JP3945083B2 - 異方導電性シートおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品などの回路装置相互間の電気的接続や、プリント回路基板、半導体集積回路などの回路装置の検査装置におけるコネクターとして好ましく用いられる異方導電性シートおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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加圧導電性導電部を有するものであり、ハンダ付けあるい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達成することが可能であること、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ため、このような特長を利用して、例えば電子計算機、電子式デジタル時計、電子カメラ、コンピューターキーボードなどの分野において、回路装置、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、液晶パネルなどとの相互間の電気的な接続を達成するためのコネクターとして広く用いられている。
【０００３】
また、プリント回路基板や半導体集積回路などの回路装置の電気的検査においては、検査対象である回路装置の一面に形成された被検査電極と、検査用回路基板の表面に形成された検査用電極との電気的な接続を達成するために、回路装置の被検査電極領域と検査用回路基板の検査用電極領域との間に異方導電性シートを介在させることが行われている。
【０００４】
従来、このような異方導電性シートとしては、種々の構造のものが知られており、例えば特開昭５１−９３３９３号公報等には、金属粒子をエラストマー中に均一に分散して得られる異方導電性シートが開示され、また、特開昭５３−１４７７７２号公報等には、導電性磁性体粒子をエラストマー中に不均一に分布させることにより、厚み方向に伸びる多数の導電部と、これらを相互に絶縁する絶縁部とが形成されてなる異方導電性シート（以下、「偏在型異方導電性シート」という。）が開示され、更に、特開昭６１−２５０９０６号公報等には、導電部の表面と絶縁部との間に段差が形成された偏在型異方導電性シートが開示されている。
【０００５】
これらの異方導電性シートにおいては、弾性高分子物質よりなる基材中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されており、多数の導電性粒子の連鎖によって導電路が形成されている。
そして、これらの異方導電性シートの中でも、偏在型異方導電性シート、特に導電部の表面が絶縁部の表面より突出した状態で形成されてなる偏在型異方導電性シートは、接続すべき電極が小さいピッチで配置されている回路装置などに対しても、電極間の電気的接続を高い信頼性で達成することができるため、好適である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の異方導電性シートにおいては、以下のような問題がある。
（１）異方導電性シートによって、接続すべき電極間、例えば検査対象である回路装置（以下、「被検査回路装置」ともいう。）の被検査電極と検査用回路基板の被検査電極との間の電気的接続を行う場合には、被検査回路装置と検査用回路基板との間に異方導電性シートを介在させた状態で、当該異方導電性シートがその厚み方向に圧縮されるよう加圧することが必要である。このとき、異方導電性シートにおいては、導電部が被検査回路装置の被検査電極によって加圧されることにより、当該導電部を形成する基材が厚み方向に圧縮されて面方向に伸びるよう変形する。その結果、導電部中に含有された導電性粒子は基材の変形に追従して移動し、当該導電性粒子の連鎖が湾曲した状態となる。
そして、異方導電性シートの導電部の各々に作用する加圧力にバラツキが生じた場合には、高い加圧力が作用した導電部において、導電性粒子の連鎖が過剰に湾曲し、これにより、当該導電部の電気抵抗が増大するため、安定な電気的接続状態を確実に達成することが困難となる。
【０００７】
（２）偏在型異方導電性シートにおいては、接続すべき回路装置との電気的接続作業において、当該回路装置に対して特定の位置関係をもって保持固定すること、具体的には回路装置の電極上に異方導電性シートの導電部が位置された状態で保持固定することが必要である。
一方、半導体集積回路などの回路装置の電気的検査においては、回路装置の潜在的欠陥を発現させるため、高温度環境下における試験いわゆるバーンイン試験が行われている。
然るに、このようなバーイン試験において異方導電性シートを用いる場合には、一旦は回路装置と異方導電性シートとの所要の位置合わせおよび保持固定が実現された場合であっても、温度変化による熱履歴を受けると、熱膨張係数が被検査回路装置を構成する材料例えばシリコンと異方導電性シートを構成する弾性高分子物質との間で大きく異なるため、被検査回路装置の被検査電極と異方導電性シートの導電部との間に位置ずれが生じる結果、電気的接続状態が変化して安定な接続状態が維持されない。
【０００８】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、導電部に過剰に加圧力が作用した場合であっても、安定な電気的接続状態を確実に達成することができ、しかも、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態が安定に維持され、従って、高い接続信頼性が得られる異方導電性シートおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の異方導電性シートは、それぞれ厚み方向に伸びる複数の貫通孔が形成されたフレーム板と、
弾性高分子物質中に導電性粒子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部およびこの導電部にその外周を覆うよう一体に形成された、当該導電部と同一の種類の弾性高分子物質よりなる絶縁部により構成され、前記フレーム板の貫通孔の各々に当該フレーム板の表面から突出した状態で保持された異方導電素子と、
この異方導電素子と一体にかつ前記フレーム板の表面を覆うよう形成された、当該異方導電素子の絶縁部と同一の種類の弾性高分子物質よりなる絶縁層と
を具えてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の異方導電性シートにおいては、前記異方導電素子における導電部が絶縁部の表面から突出した状態で形成されていることが好ましい。
本発明の異方導電性シートにおいては、前記フレーム板の厚みが前記異方導電素子における導電部の厚みの１０％以上であることが好ましい。
また、前記異方導電素子における導電部の径が前記フレーム板の貫通孔の径の３０％以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明の異方導電性シートにおいては、前記フレーム板は、ロックウェル硬さ試験法（ＪＩＳ Ｚ ２２４５−１９８１）により測定したロックウェル硬さが３０以上の材料により構成されていることが好ましい。
また、前記フレーム板は、線熱膨張係数が１．５×１０ -4 ／Ｋ以下の材料により構成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の異方導電性シートの製造方法は、上記の異方導電性シートを製造する方法であって、
強磁性体基板の下面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子における導電部の配置パターンに対掌なパターンに従って強磁性体層が形成され、この強磁性体層以外の個所には非磁性体層が形成された上型と、強磁性体基板の上面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子における導電部の配置パターンと同一のパターンに従って強磁性体層が形成され、この強磁性体層以外の個所には非磁性体層が形成された下型とよりなる金型を用い、
この金型のキャビティ内に硬化性の高分子形成材料中に磁性を示す導電性粒子が分散されてなる成形材料層を形成すると共に、フレーム板を、その貫通孔が上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間に位置された状態で、成形材料層中に埋設し、
上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間において大きい強度を有する平行磁場を成形材料層の厚み方向に作用させることにより、導電性粒子を、上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間に位置する導電部となるべき部分に集合させると共に、当該成形材料層の厚み方向に並ぶよう配向させ、この状態において、成形材料層を硬化処理することにより、導電部およびその外周を覆うよう一体に形成された絶縁部よりなる異方導電素子を形成すると共に、当該異方導電素子の絶縁部と一体の絶縁層をフレーム板の表面を覆うよう形成することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
（１）厚み方向に伸びる導電部の周囲に絶縁部が形成されてなる異方導電素子が、フレーム板の貫通孔に保持されているため、当該異方導電素子における導電部に過剰に加圧力が作用した場合であっても、当該導電部の面方向における変形がフレーム板の貫通孔の内壁によって抑制され、これにより、導電部中の導電性粒子の連鎖が過剰に湾曲することが防止される。
（２）フレーム板は、その線熱膨張係数が異方導電素子の基材を構成する弾性高分子物質の線熱膨張係数より十分に小さいものであるため、このようなフレーム板の貫通孔に異方導電素子が保持されることにより、異方導電性シート全体としての温度変化に対する熱膨張および熱収縮が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態が安定に維持される。
（３）絶縁層が異方導電素子における絶縁部と一体に形成されることにより、異方導電素子がフレーム板の貫通孔に安定に保持されるので、異方導電素子がフレーム板の貫通孔から脱落することを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異方導電性シートの実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の異方導電性シートの一例における構成を示す説明用断面図であり、図２は、図１に示す異方導電性シートの平面図である。
この異方導電性シートにおいては、特定のパターンに従って厚み方向に伸びる複数の断面矩形の貫通孔１１が形成された、例えば硬質材料よりなるフレーム板１０が設けられている。このフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンは、接続すべき電極例えば検査対象である回路装置の被検査電極のパターンと対掌のパターンである。
【００１５】
このフレーム板１０の貫通孔１１の各々には、異方導電素子２０が当該フレーム板１０の表面から突出した状態で保持されている。この異方導電素子２０は、当該異方導電性シートの厚み方向に伸びる円柱状の導電部２１と、この導電部２１の外周を覆うよう形成された筒状の絶縁部２２とにより構成されており、導電部２１は、絶縁部２２の表面から突出した状態で形成されている。導電部２１は、弾性高分子物質中に導電性粒子が当該異方導電性シートの厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されて構成され、この導電性粒子の連鎖により、当該異方導電素子２０の厚み方向に導電路が形成される。一方、絶縁部２２は、絶縁性の弾性高分子物質により構成されている。
【００１６】
また、この例においては、絶縁性の弾性高分子物質よりなる絶縁層２５がフレーム板１０の表面を覆うよう形成されており、これにより、フレーム板１０が絶縁層２５内に埋設された状態とされている。この絶縁層２５は、異方導電素子２０の絶縁部２２に一体に形成されている。
【００１７】
フレーム板１０の厚みｄは、異方導電素子２０がフレーム板１０の表面から突出した状態で保持されることが必要であることから、当該異方導電素子２０の全厚（この例では導電部２１の厚みＤ）より小さいものとされるが、異方導電素子２０の導電部２１の厚みＤの１０％以上、特に１２％以上であることが好ましい。フレーム板１０の厚みｄが導電部２１の厚みＤの１０％未満である場合には、異方導電素子２０が加圧されたときに、導電部２１中の導電性粒子の連鎖が湾曲することを十分に抑制することが困難となることがある。
具体的には、フレーム板１０の厚みＤは、０．０３〜０．５ｍｍ、特に０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。
【００１８】
異方導電素子２０の導電部２１の径ｒは、フレーム板１０の貫通孔１１の径（断面が矩形のものである場合には一辺の長さを意味する。）Ｒの３０％以上であることが好ましく、さらに好ましくは３０〜８０％、特に好ましくは５０〜７５％である。導電部２１の径ｒがフレーム板１０の貫通孔１１の径Ｒの２０％未満である場合には、絶縁部２２の面方向における肉厚が過大となるため、導電部２１中の導電性粒子の連鎖が湾曲することを十分に抑制することが困難となることがある。一方、導電部２１の径ｒがフレーム板１０の貫通孔１１の径Ｒの９０％を超える場合には、絶縁部２２の面方向における肉厚が過小となるため、異方導電素子２０が加圧されたときには、導電部２１の面方向における変形が過剰に抑制され、これにより、当該導電部２１には相当に大きいストレスが作用するので、導電部２１に早期に永久歪みが生じやすくなる。
ここで、フレーム板１０の貫通孔１１の径は、０．２〜２ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは０．２５〜１ｍｍ、特に好ましくは０．３〜０．７ｍｍである。
【００１９】
具体的には、異方導電素子２０の導電部２１の径ｒは、接続すべき電極例えば検査対象である回路装置の被検査電極の径に応じて適宜設定されるが、通常、０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．１５〜０．７ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．６ｍｍである。
異方導電素子２０の導電部２１の厚みＤは、通常、０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．１５〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。
【００２０】
また、図示の例のように、導電部２１が絶縁部２２の表面から突出した状態で形成されている場合には、導電部２１における絶縁部２２の表面からの突出高さｈは、絶縁部２２の厚みＤ１の５〜５０％、特に１０〜３０％であることが好ましい。具体的には、この導電部２１における突出高さｈは、０．０１〜０．１ｍｍ、特に０．０４〜０．０６ｍｍであることが好ましい。
このように、導電部２１が絶縁部２２の表面から突出した状態で形成されることにより、当該導電部２１には良好な荷重−歪み特性が得られるため、異方導電素子２０が加圧されたときには、導電部２１に所要の導電性が確実に得られる。また、接続すべき電極の面積が小さく、しかも、その周囲に当該電極よりも高く突出したレジスト層が形成された回路装置に対しても、安定した電気的接続を確実に達成することができる。
【００２１】
また、絶縁層２５の厚みＤ２は、当該絶縁層２５の表面が異方導電素子２０の導電部２１の表面より突出しない範囲で設定されることが好ましく、具体的には、０．３ｍｍ以下、特に０．０５〜０．１ｍｍであることが好ましい。
このような絶縁層２５を形成することにより、接続すべき対象物例えば被検査回路装置に電気的に接続する際には、絶縁層２５の弾性によって、当該被検査回路装置に損傷を与えることを防止することができる。
また、フレーム板１０が金属によって構成されている場合には、当該絶縁層２５によって所要の絶縁性を確実に達成することができる。
更に、絶縁層２５が異方導電素子２０における絶縁部２２と一体に形成されることにより、異方導電素子２０がフレーム板１０の貫通孔１１に安定に保持されるので、異方導電素子２０がフレーム板１０の貫通孔１１から脱落することを防止することができる。
【００２２】
フレーム板１０を構成する硬質材料としては、そのロックウェル硬さ試験法（ＪＩＳ Ｚ ２２４５−１９８１）により測定したロックウェル硬さが３０以上のものを用いることが好ましく、さらに好ましくは４０以上、特に好ましくは４５以上のものである。
【００２３】
また、フレーム板１０を構成する硬質材料としては、線熱膨張係数が１．５×１０-4／Ｋ以下、特に、１×１０-4〜１×１０-7／Ｋのものを用いることが好ましい。このような硬質材料を用いることにより、得られるフレーム板１０は、異方導電素子２０における導電部２１が面方向に変形してもこれに追従して変形することがなく、その結果、導電部２１の面方向における変形を確実に抑制することができる。
この線熱膨張係数が２×１０-4／Ｋを超える場合には、温度変化による熱履歴を受けると、異方導電性シート全体が大きく熱膨張するため、被検査回路装置の被検査電極と異方導電性シートの導電部との間に位置ずれが生じる結果、安定な接続状態を維持することが困難となることがある。
また、フレーム板１０を構成する硬質材料としては、接続すべき対象物例えば被検査回路装置や検査用回路基板の基材を構成する材料の線熱膨張係数と同等若しくは近似したもの、具体的には、接続すべき対象物の基材を構成する材料の線熱膨張係数との差が１×１０-5／Ｋ以下の線熱膨張係数を有するものを用いることが好ましい。
【００２４】
このようなフレーム板１０を構成する硬質材料の具体例としては、ステンレス、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、マンガン、モリブデン、インジウム、鉛、チタン、タングステン、アルミニウム、金、銀またはこれらの２種以上の合金等の金属材料、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の樹脂材料、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型ポリエステル樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂等の複合樹脂材料、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、アラミド繊維、フッ素繊維などが挙げられる。
【００２５】
異方導電素子２０における導電部２１を形成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。このような弾性高分子物質を得るために用いることのできる硬化性の高分子形成材料としては、種々のものを用いることができ、その具体例としては、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、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、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−ジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。
以上において、得られる異方導電性シート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、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
【００２６】
シリコーンゴムとしては、液状シリコーンゴムを架橋または縮合したものが好ましい。液状シリコーンゴムは、その粘度が歪速度１０-1ｓｅｃで１０5 ポアズ以下のものが好ましく、縮合型のもの、付加型のもの、ビニル基やヒドロキシル基を含有するものなどのいずれであってもよい。具体的には、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルビニルシリコーン生ゴム、メチルフェニルビニルシリコーン生ゴムなどを挙げることができる。
【００２７】
これらの中で、ビニル基を含有する液状シリコーンゴム（ビニル基含有ポリジメチルシロキサン）は、通常、ジメチルジクロロシランまたはジメチルジアルコキシシランを、ジメチルビニルクロロシランまたはジメチルビニルアルコキシシランの存在下において、加水分解および縮合反応させ、例えば引続き溶解−沈殿の繰り返しによる分別を行うことにより得られる。
また、ビニル基を両末端に含有する液状シリコーンゴムは、オクタメチルシクロテトラシロキサンのような環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として例えばジメチルジビニルシロキサンを用い、その他の反応条件（例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量）を適宜選択することにより得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化ｎ−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば８０〜１３０℃である。
このようなビニル基含有ポリジメチルシロキサンは、その分子量Ｍｗ（標準ポリスチレン換算重量平均分子量をいう。以下同じ。）が１００００〜４００００のものであることが好ましい。また、得られる導電路素子の耐熱性の観点から、分子量分布指数（標準ポリスチレン換算重量平均分子量Ｍｗと標準ポリスチレン換算数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍｎの値をいう。以下同じ。）が２．０以下のものが好ましい。
【００２８】
一方、ヒドロキシル基を含有する液状シリコーンゴム（ヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサン）は、通常、ジメチルジクロロシランまたはジメチルジアルコキシシランを、ジメチルヒドロクロロシランまたはジメチルヒドロアルコキシシランの存在下において、加水分解および縮合反応させ、例えば引続き溶解−沈殿の繰り返しによる分別を行うことにより得られる。
また、環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として、例えばジメチルヒドロクロロシラン、メチルジヒドロクロロシランまたはジメチルヒドロアルコキシシランなどを用い、その他の反応条件（例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量）を適宜選択することによっても得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化ｎ−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば８０〜１３０℃である。
このようなヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサンは、その分子量Ｍｗが１００００〜４００００のものであることが好ましい。また、得られる異方導電素子２０の耐熱性の観点から、分子量分布指数が２以下のものが好ましい。
本発明においては、上記のビニル基含有ポリジメチルシロキサンおよびヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサンのいずれか一方を用いることもでき、両者を併用することもできる。
【００２９】
本発明においては、高分子形成材料を硬化させるために適宜の硬化触媒を用いることができる。このような硬化触媒としては、有機過酸化物、脂肪酸アゾ化合物、ヒドロシリル化触媒などを用いることができる。
硬化触媒として用いられる有機過酸化物の具体例としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ビスジシクロベンゾイル、過酸化ジクミル、過酸化ジターシャリーブチルなどが挙げられる。
硬化触媒として用いられる脂肪酸アゾ化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
ヒドロシリル化反応の触媒として使用し得るものの具体例としては、塩化白金酸およびその塩、白金−不飽和基含有シロキサンコンプレックス、ビニルシロキサンと白金とのコンプレックス、白金と１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサンとのコンプレックス、トリオルガノホスフィンあるいはホスファイトと白金とのコンプレックス、アセチルアセテート白金キレート、環状ジエンと白金とのコンプレックスなどの公知のものが挙げられる。
硬化触媒の使用量は、高分子形成材料の種類、硬化触媒の種類、その他の硬化処理条件を考慮して適宜選択されるが、通常、高分子形成材料１００重量部に対して３〜１５重量部である。
【００３０】
また、高分子形成材料中には、必要に応じて、通常のシリカ粉、コロイダルシリカ、エアロゲルシリカ、アルミナなどの無機充填材を含有させることができる。このような無機充填材を含有させることにより、当該高分子形成材料のチクソトロピー性が確保され、その粘度が高くなり、しかも、後述する成形材料の調製において、導電性粒子の分散安定性が向上すると共に、硬化処理されて得られる導電部２１の強度が高くなる。
このような無機充填材の使用量は、特に限定されるものではないが、あまり多量に使用すると、後述する製造方法において、磁場による導電性粒子の配向を十分に達成することができなくなるため、好ましくない。
【００３１】
異方導電素子２０における導電部２１に用いられる導電性粒子としては、後述する方法により当該粒子を容易に配向させることができる観点から、磁性を示す導電性粒子を用いることが好ましい。このような導電性粒子の具体例としては、鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性を示す金属の粒子若しくはこれらの合金の粒子またはこれらの金属を含有する粒子、またはこれらの粒子を芯粒子とし、当該芯粒子の表面に金、銀、パラジウム、ロジウムなどの導電性の良好な金属のメッキを施したもの、あるいは非磁性金属粒子若しくはガラスビーズなどの無機物質粒子またはポリマー粒子を芯粒子とし、当該芯粒子の表面に、ニッケル、コバルトなどの導電性磁性体のメッキを施したもの、あるいは芯粒子に、導電性磁性体および導電性の良好な金属の両方を被覆したものなどが挙げられる。
これらの中では、ニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に金や銀などの導電性の良好な金属のメッキを施したものを用いることが好ましい。
芯粒子の表面に導電性金属を被覆する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば化学メッキまたは電解メッキにより行うことができる。
【００３２】
導電性粒子として、芯粒子の表面に導電性金属が被覆されてなるものを用いる場合には、良好な導電性が得られる観点から、粒子表面における導電性金属の被覆率（芯粒子の表面積に対する導電性金属の被覆面積の割合）が４０％以上であることが好ましく、さらに好ましくは４５％以上、特に好ましくは４７〜９５％である。
また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の０．５〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜３０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。被覆される導電性金属が金である場合には、その被覆量は、芯粒子の０．５〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜２０重量％、さらに好ましくは３〜１５重量％、特に好ましくは４〜１０重量％である。また、被覆される導電性金属が銀である場合には、その被覆量は、芯粒子の４〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜４０重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％である。
【００３３】
また、導電性粒子の粒子径は、１〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜５００μｍ、さらに好ましくは５〜３００μｍ、特に好ましくは１０〜２００μｍである。
また、導電性粒子の粒子径分布（Ｄｗ／Ｄｎ）は、１〜１０であることが好ましく、より好ましくは１．０１〜７、さらに好ましくは１．０５〜５、特に好ましくは１．１〜４である。
このような条件を満足する導電性粒子を用いることにより、得られる導電部２１は、加圧変形が容易なものとなり、また、当該導電部２１において導電性粒子間に十分な電気的接触が得られる。
また、導電性粒子の形状は、特に限定されるものではないが、高分子形成材料中に容易に分散させることができる点で、球状のもの、星形状のものあるいはこれらが凝集した２次粒子による塊状のものであることが好ましい。
【００３４】
また、導電性粒子の含水率は、５％以下であることが好ましく、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下、とくに好ましくは１％以下である。このような条件を満足する導電性粒子を用いることにより、後述する製造方法において、成形材料層を硬化処理する際に、当該成形材料層内に気泡が生ずることが防止または抑制される。
【００３５】
また、導電性粒子の表面がシランカップリング剤などのカップリング剤で処理されたものを適宜用いることができる。導電性粒子の表面がカップリング剤で処理されることにより、当該導電性粒子と弾性高分子物質との接着性が高くなり、その結果、得られる導電部２１は、繰り返しの使用における耐久性が高いものとなる。
カップリング剤の使用量は、導電性粒子の導電性に影響を与えない範囲で適宜選択されるが、導電性粒子表面におけるカップリング剤の被覆率（導電性芯粒子の表面積に対するカップリング剤の被覆面積の割合）が５％以上となる量であることが好ましく、より好ましくは上記被覆率が７〜１００％、さらに好ましくは１０〜１００％、特に好ましくは２０〜１００％となる量である。
【００３６】
このような導電性粒子は、高分子形成材料に対して体積分率で３０〜６０％、好ましくは３５〜５０％となる割合で用いられることが好ましい。この割合が３０％未満の場合には、十分に電気抵抗値の小さい導電部２１が得られないことがある。一方、この割合が６０％を超える場合には、得られる導電部２１は脆弱なものとなりやすく、導電部２１として必要な弾性が得られないことがある。
【００３７】
異方導電素子２０における絶縁部２２を形成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。このような弾性高分子物質を得るために用いることのできる硬化性の高分子形成材料としては、種々のものを用いることができ、その具体例としては、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、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、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−ジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。
以上において、得られる異方導電性シート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、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
また、絶縁部２２を形成する弾性高分子物質は、導電部２１を形成する弾性高分子物質と同一の種類のものが用いられ、絶縁部２２は、導電部２１と一体とされている。
【００３８】
絶縁層２５を形成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。このような弾性高分子物質を得るために用いることのできる硬化性の高分子形成材料の具体例としては、前述の異方導電素子２０における絶縁部２２を形成する弾性高分子物質を得るための高分子形成材料として例示したものを挙げることができる。
また、絶縁層２５を形成する弾性高分子物質は、異方導電素子２０の絶縁部２２を形成する弾性高分子物質と同一の種類のものが用いられ、絶縁層２５は、異方導電素子２０の絶縁部２２と一体とされている。
【００３９】
このような異方導電性シートは、例えば次のようにして製造することができる。
図３は、本発明の異方導電性シートを製造するために用いられる金型の一例における構成を示す説明用断面図である。この金型は、上型５０およびこれと対となる下型５５が、枠状のスペーサー５４を介して互いに対向するよう配置されて構成され、上型５０の下面と下型５５の上面との間にキャビティが形成されている。
上型５０においては、強磁性体基板５１の下面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１の配置パターンに対掌なパターンに従って強磁性体層５２が形成され、この強磁性体層５２以外の個所には、当該強磁性体層５２の厚みより大きい厚みを有する非磁性体層５３が形成されている。
一方、下型５５においては、強磁性体基板５６の上面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１の配置パターンと同一のパターンに従って強磁性体層５７が形成され、この強磁性体層５７以外の個所には、当該強磁性体層５７の厚みより大きい厚みを有する非磁性体層５８が形成されている。
【００４０】
上型５０および下型５５の各々における強磁性体基板５１，５６を構成する材料としては、鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属を用いることができる。この強磁性体基板５１，５６は、その厚みが０．１〜５０ｍｍであることが好ましく、表面が平滑で、化学的に脱脂処理され、また、機械的に研磨処理されたものであることが好ましい。
【００４１】
また、上型５０および下型５５の各々における強磁性体層５２，５７を構成する材料としては、鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属を用いることができる。この強磁性体基板５２，５７は、その厚みが１０μｍ以上であることが好ましい。この厚みが１０μｍ未満である場合には、金型内に形成される成形材料層に対して、十分な強度分布を有する磁場を作用させることが困難となり、この結果、当該成形材料層における導電部となるべき部分に導電性粒子を高い密度で集合させることが困難となるため、良好な異方導電性を有するシートが得られないことがある。
【００４２】
また、上型５０および下型５５の各々における非磁性体層５３，５８を構成する材料としては、銅などの非磁性金属、耐熱性を有する高分子物質などを用いることができるが、フォトリソグラフィーの手法により容易に非磁性体層５３，５８を形成することができる点で、放射線によって硬化された高分子物質を用いることが好ましく、その材料としては、例えばアクリル系のドライフィルムレジスト、エポキシ系の液状レジスト、ポリイミド系の液状レジストなどのフォトレジストを用いることができる。
また、非磁性体層５３，５８の厚みは、強磁性体層５２，５７の厚み、目的とする異方導電性シート１０の導電部１１の突出高さに応じて設定される。
【００４３】
そして、上記の金型を用い、次のようにして異方導電性シートが製造される。
先ず、硬化性の高分子形成材料中に磁性を示す導電性粒子を分散させることにより、流動性の成形材料を調製し、図４に示すように、この成形材料を金型のキャビティ内に充填して成形材料層２０Ａを形成すると共に、フレーム板１０を、その貫通孔１１が上型５０の強磁性体層５２とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間に位置された状態で、成形材料層２０Ａ中に埋設する。
次いで、上型５０における強磁性体基板５１の上面および下型５５における強磁性体基板５６の下面に、例えば一対の電磁石（図示省略）を配置し、当該電磁石を作動させることにより、強度分布を有する平行磁場、すなわち上型５０の強磁性体層５２とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間において大きい強度を有する平行磁場を成形材料層２０Ａの厚み方向に作用させる。その結果、成形材料層２０Ａにおいては、図５に示すように、当該成形材料層２０Ａ中に分散されていた導電性粒子が、上型５０の強磁性体層５２とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間に位置する導電部となるべき部分２１Ａに集合すると共に、当該成形材料層２０Ａの厚み方向に並ぶよう配向する。
【００４４】
そして、この状態において、成形材料層２０Ａを硬化処理することにより、上型５０の強磁性体層５２とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間に配置された、弾性高分子物質中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で密に充填された導電部２１と、この導電部２１の周囲を覆うよう形成された、導電性粒子が全くあるいは殆ど存在しない絶縁部２２とを有する異方導電素子２０が、フレーム板１０の貫通孔１１の各々に保持された状態で形成されると共に、当該異方導電素子２０の絶縁部２２と一体の絶縁層２５がフレーム板１０の表面を覆うよう形成され、以て、図１に示す構成の異方導電性シートが製造される。
【００４５】
以上において、成形材料層２０Ａの硬化処理は、平行磁場を作用させたままの状態で行うこともできるが、平行磁場の作用を停止させた後に行うこともできる。
成形材料２０Ａに作用される平行磁場の強度は、平均で２００〜１００００ガウスとなる大きさが好ましい。
また、成形材料層２０Ａに平行磁場を作用させる手段としては、電磁石の代わりに永久磁石を用いることもできる。永久磁石としては、上記の範囲の平行磁場の強度が得られる点で、アルニコ（Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）、フェライトなどよりなるものが好ましい。
成形材料層２０Ａの硬化処理は、使用される材料によって適宜選定されるが、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、成形材料層２０Ａを構成する高分子形成材料などの種類、導電性粒子の移動に要する時間などを考慮して適宜選定される。
【００４６】
本発明の異方導電性シートは、プリント回路基板や半導体集積回路などの回路装置の電気的検査に好適に用いることができる。以下、本発明の異方導電性シートを使用して回路装置の電気的検査を行う場合について説明する。
回路装置の電気的検査においては、図６に示すように、被検査回路装置１の被検査電極２と対掌なパターンに従って配置された検査用電極６を表面に有する検査用回路基板５が用意される。そして、この検査用回路基板５の表面上に、異方導電性シートが、その異方導電素子２０における導電部２１が検査用電極６上に位置されるよう配置され、この異方導電性シート上に、被検査回路装置１が、その被検査電極２が当該異方導電性シート１０の異方導電素子２０における導電部１１上に位置されるよう配置される。
【００４７】
次いで、例えば検査用回路基板５を被検査回路装置１に接近する方向に移動させることにより、異方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１が被検査回路装置１の被検査電極２と検査用回路基板５の検査用電極６とにより加圧された状態となり、その結果、被検査回路装置１の被検査電極２と検査用回路基板５の検査用電極６との間の電気的接続が達成される。
その後、被検査回路装置１における潜在的欠陥を発現させるため、環境温度を所定の温度例えば１５０℃に上昇させ、この状態で、当該被検査回路装置１について所要の電気的検査が行われる。
【００４８】
以上において、異方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１は、被検査回路装置１の被検査電極２と検査用回路基板５の検査用電極６とによって加圧されることにより、厚み方向に圧縮されて面方向に伸びるよう変形すると共に、当該導電部２１における導電性粒子が基材の変形に追従して移動する結果、当該導電性粒子の連鎖が湾曲した状態となる。また、異方導電素子２０の基材は、線熱膨張係数が大きい弾性高分子物質よりなるため、環境温度を上昇させることにより、異方導電素子２０が大きく熱膨張する。
【００４９】
而して、本発明の異方導電性シートによれば、厚み方向に伸びる導電部２１の周囲に絶縁部２２が形成されてなる異方導電素子２０が、硬質材料よりなるフレーム板１０の貫通孔１１に保持されているため、当該異方導電素子２０における導電部２１に過剰に加圧力が作用した場合であっても、当該導電部２１の面方向における変形がフレーム板１０の貫通孔１１の内壁によって抑制されるので、これにより、導電部２１中の導電性粒子の連鎖が過剰に湾曲することを防止することができる。
しかも、フレーム板１０を構成する硬質材料は、その線熱膨張係数が異方導電素子２０の基材を構成する弾性高分子物質の線熱膨張係数より小さいものであるため、このようなフレーム板１０の貫通孔１１に異方導電素子２０が保持されることにより、異方導電性シート全体としての温度変化に対する熱膨張および熱収縮が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
従って、被検査回路装置との電気的接続において、高い接続信頼性を得ることができる。
【００５０】
本発明の異方導電性シートは、上記の実施の形態に限定されず種々の変更を加えることが可能である。
（１）フレーム板１０の貫通孔１１は、例えば断面が円形のものであってもよい。
（２）異方導電素子２０における導電部２１は、絶縁部２２の表面から突出した状態に形成される必要はなく、導電部２１が絶縁部２２と同等の厚みを有し、当該導電部２１の表面が絶縁部２２の表面と同一の平面上に位置するよう形成されていてもよい。
（３）絶縁層２５を有する構成において、当該絶縁層２５は、フレーム板１０の表面の全面を覆うよう形成される必要はなく、フレーム板１０の表面の一部例えばフレーム板１０の周辺部以外の部分を覆うよう形成され、当該フレーム板１０の周辺部が露出されていてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１に記載の異方導電性シートによれば、厚み方向に伸びる導電部の周囲に絶縁部が形成されてなる異方導電素子が、硬質のフレーム板の貫通孔に保持されているため、当該異方導電素子における導電部に過剰に加圧力が作用した場合であっても、当該導電部の面方向における変形がフレーム板の貫通孔の内壁によって抑制されるので、これにより、導電部中の導電性粒子の連鎖が過剰に湾曲することを防止することができる。
しかも、フレーム板を構成する硬質材料は、その線熱膨張係数が異方導電素子の基材を構成する弾性高分子物質の線熱膨張係数より小さいものであるため、このようなフレーム板の貫通孔に異方導電素子が保持されることにより、異方導電性シート全体としての温度変化に対する熱膨張および熱収縮が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
従って、接続すべき対象物に対する電気的接続において、高い接続信頼性を得ることができる。
また、弾性高分子物質よりなる絶縁層が硬質のフレーム板の表面を覆うよう形成されているため、電気的接続作業において、接続すべき対象物に損傷を与えることを防止することができる。
また、フレーム板が金属によって構成されている場合には、当該絶縁層によって所要の絶縁性を確実に達成することができる。
更に、絶縁層が異方導電素子における絶縁部と一体に形成されているため、異方導電素子がフレーム板の貫通孔に安定に保持されるので、異方導電素子がフレーム板の貫通孔から脱落することを防止することができる。
【００５２】
請求項２に記載の異方導電性シートによれば、異方導電素子における導電部が絶縁部の表面から突出した状態で形成されているため、導電部には良好な荷重−歪み特性が得られ、その結果、異方導電素子が加圧されたときには、導電部に所要の導電性が確実に得られる。また、接続すべき電極の面積が小さく、しかも、その周囲に当該電極よりも高く突出したレジスト層が形成された回路装置に対しても、安定した電気的接続を確実に達成することができる。
【００５３】
請求項３に記載の異方導電性シートによれば、フレーム板の厚みが十分に大きいものであるため、導電部の面方向における変形を確実に抑制することができる。
【００５４】
請求項４に記載の異方導電性シートによれば、フレーム板の貫通孔の径が導電部の径との関係で特定の範囲にあるため、導電部の面方向における変形を確実に抑制することができると共に、導電部に大きいストレスが作用することを防止することができる。
【００５５】
請求項５に記載の異方導電性シートによれば、フレーム板を構成する材料が十分に硬いものであるため、当該フレーム板は、異方導電素子における導電部が面方向に変形してもこれに追従して変形することがなく、その結果、導電部の面方向における変形を確実に抑制することができる。
【００５６】
請求項６に記載の異方導電性シートによれば、フレーム板は線熱膨張係数が十分に小さい材料により構成されているため、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を一層安定に維持することができる。
【００５７】
請求項７に記載の異方導電性シートの製造方法によれば、上記の異方導電性シートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異方導電性シートの一例における構成を示す説明用断面図である。
【図２】図１に示す異方導電性シートの平面図である。
【図３】本発明の異方導電性シートを製造するために用いられる金型の一例における構成を示す説明用断面図である。
【図４】図３に示す金型内に、フレーム板が配置されると共に、成形材料層が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図５】成形材料層中の導電性粒子が導電部となるべき部分に集合して更に厚み方向に並ぶよう配向した状態を示す説明用断面図である。
【図６】本発明の異方導電性シートが、検査対象である回路装置と検査用回路基板との間に介在された状態を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１ 被検査回路装置 ２ 被検査電極
５ 検査用回路基板 ６ 検査用電極
１０ フレーム板 １１ 貫通孔
２０ 異方導電素子 ２０Ａ 成形材料層
２１ 導電部 ２１Ａ 導電部となるべき部分
２２ 絶縁部 ２５ 絶縁層
５０ 上型 ５１ 強磁性体基板
５２ 強磁性体層 ５３ 非磁性体層
５４ スペーサー ５５ 下型
５６ 強磁性体基板 ５７ 強磁性体層
５８ 非磁性体層
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品などの回路装置相互間の電気的接続や、プリント回路基板、半導体集積回路などの回路装置の検査装置におけるコネクターとして好ましく用いられる異方導電性シートおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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加圧導電性導電部を有するものであり、ハンダ付けあるい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達成することが可能であること、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ため、このような特長を利用して、例えば電子計算機、電子式デジタル時計、電子カメラ、コンピューターキーボードなどの分野において、回路装置、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、液晶パネルなどとの相互間の電気的な接続を達成するためのコネクターとして広く用いられている。
【０００３】
また、プリント回路基板や半導体集積回路などの回路装置の電気的検査においては、検査対象である回路装置の一面に形成された被検査電極と、検査用回路基板の表面に形成された検査用電極との電気的な接続を達成するために、回路装置の被検査電極領域と検査用回路基板の検査用電極領域との間に異方導電性シートを介在させることが行われている。
【０００４】
従来、このような異方導電性シートとしては、種々の構造のものが知られており、例えば特開昭５１−９３３９３号公報等には、金属粒子をエラストマー中に均一に分散して得られる異方導電性シートが開示され、また、特開昭５３−１４７７７２号公報等には、導電性磁性体粒子をエラストマー中に不均一に分布させることにより、厚み方向に伸びる多数の導電部と、これらを相互に絶縁する絶縁部とが形成されてなる異方導電性シート（以下、「偏在型異方導電性シート」という。）が開示され、更に、特開昭６１−２５０９０６号公報等には、導電部の表面と絶縁部との間に段差が形成された偏在型異方導電性シートが開示されている。
【０００５】
これらの異方導電性シートにおいては、弾性高分子物質よりなる基材中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されており、多数の導電性粒子の連鎖によって導電路が形成されている。
そして、これらの異方導電性シートの中でも、偏在型異方導電性シート、特に導電部の表面が絶縁部の表面より突出した状態で形成されてなる偏在型異方導電性シートは、接続すべき電極が小さいピッチで配置されている回路装置などに対しても、電極間の電気的接続を高い信頼性で達成することができるため、好適である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の異方導電性シートにおいては、以下のような問題がある。
（１）異方導電性シートによって、接続すべき電極間、例えば検査対象である回路装置（以下、「被検査回路装置」ともいう。）の被検査電極と検査用回路基板の被検査電極との間の電気的接続を行う場合には、被検査回路装置と検査用回路基板との間に異方導電性シートを介在させた状態で、当該異方導電性シートがその厚み方向に圧縮されるよう加圧することが必要である。このとき、異方導電性シートにおいては、導電部が被検査回路装置の被検査電極によって加圧されることにより、当該導電部を形成する基材が厚み方向に圧縮されて面方向に伸びるよう変形する。その結果、導電部中に含有された導電性粒子は基材の変形に追従して移動し、当該導電性粒子の連鎖が湾曲した状態となる。
そして、異方導電性シートの導電部の各々に作用する加圧力にバラツキが生じた場合には、高い加圧力が作用した導電部において、導電性粒子の連鎖が過剰に湾曲し、これにより、当該導電部の電気抵抗が増大するため、安定な電気的接続状態を確実に達成することが困難となる。
【０００７】
（２）偏在型異方導電性シートにおいては、接続すべき回路装置との電気的接続作業において、当該回路装置に対して特定の位置関係をもって保持固定すること、具体的には回路装置の電極上に異方導電性シートの導電部が位置された状態で保持固定することが必要である。
一方、半導体集積回路などの回路装置の電気的検査においては、回路装置の潜在的欠陥を発現させるため、高温度環境下における試験いわゆるバーンイン試験が行われている。
然るに、このようなバーイン試験において異方導電性シートを用いる場合には、一旦は回路装置と異方導電性シートとの所要の位置合わせおよび保持固定が実現された場合であっても、温度変化による熱履歴を受けると、熱膨張係数が被検査回路装置を構成する材料例えばシリコンと異方導電性シートを構成する弾性高分子物質との間で大きく異なるため、被検査回路装置の被検査電極と異方導電性シートの導電部との間に位置ずれが生じる結果、電気的接続状態が変化して安定な接続状態が維持されない。
【０００８】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、導電部に過剰に加圧力が作用した場合であっても、安定な電気的接続状態を確実に達成することができ、しかも、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態が安定に維持され、従って、高い接続信頼性が得られる異方導電性シートおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の異方導電性シートは、それぞれ厚み方向に伸びる複数の貫通孔が形成されたフレーム板と、
弾性高分子物質中に導電性粒子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部およびこの導電部にその外周を覆うよう一体に形成された、当該導電部と同一の種類の弾性高分子物質よりなる絶縁部により構成され、前記フレーム板の貫通孔の各々に当該フレーム板の表面から突出した状態で保持された異方導電素子と、
この異方導電素子と一体にかつ前記フレーム板の表面を覆うよう形成された、当該異方導電素子の絶縁部と同一の種類の弾性高分子物質よりなる絶縁層と
を具えてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の異方導電性シートにおいては、前記異方導電素子における導電部が絶縁部の表面から突出した状態で形成されていることが好ましい。
本発明の異方導電性シートにおいては、前記フレーム板の厚みが前記異方導電素子における導電部の厚みの１０％以上であることが好ましい。
また、前記異方導電素子における導電部の径が前記フレーム板の貫通孔の径の３０％以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明の異方導電性シートにおいては、前記フレーム板は、ロックウェル硬さ試験法（ＪＩＳ Ｚ ２２４５−１９８１）により測定したロックウェル硬さが３０以上の材料により構成されていることが好ましい。
また、前記フレーム板は、線熱膨張係数が１．５×１０ -4 ／Ｋ以下の材料により構成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の異方導電性シートの製造方法は、上記の異方導電性シートを製造する方法であって、
強磁性体基板の下面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子における導電部の配置パターンに対掌なパターンに従って強磁性体層が形成され、この強磁性体層以外の個所には非磁性体層が形成された上型と、強磁性体基板の上面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子における導電部の配置パターンと同一のパターンに従って強磁性体層が形成され、この強磁性体層以外の個所には非磁性体層が形成された下型とよりなる金型を用い、
この金型のキャビティ内に硬化性の高分子形成材料中に磁性を示す導電性粒子が分散されてなる成形材料層を形成すると共に、フレーム板を、その貫通孔が上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間に位置された状態で、成形材料層中に埋設し、
上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間において大きい強度を有する平行磁場を成形材料層の厚み方向に作用させることにより、導電性粒子を、上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間に位置する導電部となるべき部分に集合させると共に、当該成形材料層の厚み方向に並ぶよう配向させ、この状態において、成形材料層を硬化処理することにより、導電部およびその外周を覆うよう一体に形成された絶縁部よりなる異方導電素子を形成すると共に、当該異方導電素子の絶縁部と一体の絶縁層をフレーム板の表面を覆うよう形成することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
（１）厚み方向に伸びる導電部の周囲に絶縁部が形成されてなる異方導電素子が、フレーム板の貫通孔に保持されているため、当該異方導電素子における導電部に過剰に加圧力が作用した場合であっても、当該導電部の面方向における変形がフレーム板の貫通孔の内壁によって抑制され、これにより、導電部中の導電性粒子の連鎖が過剰に湾曲することが防止される。
（２）フレーム板は、その線熱膨張係数が異方導電素子の基材を構成する弾性高分子物質の線熱膨張係数より十分に小さいものであるため、このようなフレーム板の貫通孔に異方導電素子が保持されることにより、異方導電性シート全体としての温度変化に対する熱膨張および熱収縮が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態が安定に維持される。
（３）絶縁層が異方導電素子における絶縁部と一体に形成されることにより、異方導電素子がフレーム板の貫通孔に安定に保持されるので、異方導電素子がフレーム板の貫通孔から脱落することを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異方導電性シートの実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の異方導電性シートの一例における構成を示す説明用断面図であり、図２は、図１に示す異方導電性シートの平面図である。
この異方導電性シートにおいては、特定のパターンに従って厚み方向に伸びる複数の断面矩形の貫通孔１１が形成された、例えば硬質材料よりなるフレーム板１０が設けられている。このフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンは、接続すべき電極例えば検査対象である回路装置の被検査電極のパターンと対掌のパターンである。
【００１５】
このフレーム板１０の貫通孔１１の各々には、異方導電素子２０が当該フレーム板１０の表面から突出した状態で保持されている。この異方導電素子２０は、当該異方導電性シートの厚み方向に伸びる円柱状の導電部２１と、この導電部２１の外周を覆うよう形成された筒状の絶縁部２２とにより構成されており、導電部２１は、絶縁部２２の表面から突出した状態で形成されている。導電部２１は、弾性高分子物質中に導電性粒子が当該異方導電性シートの厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されて構成され、この導電性粒子の連鎖により、当該異方導電素子２０の厚み方向に導電路が形成される。一方、絶縁部２２は、絶縁性の弾性高分子物質により構成されている。
【００１６】
また、この例においては、絶縁性の弾性高分子物質よりなる絶縁層２５がフレーム板１０の表面を覆うよう形成されており、これにより、フレーム板１０が絶縁層２５内に埋設された状態とされている。この絶縁層２５は、異方導電素子２０の絶縁部２２に一体に形成されている。
【００１７】
フレーム板１０の厚みｄは、異方導電素子２０がフレーム板１０の表面から突出した状態で保持されることが必要であることから、当該異方導電素子２０の全厚（この例では導電部２１の厚みＤ）より小さいものとされるが、異方導電素子２０の導電部２１の厚みＤの１０％以上、特に１２％以上であることが好ましい。フレーム板１０の厚みｄが導電部２１の厚みＤの１０％未満である場合には、異方導電素子２０が加圧されたときに、導電部２１中の導電性粒子の連鎖が湾曲することを十分に抑制することが困難となることがある。
具体的には、フレーム板１０の厚みＤは、０．０３〜０．５ｍｍ、特に０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。
【００１８】
異方導電素子２０の導電部２１の径ｒは、フレーム板１０の貫通孔１１の径（断面が矩形のものである場合には一辺の長さを意味する。）Ｒの３０％以上であることが好ましく、さらに好ましくは３０〜８０％、特に好ましくは５０〜７５％である。導電部２１の径ｒがフレーム板１０の貫通孔１１の径Ｒの２０％未満である場合には、絶縁部２２の面方向における肉厚が過大となるため、導電部２１中の導電性粒子の連鎖が湾曲することを十分に抑制することが困難となることがある。一方、導電部２１の径ｒがフレーム板１０の貫通孔１１の径Ｒの９０％を超える場合には、絶縁部２２の面方向における肉厚が過小となるため、異方導電素子２０が加圧されたときには、導電部２１の面方向における変形が過剰に抑制され、これにより、当該導電部２１には相当に大きいストレスが作用するので、導電部２１に早期に永久歪みが生じやすくなる。
ここで、フレーム板１０の貫通孔１１の径は、０．２〜２ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは０．２５〜１ｍｍ、特に好ましくは０．３〜０．７ｍｍである。
【００１９】
具体的には、異方導電素子２０の導電部２１の径ｒは、接続すべき電極例えば検査対象である回路装置の被検査電極の径に応じて適宜設定されるが、通常、０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．１５〜０．７ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．６ｍｍである。
異方導電素子２０の導電部２１の厚みＤは、通常、０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．１５〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。
【００２０】
また、図示の例のように、導電部２１が絶縁部２２の表面から突出した状態で形成されている場合には、導電部２１における絶縁部２２の表面からの突出高さｈは、絶縁部２２の厚みＤ１の５〜５０％、特に１０〜３０％であることが好ましい。具体的には、この導電部２１における突出高さｈは、０．０１〜０．１ｍｍ、特に０．０４〜０．０６ｍｍであることが好ましい。
このように、導電部２１が絶縁部２２の表面から突出した状態で形成されることにより、当該導電部２１には良好な荷重−歪み特性が得られるため、異方導電素子２０が加圧されたときには、導電部２１に所要の導電性が確実に得られる。また、接続すべき電極の面積が小さく、しかも、その周囲に当該電極よりも高く突出したレジスト層が形成された回路装置に対しても、安定した電気的接続を確実に達成することができる。
【００２１】
また、絶縁層２５の厚みＤ２は、当該絶縁層２５の表面が異方導電素子２０の導電部２１の表面より突出しない範囲で設定されることが好ましく、具体的には、０．３ｍｍ以下、特に０．０５〜０．１ｍｍであることが好ましい。
このような絶縁層２５を形成することにより、接続すべき対象物例えば被検査回路装置に電気的に接続する際には、絶縁層２５の弾性によって、当該被検査回路装置に損傷を与えることを防止することができる。
また、フレーム板１０が金属によって構成されている場合には、当該絶縁層２５によって所要の絶縁性を確実に達成することができる。
更に、絶縁層２５が異方導電素子２０における絶縁部２２と一体に形成されることにより、異方導電素子２０がフレーム板１０の貫通孔１１に安定に保持されるので、異方導電素子２０がフレーム板１０の貫通孔１１から脱落することを防止することができる。
【００２２】
フレーム板１０を構成する硬質材料としては、そのロックウェル硬さ試験法（ＪＩＳ Ｚ ２２４５−１９８１）により測定したロックウェル硬さが３０以上のものを用いることが好ましく、さらに好ましくは４０以上、特に好ましくは４５以上のものである。
【００２３】
また、フレーム板１０を構成する硬質材料としては、線熱膨張係数が１．５×１０-4／Ｋ以下、特に、１×１０-4〜１×１０-7／Ｋのものを用いることが好ましい。このような硬質材料を用いることにより、得られるフレーム板１０は、異方導電素子２０における導電部２１が面方向に変形してもこれに追従して変形することがなく、その結果、導電部２１の面方向における変形を確実に抑制することができる。
この線熱膨張係数が２×１０-4／Ｋを超える場合には、温度変化による熱履歴を受けると、異方導電性シート全体が大きく熱膨張するため、被検査回路装置の被検査電極と異方導電性シートの導電部との間に位置ずれが生じる結果、安定な接続状態を維持することが困難となることがある。
また、フレーム板１０を構成する硬質材料としては、接続すべき対象物例えば被検査回路装置や検査用回路基板の基材を構成する材料の線熱膨張係数と同等若しくは近似したもの、具体的には、接続すべき対象物の基材を構成する材料の線熱膨張係数との差が１×１０-5／Ｋ以下の線熱膨張係数を有するものを用いることが好ましい。
【００２４】
このようなフレーム板１０を構成する硬質材料の具体例としては、ステンレス、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、マンガン、モリブデン、インジウム、鉛、チタン、タングステン、アルミニウム、金、銀またはこれらの２種以上の合金等の金属材料、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の樹脂材料、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型ポリエステル樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂等の複合樹脂材料、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、アラミド繊維、フッ素繊維などが挙げられる。
【００２５】
異方導電素子２０における導電部２１を形成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。このような弾性高分子物質を得るために用いることのできる硬化性の高分子形成材料としては、種々のものを用いることができ、その具体例としては、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、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、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−ジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。
以上において、得られる異方導電性シート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、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
【００２６】
シリコーンゴムとしては、液状シリコーンゴムを架橋または縮合したものが好ましい。液状シリコーンゴムは、その粘度が歪速度１０-1ｓｅｃで１０5 ポアズ以下のものが好ましく、縮合型のもの、付加型のもの、ビニル基やヒドロキシル基を含有するものなどのいずれであってもよい。具体的には、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルビニルシリコーン生ゴム、メチルフェニルビニルシリコーン生ゴムなどを挙げることができる。
【００２７】
これらの中で、ビニル基を含有する液状シリコーンゴム（ビニル基含有ポリジメチルシロキサン）は、通常、ジメチルジクロロシランまたはジメチルジアルコキシシランを、ジメチルビニルクロロシランまたはジメチルビニルアルコキシシランの存在下において、加水分解および縮合反応させ、例えば引続き溶解−沈殿の繰り返しによる分別を行うことにより得られる。
また、ビニル基を両末端に含有する液状シリコーンゴムは、オクタメチルシクロテトラシロキサンのような環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として例えばジメチルジビニルシロキサンを用い、その他の反応条件（例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量）を適宜選択することにより得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化ｎ−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば８０〜１３０℃である。
このようなビニル基含有ポリジメチルシロキサンは、その分子量Ｍｗ（標準ポリスチレン換算重量平均分子量をいう。以下同じ。）が１００００〜４００００のものであることが好ましい。また、得られる導電路素子の耐熱性の観点から、分子量分布指数（標準ポリスチレン換算重量平均分子量Ｍｗと標準ポリスチレン換算数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍｎの値をいう。以下同じ。）が２．０以下のものが好ましい。
【００２８】
一方、ヒドロキシル基を含有する液状シリコーンゴム（ヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサン）は、通常、ジメチルジクロロシランまたはジメチルジアルコキシシランを、ジメチルヒドロクロロシランまたはジメチルヒドロアルコキシシランの存在下において、加水分解および縮合反応させ、例えば引続き溶解−沈殿の繰り返しによる分別を行うことにより得られる。
また、環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として、例えばジメチルヒドロクロロシラン、メチルジヒドロクロロシランまたはジメチルヒドロアルコキシシランなどを用い、その他の反応条件（例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量）を適宜選択することによっても得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化ｎ−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば８０〜１３０℃である。
このようなヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサンは、その分子量Ｍｗが１００００〜４００００のものであることが好ましい。また、得られる異方導電素子２０の耐熱性の観点から、分子量分布指数が２以下のものが好ましい。
本発明においては、上記のビニル基含有ポリジメチルシロキサンおよびヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサンのいずれか一方を用いることもでき、両者を併用することもできる。
【００２９】
本発明においては、高分子形成材料を硬化させるために適宜の硬化触媒を用いることができる。このような硬化触媒としては、有機過酸化物、脂肪酸アゾ化合物、ヒドロシリル化触媒などを用いることができる。
硬化触媒として用いられる有機過酸化物の具体例としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ビスジシクロベンゾイル、過酸化ジクミル、過酸化ジターシャリーブチルなどが挙げられる。
硬化触媒として用いられる脂肪酸アゾ化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
ヒドロシリル化反応の触媒として使用し得るものの具体例としては、塩化白金酸およびその塩、白金−不飽和基含有シロキサンコンプレックス、ビニルシロキサンと白金とのコンプレックス、白金と１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサンとのコンプレックス、トリオルガノホスフィンあるいはホスファイトと白金とのコンプレックス、アセチルアセテート白金キレート、環状ジエンと白金とのコンプレックスなどの公知のものが挙げられる。
硬化触媒の使用量は、高分子形成材料の種類、硬化触媒の種類、その他の硬化処理条件を考慮して適宜選択されるが、通常、高分子形成材料１００重量部に対して３〜１５重量部である。
【００３０】
また、高分子形成材料中には、必要に応じて、通常のシリカ粉、コロイダルシリカ、エアロゲルシリカ、アルミナなどの無機充填材を含有させることができる。このような無機充填材を含有させることにより、当該高分子形成材料のチクソトロピー性が確保され、その粘度が高くなり、しかも、後述する成形材料の調製において、導電性粒子の分散安定性が向上すると共に、硬化処理されて得られる導電部２１の強度が高くなる。
このような無機充填材の使用量は、特に限定されるものではないが、あまり多量に使用すると、後述する製造方法において、磁場による導電性粒子の配向を十分に達成することができなくなるため、好ましくない。
【００３１】
異方導電素子２０における導電部２１に用いられる導電性粒子としては、後述する方法により当該粒子を容易に配向させることができる観点から、磁性を示す導電性粒子を用いることが好ましい。このような導電性粒子の具体例としては、鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性を示す金属の粒子若しくはこれらの合金の粒子またはこれらの金属を含有する粒子、またはこれらの粒子を芯粒子とし、当該芯粒子の表面に金、銀、パラジウム、ロジウムなどの導電性の良好な金属のメッキを施したもの、あるいは非磁性金属粒子若しくはガラスビーズなどの無機物質粒子またはポリマー粒子を芯粒子とし、当該芯粒子の表面に、ニッケル、コバルトなどの導電性磁性体のメッキを施したもの、あるいは芯粒子に、導電性磁性体および導電性の良好な金属の両方を被覆したものなどが挙げられる。
これらの中では、ニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に金や銀などの導電性の良好な金属のメッキを施したものを用いることが好ましい。
芯粒子の表面に導電性金属を被覆する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば化学メッキまたは電解メッキにより行うことができる。
【００３２】
導電性粒子として、芯粒子の表面に導電性金属が被覆されてなるものを用いる場合には、良好な導電性が得られる観点から、粒子表面における導電性金属の被覆率（芯粒子の表面積に対する導電性金属の被覆面積の割合）が４０％以上であることが好ましく、さらに好ましくは４５％以上、特に好ましくは４７〜９５％である。
また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の０．５〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜３０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。被覆される導電性金属が金である場合には、その被覆量は、芯粒子の０．５〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜２０重量％、さらに好ましくは３〜１５重量％、特に好ましくは４〜１０重量％である。また、被覆される導電性金属が銀である場合には、その被覆量は、芯粒子の４〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜４０重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％である。
【００３３】
また、導電性粒子の粒子径は、１〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜５００μｍ、さらに好ましくは５〜３００μｍ、特に好ましくは１０〜２００μｍである。
また、導電性粒子の粒子径分布（Ｄｗ／Ｄｎ）は、１〜１０であることが好ましく、より好ましくは１．０１〜７、さらに好ましくは１．０５〜５、特に好ましくは１．１〜４である。
このような条件を満足する導電性粒子を用いることにより、得られる導電部２１は、加圧変形が容易なものとなり、また、当該導電部２１において導電性粒子間に十分な電気的接触が得られる。
また、導電性粒子の形状は、特に限定されるものではないが、高分子形成材料中に容易に分散させることができる点で、球状のもの、星形状のものあるいはこれらが凝集した２次粒子による塊状のものであることが好ましい。
【００３４】
また、導電性粒子の含水率は、５％以下であることが好ましく、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下、とくに好ましくは１％以下である。このような条件を満足する導電性粒子を用いることにより、後述する製造方法において、成形材料層を硬化処理する際に、当該成形材料層内に気泡が生ずることが防止または抑制される。
【００３５】
また、導電性粒子の表面がシランカップリング剤などのカップリング剤で処理されたものを適宜用いることができる。導電性粒子の表面がカップリング剤で処理されることにより、当該導電性粒子と弾性高分子物質との接着性が高くなり、その結果、得られる導電部２１は、繰り返しの使用における耐久性が高いものとなる。
カップリング剤の使用量は、導電性粒子の導電性に影響を与えない範囲で適宜選択されるが、導電性粒子表面におけるカップリング剤の被覆率（導電性芯粒子の表面積に対するカップリング剤の被覆面積の割合）が５％以上となる量であることが好ましく、より好ましくは上記被覆率が７〜１００％、さらに好ましくは１０〜１００％、特に好ましくは２０〜１００％となる量である。
【００３６】
このような導電性粒子は、高分子形成材料に対して体積分率で３０〜６０％、好ましくは３５〜５０％となる割合で用いられることが好ましい。この割合が３０％未満の場合には、十分に電気抵抗値の小さい導電部２１が得られないことがある。一方、この割合が６０％を超える場合には、得られる導電部２１は脆弱なものとなりやすく、導電部２１として必要な弾性が得られないことがある。
【００３７】
異方導電素子２０における絶縁部２２を形成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。このような弾性高分子物質を得るために用いることのできる硬化性の高分子形成材料としては、種々のものを用いることができ、その具体例としては、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、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、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−ジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。
以上において、得られる異方導電性シート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、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
また、絶縁部２２を形成する弾性高分子物質は、導電部２１を形成する弾性高分子物質と同一の種類のものが用いられ、絶縁部２２は、導電部２１と一体とされている。
【００３８】
絶縁層２５を形成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。このような弾性高分子物質を得るために用いることのできる硬化性の高分子形成材料の具体例としては、前述の異方導電素子２０における絶縁部２２を形成する弾性高分子物質を得るための高分子形成材料として例示したものを挙げることができる。
また、絶縁層２５を形成する弾性高分子物質は、異方導電素子２０の絶縁部２２を形成する弾性高分子物質と同一の種類のものが用いられ、絶縁層２５は、異方導電素子２０の絶縁部２２と一体とされている。
【００３９】
このような異方導電性シートは、例えば次のようにして製造することができる。
図３は、本発明の異方導電性シートを製造するために用いられる金型の一例における構成を示す説明用断面図である。この金型は、上型５０およびこれと対となる下型５５が、枠状のスペーサー５４を介して互いに対向するよう配置されて構成され、上型５０の下面と下型５５の上面との間にキャビティが形成されている。
上型５０においては、強磁性体基板５１の下面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１の配置パターンに対掌なパターンに従って強磁性体層５２が形成され、この強磁性体層５２以外の個所には、当該強磁性体層５２の厚みより大きい厚みを有する非磁性体層５３が形成されている。
一方、下型５５においては、強磁性体基板５６の上面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１の配置パターンと同一のパターンに従って強磁性体層５７が形成され、この強磁性体層５７以外の個所には、当該強磁性体層５７の厚みより大きい厚みを有する非磁性体層５８が形成されている。
【００４０】
上型５０および下型５５の各々における強磁性体基板５１，５６を構成する材料としては、鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属を用いることができる。この強磁性体基板５１，５６は、その厚みが０．１〜５０ｍｍであることが好ましく、表面が平滑で、化学的に脱脂処理され、また、機械的に研磨処理されたものであることが好ましい。
【００４１】
また、上型５０および下型５５の各々における強磁性体層５２，５７を構成する材料としては、鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属を用いることができる。この強磁性体基板５２，５７は、その厚みが１０μｍ以上であることが好ましい。この厚みが１０μｍ未満である場合には、金型内に形成される成形材料層に対して、十分な強度分布を有する磁場を作用させることが困難となり、この結果、当該成形材料層における導電部となるべき部分に導電性粒子を高い密度で集合させることが困難となるため、良好な異方導電性を有するシートが得られないことがある。
【００４２】
また、上型５０および下型５５の各々における非磁性体層５３，５８を構成する材料としては、銅などの非磁性金属、耐熱性を有する高分子物質などを用いることができるが、フォトリソグラフィーの手法により容易に非磁性体層５３，５８を形成することができる点で、放射線によって硬化された高分子物質を用いることが好ましく、その材料としては、例えばアクリル系のドライフィルムレジスト、エポキシ系の液状レジスト、ポリイミド系の液状レジストなどのフォトレジストを用いることができる。
また、非磁性体層５３，５８の厚みは、強磁性体層５２，５７の厚み、目的とする異方導電性シート１０の導電部１１の突出高さに応じて設定される。
【００４３】
そして、上記の金型を用い、次のようにして異方導電性シートが製造される。
先ず、硬化性の高分子形成材料中に磁性を示す導電性粒子を分散させることにより、流動性の成形材料を調製し、図４に示すように、この成形材料を金型のキャビティ内に充填して成形材料層２０Ａを形成すると共に、フレーム板１０を、その貫通孔１１が上型５０の強磁性体層５２とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間に位置された状態で、成形材料層２０Ａ中に埋設する。
次いで、上型５０における強磁性体基板５１の上面および下型５５における強磁性体基板５６の下面に、例えば一対の電磁石（図示省略）を配置し、当該電磁石を作動させることにより、強度分布を有する平行磁場、すなわち上型５０の強磁性体層５２とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間において大きい強度を有する平行磁場を成形材料層２０Ａの厚み方向に作用させる。その結果、成形材料層２０Ａにおいては、図５に示すように、当該成形材料層２０Ａ中に分散されていた導電性粒子が、上型５０の強磁性体層５２とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間に位置する導電部となるべき部分２１Ａに集合すると共に、当該成形材料層２０Ａの厚み方向に並ぶよう配向する。
【００４４】
そして、この状態において、成形材料層２０Ａを硬化処理することにより、上型５０の強磁性体層５２とこれに対応する下型５５の強磁性体層５７との間に配置された、弾性高分子物質中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で密に充填された導電部２１と、この導電部２１の周囲を覆うよう形成された、導電性粒子が全くあるいは殆ど存在しない絶縁部２２とを有する異方導電素子２０が、フレーム板１０の貫通孔１１の各々に保持された状態で形成されると共に、当該異方導電素子２０の絶縁部２２と一体の絶縁層２５がフレーム板１０の表面を覆うよう形成され、以て、図１に示す構成の異方導電性シートが製造される。
【００４５】
以上において、成形材料層２０Ａの硬化処理は、平行磁場を作用させたままの状態で行うこともできるが、平行磁場の作用を停止させた後に行うこともできる。
成形材料２０Ａに作用される平行磁場の強度は、平均で２００〜１００００ガウスとなる大きさが好ましい。
また、成形材料層２０Ａに平行磁場を作用させる手段としては、電磁石の代わりに永久磁石を用いることもできる。永久磁石としては、上記の範囲の平行磁場の強度が得られる点で、アルニコ（Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）、フェライトなどよりなるものが好ましい。
成形材料層２０Ａの硬化処理は、使用される材料によって適宜選定されるが、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、成形材料層２０Ａを構成する高分子形成材料などの種類、導電性粒子の移動に要する時間などを考慮して適宜選定される。
【００４６】
本発明の異方導電性シートは、プリント回路基板や半導体集積回路などの回路装置の電気的検査に好適に用いることができる。以下、本発明の異方導電性シートを使用して回路装置の電気的検査を行う場合について説明する。
回路装置の電気的検査においては、図６に示すように、被検査回路装置１の被検査電極２と対掌なパターンに従って配置された検査用電極６を表面に有する検査用回路基板５が用意される。そして、この検査用回路基板５の表面上に、異方導電性シートが、その異方導電素子２０における導電部２１が検査用電極６上に位置されるよう配置され、この異方導電性シート上に、被検査回路装置１が、その被検査電極２が当該異方導電性シート１０の異方導電素子２０における導電部１１上に位置されるよう配置される。
【００４７】
次いで、例えば検査用回路基板５を被検査回路装置１に接近する方向に移動させることにより、異方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１が被検査回路装置１の被検査電極２と検査用回路基板５の検査用電極６とにより加圧された状態となり、その結果、被検査回路装置１の被検査電極２と検査用回路基板５の検査用電極６との間の電気的接続が達成される。
その後、被検査回路装置１における潜在的欠陥を発現させるため、環境温度を所定の温度例えば１５０℃に上昇させ、この状態で、当該被検査回路装置１について所要の電気的検査が行われる。
【００４８】
以上において、異方導電性シートの異方導電素子２０における導電部２１は、被検査回路装置１の被検査電極２と検査用回路基板５の検査用電極６とによって加圧されることにより、厚み方向に圧縮されて面方向に伸びるよう変形すると共に、当該導電部２１における導電性粒子が基材の変形に追従して移動する結果、当該導電性粒子の連鎖が湾曲した状態となる。また、異方導電素子２０の基材は、線熱膨張係数が大きい弾性高分子物質よりなるため、環境温度を上昇させることにより、異方導電素子２０が大きく熱膨張する。
【００４９】
而して、本発明の異方導電性シートによれば、厚み方向に伸びる導電部２１の周囲に絶縁部２２が形成されてなる異方導電素子２０が、硬質材料よりなるフレーム板１０の貫通孔１１に保持されているため、当該異方導電素子２０における導電部２１に過剰に加圧力が作用した場合であっても、当該導電部２１の面方向における変形がフレーム板１０の貫通孔１１の内壁によって抑制されるので、これにより、導電部２１中の導電性粒子の連鎖が過剰に湾曲することを防止することができる。
しかも、フレーム板１０を構成する硬質材料は、その線熱膨張係数が異方導電素子２０の基材を構成する弾性高分子物質の線熱膨張係数より小さいものであるため、このようなフレーム板１０の貫通孔１１に異方導電素子２０が保持されることにより、異方導電性シート全体としての温度変化に対する熱膨張および熱収縮が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
従って、被検査回路装置との電気的接続において、高い接続信頼性を得ることができる。
【００５０】
本発明の異方導電性シートは、上記の実施の形態に限定されず種々の変更を加えることが可能である。
（１）フレーム板１０の貫通孔１１は、例えば断面が円形のものであってもよい。
（２）異方導電素子２０における導電部２１は、絶縁部２２の表面から突出した状態に形成される必要はなく、導電部２１が絶縁部２２と同等の厚みを有し、当該導電部２１の表面が絶縁部２２の表面と同一の平面上に位置するよう形成されていてもよい。
（３）絶縁層２５を有する構成において、当該絶縁層２５は、フレーム板１０の表面の全面を覆うよう形成される必要はなく、フレーム板１０の表面の一部例えばフレーム板１０の周辺部以外の部分を覆うよう形成され、当該フレーム板１０の周辺部が露出されていてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１に記載の異方導電性シートによれば、厚み方向に伸びる導電部の周囲に絶縁部が形成されてなる異方導電素子が、硬質のフレーム板の貫通孔に保持されているため、当該異方導電素子における導電部に過剰に加圧力が作用した場合であっても、当該導電部の面方向における変形がフレーム板の貫通孔の内壁によって抑制されるので、これにより、導電部中の導電性粒子の連鎖が過剰に湾曲することを防止することができる。
しかも、フレーム板を構成する硬質材料は、その線熱膨張係数が異方導電素子の基材を構成する弾性高分子物質の線熱膨張係数より小さいものであるため、このようなフレーム板の貫通孔に異方導電素子が保持されることにより、異方導電性シート全体としての温度変化に対する熱膨張および熱収縮が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
従って、接続すべき対象物に対する電気的接続において、高い接続信頼性を得ることができる。
また、弾性高分子物質よりなる絶縁層が硬質のフレーム板の表面を覆うよう形成されているため、電気的接続作業において、接続すべき対象物に損傷を与えることを防止することができる。
また、フレーム板が金属によって構成されている場合には、当該絶縁層によって所要の絶縁性を確実に達成することができる。
更に、絶縁層が異方導電素子における絶縁部と一体に形成されているため、異方導電素子がフレーム板の貫通孔に安定に保持されるので、異方導電素子がフレーム板の貫通孔から脱落することを防止することができる。
【００５２】
請求項２に記載の異方導電性シートによれば、異方導電素子における導電部が絶縁部の表面から突出した状態で形成されているため、導電部には良好な荷重−歪み特性が得られ、その結果、異方導電素子が加圧されたときには、導電部に所要の導電性が確実に得られる。また、接続すべき電極の面積が小さく、しかも、その周囲に当該電極よりも高く突出したレジスト層が形成された回路装置に対しても、安定した電気的接続を確実に達成することができる。
【００５３】
請求項３に記載の異方導電性シートによれば、フレーム板の厚みが十分に大きいものであるため、導電部の面方向における変形を確実に抑制することができる。
【００５４】
請求項４に記載の異方導電性シートによれば、フレーム板の貫通孔の径が導電部の径との関係で特定の範囲にあるため、導電部の面方向における変形を確実に抑制することができると共に、導電部に大きいストレスが作用することを防止することができる。
【００５５】
請求項５に記載の異方導電性シートによれば、フレーム板を構成する材料が十分に硬いものであるため、当該フレーム板は、異方導電素子における導電部が面方向に変形してもこれに追従して変形することがなく、その結果、導電部の面方向における変形を確実に抑制することができる。
【００５６】
請求項６に記載の異方導電性シートによれば、フレーム板は線熱膨張係数が十分に小さい材料により構成されているため、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても、良好な電気的接続状態を一層安定に維持することができる。
【００５７】
請求項７に記載の異方導電性シートの製造方法によれば、上記の異方導電性シートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異方導電性シートの一例における構成を示す説明用断面図である。
【図２】図１に示す異方導電性シートの平面図である。
【図３】本発明の異方導電性シートを製造するために用いられる金型の一例における構成を示す説明用断面図である。
【図４】図３に示す金型内に、フレーム板が配置されると共に、成形材料層が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図５】成形材料層中の導電性粒子が導電部となるべき部分に集合して更に厚み方向に並ぶよう配向した状態を示す説明用断面図である。
【図６】本発明の異方導電性シートが、検査対象である回路装置と検査用回路基板との間に介在された状態を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１ 被検査回路装置 ２ 被検査電極
５ 検査用回路基板 ６ 検査用電極
１０ フレーム板 １１ 貫通孔
２０ 異方導電素子 ２０Ａ 成形材料層
２１ 導電部 ２１Ａ 導電部となるべき部分
２２ 絶縁部 ２５ 絶縁層
５０ 上型 ５１ 強磁性体基板
５２ 強磁性体層 ５３ 非磁性体層
５４ スペーサー ５５ 下型
５６ 強磁性体基板 ５７ 強磁性体層
５８ 非磁性体層
Claims (7)
- それぞれ厚み方向に伸びる複数の貫通孔が形成されたフレーム板と、 弾性高分子物質中に導電性粒子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部およびこの導電部にその外周を覆うよう一体に形成された、当該導電部と同一の種類の弾性高分子物質よりなる絶縁部により構成され、前記フレーム板の貫通孔の各々に当該フレーム板の表面から突出した状態で保持された異方導電素子と、
この異方導電素子と一体にかつ前記フレーム板の表面を覆うよう形成された、当該異方導電素子の絶縁部と同一の種類の弾性高分子物質よりなる絶縁層と
を具えてなることを特徴とする異方導電性シート。 - 異方導電素子における導電部が絶縁部の表面から突出した状態で形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。
- フレーム板の厚みが異方導電素子における導電部の厚みの１０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異方導電性シート。
- 異方導電素子における導電部の径がフレーム板の貫通孔の径の３０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の異方導電性シート。
- フレーム板は、ロックウェル硬さが３０以上の材料により構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の異方導電性シート。
- フレーム板は、線熱膨張係数が１．５×１０ -4 ／Ｋ以下の材料により構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の異方導電性シート。
- 請求項１に記載の異方導電性シートを製造する方法であって、
強磁性体基板の下面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子における導電部の配置パターンに対掌なパターンに従って強磁性体層が形成され、この強磁性体層以外の個所には非磁性体層が形成された上型と、強磁性体基板の上面に、目的とする異方導電性シートの異方導電素子における導電部の配置パターンと同一のパターンに従って強磁性体層が形成され、この強磁性体層以外の個所には非磁性体層が形成された下型とよりなる金型を用い、
この金型のキャビティ内に硬化性の高分子形成材料中に磁性を示す導電性粒子が分散されてなる成形材料層を形成すると共に、フレーム板を、その貫通孔が上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間に位置された状態で、成形材料層中に埋設し、
上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間において大きい強度を有する平行磁場を成形材料層の厚み方向に作用させることにより、導電性粒子を、上型の強磁性体層とこれに対応する下型の強磁性体層との間に位置する導電部となるべき部分に集合させると共に、当該成形材料層の厚み方向に並ぶよう配向させ、この状態において、成形材料層を硬化処理することにより、導電部およびその外周を覆うよう一体に形成された絶縁部よりなる異方導電素子を形成すると共に、当該異方導電素子の絶縁部と一体の絶縁層をフレーム板の表面を覆うよう形成することを特徴とする異方導電性シートの製造方法。
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