JP4085518B2

JP4085518B2 - Mold and manufacturing method thereof, mold for mold manufacturing and method for manufacturing anisotropic conductive sheet

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Publication number: JP4085518B2
Application number: JP14770399A
Authority: JP
Inventors: 和夫井上
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: JP2000334742A

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電気的検査に用いられるコネクターとして好適な異方導電性シートを成形するために好ましく用いられる金型およびその製造方法、この金型を製造するための金型製造用鋳型並びにこの金型を用いた異方導電性シートの製造方法に関するものである。
【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（以下、これを「分散型異方導電性シート」という。）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、これを「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。
そして、偏在型異方導電性シートは、接続すべき回路装置の電極パターンと対掌のパターンに従って導電部が形成されているため、分散型異方導電性エラストマーシートに比較して、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点で、有利である。
【０００５】
上記のような偏在型異方導電性シートを製造する方法としては、特殊な異方導電性シート成形金型を用い、この異方導電性シート成形金型の成形空間内に、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質用材料中に磁性を示す導電性粒子が含有されてなるシート成形材料層を形成し、このシート成形材料層に対してその厚み方向に強度分布を有する磁場を作用させ、その磁力の作用によって導電性粒子を移動させて導電部となる部分に集合させ、更には導電性粒子を厚み方向に並ぶよう配向させ、その状態で当該シート成形材料層を硬化する方法が知られている。
【０００６】
上記の異方導電性シートの製造方法に用いられる異方導電性シート成形金型は、それぞれ全体の形状が略平板状であって互いに対応する上型と下型とよりなり、上型および下型が電磁石に装着可能に構成されるか、若しくは電磁石と一体的に構成され、シート成形材料層に磁場を作用させながら当該シート成形材料層を加熱硬化することができる構造のものである。
また、シート成形材料層に磁場を作用させて適正な位置に導電部を形成するために、異方導電性シート成形金型における上型、あるいは上型および下型の両方は、鉄、ニッケル等の強磁性体からなる基板上に、金型内の磁場に強度分布を生じさせるための鉄、ニッケル等よりなる強磁性体部分と、銅等の非磁性金属若しくは樹脂よりなる非磁性体部分とをモザイク状に配列した層（以下、「モザイク層」という。）を有する構成のものであり、上型および下型の成形面は、平坦であるか若しくは形成すべき異方導電性シートの導電部に対応してわずかな凹凸を有するものである。
【０００７】
上記の異方導電性シート成形金型によれば、シート成形材料層に対して電磁石によって強度分布を有する磁場を形成することができる。そして、このような異方導電性シート成形金型において、モザイク層における強磁性体部分と非磁性体部分との配置、形状等は、成形すべき異方導電性シートに基づいて決定される。すなわち、異方導電性シートの導電部に相当する箇所に強磁性体部分が配置され、その強磁性体部分の形状が導電部の断面形状に適合したものである。
【０００８】
以上のような異方導電性シート成形用金型の製造において、モザイク層を形成する方法としては、以下のような方法が知られている。
（１）強磁性体よりなる板状体に対してフォトリソグラフィーおよびエッチング処理を施すことにより、当該板状体から非磁性体部分を構成すべき部分を除去し、形成された除去部分に樹脂を流し込むか若しくは銅等の非磁性金属をメッキすることによって非磁性体を充填してモザイク層を形成する方法。
（２）強磁性体よりなる板状体の表面に、フォトリソグラフィーの手法によって、放射線硬化性樹脂よりなる非磁性体部分を形成し、その後、非磁性体部分が形成された箇所以外の箇所に、強磁性体をメッキすることによって強磁性体を充填してモザイク層を形成する方法。
【０００９】
しかしながら、上記の（１）および（２）の方法によって得られる異方導電性シート成形金型においては、形成される強磁性体部分は、その断面の寸法が厚み方向に一様なものに限定されるため、シート成形材料に対して高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることが困難である。
また、上記（１）の方法によりモザイク層を形成する場合には、サイドエッチングが生じるために、強磁性体部分のピッチ、すなわち隣接する強磁性体部分の中心間距離が小さいモザイク層を形成することは相当に困難であり、従って、ピッチが小さい導電部を有する異方導電性シートを成形することは困難である。
【００１０】
また、上記（１）の方法において、板状体における非磁性体部分を構成すべき部分を除去する手段として、フォトリソグラフィーおよびエッチング処理の代わりに切削加工を利用することができるが、強磁性体部分の配列パターンが複雑なモザイク層を形成するためには、手間や時間がかかりすぎ、従って、得られる異方導電性シート成形金型は、製造コストの高いものとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
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、その第１の目的は、シート成形材料における導電部となる部分に、高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることができ、異方導電性シートを成形するために好適な金型を提供することにある。
本発明の第２の目的は、シート成形材料における導電部となる部分に、高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることができる金型を容易に製造することができる方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、ピッチが小さくて複雑なパターンの導電部を有する異方導電性シートを成形することが可能な金型を容易に製造することができる方法を提供することにある。
本発明の第４の目的は、シート成形材料における導電部となる部分に、高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることが可能で、しかも、ピッチが小さくて複雑なパターンの導電部を有する異方導電性シートを成形することが可能な金型を容易に製造することができる金型製造用鋳型を提供することにある。
本発明の第５の目的は、形成すべき導電部のピッチが小さくて複雑なパターンのものであっても、当該導電部の導電性が高く、しかも、隣接する導電部間において所要の絶縁性を有する異方導電性シートを確実に製造することができる方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の金型は、非磁性基板と、この非磁性基板の表面にその面方向に沿って配置された複数の強磁性体よりなる磁性部材とを具えてなり、
前記磁性部材の各々は、その先端から基端に向かうに従って断面積が大きくなる錐台状の先端部を有することを特徴とする。
本発明の金型は、異方導電性シートを成形するための金型として好ましく用いることができる。
【００１３】
本発明の金型の製造方法は、上記の金型を製造する方法であって、
異方性エッチングが可能な板状の鋳型形成材料を用意し、この鋳型形成材料の一面に異方性エッチング処理を行うことにより、当該一面から他面に向かうに従って断面積が小さくなる逆錐台状の複数の凹所が形成されてなる金型製造用鋳型を製造し、
この金型製造用鋳型における凹所の各々に強磁性体のメッキ処理を行うことにより、当該凹所の各々に保持された磁性部材を形成し、
この磁性部材が保持された金型製造用鋳型の一面に非磁性基板を形成し、その後、当該金型製造用鋳型を除去する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の金型の製造方法においては、前記鋳型形成材料は、単結晶シリコンよりなるものであることが好ましい。
また、本発明の金型の製造方法においては、前記金型製造用鋳型における凹所が形成された一面に金属膜を形成し、この金属膜を共通の電極として強磁性体のメッキ処理を行うことにより、当該金型製造用鋳型における凹所の各々に保持された磁性部材を形成することが好ましい。
【００１５】
本発明の金型製造用鋳型は、上記の金型を製造するための金型製造用鋳型であって、
異方性エッチングが可能な材料よりなり、一面に製造すべき異方導電性シート成形金型の磁性部材の配置パターンに対応して、当該一面から他面に向かうに従って断面積が小さくなる逆錐台状の複数の凹所が形成されてなることを特徴とする。
本発明の金型製造用鋳型は、単結晶シリコンよりなるものであることが好ましい。
【００１６】
本発明の異方導電性シートの製造方法は、厚み方向に伸びる複数の導電部が絶縁部によって相互に絶縁された状態で配置されてなる異方導電性シートを製造する方法であって、
上記の金型を用い、この金型内に、硬化されて弾性高分子物質となる弾性高分子用材料中に磁性を示す導電性粒子が含有されてなるシート成形材料を充填し、
このシート成形材料に前記金型における磁性部材を介して磁場を作用させると共に、当該シート成形材料を硬化処理する工程を有することを特徴とする。
【００１７】
【作用】
本発明の金型によれば、先端から基端に向かうに従って断面積が大きくなる錐台状の先端部を有する磁性部材が設けられているため、当該金型の成形空間に形成されたシート成形材料層における導電部となる部分に対して、高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることができる。その結果、ピッチが小さくて複雑なパターンの導電部を有し、当該導電部の導電性が高く、しかも、隣接する導電部間において所要の絶縁性を有する異方導電性シートが確実に得られる。
このような金型は、一面に形成すべき磁性部材の先端部の形状に適合する形状の複数の凹所を有する金型製造用鋳型を用い、この金型製造用鋳型の凹所にメッキ処理によって磁性部材を形成することによって容易に製造することができる。この金型製造用鋳型は、異方性エッチングが可能な材料、好ましくは単結晶シリコンにより構成されているため、異方性エッチングによって、当該金型製造用鋳型の一面に、金型の磁性部材の配置パターンに対応して逆錐台状の複数の凹所が容易に形成されると共に、当該凹所は所期の寸法精度を有するものである。従って、成形すべき異方導電性シートの導電部のピッチが小さくて複雑なパターンのものであっても、当該導電部のパターンに対応するパターンに従って磁性部材を配列された金型が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る異方導電性シート成形金型の一例における上型の具体的構成を示す説明用断面図である。この異方導電性シート成形金型における上型は、例えば熱硬化性樹脂材料よりなる非磁性基板１０を有し、その表面（図１において下面）には、成形すべき異方導電性シートの導電部の配置パターンに対応するパターンに従って、断面が矩形の複数の磁性部材保持用凹所１１が形成されており、この磁性部材保持用凹所１１の各々には、強磁性体よりなる磁性部材２０が保持されている。具体的には、磁性部材２０は、その先端から基端に向かうに従って断面積が大きくなる四角錐台状の先端部２１と、この先端部２１に連続して形成された四角柱状の基端部２２とにより構成されており、その基端部２２が磁性部材保持用凹所１１に保持されることにより、先端部２１が非磁性基板１０の表面から突出する状態で設けられている。
【００１９】
また、この例においては、非磁性基板１０の表面および磁性部材２０における先端部２１の表面を覆うよう、金属膜１５が形成され、この金属膜１５の表面には、磁性部材２０の配置パターンに対応するパターンに従って開口が形成された保護膜１６が形成されている。この金属膜１５は、後述する磁性部材２０をメッキ処理によって形成するための共通の電極として利用されたものであり、保護膜１６は、後述する異方導電性シート成形金型製造用鋳型における磁性部材形成用凹所を異方性エッチングによって形成するためのレジストとして利用されたものである。
そして、非磁性基板１０の裏面には、強磁性体よりなる板状の保持部材２５が一体的に設けられ、保護膜１６の表面および当該保護膜１６の開口によって露出した金属膜１５の表面には、例えば熱硬化性樹脂材料よりなるキャビティ形成層３０が一体的に設けられており、このキャビティ形成層３０の表面によって当該異方導電性シート成形金型の成形面が形成されている。
【００２０】
非磁性基板１０を構成する熱硬化樹脂材料としては、高い耐熱性を有するものを用いることが好ましく、その具体例としては、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂、ガラス繊維補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂などが挙げられる。
また、非磁性基板１０の厚み（磁性部材保持用凹所１１が形成されていない部分の厚み）は、例えば０．２〜１．０ｍｍ、好ましくは０．２５〜０．５ｍｍである。
【００２１】
磁性部材２０を構成する強磁性体としては、ニッケル、鉄、コバルトまたはこれらの合金などを用いることができる。
磁性部材２０の厚みは、例えば０．０５〜０．２５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．２ｍｍであり、先端部２１の厚みは、例えば０．０２〜０．２５ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍであり、基端部２２の厚みは、例えば０．０２〜０．２５ｍｍ、好ましくは０．０３〜０．１ｍｍである。
また、磁性部材２０の先端部２１における端面の面積は、基端部２２における端面の面積の２０〜６５％、特に２５〜５０％であることが好ましい。先端部２１における端面の面積が過大である場合には、シート成形材料における導電部となる部分に対して、高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることが困難となることがある。
【００２２】
金属膜１５としては、クロム／ニッケル／金、クロム／銅／金、アルミニウム／銅／金などの多層構造のもの、銅、ニッケルなどよりなる単層構造のものなどを用いることができる。また、金属膜１５の厚みは、例えば１〜５μｍ、好ましくは０．０５〜２μｍである。
保護膜１６を構成する材料としては、非磁性基板１０との密着性および単結晶シリコンのエッチング処理に用いられるエッチング液に対する耐性の観点から、二酸化珪素、クロムなどの非磁性無機材料を用いることが好ましい。また、保護膜１６の厚みは、例えば０．１〜２μｍ、好ましく０．２〜１μｍである。
【００２３】
保持部材２５を構成する強磁性体としては、鉄、ニッケル、コバルトまたはこれらの合金などを用いることができる。また、保持部材４０の厚みは、例えば０．５〜１０ｍｍ、好ましくは１〜８ｍｍ、さらに好ましくは２〜６ｍｍである。
キャビティ形成層３０を構成する熱硬化性樹脂材料としては、高い耐熱性を有するものを用いることが好ましく、その具体例としては、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂、ガラス繊維補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂などが挙げられる。また、キャビティ形成層３０の厚み（磁性部材２０が配置されていない部分の厚み）は、例えば０．１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。
【００２４】
また、この実施の形態に係る異方導電性シート成形金型は、上記の上型と、これと対となる下型とによって構成される。この下型は、磁性部材が上型の磁性部材２０と対掌なパターンに従って配置されていること以外は、基本的に上型と同様の構成である。
【００２５】
上記の異方導電性シート成形金型によれば、非磁性基板１０の表面にその面方向に沿って磁性部材２０が設けられており、この磁性部材２０は、その先端から基端に向かうに従って断面積が大きくなる四角錐台状の先端部２１を有するため、当該異方導電性シート成形金型の成形空間に形成されたシート成形材料層における導電部となる部分に対して、高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることができる。その結果、ピッチが小さくて複雑なパターンの導電部を有し、当該導電部の導電性が高く、しかも、隣接する導電部間において所要の絶縁性を有する異方導電性シートを確実に製造することができる。
【００２６】
上記の異方導電性シート成形金型は、以下のようにして製造することができる。
図２は、図１に示す異方導電性シート成形金型を製造するために用いられる異方導電性シート成形金型製造用鋳型の一例における構成を示す説明用断面図である。この異方導電性シート成形金型製造用鋳型（以下、単に「金型製造用鋳型」という。）４０は、異方性エッチングが可能な材料よりなり、その一面（図２において上面）には、製造すべき異方導電性シート成形金型における磁性部材２０を形成するための磁性部材形成用凹所４１が形成されている。この磁性部材形成用凹所４１は、異方性エッチングによって形成されたものであり、当該磁性部材形成用凹所４１の形状は、当該金型製造用鋳型４０の一面から他面に向かうに従って断面積が小さくなる逆四角錐台状である。
また、この例においては、金型製造用鋳型４０の一面における磁性部材形成用凹所４１以外の領域および当該金型製造用鋳型４０の他面には、保護膜１６，４２が形成されている。この保護膜１６，４２は、磁性部材形成用凹所４１を異方性エッチングによって形成するためのレジストとして利用されたものである。
【００２７】
金型製造用鋳型４０を構成する材料としては、異方性エッチングが可能なものであれば特に限定されず、例えば単結晶シリコン、ゲルマニウムなどを用いることができるが、異方性エッチングによって所期の寸法精度を有する磁性部材形成用凹所４１が確実に得られると共に、高い耐久性が得られる点で、単結晶シリコンを用いることが好ましく、さらに、異方性エッチングによって一層高い寸法精度を有する磁性部材形成用凹所４１が得られ、かつ面精度の高い表面が得られる点で、純度の高いものを用いることが好ましく、特に、金型製造用鋳型４０としては、シリコンウエハを加工することにより得られるものを用いることが好ましい。
金型製造用鋳型４０の厚み（磁性部材形成用凹所１１が形成されていない部分の厚み）は、例えば０．２〜１．０ｍｍ、好ましくは０．２５〜０．５ｍｍである。また、磁性部材形成用凹所１１の深さは、形成すべき磁性部材２０における先端部２１の厚みに応じて適宜設定される。
【００２８】
この金型製造用鋳型１０は、例えば以下のようにして製造することができる。
先ず、図３に示すように、両面に二酸化珪素よりなる保護膜１６，４２が形成された、単結晶シリコンよりなる板状の鋳型形成材料４０Ａを用意し、図４に示すように、この鋳型形成材料４０Ａの両面に形成された保護膜１３，１６の各々の表面に、フォトリソグラフィーの手法により、当該保護膜１６，４２をエッチング処理するためのレジスト膜４５，４６を形成する。ここで、鋳型形成材料４０Ａの一面（図４において上面）側に形成されたレジスト膜４５には、形成すべき磁性部材形成用凹所４１に対応して複数の矩形の開口４５Ｋが形成されている。
【００２９】
次いで、図５に示すように、保護膜１６に対して、レジスト膜４５の開口４５Ｋを介してエッチング処理を行うことにより、鋳型形成材料４０Ａの一面に形成された保護膜１６にレジスト膜４５の開口４５Ｋに連通する矩形の開口１６Ｋを形成する。
そして、図６に示すように、レジスト膜４５を除去した後、鋳型形成材料４０Ａの一面に対して、保護膜１６，４２をレジストとして利用し、当該保護膜１６の開口１６Ｋを介して異方性エッチング処理を行うことにより、逆四角錐台状の磁性部材形成用凹所４１を形成し、以て、図２に示す金型製造用鋳型４０が得られる。
【００３０】
以上において、鋳型形成材料４０Ａとしては、シリコンウエハをそのままの状態で或いは適宜の形状に加工した状態で用いることが好ましい。
保護膜１６をエッチング処理するためのエッチング液としては、フッ酸などを用いることができる。
鋳型形成材料４０Ａを異方性エッチング処理するためのエッチング液としては、水酸化カリウム、エチレンジアミンなどを用いることができる。
また、鋳型形成材料４０Ａの異方性エッチング処理の条件、例えば処理温度、処理時間は、エッチング液の種類、形成すべき磁性部材形成用凹所１１の深さなどに応じて適宜設定されるが、例えば処理温度は６０〜８５℃である。
【００３１】
このような金型製造用鋳型４０によれば、結晶方位に沿ってエッチングされる異方性エッチングによって複数の逆錐台状の保持部材形成用凹所４１を形成することかできるので、当該保持部材形成用凹所４１に錐台状の先端部２１を有する磁性部材２０を形成することができると共に、当該磁性部材２１を所要のパターンに従って配列することができる。特に、異方性エッチングが可能な材料として単結晶シリコンを用いることにより、ピッチが小さくて複雑なパターンであっても、所期の寸法精度を有する保持部材形成用凹所４１を確実に形成することができる。
【００３２】
そして、上記のような構成の金型製造用鋳型４０を用い、以下のようにして異方導電性シート成形金型が製造される。
先ず、図７に示すように、例えばスパッタリング法によって、金型製造用鋳型４０における磁性部材形成用凹所１１の内面および保護膜１６の表面を覆うよう、金属膜１５を形成する。その後、図８に示すように、フォトリソグラフィーの手法により、金型製造用鋳型４０における磁性部材形成用凹所１１上に位置する箇所に孔４７Ｈが形成されたレジスト膜４７を形成すると共に、保護膜４２の表面にレジスト膜４８を形成する。
そして、金属膜１５を共通の電極（陰極）として、強磁性体金属の電界メッキ処理を行うことにより、図９に示すように、金型製造用鋳型４０における磁性部材形成用凹所４１内およびレジスト膜４７の孔４７Ｈ内に強磁性体金属が堆積されて磁性部材２０が形成される。
【００３３】
次いで、図１０に示すように、レジスト膜４７，４８を除去することにより、磁性部材２０の基端部２２を露出させ、その後、図１１に示すように、磁性部材２０上に熱硬化性樹脂プリプレグシートよりなる非磁性基板形成材料１０Ａを配置すると共に、この非磁性基板形成材料１０Ａ上に保持部材３０を配置し、この状態で熱圧着処理することにより、図１２に示すように、非磁性基板形成材料１０Ａが硬化されて非磁性基板１０が形成されると共に、この非磁性基板１０に保持部材３０が一体的に被着される。
以上において、熱圧着処理の条件は、熱硬化性樹脂プリプレグシートの種類に応じて適宜設定されるが、例えば処理温度が１３０〜１７０℃、処理圧力が３〜１０ｋｇ／ｃｍ²である。
【００３４】
次いで、図１３に示すように、金属膜１５および保護膜１６の表面から金型製造用鋳型４０を離型させ、図１４に示すように、金属膜１５および保護膜１６の表面に熱硬化性樹脂プリプレグシートよりなるキャビティ形成層用材料３０Ａを配置し、この状態で熱圧着処理することにより、金属膜１５および保護膜１６の表面に一体的に被着されたキャビティ形成層３０が形成される。ここで、熱圧着処理の条件は、非磁性基板１０の形成における条件と同様である。そして、必要に応じて、当該キャビティ形成層３０の表面を研磨処理することにより、図１に示す構成の上型が得られる。
そして、上記の上型の製造と基本的に同様にして下型が製造され、以て、本発明の異方導電性シート成形金型が製造される。
【００３５】
このような製造方法によれば、異方性エッチングが可能な材料よりなる金型製造用鋳型４０の一面に、所期の寸法精度を有する逆四角錐台状の磁性部材形成用凹所４１を形成することができるため、当該磁性部材形成用凹所４１にメッキ処理によって磁性部材２０を形成したうえで、当該金型製造用鋳型４０の一面に非磁性基板１０を形成することにより、当該非磁性基板１０に四角錐台状の先端部２１を有する磁性部材２１を所要のパターンに従って確実に形成することができる。特に、鋳型形成材料として単結晶シリコンよりなるものを用いることにより、ピッチが小さくて複雑なパターンであっても所期の寸法精度を有する磁性部材形成用凹所４１を確実に形成することができるため、当該非磁性基板１０にピッチが小さくて複雑なパターンで配列された磁性部材２０を容易に形成することができる。
また、金型製造用鋳型４０の一面に金属膜１５を形成し、この金属膜１５を共通の電極としてメッキ処理を行うことにより、単一のメッキ処理工程によって、複数の磁性部材２０を形成することができる。
【００３６】
本発明の異方導電性シート成形金型によれば、例えば以下のようにして異方導電性シートを製造することができる。
先ず、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質用材料中に磁性を示す導電性粒子が分散されてなるシート成形材料を調製し、図１５に示すように、シート成形材料を異方導電性シート成形金型の成形空間内に注入してシート成形材料層１Ａを形成する。
【００３７】
シート成形材料の調製に用いられる硬化性の高分子物質用材料としては、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、得られる異方導電性シート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。
【００４０】
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、得られる導電路素子の耐熱性の観点から、分子量分布指数が２．０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。
【００４１】
シート成形材料の調製に用いられる導電性粒子としては、ニッケル、鉄、コバルト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無電解メッキにより行うことができる。
【００４２】
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１〜３０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２．５〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは３〜２０重量％、さらに好ましくは３．５〜１５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３〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは４〜４０重量％、さらに好ましくは５〜３０重量％、特に好ましくは６〜２０重量％である。
【００４３】
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、得られる異方導電性シートの導電部は、加圧変形が容易なものとなり、また、当該導電部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、高分子物質用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。
【００４４】
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、高分子物質用材料層を硬化処理する際に、当該高分子物質用材料層内に気泡が生ずることが防止または抑制される。
【００４５】
また、導電性粒子として、そ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、得られる異方導電性シートの導電部は、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。
【００４６】
このような導電性粒子は、得られる異方導電性シートの導電部における導電性粒子の割合が体積分率で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、得られる異方導電性シートの導電部は脆弱なものとなりやすく、導電部として必要な弾性が得られないことがある。
【００４７】
シート成形材料中には、高分子物質用材料を硬化させるための硬化触媒を含有させることができる。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、高分子物質用材料の種類、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、高分子物質用材料１００重量部に対して３〜１５重量部である。
【００４８】
また、シート成形材料中には、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、当該シート成形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、導電性粒子の分散安定性が向上すると共に、得られる異方導電性シートの強度が高くなる。
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、多量に使用すると、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。
また、シート成形材料の粘度は、温度２５℃において１００００〜１００００００ｃｐの範囲内であることが好ましい。
【００４９】
そして、異方導電性シート成形金型の上型および下型に電磁石を配置してこれを作動させることにより、保持部材３０およひ磁性部材２０を介して、シート成形材料層１Ａの厚み方向に平行磁場を作用させる。その結果、シート成形材料層１Ａにおいては、当該シート成形材料層１Ａ中に分散されていた導電性粒子が、異方導電性シート成形金型の磁性部材２０の下方位置に集合し、更に好ましくは当該シート成形材料層１Ａの厚み方向に配向する。
そして、この状態において、シート成形材料層１Ａを硬化処理することにより、図１６に示すように、異方導電性シート成形金型の磁性部材２０の下方位置に配置された、導電性粒子が密に充填された導電部２と、導電性粒子が全くあるいは殆ど存在しない絶縁部３が形成される。そして、異方導電性シート成形金型から離型させることにより、図１７に示す構成の異方導電性シート１が得られる。
【００５０】
以上において、シート成形材料層１Ａ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。
シート成形材料層１Ａ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、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。このような永久磁石としては、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。
このようにして得られる導電部２は、導電性粒子が異方導電性シート１の厚み方向に並ぶよう配向しているため、導電性粒子の割合が小さくても良好な導電性が得られる。
【００５１】
シート成形材料層１Ａ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。加熱によりシート成形材料層１Ａの硬化処理を行う場合において、具体的な加熱温度および加熱時間は、シート成形材料層１Ａを構成する高分子物質用材料などの種類、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。
【００５２】
このような製造方法によれば、異方導電性シート成形金型には、四角錐台状の先端部２１を有する磁性部材２０が設けられているので、シート成形材料層における導電部となる部分に対して、磁性部材２０を介して高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることができ、その結果、シート成形材料層１Ａにおける導電部となる部分に、導電性粒子を確実に集合させることができると共に、導電性粒子を確実に厚み方向に並ぶよう配向させることができる。従って、電気抵抗値が小さくて高い導電性を有する導電部を形成することができると共に、隣接する導電部間における所要の絶縁性を確実に達成することができる。
【００５３】
本発明は、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。
例えば、金属膜１５は、メッキ処理によって複数の磁性部材２０を形成するための電極として用いられるものであるので、最終的に得られる異方導電性シート成形金型において必須のものではない。
また、保護膜１６は、金型製造用鋳型４０に異方性エッチングによって磁性部材形成用凹所４１を形成するためのものであるので、最終的に得られる異方導電性シート成形金型において必須のものではなく、その製造工程において、金型製造用鋳型４０を製造した後、除去されてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項２に記載の金型によれば、非磁性基板の表面にその面方向に沿って磁性部材が設けられており、この磁性部材は、その先端から基端に向かうに従って断面積が大きくなる錐台状の先端部を有するため、当該金型の成形空間に形成されたシート成形材料層における導電部となる部分に対して、高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることができる。その結果、ピッチが小さくて複雑なパターンの導電部を有し、当該導電部の導電性が高く、しかも、隣接する導電部間において所要の絶縁性を有する異方導電性シートを確実に製造することができる。
【００５５】
請求項３に記載の金型の製造方法によれば、異方性エッチングが可能な材料よりなる金型製造用鋳型には、異方性エッチングによって所期の寸法精度を有する逆錐台状の凹所を容易に形成することができるため、この凹所ににメッキ処理によって磁性部材を形成したうえで、当該金型製造用鋳型の一面に非磁性基板を形成することにより、当該非磁性基板に錐台状の先端部を有する磁性部材を所要のパターンに従って確実に形成することができる。従って、シート形成材料層における導電部となる部分に対して高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることが可能な金型を容易に製造することができる。
【００５６】
請求項４に記載の金型の製造方法によれば、鋳型形成材料として単結晶シリコンよりなるものを用いるため、金型製造用鋳型には、ピッチが小さくて複雑なパターンであっても所期の寸法精度を有する逆錐台状の凹所を確実に形成することができ、これにより、非磁性基板にピッチが小さくて複雑なパターンで配列された複数の錐台状の先端部を有する磁性部材を形成することができる。従って、シート高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることが可能で、しかも、ピッチが小さくて複雑なパターンの導電部を有する異方導電性シートを成形することが可能な金型を容易に製造することができる。
請求項５に記載の金型の製造方法によれば、複数の凹所が形成された金型製造用鋳型の一面に金属膜を形成し、この金属膜を共通の電極としてメッキ処理を行うため、単一のメッキ処理工程によって、複数の凹所の各々に磁性部材を形成することができる。
【００５７】
請求項６に記載の金型製造用鋳型によれば、結晶方位に沿ってエッチングされる異方性エッチングによって所期の寸法精度を有する複数の逆錐台状の凹所を形成することができるので、当該凹所に錐台状の先端部を有する磁性部材を形成することができると共に、当該磁性部材を所要のパターンに従って配列することができる。特に、異方性エッチングが可能な材料として単結晶シリコンを用いることにより、ピッチが小さくて複雑なパターンであっても、所期の寸法精度を有する凹所を確実に形成することができる。従って、シート成形材料における導電部となる部分に、高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることが可能で、しかも、ピッチが小さくて複雑なパターンの導電部を有する異方導電性シートを成形することが可能な異方導電性シート成形金型を容易に製造することができる。
【００５８】
請求項７の異方導電性シートの製造方法によれば、金型には、錐台状の先端部を有する磁性部材が設けられているので、シート成形材料層における導電部となる部分に対して、磁性部材を介して高い磁束密度を有する磁場を集中して作用させることができ、その結果、シート成形材料層における導電部となる部分に、導電性粒子を確実に集合させることができると共に、導電性粒子を確実に厚み方向に並ぶよう配向させることができる。従って、電気抵抗値が小さくて高い導電性を有する導電部を形成することができ、しかも、隣接する導電部間において所要の絶縁性を有する異方導電性シートを確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異方導電性シート成形金型の一例における構成を示す説明用断面図である。
【図２】本発明に係る異方導電性シート成形金型製造用鋳型の一例における構成を示す説明用断面図である。
【図３】両面に保護膜が形成された鋳型形成材料の一例における構成を示す説明用断面図である。
【図４】保護膜上にレジスト膜が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図５】保護膜に開口が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図６】鋳型形成材料に磁性部材形成用凹所が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図７】保護膜の表面および磁性部材形成用凹所の内面に金属膜が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図８】金属膜上にレジスト膜が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図９】磁性部材形成用凹所およびレジスト膜の孔内に強磁性体金属が堆積されて磁性部材が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図１０】保護膜上からレジスト膜が除去されて磁性部材の基端部が露出した状態を示す説明用断面図である。
【図１１】異方導電性シート成形金型製造用鋳型に形成された磁性部材上に、非磁性基板材料および保持部材がこの順で配置された状態を示す説明用断面図である。
【図１２】非磁性基板が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図１３】異方導電性シート成形金型製造用鋳型が金属膜および保護膜の表面から剥離された状態を示す説明用断面図である。
【図１４】金属膜および保護膜の表面にキャビティ形成層用材料が配置された状態を示す説明用断面図である。
【図１５】図１に示す異方導電性シート成形金型内にシート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１６】シート成形材料層に磁場が作用されて硬化されることにより、導電部および絶縁部が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図１７】本発明の製造方法によって得られる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。
【符号の説明】
１異方導電性シート１Ａシート成形材料層
２導電部３絶縁部
１０非磁性基板
１０Ａ非磁性基板形成材料
１１磁性部材保持用凹所
１５金属膜１６保護膜
１６Ｋ開口２０磁性部材
２１先端部２２基端部
２５保持部材３０キャビティ形成層
３０Ａキャビティ形成層用材料
４０金型製造用鋳型４０Ａ鋳型形成材料
４１磁性部材形成用凹所
４２保護膜４５レジスト膜
４５Ｋ開口４６レジスト膜
４７レジスト膜４７Ｈ孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is for forming an anisotropic conductive sheet suitable as a connector used for electrical connection between circuit devices such as electronic components and electrical inspection of circuit devices such as printed circuit boards and semiconductor integrated circuits. The present invention relates to a mold that is preferably used for the mold, a method for manufacturing the mold, a mold for manufacturing a mold for manufacturing the mold, and a method for manufacturing an anisotropic conductive sheet using the mold.
[0002]
[Prior art]
An anisotropic conductive sheet is one that exhibits conductivity only in the thickness direction, or has a pressure-conductive conductive portion that exhibits conductivity only in the thickness direction when pressed in the thickness direction. Because it has features such as being able to achieve a compact electrical connection without using means such as mechanical fitting, and being able to make a soft connection by absorbing mechanical shocks and strains. Using such features, in the field of electronic computers, electronic digital watches, electronic cameras, computer keyboards, etc., circuit devices such as printed circuit boards and leadless chip carriers, liquid crystal panels, etc. Widely used as a connector to achieve electrical connection.
[0003]
In electrical inspection of circuit devices such as printed circuit boards and semiconductor integrated circuits, electrodes to be inspected formed on one surface of the circuit device to be inspected and electrodes for inspection formed on the surface of the circuit substrate for inspection In order to achieve the electrical connection, an anisotropic conductive sheet is interposed between the inspection electrode region of the circuit device and the inspection electrode region of the inspection circuit board.
[0004]
Conventionally, as such an anisotropic conductive sheet, those having various structures are known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-93393 and the like obtain metal particles uniformly dispersed in an elastomer. An anisotropic conductive sheet (hereinafter referred to as “dispersed anisotropic conductive sheet”) is disclosed, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-147772 discloses that conductive magnetic particles are not contained in an elastomer. An anisotropic conductive sheet in which a large number of conductive parts extending in the thickness direction and insulating parts that insulate them from each other are formed by uniformly distributing them (hereinafter referred to as an "unevenly anisotropic conductive sheet") Furthermore, JP-A-61-250906 discloses an unevenly distributed anisotropic conductive sheet in which a step is formed between the surface of the conductive portion and the insulating portion.
The unevenly distributed anisotropic conductive sheet should be connected in comparison with the dispersed anisotropic conductive elastomer sheet because the conductive portion is formed in accordance with the electrode pattern of the circuit device to be connected and the opposite pattern. It is advantageous in that the electrical connection between the electrodes can be achieved with high reliability even for a circuit device in which the electrodes are arranged at a small pitch.
[0005]
As a method of manufacturing the above-mentioned unevenly distributed anisotropic conductive sheet, a special anisotropic conductive sheet molding die is used, which is cured and elastic in the molding space of this anisotropic conductive sheet molding die. A sheet molding material layer in which conductive particles exhibiting magnetism are contained in the polymer substance material to be a polymer substance is formed, and a magnetic field having a strength distribution in the thickness direction acts on the sheet molding material layer. The conductive particles are moved by the action of the magnetic force to be gathered in a portion to be a conductive part, and further, the conductive particles are oriented so as to be aligned in the thickness direction, and the sheet molding material layer is cured in that state. Are known.
[0006]
The anisotropic conductive sheet molding die used in the above method for manufacturing an anisotropic conductive sheet has a substantially flat plate shape as a whole, and is composed of an upper die and a lower die corresponding to each other. The mold is configured to be attachable to the electromagnet, or is configured integrally with the electromagnet, and has a structure in which the sheet molding material layer can be heat-cured while applying a magnetic field to the sheet molding material layer.
In addition, in order to form a conductive portion at an appropriate position by applying a magnetic field to the sheet molding material layer, the upper mold in the anisotropic conductive sheet molding mold, or both the upper mold and the lower mold are made of iron, nickel, etc. A ferromagnetic part made of iron, nickel or the like for generating a strength distribution in the magnetic field in the mold, and a nonmagnetic part made of nonmagnetic metal or resin such as copper Are arranged in a mosaic pattern (hereinafter referred to as “mosaic layer”), and the molding surfaces of the upper mold and the lower mold are flat or conductive in the anisotropic conductive sheet to be formed. It has a slight unevenness corresponding to the part.
[0007]
According to the anisotropic conductive sheet molding die described above, a magnetic field having an intensity distribution can be formed by an electromagnet on the sheet molding material layer. In such an anisotropic conductive sheet molding die, the arrangement, shape, and the like of the ferromagnetic portion and the nonmagnetic portion in the mosaic layer are determined based on the anisotropic conductive sheet to be molded. That is, a ferromagnetic part is disposed at a position corresponding to the conductive part of the anisotropic conductive sheet, and the shape of the ferromagnetic part is adapted to the cross-sectional shape of the conductive part.
[0008]
In the manufacture of the anisotropic conductive sheet molding die as described above, the following methods are known as methods for forming a mosaic layer.
(1) By performing photolithography and etching on a plate-like body made of a ferromagnetic material, the portion that should form the non-magnetic material portion is removed from the plate-like body, and a resin is applied to the formed removed portion. A method of forming a mosaic layer by pouring or plating a nonmagnetic metal such as copper to fill a nonmagnetic material.
(2) A non-magnetic part made of a radiation curable resin is formed on the surface of a plate-like body made of a ferromagnetic material by a photolithography technique, and thereafter, in a place other than the place where the non-magnetic part is formed. A method of forming a mosaic layer by filling a ferromagnetic material by plating the ferromagnetic material.
[0009]
However, in the anisotropic conductive sheet molding die obtained by the above methods (1) and (2), the formed ferromagnetic part is limited to those whose cross-sectional dimensions are uniform in the thickness direction. Therefore, it is difficult to concentrate and act on a magnetic field having a high magnetic flux density on the sheet molding material.
Further, when the mosaic layer is formed by the method (1), side etching occurs, so that a mosaic layer having a small pitch between the ferromagnetic parts, that is, a distance between the centers of the adjacent ferromagnetic parts is formed. Therefore, it is difficult to form an anisotropic conductive sheet having conductive portions with a small pitch.
[0010]
In the method (1), cutting can be used in place of photolithography and etching as means for removing the portion that should constitute the non-magnetic portion of the plate-like body. In order to form a mosaic layer having a complicated arrangement pattern of parts, it takes too much time and time, and thus the anisotropic conductive sheet molding die to be obtained has a high manufacturing cost.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its first object is to cause a magnetic field having a high magnetic flux density to concentrate on a portion to be a conductive portion in a sheet molding material. It is possible to provide a mold suitable for molding an anisotropic conductive sheet.
The second object of the present invention is to provide a method capable of easily producing a mold capable of concentrating and applying a magnetic field having a high magnetic flux density to a portion to be a conductive portion in a sheet molding material. It is in.
A third object of the present invention is to provide a method capable of easily manufacturing a mold capable of forming an anisotropic conductive sheet having a conductive pattern with a complicated pattern with a small pitch. .
A fourth object of the present invention is to allow a magnetic field having a high magnetic flux density to be concentrated and act on a portion to be a conductive portion in a sheet molding material, and to provide a conductive portion having a complicated pattern with a small pitch. An object of the present invention is to provide a mold for producing a mold capable of easily producing a mold capable of forming an anisotropic conductive sheet having the same.
The fifth object of the present invention is that even if the pitch of the conductive parts to be formed is small and has a complicated pattern, the conductive parts have high conductivity and the required insulation between adjacent conductive parts. It is in providing the method which can manufacture reliably the anisotropic conductive sheet which has this.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The mold of the present invention comprises a nonmagnetic substrate and a magnetic member made of a plurality of ferromagnetic materials arranged along the surface direction on the surface of the nonmagnetic substrate,
Each of the magnetic members has a frustum-shaped distal end portion whose cross-sectional area increases from the distal end toward the proximal end.
The metal mold | die of this invention can be preferably used as a metal mold | die for shape | molding an anisotropically conductive sheet.
[0013]
A mold manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing the above-described mold,
A plate-shaped mold forming material capable of anisotropic etching is prepared, and by performing anisotropic etching treatment on one surface of this mold forming material, an inverted frustum whose cross-sectional area decreases from one surface to the other surface A mold for producing a mold in which a plurality of recesses are formed,
By performing a ferromagnetic plating process on each of the recesses in the mold manufacturing mold, a magnetic member held in each of the recesses is formed,
The method includes a step of forming a nonmagnetic substrate on one surface of a mold for mold production on which the magnetic member is held, and then removing the mold for mold production.
[0014]
In the mold manufacturing method of the present invention, the mold forming material is preferably made of single crystal silicon.
In the mold manufacturing method of the present invention, a metal film is formed on one surface of the mold manufacturing mold where the recess is formed, and the ferromagnetic film is plated using the metal film as a common electrode. Thus, it is preferable to form a magnetic member held in each of the recesses in the mold manufacturing mold.
[0015]
The mold for producing a mold of the present invention is a mold for producing a mold for producing the above mold,
An inverted cone made of a material capable of anisotropic etching and having a cross-sectional area that decreases in cross section from one surface to the other surface corresponding to the arrangement pattern of the magnetic member of the anisotropic conductive sheet molding die to be manufactured on one surface. A plurality of trapezoidal recesses are formed.
The mold for producing a mold of the present invention is preferably made of single crystal silicon.
[0016]
The method for producing an anisotropic conductive sheet of the present invention is a method for producing an anisotropic conductive sheet in which a plurality of conductive portions extending in the thickness direction are arranged in a state of being insulated from each other by an insulating portion,
Using the above mold, the mold is filled with a sheet molding material containing conductive particles exhibiting magnetism in an elastic polymer material that is cured to become an elastic polymer substance,
A magnetic field is applied to the sheet molding material via a magnetic member in the mold, and the sheet molding material is cured.
[0017]
[Action]
According to the mold of the present invention, since the magnetic member having the frustum-shaped tip portion whose cross-sectional area increases from the tip toward the base end is provided, sheet molding formed in the molding space of the die A magnetic field having a high magnetic flux density can be concentrated and act on a portion to be a conductive portion in the material layer. As a result, it is possible to reliably obtain an anisotropic conductive sheet having a conductive portion with a small pitch and a complicated pattern, a high conductivity of the conductive portion, and a required insulating property between adjacent conductive portions. .
Such a mold uses a mold manufacturing mold having a plurality of recesses that fits the shape of the tip of the magnetic member to be formed on one surface, and plating is performed on the recess of the mold manufacturing mold. Can be easily manufactured by forming a magnetic member. The mold manufacturing mold is made of a material that can be anisotropically etched, preferably single crystal silicon, so that the mold magnetic member is formed on one surface of the mold manufacturing mold by anisotropic etching. Corresponding to the arrangement pattern, a plurality of inverted frustum-shaped recesses are easily formed, and the recesses have the desired dimensional accuracy. Therefore, even if the pitch of the conductive portions of the anisotropic conductive sheet to be molded is small and has a complicated pattern, a mold in which magnetic members are arranged according to the pattern corresponding to the pattern of the conductive portions can be obtained.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a specific configuration of an upper mold in an example of an anisotropic conductive sheet molding die according to the present invention. The upper die in the anisotropic conductive sheet molding die has a nonmagnetic substrate 10 made of, for example, a thermosetting resin material, and the surface (the lower surface in FIG. 1) of the anisotropic conductive sheet to be molded. A plurality of magnetic member holding recesses 11 having a rectangular cross section are formed according to a pattern corresponding to the arrangement pattern of the conductive portions, and each of the magnetic member holding recesses 11 is formed of a magnetic member made of a ferromagnetic material. 20 is held. Specifically, the magnetic member 20 includes a quadrangular pyramid-shaped distal end portion 21 having a cross-sectional area that increases from the distal end toward the proximal end, and a quadrangular columnar proximal end portion that is formed continuously with the distal end portion 21. The base end 22 is held in the magnetic member holding recess 11 so that the tip 21 protrudes from the surface of the nonmagnetic substrate 10.
[0019]
In this example, a metal film 15 is formed so as to cover the surface of the nonmagnetic substrate 10 and the surface of the tip portion 21 of the magnetic member 20, and the arrangement pattern of the magnetic members 20 is formed on the surface of the metal film 15. A protective film 16 having openings formed according to the corresponding pattern is formed. The metal film 15 is used as a common electrode for forming a magnetic member 20 to be described later by plating, and the protective film 16 is a magnetic film in a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet molding die to be described later. This is used as a resist for forming a recess for forming a member by anisotropic etching.
A plate-like holding member 25 made of a ferromagnetic material is integrally provided on the back surface of the nonmagnetic substrate 10, and is formed on the surface of the protective film 16 and the surface of the metal film 15 exposed by the opening of the protective film 16. The cavity forming layer 30 made of, for example, a thermosetting resin material is integrally provided, and the molding surface of the anisotropic conductive sheet molding die is formed by the surface of the cavity forming layer 30.
[0020]
As the thermosetting resin material constituting the nonmagnetic substrate 10, it is preferable to use a material having high heat resistance. Specific examples thereof include glass fiber reinforced epoxy resin, glass fiber reinforced polyimide resin, and glass fiber reinforced type. And bismaleimide triazine resin.
Moreover, the thickness of the nonmagnetic substrate 10 (the thickness of the portion where the magnetic member holding recess 11 is not formed) is, for example, 0.2 to 1.0 mm, preferably 0.25 to 0.5 mm.
[0021]
As the ferromagnetic material constituting the magnetic member 20, nickel, iron, cobalt, or an alloy thereof can be used.
The thickness of the magnetic member 20 is, for example, 0.05 to 0.25 mm, preferably 0.1 to 0.2 mm, and the thickness of the tip 21 is, for example, 0.02 to 0.25 mm, preferably 0.05 to The thickness of the base end portion 22 is, for example, 0.02 to 0.25 mm, and preferably 0.03 to 0.1 mm.
Further, the area of the end surface at the distal end portion 21 of the magnetic member 20 is preferably 20 to 65%, particularly preferably 25 to 50%, of the area of the end surface at the proximal end portion 22. When the area of the end face at the tip portion 21 is excessive, it may be difficult to concentrate and apply a magnetic field having a high magnetic flux density to a portion that becomes a conductive portion in the sheet molding material.
[0022]
As the metal film 15, a multilayer structure such as chromium / nickel / gold, chromium / copper / gold, aluminum / copper / gold, or a single layer structure made of copper, nickel, or the like can be used. Moreover, the thickness of the metal film 15 is 1-5 micrometers, for example, Preferably it is 0.05-2 micrometers.
As a material constituting the protective film 16, a nonmagnetic inorganic material such as silicon dioxide or chromium is used from the viewpoint of adhesion to the nonmagnetic substrate 10 and resistance to an etching solution used for etching the single crystal silicon. preferable. Moreover, the thickness of the protective film 16 is 0.1-2 micrometers, for example, Preferably it is 0.2-1 micrometers.
[0023]
As the ferromagnetic material constituting the holding member 25, iron, nickel, cobalt, or an alloy thereof can be used. Moreover, the thickness of the holding member 40 is 0.5-10 mm, for example, Preferably it is 1-8 mm, More preferably, it is 2-6 mm.
As the thermosetting resin material constituting the cavity forming layer 30, it is preferable to use a material having high heat resistance, and specific examples thereof include glass fiber reinforced epoxy resin, glass fiber reinforced polyimide resin, and glass fiber reinforced. Type bismaleimide triazine resin. Further, the thickness of the cavity forming layer 30 (the thickness of the portion where the magnetic member 20 is not disposed) is, for example, 0.1 to 0.5 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm.
[0024]
Further, the anisotropic conductive sheet molding die according to this embodiment is constituted by the upper mold described above and a lower mold that is paired therewith. The lower mold has basically the same configuration as the upper mold except that the magnetic member is arranged in a pattern opposite to the upper magnetic member 20.
[0025]
According to the anisotropic conductive sheet molding die described above, the magnetic member 20 is provided on the surface of the nonmagnetic substrate 10 along the surface direction, and the magnetic member 20 moves from the front end toward the base end. Since the tip portion 21 has a quadrangular pyramid shape with a large cross-sectional area, the magnetic flux density is high with respect to the portion to be a conductive portion in the sheet molding material layer formed in the molding space of the anisotropic conductive sheet molding die. The magnetic field having As a result, an anisotropic conductive sheet having a conductive portion with a small pitch and a complicated pattern, a high conductivity of the conductive portion, and a required insulating property between adjacent conductive portions is reliably manufactured. be able to.
[0026]
The anisotropic conductive sheet molding die can be manufactured as follows.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of an example of an anisotropic conductive sheet molding die manufacturing mold used for manufacturing the anisotropic conductive sheet molding die shown in FIG. This anisotropic conductive sheet-molding mold manufacturing mold (hereinafter simply referred to as “mold manufacturing mold”) 40 is made of a material that can be anisotropically etched, and on one surface thereof (the upper surface in FIG. 2). The magnetic member forming recess 41 for forming the magnetic member 20 in the anisotropic conductive sheet molding die to be manufactured is formed. The magnetic member forming recess 41 is formed by anisotropic etching, and the shape of the magnetic member forming recess 41 is cut from one surface of the mold manufacturing mold 40 toward the other surface. It has an inverted quadrangular pyramid shape with a small area.
In this example, protective films 16 and 42 are formed on a region other than the magnetic member forming recess 41 on one surface of the mold manufacturing mold 40 and on the other surface of the mold manufacturing mold 40. . The protective films 16 and 42 are used as a resist for forming the magnetic member forming recess 41 by anisotropic etching.
[0027]
The material constituting the mold manufacturing mold 40 is not particularly limited as long as anisotropic etching is possible. For example, single crystal silicon, germanium, or the like can be used. It is preferable to use single crystal silicon in that the recess 41 for forming a magnetic member having the dimensional accuracy can be surely obtained and high durability can be obtained, and the dimensional accuracy can be further increased by anisotropic etching. It is preferable to use a highly pure material in that the magnetic member forming recess 41 is obtained and a surface having high surface accuracy can be obtained. In particular, as the mold manufacturing mold 40, a silicon wafer is processed. It is preferable to use what is obtained by this.
The mold manufacturing mold 40 has a thickness (thickness of a portion where the magnetic member forming recess 11 is not formed) of, for example, 0.2 to 1.0 mm, preferably 0.25 to 0.5 mm. Further, the depth of the magnetic member forming recess 11 is appropriately set according to the thickness of the tip 21 of the magnetic member 20 to be formed.
[0028]
This mold manufacturing mold 10 can be manufactured as follows, for example.
First, as shown in FIG. 3, a plate-shaped mold forming material 40A made of single crystal silicon having protective films 16 and 42 made of silicon dioxide formed on both surfaces is prepared. As shown in FIG. Resist films 45 and 46 for etching the protective films 16 and 42 are formed on the surfaces of the protective films 13 and 16 formed on both surfaces of the forming material 40A by photolithography. Here, a plurality of rectangular openings 45K are formed in the resist film 45 formed on one surface (the upper surface in FIG. 4) side of the mold forming material 40A corresponding to the magnetic member forming recess 41 to be formed. Yes.
[0029]
Next, as shown in FIG. 5, the protective film 16 is etched through the opening 45 </ b> K of the resist film 45, so that the resist film 45 is formed on the protective film 16 formed on one surface of the mold forming material 40 </ b> A. A rectangular opening 16K communicating with the opening 45K is formed.
Then, as shown in FIG. 6, after removing the resist film 45, the protective films 16 and 42 are used as a resist on one surface of the template forming material 40A, and anisotropically through the openings 16K of the protective film 16. By performing the etching process, the inverted quadrangular frustum-shaped recess 41 for forming the magnetic member is formed, so that the mold manufacturing mold 40 shown in FIG. 2 is obtained.
[0030]
In the above, it is preferable to use the silicon wafer as it is or processed into an appropriate shape as the mold forming material 40A.
As an etchant for etching the protective film 16, hydrofluoric acid or the like can be used.
As an etchant for anisotropically etching the template forming material 40A, potassium hydroxide, ethylenediamine, or the like can be used.
Further, the conditions for the anisotropic etching treatment of the mold forming material 40A, for example, the treatment temperature and the treatment time are appropriately set according to the type of the etching solution, the depth of the magnetic member forming recess 11 to be formed, and the like. For example, the processing temperature is 60 to 85 ° C.
[0031]
According to such a mold manufacturing mold 40, a plurality of inverted frustum-shaped holding member forming recesses 41 can be formed by anisotropic etching that is etched along the crystal orientation. The magnetic member 20 having the frustum-shaped tip portion 21 can be formed in the member forming recess 41, and the magnetic member 21 can be arranged according to a required pattern. In particular, by using single crystal silicon as a material capable of anisotropic etching, the holding member forming recess 41 having the desired dimensional accuracy can be reliably formed even with a complicated pattern with a small pitch. be able to.
[0032]
Then, using the mold manufacturing mold 40 configured as described above, an anisotropic conductive sheet molding mold is manufactured as follows.
First, as shown in FIG. 7, the metal film 15 is formed by sputtering, for example, so as to cover the inner surface of the magnetic member forming recess 11 and the surface of the protective film 16 in the mold manufacturing mold 40. Thereafter, as shown in FIG. 8, a resist film 47 having a hole 47 </ b> H formed at a position located on the magnetic member forming recess 11 in the mold manufacturing mold 40 is formed and protected by a photolithography technique. A resist film 48 is formed on the surface of the film 42.
Then, by performing electroplating of ferromagnetic metal using the metal film 15 as a common electrode (cathode), as shown in FIG. 9, the inside of the magnetic member forming recess 41 in the mold manufacturing mold 40 and A ferromagnetic metal is deposited in the hole 47H of the resist film 47 to form the magnetic member 20.
[0033]
Next, as shown in FIG. 10, the resist films 47 and 48 are removed to expose the base end portion 22 of the magnetic member 20. Then, as shown in FIG. 11, a thermosetting resin is formed on the magnetic member 20. A nonmagnetic substrate forming material 10A made of a prepreg sheet is disposed, and a holding member 30 is disposed on the nonmagnetic substrate forming material 10A, and thermocompression treatment is performed in this state. The substrate forming material 10 </ b> A is cured to form the nonmagnetic substrate 10, and the holding member 30 is integrally attached to the nonmagnetic substrate 10.
In the above, the thermocompression treatment conditions are appropriately set according to the type of the thermosetting resin prepreg sheet. For example, the treatment temperature is 130 to 170 ° C., and the treatment pressure is 3 to 10 kg / cm. ² It is.
[0034]
Next, as shown in FIG. 13, the mold manufacturing mold 40 is released from the surfaces of the metal film 15 and the protective film 16, and the surfaces of the metal film 15 and the protective film 16 are thermoset as shown in FIG. The cavity forming layer material 30A made of a resin prepreg sheet is placed and subjected to thermocompression treatment in this state, whereby the cavity forming layer 30 integrally attached to the surfaces of the metal film 15 and the protective film 16 is formed. . Here, the conditions for the thermocompression treatment are the same as the conditions for forming the nonmagnetic substrate 10. And the upper mold | type of the structure shown in FIG. 1 is obtained by grind | polishing the surface of the said cavity formation layer 30 as needed.
Then, the lower mold is manufactured basically in the same manner as the above-described upper mold, and thus the anisotropic conductive sheet molding die of the present invention is manufactured.
[0035]
According to such a manufacturing method, the inverted quadrangular truncated pyramid-shaped magnetic member forming recess 41 having the desired dimensional accuracy is formed on one surface of the mold manufacturing mold 40 made of a material capable of anisotropic etching. Since the magnetic member 20 is formed in the magnetic member forming recess 41 by plating, and the nonmagnetic substrate 10 is formed on one surface of the mold manufacturing mold 40, the non-magnetic substrate 10 is formed. The magnetic member 21 having the truncated pyramid-shaped tip 21 on the magnetic substrate 10 can be reliably formed according to a required pattern. In particular, by using a material made of single crystal silicon as the mold forming material, the magnetic member forming recess 41 having the desired dimensional accuracy can be reliably formed even with a complicated pattern with a small pitch. Therefore, the magnetic members 20 arranged in a complicated pattern with a small pitch can be easily formed on the nonmagnetic substrate 10.
Further, the metal film 15 is formed on one surface of the mold manufacturing mold 40, and the metal film 15 is used as a common electrode to perform the plating process, thereby forming a plurality of magnetic members 20 by a single plating process. be able to.
[0036]
According to the anisotropic conductive sheet molding die of the present invention, for example, an anisotropic conductive sheet can be produced as follows.
First, a sheet molding material in which conductive particles exhibiting magnetism are dispersed in a polymer material that is cured to become an elastic polymer substance is prepared. As shown in FIG. 15, the sheet molding material is anisotropically conductive. The sheet molding material layer 1A is formed by injecting into the molding space of the conductive sheet molding die.
[0037]
Various materials can be used as the curable polymer material used for the preparation of the sheet molding material. Specific examples thereof include polybutadiene rubber, natural rubber, polyisoprene rubber, and styrene-butadiene copolymer. Rubber, conjugated diene rubbers such as acrylonitrile-butadiene copolymer rubber and hydrogenated products thereof, block copolymer rubbers such as styrene-butadiene-diene block copolymer rubber, styrene-isoprene block copolymer, and the like Examples include hydrogenated products, chloroprene, urethane rubber, polyester rubber, epichlorohydrin rubber, silicone rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, and ethylene-propylene-diene copolymer rubber.
In the above, when weather resistance is required for the anisotropically conductive sheet to be obtained, it is preferable to use a material other than conjugated diene rubber, and in particular, silicone rubber is used from the viewpoint of molding processability and electrical characteristics. It is preferable.
[0038]
As the silicone rubber, those obtained by crosslinking or condensing liquid silicone rubber are preferable. Liquid silicone rubber has a viscosity of 10 ^-1 10 in sec ^Five Poise or less is preferable, and any of a condensation type, an addition type, a vinyl group or a hydroxyl group-containing one may be used. Specific examples include dimethyl silicone raw rubber, methyl vinyl silicone raw rubber, methyl phenyl vinyl silicone raw rubber, and the like.
[0039]
Among these, liquid silicone rubber containing vinyl groups (vinyl group-containing polydimethylsiloxane) usually hydrolyzes dimethyldichlorosilane or dimethyldialkoxysilane in the presence of dimethylvinylchlorosilane or dimethylvinylalkoxysilane. And a condensation reaction, for example, followed by fractionation by repeated dissolution-precipitation.
In addition, the liquid silicone rubber containing vinyl groups at both ends is obtained by anionic polymerization of a cyclic siloxane such as octamethylcyclotetrasiloxane in the presence of a catalyst, using, for example, dimethyldivinylsiloxane as a polymerization terminator, and other reaction conditions. It can be obtained by appropriately selecting (for example, the amount of cyclic siloxane and the amount of polymerization terminator). Here, as the catalyst for anionic polymerization, alkali such as tetramethylammonium hydroxide and n-butylphosphonium hydroxide or silanolate solution thereof can be used, and the reaction temperature is, for example, 80 to 130 ° C.
Such a vinyl group-containing polydimethylsiloxane preferably has a molecular weight Mw (referred to as a standard polystyrene equivalent weight average molecular weight; the same shall apply hereinafter) having a molecular weight of 10,000 to 40,000. In addition, from the viewpoint of heat resistance of the anisotropically conductive sheet obtained, molecular weight distribution index (refers to the value of the ratio Mw / Mn between the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight Mw and the standard polystyrene equivalent number average molecular weight Mn. The same shall apply hereinafter). Is preferably 2.0 or less.
[0040]
On the other hand, a liquid silicone rubber containing hydroxyl groups (hydroxyl group-containing polydimethylsiloxane) usually undergoes hydrolysis and condensation reaction of dimethyldichlorosilane or dimethyldialkoxysilane in the presence of dimethylhydrochlorosilane or dimethylhydroalkoxysilane. For example, and fractionation by repeated dissolution-precipitation.
In addition, cyclic siloxane is anionically polymerized in the presence of a catalyst, and dimethylhydrochlorosilane, methyldihydrochlorosilane or dimethylhydroalkoxysilane is used as a polymerization terminator, and other reaction conditions (for example, the amount of cyclic siloxane and polymerization termination It can also be obtained by appropriately selecting the amount of the agent. Here, as the catalyst for anionic polymerization, alkali such as tetramethylammonium hydroxide and n-butylphosphonium hydroxide or silanolate solution thereof can be used, and the reaction temperature is, for example, 80 to 130 ° C.
Such a hydroxyl group-containing polydimethylsiloxane preferably has a molecular weight Mw of 10,000 to 40,000. Further, from the viewpoint of heat resistance of the obtained conductive path element, those having a molecular weight distribution index of 2.0 or less are preferable.
In the present invention, either one of the above-mentioned vinyl group-containing polydimethylsiloxane and hydroxyl group-containing polydimethylsiloxane can be used, or both can be used in combination.
[0041]
The conductive particles used for the preparation of the sheet molding material include particles of metal such as nickel, iron and cobalt, particles of alloys thereof, particles containing these metals, or these particles as core particles. The surface of the core particles is plated with a metal having good conductivity such as gold, silver, palladium, rhodium, or non-magnetic metal particles or inorganic particles such as glass beads or polymer particles as core particles. The surface of the core particle may be plated with a conductive magnetic material such as nickel or cobalt, or the core particle may be coated with both a conductive magnetic material and a metal with good conductivity.
Among these, it is preferable to use nickel particles as core particles and the surfaces thereof plated with a metal having good conductivity such as gold or silver.
The means for coating the surface of the core particles with the conductive metal is not particularly limited, and can be performed by, for example, chemical plating or electroless plating.
[0042]
When using conductive particles whose core particles are coated with a conductive metal, from the viewpoint of obtaining good conductivity, the conductive metal coverage on the particle surface (relative to the surface area of the core particles). The ratio of the conductive metal coating area) is preferably 40% or more, more preferably 45% or more, and particularly preferably 47 to 95%.
The coating amount of the conductive metal is preferably 0.5 to 50% by weight of the core particle, more preferably 1 to 30% by weight, still more preferably 3 to 25% by weight, and particularly preferably 4 to 20%. % By weight. When the conductive metal to be coated is gold, the coating amount is preferably 2.5 to 30% by weight of the core particles, more preferably 3 to 20% by weight, still more preferably 3.5. -15% by weight, particularly preferably 4-10% by weight. When the conductive metal to be coated is silver, the coating amount is preferably 3 to 50% by weight of the core particle, more preferably 4 to 40% by weight, and further preferably 5 to 30%. % By weight, particularly preferably 6 to 20% by weight.
[0043]
Moreover, it is preferable that the particle diameter of electroconductive particle is 1-1000 micrometers, More preferably, it is 2-500 micrometers, More preferably, it is 5-300 micrometers, Most preferably, it is 10-200 micrometers.
Moreover, it is preferable that the particle diameter distribution (Dw / Dn) of electroconductive particle is 1-10, More preferably, it is 1.01-7, More preferably, it is 1.05-5, Most preferably, it is 1.1- 4.
By using conductive particles that satisfy these conditions, the conductive part of the anisotropic conductive sheet obtained can be easily deformed under pressure, and sufficient electric power can be provided between the conductive particles in the conductive part. Contact is obtained.
The shape of the conductive particles is not particularly limited, but is spherical, star-shaped, or secondary in which these particles are aggregated in that they can be easily dispersed in the polymer material. It is preferable that it is a lump of particles.
[0044]
The water content of the conductive particles is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, still more preferably 2% or less, and particularly preferably 1% or less. By using conductive particles satisfying such conditions, it is possible to prevent bubbles from being generated in the polymer material layer when the polymer material layer is cured in the manufacturing method described later. It is suppressed.
[0045]
Moreover, as the conductive particles, particles whose surfaces are treated with a coupling agent such as a silane coupling agent can be appropriately used. By treating the surface of the conductive particles with a coupling agent, the adhesiveness between the conductive particles and the elastic polymer substance is increased, and as a result, the conductive portion of the anisotropic conductive sheet obtained is repeatedly formed. Durability in use is high.
The amount of the coupling agent used is appropriately selected within a range that does not affect the conductivity of the conductive particles, but the coupling agent coverage on the surface of the conductive particles (the coupling agent relative to the surface area of the conductive core particles). The ratio of the covering area) is preferably 5% or more, more preferably 7-100%, more preferably 10-100%, particularly preferably 20-100%. .
[0046]
Such conductive particles are preferably used in such a ratio that the ratio of the conductive particles in the conductive portion of the anisotropic conductive sheet obtained is 30 to 60%, preferably 35 to 50% in terms of volume fraction. When this ratio is less than 30%, a conductive part having a sufficiently small electric resistance value may not be obtained. On the other hand, when this ratio exceeds 60%, the conductive part of the anisotropic conductive sheet obtained tends to be fragile, and the elasticity required for the conductive part may not be obtained.
[0047]
The sheet molding material can contain a curing catalyst for curing the polymer material. As such a curing catalyst, an organic peroxide, a fatty acid azo compound, a hydrosilylation catalyst, or the like can be used.
Specific examples of the organic peroxide used as the curing catalyst include benzoyl peroxide, bisdicyclobenzoyl peroxide, dicumyl peroxide and ditertiary butyl peroxide. Specific examples of the fatty acid azo compound used as the curing catalyst include azobisisobutyronitrile.
Specific examples of what can be used as a catalyst for the hydrosilylation reaction include chloroplatinic acid and salts thereof, platinum-unsaturated siloxane complex, vinylsiloxane and platinum complex, platinum and 1,3-divinyltetramethyldisiloxane. And the like, a complex of triorganophosphine or phosphite and platinum, an acetyl acetate platinum chelate, a complex of cyclic diene and platinum, and the like.
The amount of the curing catalyst used is appropriately selected in consideration of the type of polymer substance material, the type of curing catalyst, and other curing treatment conditions, and is usually 3 to 100 parts by weight of the polymer substance material. 15 parts by weight.
[0048]
Moreover, in a sheet molding material, inorganic fillers, such as normal silica powder, colloidal silica, airgel silica, an alumina, can be contained as needed. By including such an inorganic filler, the thixotropic property of the sheet molding material is ensured, the viscosity thereof is increased, and the dispersion stability of the conductive particles is improved, and the anisotropic conductive sheet to be obtained is obtained. The strength of is increased.
The amount of such inorganic filler used is not particularly limited, but if it is used in a large amount, it is not preferable because the orientation of the conductive particles by the magnetic field cannot be sufficiently achieved.
The viscosity of the sheet molding material is preferably in the range of 10,000 to 1,000,000 cp at a temperature of 25 ° C.
[0049]
The thickness direction of the sheet molding material layer 1A is arranged via the holding member 30 and the magnetic member 20 by arranging electromagnets in the upper and lower molds of the anisotropic conductive sheet molding die and operating them. A parallel magnetic field is applied to. As a result, in the sheet molding material layer 1A, the conductive particles dispersed in the sheet molding material layer 1A gather at a position below the magnetic member 20 of the anisotropic conductive sheet molding die, and more preferably. Oriented in the thickness direction of the sheet molding material layer 1A.
Then, in this state, by curing the sheet molding material layer 1A, as shown in FIG. 16, the conductive particles arranged at the lower position of the magnetic member 20 of the anisotropic conductive sheet molding die are densely packed. The conductive portion 2 filled with the insulating portion 3 and the insulating portion 3 having no or almost no conductive particles are formed. And the anisotropic conductive sheet 1 of the structure shown in FIG. 17 is obtained by releasing from an anisotropic conductive sheet molding metal mold | die.
[0050]
In the above, the curing treatment of the sheet molding material layer 1A can be performed with the parallel magnetic field applied, but can also be performed after the parallel magnetic field is stopped.
The intensity of the parallel magnetic field applied to the sheet molding material layer 1A is preferably 200 to 10,000 gauss on average.
In addition, as a means for applying a parallel magnetic field, a permanent magnet can be used instead of an electromagnet. Such a permanent magnet is preferably made of alnico (Fe—Al—Ni—Co alloy), ferrite, or the like in that the strength of the parallel magnetic field in the above range can be obtained.
Since the conductive part 2 thus obtained is oriented so that the conductive particles are aligned in the thickness direction of the anisotropic conductive sheet 1, good conductivity can be obtained even if the ratio of the conductive particles is small.
[0051]
The curing treatment of the sheet molding material layer 1A is appropriately selected depending on the material to be used, but is usually performed by heat treatment. In the case where the sheet molding material layer 1A is cured by heating, the specific heating temperature and heating time are the types of materials for the polymer substance constituting the sheet molding material layer 1A, and the time required to move the conductive particles. It is selected as appropriate in consideration of the above.
[0052]
According to such a manufacturing method, since the anisotropic conductive sheet molding die is provided with the magnetic member 20 having the quadrangular pyramid-shaped tip portion 21, the portion to be a conductive portion in the sheet molding material layer On the other hand, a magnetic field having a high magnetic flux density can be concentrated and acted through the magnetic member 20, and as a result, the conductive particles are reliably gathered at the portion to be the conductive portion in the sheet molding material layer 1A. In addition, the conductive particles can be reliably aligned in the thickness direction. Therefore, it is possible to form a conductive portion having a small electrical resistance value and high conductivity, and to reliably achieve required insulation between adjacent conductive portions.
[0053]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
For example, since the metal film 15 is used as an electrode for forming the plurality of magnetic members 20 by plating, it is not essential in the anisotropically conductive sheet molding die finally obtained.
Further, since the protective film 16 is for forming the recess 41 for forming the magnetic member by anisotropic etching on the mold for mold production 40, in the finally obtained anisotropic conductive sheet molding mold It is not essential and may be removed after manufacturing the mold manufacturing mold 40 in the manufacturing process.
[0054]
【The invention's effect】
According to the mold of claim 1 or 2, the magnetic member is provided on the surface of the nonmagnetic substrate along the surface direction, and the magnetic member is cut off from the distal end toward the proximal end. Since it has a frustum-shaped tip having a large area, a magnetic field having a high magnetic flux density is concentrated on the portion to be a conductive portion in the sheet molding material layer formed in the molding space of the mold. be able to. As a result, an anisotropic conductive sheet having a conductive portion with a small pitch and a complicated pattern, a high conductivity of the conductive portion, and a required insulating property between adjacent conductive portions is reliably manufactured. be able to.
[0055]
According to the mold manufacturing method of claim 3, the mold manufacturing mold made of a material capable of anisotropic etching has an inverted frustum-like shape having a desired dimensional accuracy by anisotropic etching. Since the recess can be easily formed, a magnetic member is formed in the recess by plating, and then the nonmagnetic substrate is formed on one surface of the mold manufacturing mold. A magnetic member having a frustum-shaped tip can be reliably formed according to a required pattern. Therefore, it is possible to easily manufacture a mold capable of concentrating and acting a magnetic field having a high magnetic flux density on a portion to be a conductive portion in the sheet forming material layer.
[0056]
According to the method for manufacturing a mold according to claim 4, since a mold-forming material made of single crystal silicon is used, the mold for mold manufacturing is expected even if the pitch is small and the pattern is complicated. Inverted frustum-shaped recesses with dimensional accuracy can be reliably formed, and thereby, a magnetic having a plurality of frustum-shaped tips arranged in a complicated pattern with a small pitch on a non-magnetic substrate. A member can be formed. Therefore, it is possible to concentrate a magnetic field having a high magnetic flux density on the sheet, and to easily mold a mold capable of forming an anisotropic conductive sheet having a conductive portion having a complicated pattern with a small pitch. Can be manufactured.
According to the mold manufacturing method of claim 5, a metal film is formed on one surface of a mold manufacturing mold in which a plurality of recesses are formed, and plating is performed using the metal film as a common electrode. The magnetic member can be formed in each of the plurality of recesses by a single plating process.
[0057]
According to the mold for producing a mold according to claim 6, a plurality of inverted frustum-shaped recesses having a desired dimensional accuracy can be formed by anisotropic etching that is etched along the crystal orientation. Therefore, it is possible to form a magnetic member having a frustum-shaped tip in the recess, and to arrange the magnetic members according to a required pattern. In particular, by using single crystal silicon as a material capable of anisotropic etching, a recess having a desired dimensional accuracy can be reliably formed even with a complicated pattern with a small pitch. Therefore, it is possible to concentrate a magnetic field having a high magnetic flux density on a portion to be a conductive portion in the sheet molding material, and to provide an anisotropic conductive sheet having a conductive portion with a complicated pattern with a small pitch. An anisotropic conductive sheet molding die that can be molded can be easily manufactured.
[0058]
According to the method for manufacturing the anisotropic conductive sheet according to claim 7, since the magnetic member having the frustum-shaped tip portion is provided in the die, the portion serving as the conductive portion in the sheet molding material layer is provided. Thus, a magnetic field having a high magnetic flux density can be concentrated and acted through the magnetic member, and as a result, the conductive particles can be reliably gathered in the portion to be the conductive portion in the sheet molding material layer. The conductive particles can be oriented so as to be surely aligned in the thickness direction. Therefore, it is possible to form a conductive portion having a small electrical resistance value and high conductivity, and it is possible to reliably manufacture an anisotropic conductive sheet having a required insulation between adjacent conductive portions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of an example of an anisotropic conductive sheet molding die according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of an example of an anisotropic conductive sheet molding die manufacturing mold according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of an example of a mold forming material having protective films formed on both sides.
FIG. 4 is an explanatory sectional view showing a state in which a resist film is formed on a protective film.
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing a state in which an opening is formed in the protective film.
FIG. 6 is an explanatory sectional view showing a state in which a recess for forming a magnetic member is formed in a mold forming material.
FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view showing a state in which a metal film is formed on the surface of the protective film and the inner surface of the magnetic member forming recess.
FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a state in which a resist film is formed on a metal film.
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view showing a state where a magnetic member is formed by depositing a ferromagnetic metal in a recess for forming a magnetic member and a hole in a resist film.
FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view illustrating a state in which the resist film is removed from the protective film and the base end portion of the magnetic member is exposed.
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a state in which a nonmagnetic substrate material and a holding member are arranged in this order on a magnetic member formed on a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet molding die.
FIG. 12 is an explanatory sectional view showing a state in which a nonmagnetic substrate is formed.
FIG. 13 is an explanatory cross-sectional view showing a state in which the anisotropic conductive sheet-molding mold manufacturing mold is peeled off from the surfaces of the metal film and the protective film.
FIG. 14 is an explanatory cross-sectional view showing a state in which a cavity forming layer material is disposed on the surfaces of a metal film and a protective film.
15 is an explanatory cross-sectional view showing a state in which a sheet molding material layer is formed in the anisotropic conductive sheet molding die shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 16 is an explanatory cross-sectional view showing a state in which a conductive part and an insulating part are formed by applying a magnetic field to the sheet molding material layer and curing it.
FIG. 17 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration in an example of an anisotropic conductive sheet obtained by the manufacturing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Anisotropic conductive sheet 1A Sheet molding material layer
2 Conducting part 3 Insulating part
10 Non-magnetic substrate
10A Non-magnetic substrate forming material
11 Recess for holding magnetic member
15 Metal film 16 Protective film
16K opening 20 magnetic member
21 distal end 22 proximal end
25 Holding member 30 Cavity forming layer
30A Cavity forming layer material
40 Mold for mold production 40A Molding material
41 Recesses for magnetic member formation
42 Protective film 45 Resist film
45K opening 46 resist film
47 resist film 47H hole

Claims

Comprising a non-magnetic substrate and a magnetic member made of a plurality of ferromagnetic materials arranged along the surface direction on the surface of the non-magnetic substrate,
Each of the magnetic members has a frustum-shaped distal end portion whose cross-sectional area increases from the distal end toward the proximal end.

The mold according to claim 1, wherein the mold is for forming an anisotropic conductive sheet.

A method for producing the mold according to claim 1 or 2,
A plate-shaped mold forming material capable of anisotropic etching is prepared, and by performing anisotropic etching treatment on one surface of this mold forming material, an inverted frustum whose cross-sectional area decreases from one surface to the other surface A mold for producing a mold in which a plurality of recesses are formed,
By performing a ferromagnetic plating process on each of the recesses in the mold manufacturing mold, a magnetic member held in each of the recesses is formed,
A method for producing a mold, comprising: forming a nonmagnetic substrate on one surface of a mold for mold production on which the magnetic member is held, and thereafter removing the mold for mold production.

4. The mold manufacturing method according to claim 3, wherein the mold forming material is made of single crystal silicon.

Each of the recesses in the mold manufacturing mold is formed by forming a metal film on one surface of the mold manufacturing mold where the recess is formed and plating the ferromagnetic material using the metal film as a common electrode. 5. The method of manufacturing a mold according to claim 3, further comprising the step of forming a magnetic member held on the mold.

A mold for producing a mold for producing the mold according to claim 1 or 2,
Corresponding to the arrangement pattern of the magnetic member of the mold to be manufactured on one surface, the plurality of inverted frustum-shaped recesses whose cross-sectional area decreases from one surface to the other surface, made of a material that can be anisotropically etched. A mold for producing a mold, wherein a mold is formed.

A method for producing an anisotropic conductive sheet in which a plurality of conductive portions extending in a thickness direction are arranged in a state of being insulated from each other by an insulating portion,
A sheet molding comprising the mold according to claim 1 or 2, wherein the mold contains a conductive particle exhibiting magnetism in an elastic polymer material which is cured to become an elastic polymer substance. Filling material,
A method for producing an anisotropic conductive sheet, comprising a step of applying a magnetic field to the sheet molding material via a magnetic member in the mold and curing the sheet molding material.