JP2024055963A - 粒子充填シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子充填部が高アスペクト化された、新規かつ改良された粒子充填シート及びその製造方法を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、２００～１６００ｎｍの波長帯域のうち少なくとも１箇所以上の波長帯域で透明性を有する基材シートと、基材シートを基材シートの表面から裏面まで貫通する複数の貫通孔と、複数の貫通孔の各々に形成された粒子充填部と、を有し、基材シートのいずれかの領域は、粒子充填部のアスペクト比が０．５以上である高アスペクト領域となっていることを特徴とする、粒子充填シートが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、粒子充填シート及びその製造方法に関する。

例えば、粒子が充填された粒子充填シートとして、基材シートと、基材シートを厚さ方向に貫通する複数の貫通穴と、各貫通穴に形成された粒子充填部とを有する粒子充填シートが知られている。

粒子充填部を構成する粒子が導電性を有する場合、粒子充填シートは導電性を有することになる。この場合、粒子充填シートは、半田付けまたは機械的嵌め合いなどの手段を用いずにコンパクトな電気的接続を達成することが可能であること、機械的な衝撃や歪み（凹凸）を吸収してソフトな接続が可能であることなどの特徴を有する。さらに、粒子充填シートは、ファインピッチ接続も可能である。このため、粒子充填シートは、例えばコンピュータ、デジタルカメラ、ディスプレイなどの分野において、電子部品相互間（例えばプリント回路基板とリードレスチップキャリアーまたは液晶パネル等との間）の電気的な接続を達成するためのコネクタ（以下、「接続用コネクタ」とも称する）として広く用いられている。さらに、粒子充填シートは、電子部品の製品検査装置におけるコネクタ（以下、「検査用コネクタ」とも称する）としても使用される。例えば、粒子充填シートは、各種のプリント基板の検査用コネクタとして使用される場合がある。

特開２００９－２４５７４５号公報 特開２００９－１４０８６６号公報 特開平１０－２４７５３６号公報

ところで、粒子充填シートには、粒子充填部のさらなる高アスペクト化が求められている。ここで、粒子充填部のアスペクト比は、粒子充填シートの厚さを粒子充填部のピッチで除算した値であり、粒子充填シートが厚いほど、または粒子充填部のピッチが狭いほど高くなる。

例えば、ボールグリッドアレイ基板（上記プリント基板の一種）の検査用コネクタとして粒子充填シート（導電性を有する粒子充填シート）が用いられる場合、粒子充填シートには粒子充填部の高アスペクト化が求められることが多い。近年のボールグリッドアレイ基板では、電極であるボールが非常にファインピッチで配列されていることが多い。このため、各ボールに粒子充填部を確実に接触させるためには、粒子充填部をファインピッチで形成する必要がある。さらに、ボールの高さには比較的大きなばらつき（例えば１０～１００μｍ程度のばらつき）がある。したがって、粒子充填シートがこのようなばらつきを吸収するように変形し、各ボールに粒子充填部を確実に接触させるためには、粒子充填シートに十分な厚さが必要である。このため、粒子充填シートには粒子充填部の高アスペクト化が求められる。

特許文献１～３には、導電性を有する粒子充填シートの製造方法が開示されている。特許文献１に開示された技術では、粒子ペースト膜に部分的に平行磁界を掛けることで、粒子ペースト膜の一部（平行磁界が掛けられた部分）に導電性粒子を集中させる。その状態で粒子ペースト膜を硬化させる。特許文献２に開示された技術では、基材シートに貫通孔を形成する。ついで、貫通孔に導電性物質を充填する。ここで、特許文献２には、貫通孔を形成する方法として、イオンミリング及びリソグラフィの他、基材シート中に親水性高分子鎖を格子状に林立させた後、親水性高分子鎖を選択的に除去する方法も開示されている。特許文献２では、電解めっきまたは無電解めっきにより貫通孔に導電性物質を充填する。

特許文献３に開示された技術では、基材シートにレーザ等で貫通孔を形成した後、この貫通孔に粒子ペーストを充填する。ここで、粒子ペーストは導電性粒子と未硬化樹脂の混合物である。ついで、貫通孔中の粒子ペーストに平行磁界を掛けることで、粒子ペースト中の導電性粒子を基材シートの厚さ方向に配列させる。ついで、粒子ペーストを硬化させる。

しかし、いずれの方法でも粒子充填シートを十分に高アスペクト化することができなかった。例えば、特許文献１に開示された技術では、厚い基材シート中に粒子充填部をファインピッチで形成しようとすると、隣接する平行磁界同士が干渉してしまう。このため、基材シートが厚い場合に、粒子充填部をファインピッチで形成することができなかった。特許文献２、３に開示された技術では、基材シートが厚い場合に、貫通孔をファインピッチで形成することができなかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、粒子充填部が高アスペクト化された、新規かつ改良された粒子充填シート及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、２００～１６００ｎｍの波長帯域のうち少なくとも１箇所以上の波長帯域で透明性を有する基材シートと、基材シートを基材シートの表面から裏面まで貫通する複数の貫通孔と、複数の貫通孔の各々に形成された粒子充填部と、を有し、基材シートのいずれかの領域は、粒子充填部のアスペクト比が０．５以上である高アスペクト領域となっていることを特徴とする、粒子充填シートが提供される。

ここで、高アスペクト領域内では、貫通孔のピッチが２００μｍ以下であってもよい。

また、基材シートの厚さが１００μｍ以上であってもよい。

また、貫通孔の壁面には無機物が付着していてもよい。

本発明の他の観点によれば、上記の粒子充填シートの製造方法であって、基材シートが透明性を有する波長帯域の短パルスレーザを基材シートに集光照射することで、基材シートに複数の貫通孔を形成する工程と、複数の貫通孔の各々に粒子充填部を充填する工程と、を含み、短パルスレーザのパルス間隔の単位はナノ秒以下であることを特徴とする、粒子充填シートの製造方法が提供される。

ここで、短パルスレーザのパルス間隔の単位はフェムト秒以下であってもよい。

以上説明したように本発明によれば、粒子充填部が高アスペクト化された粒子充填シートが提供される。

本発明の実施形態に係る粒子充填シートの外観を示す斜視図である。 同実施形態に係る粒子充填シートの断面図である。 粒子充填部の配列の一例を示す平面図である。 粒子充填シートの製造方法の概要を示すフローチャートである。 基材シートに貫通孔を形成する方法の概要を示す斜視図である。 基材シートに貫通孔を形成する方法の概要を示す断面図である。 貫通孔に充填用粒子を充填する方法の概要を示す斜視図である。 貫通孔に充填用粒子を充填する方法の概要を示す断面図である。 貫通孔に充填用粒子を充填する他の方法の概要を示す斜視図である。 貫通孔に充填用粒子を充填する他の方法の概要を示す断面図である。 基材シートに短パルスレーザを集光照射する様子を示す断面図である。 短パルスレーザの焦点深度を説明するための説明図である。 基材シートに連続波レーザ（ＣＷレーザ）を集光照射する様子を示す断面図である。 連続波レーザを吸収する基材シートに連続波レーザ（ＣＷレーザ）を集光照射する様子を示す断面図である。 粒子充填シートの断面写真である。 導通性の評価装置の一例を示す側面図である。 プローブの押圧面が粒子充填シートに接触する様子を示す平面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、図はあくまで模式的なものであり、実際の寸法とは異なる場合がある。

<１．粒子充填シートの構成>
まず、図１～図３に基づいて、本実施形態に係る粒子充填シート１の構成について説明する。図１～図３に示すように、粒子充填シート１は、基材シート１０と、基材シート１０に形成された複数の貫通孔２０と、貫通孔２０に形成された粒子充填部３０とを有する。

基材シート１０は、シート状の部材である。基材シート１０は、２００～１６００ｎｍの波長帯域のうち少なくとも１箇所以上の波長帯域で透明性を有する。詳細は後述するが、本実施形態では、基材シート１０が透明性を有する波長帯域の短パルスレーザを基材シート１０に集光照射することで、基材シート１０に高アスペクト比の貫通孔２０を形成する。本実施形態における「透明性」は、８０％以上の全光線透過率を示すことを意味する。全光線透過率は９０％以上であることが好ましい。なお、基材シート１０が透明性を有する波長帯域を２００～１６００ｎｍとしたのは、各種の加工に使用されるレーザの波長が概ねこの範囲内の値となる（ＹＡＧレーザ：２６６～１０３０ｎｍ程度、エルビウムドープファイバーレーザ：１５５０ｎｍ程度）からである。つまり、この波長帯域内で透明性を有していれば、本実施形態による加工が可能となる。基材シート１０が透明性を有する波長帯域の下限値は３００ｎｍ以上であってもよい。

基材シート１０は上記以外の特性を有していてもよい。基材シート１０が有する特性は、例えば粒子充填シート１の用途に応じて決定されてもよい。例えば、粒子充填シート１が接続用コネクタまたは検査用コネクタ等に使用される場合、基材シート１０は弾性及び絶縁性を有していることが好ましい。もちろん、粒子充填シート１の用途はこれらに限定されず、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）用のフィルムとしても使用可能である。基材シート１０が弾性（より具体的には押し込み弾性）を有する場合、粒子充填シート１を接続対象または検査対象の電子部品（以下、単に「電子部品」とも称する）にソフトに接続することができる。例えば、電子部品がボールグリッドアレイ基板となる場合、基材シート１０が弾性変形することで各ボールの高さのばらつきを吸収し、各ボールをより確実に粒子充填部３０に接触させることができる。基材シート１０が弾性を有しない場合、高さが小さいボールに粒子充填部３０を接触させようとした際に、高さが大きいボールが基材シート１０によって破損する可能性がある。

ここで、基材シート１０の弾性の度合いは粒子充填シート１の用途または求められる特性等に応じて適宜調整すればよい。例えば、粒子充填シート１が接続用コネクタまたは検査用コネクタ等に使用される場合、基材シート１０は、粒子充填シート１が電子部品に対してソフトに（言い換えれば、電子部品を破損させないように）接続される程度の弾性を有していればよい。例えば、基材シート１０の弾性は、例えば硬さタイプＡ（ＪＩＳ Ｋ ７２１５－１９８６）の硬さで７０以下とすることが好ましく、３０以下とすることがより好ましい。この場合、粒子充填シート１を電子部品によりソフトに接続することができる。

基材シート１０の絶縁性の度合いも粒子充填シート１の用途または求められる特性等に応じて適宜調整すればよいが、例えば電気抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１×１０^５Ω・ｃｍ以上であることがより好ましく、１×１０^７Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。これにより、粒子充填シート１の意図しない導通を抑制することができる。

基材シート１０を構成する材料（材質）は、上記特性を満たす材料から選択される。基材シート１０を構成する材料としては、例えば、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（スチレンブタジエンゴム）、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体ゴムなどの共役ジエン系ゴムおよびこれらの水素添加物、スチレン－ブタジエン－ジエンブロック共重合体ゴム、スチレン－イソプレンブロック共重合体などのブロック共重合体ゴムおよびこれらの水素添加物、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ポリエステル系ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、エチレン－プロピレン共重合体ゴム（エチレンプロピレンゴム）、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体ゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、及びブチルゴムなどが挙げられる。粒子充填シート１に耐候性が要求される場合には、共役ジエン系ゴム以外のものを用いることが好ましい。ここで、表１にいくつかの材料の特性（外観色、吸収帯）、適合レーザ波長例（その材料が透明性を示す波長）を示す。Ｇが適合、ＮＧが不適合を示す。各材料は、吸収帯以外の波長帯域のレーザに対して透明性を示す。

基材シート１０の厚さＴ（図２参照）は、粒子充填シート１の用途または求められる特性等に応じて適宜調整すればよい。例えば粒子充填シート１が接続用コネクタまたは検査用コネクタ等に使用される場合、基材シート１０の厚さＴは１００μｍ以上であることが好ましい。基材シート１０がこのような厚さＴを有することで、押し込み変形性が十分に大きくなり（つまり、粒子充填シート１を押し込んだ際に十分に変形し）、電子部品の凹凸（例えば電極の高さのばらつき）をより確実に吸収することができる。例えば、粒子充填シート１をボールグリッドアレイ基板の検査用コネクタとして使用する場合、ボールグリッドアレイ基板のボールの高さは、１０～１００μｍ程度の範囲でばらつくことがある。したがって、基材シート１０の弾性変形量を１０～３０％程度と見積もった場合、基材シート１０の厚さＴが１００μｍ以上であれば、ボールグリッドアレイ基板のボールの高さのばらつきを十分に吸収することができる。基材シート１０の厚さは３００μｍ以上であることがより好ましい。厚さの上限値は粒子充填シート１の用途または求められる特性等に応じて設定されればよいが、例えば５００μｍ以下であってもよい。

貫通孔２０は、図１及び図２に示すように、基材シート１０をその表面から裏面まで貫通する孔であり、基材シート１０に複数形成される。貫通孔２０の開口面の形状は特に制限されず、例えば円形、楕円形、または矩形等であってもよい。ただし、貫通孔２０をファインピッチで形成する場合の加工性を考慮すると、貫通孔２０の開口面の形状は円形または楕円形が好ましい。

貫通孔２０の配列は、例えば、貫通孔２０の配列は千鳥配列であってもよいし、矩形配列であってもよいし、ランダム配列であってもよく、これら以外の配列であってもよい。貫通孔２０の配列は、粒子充填シート１の用途等に応じて設定されてもよい。例えば、粒子充填シート１が接続用コネクタまたは検査用コネクタ等に使用される場合、貫通穴２０の配列は、接続対象または検査対象となる電子部品に対応するように設定されてもよい。すなわち、貫通孔２０の配列は電子部品中の所望の電極（基本的には全ての電極）に粒子充填部３０が接触するように設定されてもよい。

貫通孔２０のピッチ（言い換えれば、粒子充填部３０のピッチ）Ｐも、粒子充填シート１の用途に応じて設定されてもよい。例えば、粒子充填シート１が接続用コネクタまたは検査用コネクタ等に使用される場合、貫通孔２０のピッチＰは、電子部品の電極のピッチ以下であることが好ましく、電極のピッチより狭いことがより好ましい。ここで、図３に示すように、貫通孔２０のピッチＰは、貫通孔２０の中心点Ｐ０と当該貫通孔２０に最も近接する貫通孔２０の中心点Ｐ０との距離である。中心点Ｐ０は、開口面の中心点を意味する。つまり、ピッチＰはいわゆる最小ピッチである。

本実施形態では、基材シート１０のいずれかの領域が高アスペクト領域となっている。ここで、高アスペクト領域は、貫通孔２０のアスペクト比が０．５以上となる領域である。貫通孔２０のアスペクト比は、基材シート１０の厚さＴを貫通孔２０のピッチで除算した値であり、粒子充填部３０のアスペクト比と同義である。このように、本実施形態では、０．５以上という高アスペクト比が実現されている。アスペクト比は、１．０以上であることがより好ましく、２．０以上であることがより好ましい。

高アスペクト領域では、貫通孔２０がファインピッチで配列されている。例えば基材シート１０の厚さが１００μｍとなる場合、貫通孔２０のピッチＰは２００μｍ以下となる。つまり、基材シート１０が厚くても貫通孔２０がファインピッチで形成される。

近年では、電子部品の端子が２００μｍ以下のファインピッチで配列されることも多くなっており、粒子充填シート１には、このようなファインピッチの端子への接続も求められている。上述したように、粒子充填シート１には高アスペクト領域が形成されているので、端子がファインピッチで配列された電子部品にも粒子充填シート１を接続することができる。すなわち、電子部品の凹凸（例えば、電極の高さのばらつき）を十分に吸収することができ、かつ、各電極に粒子充填部３０を接触させることができる。

例えば、基材シート１０の厚さが１００μｍとなり、貫通孔２０のピッチＰが２００μｍ以下となる粒子充填シート１は、ボールが２００μｍのファインピッチで配列されているボールグリッドアレイ基板の検査用コネクタとして好適に使用することができる。つまり、粒子充填シート１は十分な厚さを有しているので、ボールの高さのばらつきを十分に吸収することができる。さらに、貫通孔２０（すなわち粒子充填部３０）がファインピッチで配列されているので、各ボールに粒子充填部３０を接触させることができる。ボールのピッチが２００μｍ以下となる場合、貫通孔２０のピッチＰをボールのピッチ以下とすればよい。

高アスペクト領域における貫通孔２０のピッチＰは２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、粒子充填シート１を電極がファインピッチで配列された電子部品により確実に接続することができる。ピッチＰの下限値は特に制限されないが、３μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上であってもよい。

貫通孔２０の直径は、粒子充填シート１の用途または求められる特性等に応じて調整されればよいが、例えば下限値は１μｍ以上であってもよく、３μｍ以上であってもよく、５μｍ以上であってもよい。上限値は３０μｍ以下であってもよく、２５μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよい。

なお、粒子充填シート１の全域が高アスペクト領域であることが好ましいが、一部の領域だけが高アスペクト領域であってもよい。例えば、電子部品に配列された電極の一部だけがファインピッチで配列される場合もある。この場合、ファインピッチで配列された電極に接続される領域だけが高アスペクト領域となっていればよい。

貫通孔２０の壁面には、無機物が付着していることが好ましい。これにより、貫通孔２０の壁面の滑り性が向上する。後述するように、粒子充填シート１の製造過程では、充填用粒子を含む粒子ペーストを貫通孔２０に流し込む。したがって、貫通孔２０の壁面の滑り性が良好であれば、粒子ペーストをスムーズに貫通孔２０に流し込むことができる。詳細は後述するが、貫通孔２０は、基材シート１０に短パルスレーザを集光照射することで形成される。その際、貫通孔２０の壁面にはデブリが形成される。このデブリを上記無機物とすることができる。無機物の種類は基材シート１０の材料によって異なるが、例えばシリコーン系の樹脂で基材シート１０を構成した場合、無機物はＳｉＯ_ｘまたはＳｉ等となる。

粒子充填部３０は、貫通孔２０内に形成されている。粒子充填部３０は、貫通穴２０に充填された多数の充填用粒子を有する。充填用粒子の種類、特性等は特に制限されず、粒子充填シート１の用途等に応じて適宜決定されればよい。例えば、充填用粒子は導電性粒子であっても、絶縁性粒子（例えば樹脂粒子等）であってもよい。例えば、粒子充填シート１が接続用コネクタまたは検査用コネクタ等に使用される場合、充填用粒子は導電性粒子が含まれる。充填用粒子には、製造工程において貫通孔２０に流し込まれる流動性が求められる。充填用粒子が導電性粒子となる場合、導電性粒子には、流動性のほか、粒子充填シート１の押し込み変形があった際にも電子部品の電極との電気的接触を維持できる弾性が求められる。このような観点から、導電性粒子は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＦｅなどの導電金属からなる導電粒子、または樹脂からなるコア粒子に上記の導電金属を被覆した被覆粒子等であることが好ましい。一方、絶縁性粒子を構成する樹脂としては、例えばポリエステルやアクリルポリマー等の熱可塑性樹脂のほか、シリコーンゴム粒子などが挙げられる。粒子充填部３０は、充填用粒子が貫通孔２０から脱落することを防止するために、バインダを含んでいてもよい。バインダを構成する材料としては、基材シート１０の材料と同種の材料の他、アクリルポリマー、エポキシポリマー等が挙げられる。粒子充填シート１に耐候性が要求される場合には、共役ジエン系ゴム以外のものを用いることが好ましく、特に、成形加工性および電気特性の観点から、アクリルポリマーやシリコーンゴムを用いることが好ましい。充填用粒子とバインダとの混合比は粒子充填シート１の用途または求められる特性等に応じて調整されればよい。

このように、粒子充填シート１には高アスペクト領域が形成されているので、電極がファインピッチで配列された電子部品に粒子充填シート１をより確実に接続することができる。

<２．粒子充填シートの製造方法の概要>
次に、図４に示すフローチャートに沿って粒子充填シート１の製造方法の概要を説明する。ステップＳ１０では、図５及び図６に示すように、基材シート１０に短パルスレーザＬを集光照射することで、基材シート１０に複数の貫通孔２０を形成する。本実施形態では、短パルスレーザを使用することで、高アスペクト比の貫通孔２０を形成することができる。ステップＳ１０の詳細については後述する。

ステップＳ２０では、貫通孔２０に粒子充填部３０を形成する。ここで、貫通孔２０に粒子充填部３０を形成する方法は特に制限されず、粒子充填シート１が適用される各分野（例えば電子材料分野）において一般的な充填方法を使用することができる。例えば、粒子ペーストを用いた刷り込み、圧入、またはディッピング等によって貫通孔２０に粒子充填部３０を形成しても良い。具体的な方法の一例を図７及び図８に基づいて説明する。

図７及び図８は所謂刷り込み方法の一例を示す。これらの図に示すように、基材シート１０を基板１０５上に設置し、粒子ペースト１１０を基材シート１０上に展開する。ここで、粒子ペースト１１０は、充填用粒子及び未硬化のバインダを含む。未硬化のバインダは、例えばバインダを構成する樹脂のモノマー、オリゴマーまたはプレポリマーである。粒子ペーストには、未硬化のバインダを硬化させるための触媒（例えば、有機過酸化物、脂肪酸アゾ化合物、ヒドロシリル化触媒等）をさらに添加しても良い。

ついで、スキージ１００を用いて粒子ペースト１１０を基材シート１０上で移動させることで、粒子ペースト１１０を貫通孔２０内に刷り込む（すなわち充填する）。ついで、粒子ペースト１１０中の未硬化のバインダを硬化させる。硬化の方法はバインダの種類によって異なるが、例えば加熱処理を行えば良い。これにより、粒子充填シート１が作製される。

粒子ペースト１１０を用いて粒子充填部３０を形成する方法は上記に限定されず、例えば図９及び図１０に示す方法であってもよい。図９及び図１０は所謂ディッピング方法の一例を示す。これらの図に示すように、水槽１２０内に粒子ペースト１１０を貯留することで水槽１２０内に粒子ペースト浴を形成する。ついで、水槽１２０内を真空ポンプ１３０で吸引しながら、基材シート１０を粒子ペースト浴内に浸漬する。これにより、貫通孔２０内に粒子ペースト１１０を充填する。ついで、基材シート１０を粒子ペースト浴から引き上げ、貫通孔２０内の粒子ペースト１１０を硬化させる。これにより、粒子充填シート１が作製される。

ステップＳ３０では、粒子充填シート１の検査を行う。検査は粒子充填シート１が所望の特性を有するか否かを判定するものである。例えば、粒子充填シート１が接続用コネクタまたは検査用コネクタ等に使用される場合、粒子充填シート１には導電性が求められる。この場合、本工程では、粒子充填シート１の導通性の検査を行う。導通性の検査は、例えば図１６に示す評価装置５００を用いて行う。検査方法の具体的な方法は実施例で説明する。もちろん、検査方法は実施例に示す方法に限られず、粒子充填シート１の品質を評価するため行われる任意の検査を行えば良い。検査に合格した粒子充填シート１を製品とする。

図１５に、上記製造方法により実際に作製された粒子充填シート１の断面写真を示す。この断面写真は粒子充填シート１の断面を光学顕微鏡で観察することで得られたものである。この例では、基材シート１０の厚さが２５０μｍとなっており、貫通孔２０のピッチＰが１００μｍとなっている。したがって、アスペクト比は２．５となる。なお、充填用粒子は導電性粒子となっている。ある１つの貫通孔２０の直径は、上端側（レーザ入射面側）の領域Ａで２１．５μｍ、下端側の領域Ｂで９．１μｍとなっており、若干のテーパが形成されているものの、実用上問題はない。

<３．ステップＳ１０の処理の詳細>
つぎに、図１１～図１４に基づいて、ステップＳ１０の処理の詳細について説明する。ステップＳ１０では、上述したように、基材シート１０に短パルスレーザＬを集光照射することで、基材シート１０に複数の貫通孔２０を形成する。集光照射は、例えば対物レンズを用いて行われる。

ここで、基材シート１０は、２００～１６００ｎｍの波長帯域のうち少なくとも１箇所以上の波長帯域で透明性を有する。そこで、ステップＳ１０では、基材シート１０が透明性を有する波長帯域の短パルスレーザＬを基材シート１０に照射する。例えば、表１によれば、基材シート１０がシリコーンゴムで構成される場合、短パルスレーザＬの波長は３４３～１５５０ｎｍの範囲内から適宜選択すれば良い。さらに、短パルスレーザＬのパルス間隔の単位はナノ秒以下であることが必要である。つまり、本実施形態のパルス間隔の単位は、例えばナノ秒、ピコ秒、フェムト秒、またはアト秒となる。パルス間隔の単位はフェムト秒以下であることが好ましい。

短パルスレーザＬの波長帯域に対して基材シート１０は透明性を有する。このため、短パルスレーザＬは一見すると基材シート１０を透過すると考えられる。しかし、本発明者が短パルスレーザＬを基材シート１０に照射したところ、貫通孔２０が形成されることが判明した。図１１に示すように、短パルスレーザＬの集光点Ｌ１においてアブレーションが生じ、基材シート１０が短パルスレーザＬのエネルギーを吸収したと考えられる。つまり、短パルスレーザＬを基材シート１０に集光照射することで、集光点Ｌ１以外では短パルスレーザＬを透過させる一方で、集光点Ｌ１においては時間的空間的に強力な光量（エネルギー）を基材シート１０に与えてアブレーション（多光子吸収）を発生させる。すなわち、集光点Ｌ１で２光子吸収または３光子吸収の吸収率で基材シート１０にエネルギーを吸収させることで、集光点Ｌ１及びその周囲の基材を分解、溶融、または蒸発させる。これにより、貫通孔２０を形成する。なお、このような現象は、パルス間隔の単位がナノ秒以下である場合にのみ生じる。

なお、焦点深度が基材シート１０の厚さＴの１／２以上あれば、アブレーションが基材シート１０の厚さ方向の全域に生じ、貫通孔２０を形成することができる。焦点深度を図１２に模式的に示す。図１２は、短パルスレーザＬが対物レンズ５０により集光される様子を示す。焦点深度（ＤＯＦ）は、レーザ径がスポット径２ω（ω：スポット径の半径）に対して２×√２×ωまで広がるまでの光軸方向の距離を意味する。焦点深度は、以下の数式（１）、（２）で示される。数式（１）、（２）は図１２にも示した。

ＤＯＦ＝２πω^２／λ （１）
２ω＝２λ／πＮＡ （２）

数式（１）、（２）において、λは短パルスレーザＬの波長（μｍ）であり、ＮＡは対物レンズ５０の開口数である。したがって、短パルスレーザＬの波長及び対物レンズ５０の開口数を調整することで、焦点深度を調整することができる。

なお、焦点深度が基材シート１０の厚さＴの１／２より小さい場合、基材シート１０に短パルスレーザＬを照射させた状態で集光点Ｌ１を基材シート１０の厚さ方向に掃引すればよい。このような掃引を行う方法として、例えば基材シート１０をリニアステージ等に設置し、ステージを移動させる方法等が挙げられる。これにより、高アスペクト比の貫通孔２０を形成することができる。なお、貫通孔２０の直径は、概ねスポット径２ωと同程度となり、テーパもほとんど形成されないことが多い。

なお、高アスペクト比の貫通孔２０は、上述したように、透明性を有する基材シート１０に短パルスレーザＬを照射することによってのみ形成される。例えば、図１３に示すように、基材シート１０に連続波レーザＬ１０を集光照射した場合、連続波レーザＬ１０は単に基材シート１０を透過するだけであり、アブレーションは生じない。

また、図１４に示すように、連続波レーザＬ１０を吸収する基材シート１０Ａに連続波レーザＬ１０を集光照射した場合、連続波レーザＬ１０が照射された部分が除去されるので、貫通孔は一応形成される。しかし、貫通孔を形成するためには、集光点を基材シート１０Ａの裏側に配置する必要がある。さらに、貫通孔はテーパ形状となり、レーザ入射側の開口面が大きくなる。したがって、基材シート１０Ａが厚くなるほど貫通孔のレーザ入射側の開口面が大きくなるので、貫通孔をファインピッチで形成することができない。つまり、貫通孔を高アスペクト比で形成することができない。例えば厚さ２００μｍの基材シート１０Ａにピッチ２００μｍの貫通孔を形成することは非常に困難である。貫通孔をファインピッチ化するためには、開口面の面積を小さくする必要がある。しかし、この場合、図１４に示すように、連続波レーザＬ１０は基材シート１０Ａの裏側まで届かない場合がある。この場合、形成される孔２０Ａは貫通孔とならない。連続波レーザＬ１０を短パルスレーザＬに変えても同様の現象が見受けられる。

<１．実施例１>
（１－１．粒子充填シートの作製）
つぎに、本実施形態の実施例について説明する。実施例１では、以下の工程により粒子充填シートを作製した。

まず、基材シートとして、ハギテック社製の高透明シリコーンシート（厚さ２００ｕｍ）を用意した。基材シートの波長８００ｎｍに対する全光線透過率を分光光度計によって測定したところ、９０％以上であった。また、デュロメータによって、基材シートのデュロメータ硬さ（タイプＡ；ＪＩＳ Ｋ７２１５－１９８６）を測定したところ、３０であった。

ついで、基材シートをガラス基板に設置した。ついで、波長８００ｎｍ、パルス幅２２０フェムト秒の短パルスレーザをミツトヨ社製対物レンズＭＰｌａｎＡｐｏｘ２にて集光した後、上記の基材シートに照射することで貫通孔を複数形成した。ここで、対物レンズの開口数は０．０５５なので、焦点深度は１６８μｍであった。したがって、基材シートを移動させることなく、貫通孔を形成することができた。貫通孔は矩形配列されており、ピッチは１００μｍであった。したがって、アスペクト比は２．０であった。

ついで、アクリル樹脂からなるコア粒子にＡｕめっきを施して粒径３μｍとした導電性粒子を準備した。この導電性粒子とバインダとを混合することで粒子ペーストを作製した。ついで、粒子ペーストを基材シート上に展開した。ついで、ウレタン製のスキージを用いて粒子ペーストを基材シート上で移動させることで、貫通孔内に粒子ペーストを充填した。ついで、貫通孔内の粒子ペーストを硬化した。以上の工程により粒子充填シートを作製した。粒子充填シートの特性を表１にまとめて示す。

<２．評価>
（２－１．粒子充填部の完成可否）
粒子充填シート１の厚さ方向の断面を観察し、基材シート内に目的の粒子充填部が形成されているか確認した。粒子充填部が形成されていない（例えば、粒子充填部が基材シートを貫通していない、粒子充填部が隣接する他の粒子充填部と連結している等）箇所が断面内で１箇所でもあれば評価を不合格（ＮＧ）とし、それ以外の場合には評価を合格（Ｇ）とした。また、断面内に存在する粒子充填部のいずれかをピックアップし、その直径を測定した。具体的には、粒子充填部を構成する貫通孔の上端側（レーザ入射面側）の開口面の直径と、下端側の開口面の直径を測定した。結果を表２にまとめて示す。表２では、上端側の直径と下端側の直径とがほぼ同じであればいずれかの値を示し、ばらつきがある場合には両者の値を示した。

（２－２．導通性評価）
つぎに、図１６に示す評価装置５００を用いて粒子充填シートの導通性を評価した。この評価装置５００は、上述したステップＳ３０の検査で使用される装置である。評価装置５００は、ステージ５１０と、ステージ５１０上に設けられる基板５２０と、基板を被覆する導電層５３０と、導電性のプローブ５４０と、テスタ５５０とを備える。テスタは抵抗値を測定するものである。プローブの押圧面（粒子充填シートに接触する面）の直径は２００μｍである。押圧面の直径は少なくとも粒子充填部のピッチ（最小ピッチ）よりも大きくなるように設定される。

粒子充填シートを導電層５３０上に設置し、粒子充填シートをその上面からプローブ５４０で４００ｍＮの押圧力で押し込んだ。図１７に示すように、プローブ５４０の押圧面は複数の粒子充填部に接触する。この状態でテスタ５５０により電気抵抗値Ωを測定した。粒子充填シートの上面内の任意の十箇所で抵抗値を測定し、最も大きい値を粒子充填シートの抵抗値とした。表２には実施例１の抵抗値を１００としたときの相対値及び評価を記述した。抵抗値が１０００以上の場合、導電性を不合格（ＮＧ）と評価し、それ以外の場合を合格（Ｇ）と評価した。結果を表２にまとめて示す。

（２－３．押し込み変形性評価）
評価装置５００を用いて押し込み変形性を評価した。具体的には、粒子充填シートを導電層５３０上に設置し、粒子充填シートをその上面からプローブ５４０で４００ｍＮの押圧力で押し込んだ。この際の押し込み量μｍを測定した。押し込み量が３μｍ以下の場合、押し込み変形性を不合格（ＮＧ）と評価し、押し込み量が３μｍ超５μｍ以下の場合をＮ（実用上問題ないレベル）とし、それ以外の場合を合格（Ｇ）と評価した。結果を表２にまとめて示す。

（２－４．総合判定）
評価項目が全て合格または実用上問題ないレベルとなるものを総合判定で合格とし、いずれか１つでも不合格となるものを総合判定で不合格とした。結果を表２にまとめて示す。

<２．実施例２>
導電性粒子を直径３０ｎｍのＡｕナノ粒子とした他は実施例１と同様の処理を行った。結果を表２にまとめて示す。

<３．実施例３>
基材シートをダイキン工業社製フッ素ゴムシート（ダイエルＴ－５３０）とした他は実施例１と同様の処理を行った。結果を表２にまとめて示す。

<４．実施例４>
基材シートをハギテック社製の高透明シリコーンシート（厚さ１００ｕｍ）とし、貫通孔のピッチを１０μｍとした他は実施例１と同様の処理を行った。結果を表２にまとめて示す。

<５．実施例５>
短パルスレーザの波長を３５５ｎｍ、対物レンズをミツトヨ社製対物レンズＭＰｌａｎＡｐｏｘ１とした他は実施例１と同様の処理を行った。ここで、対物レンズの開口数は０．０２なので、焦点深度５６５μｍであった。結果を表２にまとめて示す。

<６．実施例６>
短パルスレーザの波長を１５５０ｎｍとした他は実施例１と同様の処理を行った。焦点深度は３２６μｍであった。結果を表２にまとめて示す。

<７．実施例７>
基材シートをハギテック社製の高透明シリコーンシート（厚さ５０ｕｍ）とした他は実施例１と同様の処理を行った。結果を表２にまとめて示す。

<８．実施例８>
基材シートをハギテック社製の高透明シリコーンシート（厚さ１００ｕｍ）とし、貫通孔のピッチを２００μｍとした他は実施例１と同様の処理を行った。結果を表２にまとめて示す。

<８．比較例１>
シリコーンゴム（信越化学工業（株）社製 品名：ＳＩＭ－２４０）に、鉄を芯粒子として表面に金めっきした粒子を分散し、上下から磁場を作用させて粒子を配向させた状態で１５０℃３０分加熱による硬化処理を行った。これにより、粒子充填シートを作製した。この粒子充填シートを実施例１と同様の工程で評価した。結果を表２にまとめて示す。

<９．比較例２>
基材シートをハギテック社製の黒色シリコーンシート（Ｅ１２Ｓ１０）に変更した他は実施例１と同様の処理を行った。この基材シートは波長８００ｎｍの短パルスレーザを吸収する。結果を表２にまとめて示す。

表２から明らかな通り、本実施形態の要件を満たす実施例１～８では良好な結果が得られた。特に、厚さが１００μｍ以上となる実施例１～６、８では、押し込み変形性も含めて良好な結果が得られた。これに対し、比較例１では、磁場配向により粒子充填部を形成したため、高アスペクト比の粒子充填部を形成することができなかった。比較例２では、基材シートが短パルスレーザを吸収したため、高アスペクト比の粒子充填部を形成することができなかった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 粒子充填シート
１０ 基材シート
２０ 貫通孔
３０ 粒子充填部

Claims (12)

1. ２００～１６００ｎｍの波長帯域のうち少なくとも１箇所以上の波長帯域で透明性を有する基材シートと、
   前記基材シートを前記基材シートの表面から裏面まで貫通する複数の貫通孔と、
   前記複数の貫通孔の各々に形成された粒子充填部と、
   を有し、
   前記粒子充填部は、前記基材シートの前記表面および前記裏面の双方から突出しておらず、
   前記基材シートは、弾性を有し、
   前記基材シートの厚さは、１００μｍ以上であり、
   前記基材シートは、前記粒子充填部のアスペクト比が１．０以上である高アスペクト領域を含むことを特徴とする、粒子充填シート。
2. 前記粒子充填シートは、電子部品に電気的に接続される接続用コネクタまたは検査用コネクタとして使用される粒子充填シートであることを特徴とする、請求項１に記載の粒子充填シート。
3. 前記複数の貫通孔の配列は、接続対象または検査対象となる前記電子部品の複数の電極に対応するように設定されており、
   前記複数の貫通孔のピッチは、前記電子部品の前記複数の電極のピッチ以下であることを特徴とする、請求項２に記載の粒子充填シート。
4. 前記電子部品の端子は、２００μｍ以下のファインピッチで配列されており、
   前記高アスペクト領域内では、前記貫通孔のピッチが２００μｍ以下であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の粒子充填シート。
5. 前記粒子充填シートは、ボールグリッドアレイ基板の検査用コネクタとして使用される、
   ことを特徴とする、請求項１～４の何れか１項に記載の粒子充填シート。
6. 前記貫通孔の壁面には無機物が付着していることを特徴とする、請求項１～５の何れか１項に記載の粒子充填シート。
7. 前記基材シートは、ゴム材料からなることを特徴とする、請求項１～６の何れか１項に記載の粒子充填シート。
8. 前記基材シートの弾性は、硬さタイプＡ（ＪＩＳ Ｋ ７２１５－１９８６）の硬さで７０以下であることを特徴とする、請求項１～７の何れか１項に記載の粒子充填シート。
9. 前記粒子充填部に含まれる粒子は、弾性を有する導電性粒子であることを特徴とする、請求項１～８の何れか１項に記載の粒子充填シート。
10. 前記基材シートの前記高アスペクト領域では、前記粒子充填部の前記アスペクト比が２．０以上であることを特徴とする、請求項１～９の何れか１項に記載の粒子充填シート。
11. 請求項１～１０の何れか１項に記載の粒子充填シートの製造方法であって、
    前記基材シートが透明性を有する波長帯域の短パルスレーザを前記基材シートに集光照射することで、前記基材シートに複数の前記貫通孔を形成する工程と、
    前記複数の貫通孔の各々に前記粒子充填部を形成する工程と、を含み、
    前記短パルスレーザのパルス間隔の単位はナノ秒以下であることを特徴とする、粒子充填シートの製造方法。
12. 前記短パルスレーザのパルス間隔の単位はフェムト秒以下であることを特徴とする、請求項１１に記載の粒子充填シートの製造方法。

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