２によって液状接点部２０が構成される。

具体的には、図２に示すように、液体金属２２の（電極パッド１０の表面１０Ａにおける）接線Ｔａと、電極パッド１０の表面１０Ａとの交点（交線）は、第１メッキ層１３の縁（高濡れ性部１０６の縁）付近に位置する。また、液体金属２２の接線Ｔａと、電極パッド１０の表面１０Ａとのなす角度θは、９０度以上となる。

図１、図４に示すように、第１接続構造１０２は、電極パッド１０を複数備える。図４に示すように、複数の電極パッド１０は、第１基材１０４の表面１０４Ａに沿う方向のうち、１方向（例えばＸ方向）だけでなく、互いに垂直な方向であるＸ方向とＹ方向の２方向に配列される。
また、本実施形態では、電極パッド１０は、平面視で矩形である。矩形の電極パッド１０は、その各辺を、複数の電極パッド１０の配列方向であるＸ方向及びＹ方向に平行な方向に向けて配置される。

（電極パッド４０）
第２接続構造２０２の電極パッド４０は、電極パッド４０の本体を構成するパッド本体４１と、パッド本体４１の上に形成されたメッキ層（第１メッキ層４３、第２メッキ層４２）と、を備える。

パッド本体４１は、導電性の金属であり、例えば、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）、ステンレスであり、本実施形態では、Ｃｕ又はＡｌである。

第１メッキ層４３は、液体金属２２と濡れ易いメッキ層であり、本実施形態では、ガリンスタンと濡れ易いＧａ（ガリウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｉｎ（インジウム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）から選択される１種を主成分とするメッキ層である。

第１メッキ層４３は、電極パッド４０の表面４０Ａの全体に形成されている。第１メッキ層４３は、電極パッド４０の最表面に形成される。

第２メッキ層４２は、液体金属２２と濡れ難く拡散し難いメッキ層であり、本実施形態では、ガリンスタンと濡れ難く拡散しにくいＮｉ（ニッケル）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）から選択される１種を主成分として含むメッキ層である。

第２メッキ層４２は、パッド本体４１の全体を覆うように形成される。これにより、第２メッキ層４２は、液体金属２２であるガリンスタンと反応を起こしやすいＣｕ又はＡｌのパッド本体４１を、液体金属２２であるガリンスタンから保護する。

（堰３０）
堰３０は、「堰止部」として機能する。すなわち、接続の際、液体金属２２は、接続方向（±Ｚ方向）で潰されることで接続方向と直交する方向（ＸＹ平面方向）に広がるところ、堰３０は、このように広がる液体金属２２を堰き止める「堰止部」として機能する。以下、堰３０を堰止部３０ということがある。

堰３０は、第１基材１０４の表面１０４Ａの上に形成されている。堰３０は、絶縁体で構成され、例えば発泡ウレタンで形成される。

図１に示すように、堰３０は、隣合う電極パッド１０の間の位置に形成されている。堰３０の高さＨ１は、電極パッド１０の高さよりは高く、液状接点部２０の高さＨ２よりは低い。

図３に示すように、堰３０は、接続状態で第２接続構造２０２の第２基材２０４の表面２０４Ａに接触する。図３に示すように、堰３０が第２接続構造２０２の第２基材２０４に接触した状態では、第１接続構造１０２の電極パッド１０と第２接続構造２０２の電極パッド４０との間に隙間が形成される。

図４に示すように、堰３０は、複数の電極パッド１０の各々を包囲するように形成されている。

具体的には、図４に示すように、堰３０は、Ｘ方向に沿って延在する複数のＸ方向延在部３１と、Ｙ方向に沿って延在する複数のＹ方向延在部３２と、から構成される。Ｘ方向延在部３１は、Ｙ方向で隣合う電極パッド１０の間に位置し、Ｙ方向延在部３２は、Ｘ方向で隣合う電極パッド１０の間に位置する。複数のＸ方向延在部３１と、複数のＹ方向延在部３２とは、複数の位置で交差する。
これにより、堰３０は、接続方向（±Ｚ方向）から見て碁盤の目状に形成されることで、複数の電極パッド１０の各々を包囲する。

＜作用効果＞
次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態に係る第１接続構造１０２は、固体状導電部１０（電極パッド１０）を備える。図３に示すように、固体状導電部１０は、液体金属２２を介して第２接続構造２０２と電気的に接続される。

また、本実施形態では、図２に示すように、第１接続構造１０２は、高濡れ性部１０６を備える。高濡れ性部１０６は、当該部分（高濡れ性部１０６）の周囲（本実施形態では第２メッキ層１２が露出した部分）と比較して液体金属２２に対する濡れ性が高い部分である。これにより、高濡れ性部１０６は、液体金属２２が盛り上がった状態となるように、液体金属２２を保持する。
このため、第２接続構造２０２を簡易な構造にできる。理由は、次のとおりである。
例えば、仮に、液体金属２２が盛り上がった状態とされない態様（例えば、接続構造の窪んだ部分が形成され、この窪んだ部分の内部のみに液体金属２２が配置される態様、特許文献２、特許文献３参照）では、第２接続構造２０２の固体状導電部４０を、この窪んだ部分の内部に入り込むような形状とする必要がある。
これに対し、本実施形態では、液体金属２２が盛り上がった状態となるので、第２接続構造２０２の固体状導電部４０を、窪んだ部分の内部に入り込むような形状とする必要がない。

ところで、本実施形態に係る第１接続構造１０２を用いて電気的な接続をするための工程は、液体金属２２が液体である環境下で行う必要がある。ここで、本開示における「液体金属」とは、融点が５０℃未満の金属をいい、例えば、ガリンスタン（登録商標、融点:約−１９℃）やガリウム（融点：約３０℃）である。
このため、接続するための工程において１００℃以上の加熱が必要な接続技術と比較して、接続するための工程が容易である。

ところで、高濡れ性部１０６に保持された液体金属２２は、第２接続構造２０２によって接続方向で潰されることで接続方向と直交する方向に広がる。
そこで、本実施形態では、第１接続構造１０２は、堰止部３０を備える。堰止部３０は、第２接続構造２０２によって接続方向で潰されることで接続方向と直交する方向に広がる液体金属２２を堰き止める部分として機能する。このため、液体金属２２が接続方向と直交する方向に広がることが防止される。
特に、本実施形態では、第１接続構造１０２が多極とされており、複数の固体状導電部１０が隣接して配置されているので、堰止部３０により、隣合う固体状導電部１０の間でのショートが防止される。

また、本実施形態では、堰止部３０は、高濡れ性部１０６を包囲している。このため、液体金属２２が堰止部３０の外側に広がることが防止される。

また、本実施形態では、図３に示すように、堰止部３０は、第２接続構造２０２に接触可能に構成されている。このため、堰止部３０を第２接続構造２０２に接触させることで、接続構造１０２と第２接続構造２０２との接続方向での間隔をある程度規定することができる。
なお、第２接続構造２０２のうち堰止部３０が接触する部分は、図３に示すように、例えば、第２接続構造２０２の第２基材２０４の表面２０４Ａである。

また、堰止部３０は、第２接続構造２０２に接着するための感圧接着剤を含んで構成されてもよい。堰止部３０が、第２接続構造２０２に接着するための感圧接着剤を含んで構成されていると、堰止部３０に第２接続構造２０２を押し付けることで、第１接続構造１０２と第２接続構造２０２とを接着（粘着）させることができる。つまり、堰止部３０には、液体金属２２を堰き止める機能だけでなく、第２接続構造２０２との位置関係を維持する機能をも持たせることができる。
第２接続構造２０２のうち堰止部３０の感圧接着剤を押し付ける部分は、図３に示すように、例えば、第２接続構造２０２の第２基材２０４の表面２０４Ａである。
なお、堰止部３０を感圧接着剤を含んだものとする場合、堰３０の全体を感圧接着剤で構成してもよいし、堰３０のうち第２接続構造２０２に接触する一部を感圧接着剤で構成してもよい。

また、堰止部３０は、高さ方向で変形可能に構成されてもよい。堰止部３０を高さ方向で変形可能に構成することで、第１接続構造１０２と第２接続構造２０２との接続方向の位置ずれを堰止部３０の高さ方向の変形で吸収することができる。
堰止部３０を高さ方向で変形可能にするための堰止部３０の構成としては、例えば、堰止部３０の内部に空洞を形成すること、堰止部３０を発泡ウレタン等で形成すること等が挙げられる。

また、本実施形態では、固体状導電部１０は、第１基材１０４の表面１０４Ａの上に形成された導電性の電極パッド１０である。電極パッド１０は、パッド本体１１と、当該電極パッド１０の最表面に形成された第１メッキ層１３と、を備える。そして、第１メッキ層１３が高濡れ性部１０６を形成している。このため、電極パッド１０によって、本開示の固体状導電部１０と高濡れ性部１０６とを実現することができる。

また、本実施形態では、高濡れ性部１０６としての第１メッキ層１３は、電極パッド１０の表面１０Ａのうち一部のみに形成されている。このため、仮に液体金属２２の量を固定した場合、電極パッド１０の表面１０Ａのうち全体に高濡れ性部１０６としての第１メッキ層１３が形成された態様と比較して、液状接点部２０の高さを高くすることができる。

また、本実施形態では、液体金属２２は、ガリンスタンであり、第１メッキ層１３は、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ、及びＡｇから選択される１種を主成分として含むメッキ層である。
Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ、及びＡｇは、何れも、ガリンスタンに対して濡れ性が高い材料である。これらから選択される１種を主成分として含むメッキ層を形成することで、高濡れ性部１０６を形成することができる。
また、ガリンスタンは、融点が約−１９℃であり、常温環境下（５〜３５℃の環境下）では常に液体である。また、ガリンスタンは、電気抵抗が小さい。また、ガリンスタンは、通電により発熱しても気化しにくい。このため、扱いやすい第１接続構造１０２となる。

また、本実施形態では、液状接点部２０を構成する液体金属２２は、融点が５０℃以下である金属である。このため、接続状態を解除するのが容易な接続構造とすることが可能である。

また、本実施形態では、液体金属２２は、ガリンスタンであり、電極パッド１０は、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種を主成分として含む第２メッキ層１２を更に備える。
ここで、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、及びＲｕは、何れも、ガリンスタンに対して拡散し難くかつ濡れ難い材料であるので、これらから選択される１種を主成分として含む第２メッキ層１２を形成することで、パッド本体１１をガリンスタンから保護することができる。
このため、ガリンスタンと反応しやすい材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌ）でパッド本体１１を構成することができる。

また、第２接続構造２０２の電極パッド４０の最表面に薄いフッ素の層を形成してもよい。第２接続構造２０２の電極パッド４０の最表面に薄いフッ素の層を形成することで、次の効果がある。
第１接続構造１０２と第２接続構造２０２とを接続した状態から、接続を解除し、第２接続構造２０２を別の第２接続構造２０２に換えて、再度接続を行うことが考えられる。この場合、接続を解除したときに、液体金属２２のうち一部が第２接続構造２０２の電極パッド４０に付着したままとなってしまうと、第１接続構造１０２の液状接点部２０を構成する液体金属２２の量が少なくなってしまう。
そこで、第２接続構造２０２の電極パッド４０の最表面にフッ素の層を形成することで、接続を解除する際、液体金属２２のうち一部が第２接続構造２０２の電極パッド４０に付着したままとなってしまうことを抑制することができる。
なお、フッ素の層を薄く形成することで（例えば、５〜２０ｎｍ）、トンネル効果により電極パッド４０と液体金属２２との導通を確保することができる。

また、液体金属２２は、通常、空気との界面に酸化皮膜（図示省略）を形成する。つまり、液状接点部２０は、表面に酸化皮膜を備える。このため、液状接点部２０を構成する液体金属２２が気化することが抑制される。
なお、接続の際には、第２接続構造２０２の電極パッド４０が液状接点部２０に接触し、液状接点部２０の形状が変化して酸化皮膜が破れるので、酸化皮膜に阻害されることなく電気的な接続が実現される。

また、本実施形態では、液状接点部２０よりも堰３０が低く形成されているので（Ｈ１＜Ｈ２）、液体金属２２を容易に配置することができる。液体金属２２を配置して液状接点部２０を形成する方法としては、例えばスクリーン印刷の技術が挙げられる。
但し、堰３０を高く形成することで、堰３０の高さを液状接点部２０よりも高くしてもよい。堰３０の高さを、液状接点部２０の高さよりも高い適切な高さに設定することで、第１回路基板１００を人が扱う場合において、人の指が液状接点部２０に触れることを防止することができる。

また、本実施形態では、高濡れ性部１０６が平面状とされている。つまり、高濡れ性部１０６が窪んだ形状とされていない。このため、液状接点部２０を形成する際に、液体金属２２と高濡れ性部１０６との間に空気が入り難い。

［第２実施形態］
図５は、本開示の第２実施形態を示す模式的な断面図である。

本実施形態では、第１接続構造１０２の電極パッド１０の表面１０Ａの全体が、高濡れ性部１０６とされている。具体的には、電極パッド１０の第１メッキ層１３が、電極パッド１０の表面１０Ａの全体に形成されている。第１メッキ層１３は、液体金属２２と濡れ易いメッキ層である。

電極パッド１０の表面１０Ａのうち、第１メッキ層１３が形成された全体は、液体金属２２と濡れ易い部分となっており、電極パッド１０の周囲の第１基材１０４の表面１０４Ａは、液体金属２２と濡れ難い部分となっている。
このため、電極パッド１０の表面１０Ａの全体（第１メッキ層１３が形成された部分）に、当該部分の周囲（第１基材１０４の表面１０４Ａ）と比較して液体金属２２に対する濡れ性が高い部分が形成されているといえる。本実施形態では、この部分が高濡れ性部１０６となる。
そして、この高濡れ性部１０６に保持された液体金属２２によって液状接点部２０が構成されている。

本実施形態では、電極パッド１０の表面１０Ａの全体が高濡れ性部１０６とされている。このため、第１実施形態（電極パッド１０の表面１０Ａのうち一部が高濡れ性部１０６とされ、当該一部において液体金属２２が保持される態様）と比較して、電極パッド１０に保持可能な液体金属２２の総量を増やすことができる。これにより、電極パッド１０に形成可能な液状接点部２０の高さを高くすることができる。

［第３実施形態］
図６は、本開示の第３実施形態を示す模式的な断面図である。

本実施形態では、第２接続構造２０２は、高濡れ性部２０６と、高濡れ性部２０６に保持された液体金属２２で構成された液状接点部２０と、を更に備える。つまり、本実施形態に係る接続構造では、第２接続構造２０２にも、液体金属２２で構成された液状接点部２０が形成されている。
このため、第２接続構造２０２に液状接点部２０が形成されていない態様と比較して、接続構造全体で保持できる液体金属２２の量を多くすることができる。その結果、例えば、第１接続構造１０２の固体状導電部１０と第２接続構造２０２の固体状導電部４０との接続方向の距離が遠くても、両者を液体金属２２で電気的に接続することができる。

また、本実施形態では、第１接続構造１０２は、堰止部３０を備え、第２接続構造２０２は、堰止部５０を備える。つまり、第１接続構造１０２と第２接続構造２０２の両方が、堰止部３０、５０を備える。このため、接続状態における第１基材１０４と第２基材２０４との接続方向の距離に対し、第１接続構造１０２の堰３０の高さを低く形成することができる。

また、本実施形態では、第１接続構造１０２の電極パッド１０の表面１０Ａの全体が高濡れ性部１０６とされ、この高濡れ性部１０６に液状接点部２０が構成されており、第２接続構造２０２の電極パッド４０の表面１０Ａの全体が高濡れ性部２０６とされ、この高濡れ性部２０６に液状接点部２０が構成されている。つまり、本実施形態では、第１接続構造１０２と第２接続構造２０２の両方が、液状接点部２０，２０を備える。
このため、第１接続構造１０２及び第２接続構造２０２で構成された接続構造全体が保持する液体金属２２の総量を多くすることができる。これにより、電極パッド１０間の間隔が広くても電気的な接続を実現することができる。

〔上記実施形態の補足説明〕
本開示の接続構造は、フレキシブルプリント配線板と液晶パネルとの接続や、ウェアラブルデバイスにおける接続等に適用することができる。

また、上記実施形態では、「固体状導電部」としての電極パッド１０が平面視で矩形である例を説明したが、本開示の固体状導電部はこれに限定されない。

また、上記実施形態では、複数の「固体状導電部」としての電極パッド１０の各々が、碁盤の目状に形成された「堰止部」としての堰３０によって包囲される例を説明した。しかし、複数の「固体状導電部」の各々を包囲する態様は、これに限定されず、例えば図７に示す態様としてもよい。図７は、第１基材１０４に垂直な方向から第１接続構造１０２を見た図である。図７に示す態様では、複数の固体状導電部の各々に対して、それぞれ独立した堰３０が形成されている。堰３０は、平面視で円形とされている。

また、上記実施形態では、「堰止部」としての堰３０が、「固体状導電部」としての電極パッド１０を包囲している例を説明したが、本開示の「堰止部」はこれに限定されない。例えば、図８に示す態様としてもよい。図８は、第１基材１０４に垂直な方向から第１接続構造１０２を見た図である。図８に示す第１接続構造１０２では、複数の電極パッド１０は、ＸＹ方向に複数配列されている。一方、堰３０は、第１基材１０４の面に平行な方向のうち一方向（図ではＹ方向）に延びる複数の一方向延在部３３のみから構成されている。
そのため、複数の電極パッド１０のうちＸ方向で隣合う電極パッド１０の間に堰３０が位置しているが、複数の電極パッド１０のうちＹ方向で隣合う電極パッド１０の間には、堰３０が位置していない。
なお、この態様では、複数の電極パッド１０のうちＹ方向で隣合う電極パッド１０の間隔が、Ｘ方向で隣合う電極パッド１０の間隔よりも大きく形成されることで、Ｙ方向で隣合う電極パッド１０の間でのショートが防止される。

また、上記実施形態では、第２接続構造２０２の電極パッド４０が、第１メッキ層４３を備える例を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、第２接続構造２０２の電極パッド４０は、第１メッキ層４３が形成されず、第２メッキ層４２が最表面とされていてもよい。液体金属２２と濡れ難い第２メッキ層４２を、第２接続構造２０２の電極パッド４０の最表面とすることで、接続を解除した際に、第２接続構造２０２の電極パッド４０に液体金属２２が付着したままになることを抑制できる。

また、上記実施形態では、高濡れ性部１０６が平面状である例を説明したが、本開示の高濡れ性部１０６はこれに限定されない。高濡れ性部１０６は、例えば、若干窪んだ形状であってもよいし、他の形状であってもよい。

また、上記実施形態では、電極パッド１０，４０のパッド本体１１，４１が、Ｃｕ又はＡｌの例を説明したが、本開示のパッド本体１１，４１はこれに限定されない。
例えば、パッド本体１１，４１を鉄やステンレスで構成してもよい。鉄及びステンレスはガリンスタンと拡散し難いので、パッド本体１１，４１を鉄やステンレスで構成する場合、ガリンスタンと拡散し難い第２メッキ層１２，４２を省略してもよい。

また、上記実施形態では、第２接続構造２０２の固体状導電部４０が平板状の電極パッド４０である例を説明したが、本開示の第２接続構造の固体状導電部は、これに限定されない。例えば、第２接続構造２０２の固体状導電部４０は、第１接続構造１０２側（−Ｚ方向側）に向けて突出した形状を有するものであってもよい。

また、上記実施形態では、図２に示すように、液体金属２２の接線Ｔａと、電極パッド１０の表面１０Ａとのなす角度θが９０度以上である液状接点部２０を説明したが、本開示の液状接点部はこれに限定されない。

また、上記実施形態では、第１接続構造１０２のみが堰止部３０を備える例と、第１接続構造１０２と第２接続構造２０２の両方が堰止部３０、５０を備える例と、を説明したが、本開示の堰止部はこれに限定されない。例えば、第２接続構造２０２のみが堰止部５０を備えてもよい。

また、上記実施形態では、電極パッドが備える「金属層」がメッキ層である例を説明したが、本開示の「金属層」はこれに限定されない。本開示の「金属層」は、例えば、蒸着により形成されてもよいし、スパッタリングにより形成されてもよい。

１０２ 第１接続構造（接続構造）
２０２ 第２接続構造（相手側接続構造）
１０，４０ 電極パッド（固体状導電部）
１０Ａ，４０Ａ 表面
１１，４１ パッド本体
１３，２３ 第１メッキ層
１２，４２ 第２メッキ層
２０ 液状接点部
２２ 液体金属
３０ 堰（堰止部）
５０ 堰（堰止部）
１０６ 高濡れ性部
２０６ 高濡れ性部

Claims (14)

1. 液体金属を介して相手側接続構造と電気的に接続される固体状導電部と、
   当該部分の周囲と比較して前記液体金属に対する濡れ性が高い部分であって、前記液体金属が盛り上がった状態となるように前記液体金属を保持する部分である高濡れ性部と、
   を備える接続構造。
2. 前記高濡れ性部に保持された前記液体金属で構成された液状接点部を更に備える、
   請求項１に記載の接続構造。
3. 堰止部を更に備え、
   前記堰止部は、前記相手側接続構造によって接続方向で潰されることで接続方向と直交する方向に広がる前記液体金属を堰き止める、
   請求項１又は請求項２に記載の接続構造。
4. 前記堰止部は、前記高濡れ性部を包囲している、
   請求項３に記載の接続構造。
5. 前記堰止部は、前記相手側接続構造に接触可能に構成されている、
   請求項３又は請求項４の何れか１項に記載の接続構造。
6. 前記堰止部は、前記相手側接続構造に接着するための感圧接着剤を含んで構成されている、
   請求項５項に記載の接続構造。
7. 前記固体状導電部は、導電性の電極パッドで構成され、
   前記電極パッドは、
   パッド本体と、
   前記高濡れ性部を形成する第１金属層と、を備える、
   請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の接続構造。
8. 前記高濡れ性部としての前記第１金属層は、前記電極パッドの表面のうち一部のみに形成されている、
   請求項７に記載の接続構造。
9. 前記液体金属は、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属であり、
   前記第１金属層は、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む金属層である、
   請求項７又は請求項８に記載の接続構造。
10. 前記液体金属は、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属であり、
    前記電極パッドは、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種又は２種以上を主成分として含み、前記パッド本体を前記液体金属から保護する第２金属層を更に備える、
    請求項７〜請求項９の何れか１項に記載の接続構造。
11. 請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の接続構造としての第１接続構造と、
    前記相手側接続構造としての第２接続構造と、を備える接続構造であって、
    前記第２接続構造は、前記第１接続構造の前記固体状導電部と前記液体金属を介して電気的に接続される固体状導電部を備える、
    接続構造。
12. 前記第２接続構造は、
    当該部分の周囲と比較して前記液体金属に対する濡れ性が高い部分であって、前記液体金属が盛り上がった状態となるように前記液体金属を保持する部分である高濡れ性部と、
    前記高濡れ性部に保持された前記液体金属で構成された液状接点部と、を更に備える、
    請求項１１に記載の接続構造。
13. 前記第２接続構造の前記固体状導電部には、最表面に薄いフッ素の層が形成されている、
    請求項１１に記載の接続構造。
14. 前記第２接続構造は、堰止部を更に備え、
    前記堰止部は、接続方向で潰されることで接続方向に直交する方向に広がる前記液体金属を堰き止める、
    請求項１１〜請求項１３の何れか１項に記載の接続構造。