JP4400671B2

JP4400671B2 - 異方性導電フィルム

Info

Publication number: JP4400671B2
Application number: JP2007287221A
Authority: JP
Inventors: 郁夫竹ヶ原; 晋一郎川村
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-05-11
Also published as: JP2008117774A

Description

本発明は異方性導電フィルム、特に、厚さ方向にのみ導通する多数の導電ユニットを設けた異方性導電フィルムに関する。

従来、異方性導電フィルムとしては、例えば、絶縁フィルムに微細な金属粒子を埋設するとともに、前記金属粒子の上下端部を前記絶縁フィルムの表裏面からそれぞれ突出させることにより、上下方向だけを導通させるものがある（特許文献１，２参照）。
特許３３６０７７２号特許３３５２７０５号

しかしながら、前述の異方性導電フィルムでは、均一な接続性を確保しようとすると、微細な金属粒子に高い寸法精度が必要であるだけでなく、絶縁フィルム中に微細な金属粒子を高い位置決め精度で埋設する必要がある。このため、前述の異方性導電フィルムは製造が容易でなく、生産性が低く、歩留まりが悪いという問題点がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、製造が容易で生産性が高く、歩留まりの良い異方性導電フィルムを提供することを課題とする。

本発明にかかる異方性導電フィルムは、前記課題を解決すべく、フレキシブルな絶縁フィルムからなるシート状基材に少なくとも１つのスリットを設けて切り出した支持体の上下面に接点部をそれぞれ設けるとともに、上下面に配置した一対の前記接点部だけを相互に独立して導通させる導電膜を設けた多数の導電ユニットを並設し、前記接点部が前記導電膜の表面に設けた導電体から形成されたものであり、前記シート状基材の表面に位置する前記接点部すべてを導通させる共通導電膜を、前記表面に形成するとともに、前記シート状基材の裏面に位置する前記接点部よりも高い脚部を、前記裏面に突設した構成としてある。

本発明によれば、厚さ方向にのみ導通する一対の接点部からなる多数の導電ユニットがシート状基材に設けられているので、同一平面上に位置する複数の外部接点を前記導電ユニットの接点部にそれぞれ接触させても短絡することがなく、簡単に電気接続できる。
さらに、本発明によれば、支持体がフレキシブルな絶縁フィルムにスリットを設けて切り出されているので、弾性変形が容易であり、寸法精度のバラツキを容易に吸収，緩和できる。このため、従来例のような高い寸法精度を必要としないので、製造が容易になり、生産性が向上するとともに、歩留まりが良くなる。
また、本発明によれば、その下方側に裏面側の前記接点部に対応する下部電極を設けておき、前記シート状基材を押し下げて前記支持体を弾性変形させ、裏面側の前記接点部を前記下部電極に接触させることにより、前記共通導電膜を介して電気接続できる薄型スイッチ、感圧センサ、指紋センサまたはタッチセンサ等の構成部品として使用できる。

本発明にかかる実施形態としては、前記支持体が、両端支持梁形状、片持ち梁形状、あるいは、両端支持され、かつ、捩り作用を受ける形状であってもよい。
本実施形態によれば、必要に応じて支持体の形状を変えることができるので、選択の自由度が広がり、設計が容易になる。

本発明にかかる他の実施形態としては、接点部が、導電膜の表面に設けた金属接点、有機導電物質、カーボン、導電性接着剤硬化物等の導電体であってもよく、また、支持体の表裏面にそれぞれ突設した突部の表面に導電膜を設けて形成したものであってもよい。
本実施形態によれば、必要に応じて接点部の形状を変えることができ、選択の自由度が広がり、設計が容易になる。特に、後者の接点部であれば、効率よく形成でき、生産性が高い。

本発明にかかる別の実施形態としては、シート状基材の片面に各接点部に導通するリード線を印刷，エッチング等で設けておいてもよい。
本実施形態によれば、プリント基板のフレキシブルなコネクタとして使用できる。

本発明にかかる異なる実施形態としては、接点部を直線状、あるいは、円環状に並設しておいてもよい。
本実施形態によれば、下方側に前記接点部に対応するように端子列を設けておき、前記シート基材を押し下げて前記支持体を弾性変形させ、前記接点部を前記端子列に接触させることにより、前記導電膜を介して電気接続できるエンコーダの構成部品としても使用できる。

本発明にかかる新たな実施形態としては、スリット内に、接着剤を封入し、かつ、破砕可能なマイクロカプセルを充填してもよく、スリットの外周縁部に、接着剤を封入し、かつ、破砕可能なマイクロカプセルを配置してもよく、また、スリットの外周縁部に、加熱によって接着機能を発揮する粘着剤を設けておいてもよい。

前述の新たな実施形態によれば、接着剤，粘着剤を介して異方性導電フィルムを他部材に接着一体化できるとともに、電気接続できるので、接続作業が簡単になり、組立作業性が向上するという効果がある。

本発明にかかる実施形態を図１ないし図１３の添付図面に従って説明する。
第１実施形態は、図１ないし図５に示すように、導電ユニット１１を格子状に配置した異方性導電フィルム１０である。前記導電ユニット１１は、フレキシブルな樹脂製フィルムからなるシート状基材１２に一対のスリット１３，１３を設けて両端支持された支持体１４を切り出す。そして、対向する前記支持体１４の上下面だけを相互に独立して導通させる導電膜１５を設けてある。さらに、前記支持体１４の上下面に接点部１６，１７をそれぞれ設けることにより、多数の導電ユニット１１が格子状に形成される。本実施形態では、図２Ａないし図２Ｃに示すように、支持体１４が圧縮して弾性変形するように使用してもよく、あるいは、図２Ｄないし図２Ｆに示すように、支持体１４の中央部が撓むように使用してもよい。なお、導電ユニット１１の大きさは必要に応じて変更可能であるが、例えば、外形寸法が５〜１０００μｍのものが考えられる。

前記シート状基材１２としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＭＭＡ樹脂（ポリメチルメタアクリレート）、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。また、エンジニアリングプラスチックであってもよく、より具体的には、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＡ（ポリアミド（ナイロン））、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、アラミドなどが挙げられる。そして、前記シート状基材１２の厚さ寸法としては、通常、厚さ２５０μｍ前後のものであってもよいが、支持体１４に所望の可撓性を確保するためには厚さ１００μｍ以下のものが好ましい。

本実施形態にかかる異方性導電フィルム１０は、例えば、図３に示すように、コネクタとして使用できる。
すなわち、本実施形態にかかる異方性導電フィルム１０のスリット１３内に接着剤２１を封入したマイクロカプセル２０を充填する。ついで、前記導電ユニット１１の接点部１６，１７に、プリント配線したプリント基板３０，３２の接続パッド３１，３３を上下から位置決めする。そして、加圧または加熱して前記マイクロカプセル２０を破砕し、飛び出す前記接着剤２１で前記プリント基板３０，３２を異方性導電フィルム１０に接着一体化することにより、前記プリント基板３０，３２が電気接続される。
特に、前記導電ユニット１１それ自身をより小さくし、かつ、ピッチを小さくすることにより、接続パッド３１，３３の１個当たりに当接する導電ユニット１１の数を増大させれば、接続パッド３１，３３が前記導電ユニット１１に必然的に接触することになる。このため、前記接続パッド３１，３３を相互に位置合わせするだけで電気接続でき、組立作業性が向上するという利点がある。

また、他の使用方法としては、図４に示すように、本実施形態にかかる異方性導電フィルム１０の導電ユニット１１の間に図示しない凹部を形成する。そして、前記凹部に接着剤２１を封入し、かつ、破砕可能なマイクロカプセル２０を配置する。ついで、前記導電ユニット１１の接点部１６，１７に、プリント配線したフレキシブルなプリント基板３０，３２の接続パッド３１，３３を上下から位置決めする。そして、加圧または加熱して前記マイクロカプセル２０を破砕し、飛び出す前記接着剤２１で前記プリント基板３０，３２を異方性導電フィルム１０に接着一体化することにより、前記プリント基板３０，３２が電気接続される。

さらに、別の使用方法としては、図５に示すように、本実施形態にかかる異方性導電フィルム１０の導電ユニット１１の間に粘着剤２２を配置する。ついで、前記導電ユニット１１の接点部１６，１７に、プリント配線したフレキシブルなプリント基板３０，３２の接続パッド３１，３３を上下から位置決めする。そして、加圧して前記粘着剤２２で前記プリント基板３０，３２を異方性導電フィルム１０に剥離可能に接着一体化することにより、前記プリント基板３０，３２が電気接続される。

なお、接着剤２１を封入したマイクロカプセル２０および粘着剤２２を併用することにより、前記粘着剤２２でプリント基板３０，３２仮止めした後、加圧あるいは加熱してマイクロカプセル２０を破砕し、接着剤２２で接着一体化してもよい。また、前記粘着剤２２は、それ自身を加熱することにより、接着剤として機能するものであってもよい。

第２実施形態は、図６に示すように、前述の第１実施形態が格子状に導電ユニット１１を設けた場合であるのに対し、導電ユニット１１を千鳥状に設けた場合である。本実施形態によれば、導電ユニット１１が千鳥状であるので、外部接点との接触性が良くなるという利点がある。

なお、導電ユニット１１の支持体１４は、前述の両端支持構造だけでなく、例えば、片持ち梁形状を有する第３実施形態であってもよく（図７Ａないし図７Ｃ）、あるいは、両端支持し、かつ、捩りモーメントが作用する形状を有する第４実施形態であってもよい（図７Ｄないし７Ｆ）。

第５実施形態は、図８に示すように、本実施形態にかかる異方性導電フィルム１０を、感圧位置センサに適用した場合である。
本実施形態にかかる前記感圧位置センサは、複数本の固定電極３４を平行に並設した下部電極板３５と、異方性導電フィルム１０と、保護フィルム３６とからなるものである。前記異方性導電フィルム１０は、第１実施形態と同様、シート状基材１２に多数の導電ユニット１１を格子状に並設するとともに、前記シート状基材１２の上面全面に共通導電膜１８を形成してすべての接続部１６を電気接続する一方、前記シート状基材１２の下面に脚部１９を格子状に突設した場合である。なお、第１実施形態と同一部分には同一番号を附して説明を省略する。

本実施形態によれば、保護シート３６の任意の位置を押圧することにより、支持体１４が撓み、その直下に位置する複数の接点部１７が複数本の前記固定電極３６に接触するとともに、シート状基材１２の上面に形成された導電膜１８を介して固定電極３４が導通するため、押圧位置を特定できる。なお、本実施形態における接点部１６は必要に応じて設ければよく、また、必ずしも突出した形状である必要はない。

第６実施形態は、図１０に示すように、下部電極板３５に設けた固定電極３６間のピッチを導電ユニット１１のピッチよりも広くした場合である。この場合であっても、シート状基材１２の上面に形成された共通導電膜１８を介してすべての接点部１６が導通し、押圧位置を特定できる。他は第５実施形態と同様であるので、同一部分には同一番号を附して説明を省略する。なお、前述の実施形態における脚部１９は連続する格子状の突条からなるものである必要はなく、不連続な突部からなるものであってもよい。

第７実施形態は、図１１に示すように、少なくとも一端側に複数の前記導電ユニット１１を並設するとともに、接点部１６に導通するリード線１５ａをプリントした異方性導電フィルム１０である。そして、剥離可能あるいは永久的に接続一体化するため、裏面側の前記導電ユニット１１の間に粘着剤２２および／または接着剤２１を塗布してある。このため、プリントした接続パッド３８からリード線３８ａを延在するフレキシブルなプリント基板３７のうち、前記接続パッド３８に本実施形態にかかる異方性導電フィルム１０の導電ユニット１１を重ね合わせて接続一体化することにより、電気接続できる。

第８実施形態は、図１２に示すように、直線状エンコーダに適用した場合であり、保護フィルム４０、中間電極板である異方性導電フィルム１０、および、固定電極４２，４３を設けた下部極板４１からなる。前記異方性導電フィルム１０は、２列に並べた導電ユニット１１を千鳥状となるように配列してある。さらに、前述の第６実施形態と同様、前記異方性導電フィルム１０の上面全面に導電膜１８を形成し、すべての接点部１６を電気接続してある。一方、下部電極板４１は、その上面に等間隔で平行に並設した２列の固定電極４２，４３を千鳥状に配置してある。このため、所定の前記導電ユニット１１上に保護フィルム４０を介して外力が負荷されると、直下に位置する導電ユニット１１の接点部１６が前記固定電極４２，４３の一端にそれぞれ接触する。この結果、前記導電膜１８を介して導通することにより、外力の変位を検出できる。他は前述の実施形態と同様であるので、同一部分に同一番号を附して説明を省略する。
本実施形態によれば、導電ユニット１１を千鳥状に配列し、対向する導電ユニット１１同士を半ピッチずつずらしてあるので、導電ユニット１１が固定電極４２，４３に接触しやすくなり、倍精度になるという利点がある。

第９実施形態は、図１３に示すように、環状エンコーダに適用した場合であり、保護フィルム４０、中間電極板である異方性導電フィルム１０、および、長短の固定電極４４，４５を放射状に配置した下部極板４１からなる。そして、前記下部電極板４１に設けた中心孔４６を中心として移動する外力が保護フィルム４０を介して導電ユニット１１に負荷されると、導電ユニット１１の接点部１６が長短の固定電極４４，４５に接触し、導電膜１８を介して導通することにより、外力の変位を検出できる。他は前述の第８実施形態と同様であるので、説明を省略する。

なお、接点部１６は、導電膜の表面に別体の接点を設けて形成してもよく、あるいは、支持体１４の表裏面に突部を設け、かつ、導電膜で被覆して形成してもよい。
また、本実施形態では、粘着剤あるいは接着剤を介して接続一体化する場合について説明をしたが、必ずしもこれに限らず、異方性導電フィルムを外部接続パッド等に機械的機構を介して接続一体化してもよい。
さらに、外部回路に接続された接続パッド等が突出した形状であれば、本発明にかかる異方性導電フィルムの接点部は、前述の実施形態のように突出した形状である必要はなく、支持体と面一であってもよい。

本発明にかかる異方性導電フィルムは前述のコネクタ、スイッチ、感圧センサ、エンコーダに限らず、他のコネクタ等にも適用できる。

図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは本発明にかかる第１実施形態を示す平面図、断面図および部分断面斜視図である。図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃは第１実施形態にかかる部分平面図、部分断面図、および、変形後を示す部分断面図であり、図２Ｄ、２Ｅおよび２Ｆは応用例にかかる部分平面図、部分断面図、および、変形後を示す部分断面図である。図３Ａおよび３Ｂは本発明にかかる第１実施形態の接続方法における接続前、接続後を示す断面図である。図４Ａおよび４Ｂは本発明にかかる他の接続方法における接続前、接続後を示す断面図である。図５Ａおよび５Ｂは本発明にかかる別の接続方法示す接続前、接続後の断面図である。図６Ａおよび６Ｂは本発明にかかる第２実施形態を示す平面図および断面図である。図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは第３実施形態にかかる部分平面図、部分断面図、および、変形後を示す部分断面図であり、図７Ｄ、７Ｅおよび７Ｆは第４実施形態にかかる部分平面図、部分断面図、および、変形後を示す部分断面図である。図８Ａおよび８Ｂは、第５実施形態を示す分解斜視図および分解正面図である。図９Ａ、９Ｂ、９Ｃおよび９Ｄは本発明にかかる第５実施形態の異方性導電フィルムを示す平面図、正面断面図、底面図および右側面断面図である。本発明にかかる第６実施形態を示す分解斜視図である。図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄは第７実施形態にかかる異方性導電フィルムの部分平面図、部分底面図、接続状態を示す断面図、接続一体化されるプリント基板を示す部分平面図である。図１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃは本発明にかかる第８実施形態にかかる直線状エンコーダの構成部品を示す部分平面図である。図１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃは本発明にかかる第９実施形態にかかる環状エンコーダの構成部品を示す部分平面図である。

符号の説明

１０：異方性導電フィルム
１１：導電ユニット
１２：絶縁フィルム
１３：スリット
１４：支持体
１５：導電膜
１５ａ：リード線
１６，１７：接点部
１８：共通導電膜
１９：脚部
２０：マイクロカプセル
２１：接着剤
２２：粘着剤
３０，３２：プリント基板
３１，３３：接続パッド
３４，３６：固定極板
３５：下部電極板
３７：プリント基板
３８：接続パッド
３８ａ：リード線
４０：保護フィルム
４１：下部電極板
４２，４３：固定電極
４４，４５：固定電極

Claims

フレキシブルな絶縁フィルムからなるシート状基材に少なくとも１つのスリットを設けて切り出した支持体の上下面に接点部をそれぞれ設けるとともに、上下面に配置した一対の前記接点部だけを相互に独立して導通させる導電膜を設けた多数の導電ユニットを並設し、
前記接点部が前記導電膜の表面に設けた導電体から形成されたものであり、
前記シート状基材の表面に位置する前記接点部すべてを導通させる共通導電膜を、前記表面に形成するとともに、前記シート状基材の裏面に位置する前記接点部よりも高い脚部を、前記裏面に突設したことを特徴とする異方性導電フィルム。
支持体が、両端支持梁形状であることを特徴とする請求項１に記載の異方性導電フィルム。
支持体が、片持ち梁形状であることを特徴とする請求項１に記載の異方性導電フィルム。
支持体が、両端支持され、かつ、捩り作用を受ける形状であることを特徴とする請求項１に記載の異方性導電フィルム。
接点部が、導電膜の表面に設けた金属接点からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。
接点部が、支持体の表裏面にそれぞれ突設した突部の表面に導電膜を設けて形成したものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。
シート状基材の片面に各接点部に導通するリード線を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。
接点部を直線状に配置したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。
接点部を円環状に配置したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。
スリット内に、接着剤を封入し、かつ、圧力で破砕可能なマイクロカプセルを充填したことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。
スリットの外周縁部に、接着剤を封入し、かつ、圧力で破砕可能なマイクロカプセルを配置したことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。
スリットの外周縁部に、加熱によって接着機能を発揮する粘着剤を設けたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。