JP5620865B2 - 異方導電性シート - Google Patents

Description

本発明は、異方導電性シート、および異方導電性シートの製造方法に関するものである。

特許文献１，２に、異方導電性シートの少なくとも一方の面に粘着剤層が形成される構成の異方導電性シートが開示されている。かかる異方導電性シートによれば、粘着剤層を利用して異方導電性シートを回路基板に固定することができる。異方導電性シートに備えられる金属線は、その先端部が粘着剤層の表面から露出している。そのため、異方導電性シートを基板に固定したときに、金属線の先端部が回路基板に対して接触することができる。

特開２００３−１２３８６７号公報 特開２０００−３４００３７号公報

しかしながら、粘着剤層の表面の金属線が露出している部分については、回路基板との接着が行われないため、異方導電性シートの回路基板に対する接着力が十分に図れないという問題がある。

そこで、本発明は、回路基板等の被接着部材との接着力の向上を図ることができる異方導電性シートと、かかる異方導電性シートの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の異方導電性シートは、絶縁シートと、絶縁シートの厚さ方向に位置する互いに対向する２面に貫通する複数の金属線と、２面のうち少なくとも一方の面に重ねて設けられる粘着剤層とを有し、絶縁シートの粘着剤層が設けられる粘着剤層設施面からは、金属線の端部が突出し、粘着剤層の表面の総面積のうち、この端部の端面が表面に露出している露出面積は、粘着剤層に対して２面が配置される方向における加圧が無い状態で１０％以下であり、粘着剤層は、粘着剤層設施面から突出する端部との間に所定の強さの押圧力が作用したときに、押圧力が作用する部分においてせん断が発生し、端部が粘着剤層の表面に露出することができるせん断強度であることとしている。

上記発明に加えて、異方導電性シートにおける、金属線の端部の端面が表面に露出する露出面積は、総面積の５％以下であることとする。

上記発明に加えて、異方導電性シートは、端部の端面は、金属線の中心軸に対して傾斜していることとする。

上記課題を解決するために、複数の金属線によって、互いに対向する２面が配置される方向に電気的導通を有し、２面のうち少なくとも一方の面から金属線の端部が突出する異方導電性シートと、剥離紙に粘着剤層が積層される粘着シートとを、異方導電性シートの金属線の端部が突出する面と、粘着シートの粘着剤層が露出する粘着面とを対向させる向きで、異方導電性シートと粘着シートとを重ね合わせる重ね合わせ工程と、第１の工程により重ねられた粘着シートと異方導電性シートとを、異方導電性シートと粘着シートとが重ね合わせられる方向に押圧し、粘着剤層と金属線が突出する面とを接触させる押圧工程とを経て、異方導電性シートを製造することとする。

本発明によれば、回路基板等の被接着部材との接着力の向上を図ることができる異方導電性シートと、かかる異方導電性シートの製造方法を提供することができる。

実施の形態に係る異方導電性シートの構成を示す斜視図である。 図１における切断性Ａ−Ａにおける断面の概略の構成を示す断面図である。 金属線の長さ方向に沿う面における断面図（縦断面図）である。 異方導電性シートの製造工程を示す図である。 異方導電性シートの製造工程を示す図である。 異方導電性シートの製造工程を示す図である。 異方導電性シートの製造工程を示す図である。 異方導電性シートの概略の構成を示す断面図である。 異方導電性シートの変形例を示す図である。 異方導電性シートの変形例を示す図である。

（第１の実施の形態）
（異方導電性シート１の全体構成）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る異方導電性シート１の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、異方導電性シート１の概略の構成を示す斜視図である。図２は、図１における切断性Ａ−Ａにおける断面の概略の構成を示す断面図である。

異方導電性シート１は、絶縁性を有すると共に弾性変形可能な絶縁シート２と、導電性を有すると共に弾性変形可能な複数の金属線３と、粘着剤層４とを有している。異方導電性シート１は、粘着剤層４を介して、回路基板等の被接着部材に固定することができる。そのため、たとえば、電気部品と回路基板とを、異方導電性シート１を介して電気的に導通させる際、異方導電性シート１を粘着剤層４により回路基板に固定させた状態で、電気部品を回路基板に取り付けることができる。したがって、回路基板への電気部品の取り付け作業の効率化を図ることができる。

（絶縁シート２の構成）
絶縁シート２は、たとえば、シリコーンゴムから形成される。絶縁シート２としては、他に、ウレタンゴム、その他の合成ゴム、あるいは、熱可塑性エラストマ等を用いることができる。また、絶縁シート２は、金属線３を回路基板等の電極部に接触させた際に、電極部の高低差に追従できる可撓性および弾性を両立できるように、ショアＡ硬度を３０度以上７５度以下とすることが好ましい。また、耐久性の向上を考慮した場合には、ショアＡ硬度を、４０度以上７０度以下とすることが好ましい。

（金属線３の構成）
金属線３は、その長さ方向（中心軸）を、絶縁シート２の厚さ方向に向けられて配置されている。また、金属線３は、絶縁シート２を厚さ方向から見たときに、マトリクス状に配置されている。具体的には、本実施の形態に係る異方導電性シート１の場合、金属線３は、接続される相手電極の配設ピッチに応じたピッチで、縦方向および横方向に配置されている。金属線３の配設ピッチは、たとえば、０．０３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲で選択することができる。

金属線３は、絶縁シート２の厚さ方向に位置する互いに対向する２面である面５および面６に貫通している。金属線３の両端部は、それぞれ面５および面６から僅かに突出し、突出部７，８として構成されている。面５および面６から金属線３の端部である突出部７，８が突出していることで、金属線３を電気回路基板等の電極部に接触させ易くなる。

また、金属線３は、その長さ方向が面５および面６に対して略直交するように配置されている。そのため、たとえば、回路基板の検査において、異方導電性シート１を挟んで配置される回路基板の電極部と検査治具側のピン端子とを、異方導電性シート１の厚さ方向において重なる位置に配置することができる。したがって、異方導電性シート１の金属線３を、回路基板の電極部とピン端子とに容易に位置合わせすることができる。なお、異方導電性シート１は、絶縁シート２の厚さＡは、たとえば、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとすることができ、面５および面６から突出する金属線３の先端と面５（面６）との距離Ｂ１（突出部７の面５からの突出長、突出部８の面６からの突出長）は、たとえば、１μｍ〜３５μｍに構成することができる。なお、絶縁シート２の厚さＡおよび距離Ｂ１は、上記に限らず、異方導電性シート１の用途や使用状態等に応じて適宜に設定される。

次に、図３を参照しながら、金属線３の構成について説明する。図３は、金属線３の長さ方向に沿う面における断面図（縦断面図）である。金属線３は、芯材９と、この芯材９を被覆する被覆層１０とを有している。芯材９としては、たとえば、真鍮、ベリリウム銅、りん青銅、パラジウム、銀、銅、プラチナ、金、タングステン、ニッケルチタン合金（ＮｉＴｉ）等を用いることができる。また、被覆層１０は、芯材９をニッケル（Ｎｉ）材により被覆するニッケル被覆層１１と、ニッケル被覆層１１を金（Ａｕ）材により被覆する金被覆層１２とを有している。また、低抵抗化を目的として、ニッケル被覆層１１と金被覆層１２との間に、銅（Ｃｕ）材により形成される導電被覆層としての銅被覆層１２を設ける場合もある。更に芯材９として、高引張り強さのタングステンを用いることもできる。なお、芯材９に金を用いることは、電気抵抗が低い点で好ましい。

本実施の形態における異方導電性シート１の芯材９の直径Ｃは、たとえば、約３８μｍとされている。また、ニッケル被覆層１１の厚さＤ１、金被覆層１２の厚さＤ２は、順にそれぞれ約０.２μｍ、約０.１μｍとされている。なお、直径Ｃ、厚さＤ１および厚さＤ２は、上記の数値に限られるものではなく、異方導電性シート１の用途や使用状態等に応じて適宜に設定される。

（粘着剤層４の構成）
面５には、粘着剤層４が積層されている。粘着剤層４は、可撓性および弾性を有し、たとえば、アクリル系の粘着剤により構成することができる。粘着剤としては、他に、ゴム系、ウレタン系等の粘着剤を用いることができる。粘着剤層４は、層厚Ｆが、突出部７の先端と面５との距離Ｂ１よりも厚くなるように、たとえば、距離Ｂ１が３５μｍであるのに対し、層厚Ｆは、５０μｍの層厚に構成されている。つまり、突出部７は、粘着剤層４からは突出していない。したがって、粘着剤層４の表面１４は、全面に亘って粘着面として構成されている。

（実施の形態の主な効果）
異方導電性シート１は、上述のように、複数の金属線３により、互いに対向する２面である面５と面６とが配置される方向に電気的導通を有する異方導電性シートである。面５は粘着剤層が設けられる粘着剤層設施面であり、粘着剤層４が積層されている。金属線３は、面５から突出する端部としての突出部７を有している。粘着剤層４の層厚Ｆは、突出部７の端面と面５との距離Ｂ１よりも厚く、粘着剤層４の表面１４には、金属線３が露出していない。そのため、異方導電性シート１を、回路基板等の被接着部材に接着する際に、表面１４の全面を接着面として利用することができる。つまり、異方導電性シート１の被接着部材に対する接着力を高いものとすることができる。

粘着剤層４のせん断強度は、表面１４を被接着部材に対して当接させ、異方導電性シート１を被接着部材に対して所定の強さの押圧力で押圧したとき、突出部７によりせん断することができ、突出部７が表面１４から露出し、金属線３が被接着部材に対して接触することができる強度とされている。所定の強さの押圧力とは、たとえば、異方導電性シート１を挟んで電子部品を回路基板に固定する場合には、電子部品を回路基板に対して固定し、固定状態を維持することができる強さの押圧力である。電子部品を回路基板に固定させることができる強さの押圧力により、粘着剤層４が、突出部７によりせん断され、突出部７が表面１４から露出することで、異方導電性シート１と電子部品とを電気的に導通させることができる。

また、粘着剤層４の表面１４と突出部７の端面との間の厚さＢ２は、異方導電性シート１を被接着部材に対して所定の強さの押圧力で押圧したとき、突出部７の端面が表面１４に露出し、被接着部材に対して接触することができる厚さとされている。本実施の形態では、距離Ｂ１は、上述のように、たとえば、３５μｍであり、また、厚さＢ２については、たとえば、１５μｍとされている。しかしながら、距離Ｂ１（突出部７の長さ）および厚さＢ２は、上記の数値に限られるものではなく、粘着剤層４の軟らかさや、突出部７の端面の形状等により適宜に設定される。たとえば、厚さＢ２を、突出部７の端面が表面７から露出しない範囲で、距離Ｂ１の２倍以内の厚さとすることで、異方導電性シート１を被接着部材に対して所定の強さの押圧力で押圧したとき、突出部７の端面が表面１４に露出し易く、被接着部材に対しての接触性を確保し易くなる。

（異方導電性シート１の製造方法）
次に、図４〜図７を参照しながら、異方導電性シート１の製造方法について説明する。

先ず、重ね合わせ工程として、図４に示すように、異方導電性シート１Ａと粘着シート１５とを重ね合わせる。異方導電性シート１Ａは、図１〜図３に示した異方導電性シート１から粘着剤層４を取り除いた構成のものであり、絶縁シート２および金属線３の構成は、図１〜図３に示す異方導電性シート１の構成と同一である。また、粘着シート１５は、剥離紙１６に粘着剤層４Ａが積層された構成となっている。粘着剤層４Ａは、異方導電性シート１Ａの面５に積層され、異方導電性シート１の粘着剤層４として構成されるものである。

重ね合わせ工程では、異方導電性シート１Ａの面５と、粘着シート１５の粘着剤層４Ａが露出する粘着面１７とを対向させる向きで、異方導電性シート１Ａと粘着シート１５とを重ね合わせる。異方導電性シート１Ａの面５は、金属線３の端部である突出部７が突出している面である。異方導電性シート１Ａに粘着シート１５を重ね合わせただけの状態では、粘着シート１５は、面５から突出している突出部７の先端に乗っている状態にすぎない。つまり、面５と粘着面１７とは接触していないか、部分的に接触しているだけの状態である。

次いで、図５に示すように、粘着シート１５が重ね合わされた異方導電性シート１Ａをプレス装置Ｐにセットする。そして、押圧工程として、図５〜図６に示すように、プレス装置Ｐにより、異方導電性シート１Ａと粘着シート１５とに対し、これらが重ね合わされている方向である圧縮方向Ｌに押圧力を作用させる。

押圧工程により、図６に示すように、粘着シート１５の粘着面１７と面５とが接触し、両者が接着される。押圧力を作用させる前の段階では、図４および図５に示すように、粘着シート１５は、突出部７の先端に載っている状態である。押圧力を作用させることで、突出部７が粘着剤層４Ａをせん断し粘着剤層４Ａの中に入り込む。そして、図６に示すように、粘着面１７と面５とが接触する。また、粘着剤層４Ａは、押圧力により圧縮方向Ｌに圧縮変形させられ層厚が薄くなる。そのため、粘着剤層４Ａをせん断した突出部７は、図６に示すように、粘着剤層４Ａを剥離紙１６の側に貫通する。

ここで、異方導電性シート１Ａと粘着剤層４Ａとは、粘着剤層４Ａの方が異方導電性シート１Ａに比べて軟らかい（硬度が低い）方が好ましい。粘着剤層４Ａを異方導電性シート１Ａに比べて軟らかくすることで、突出部７が粘着剤層４Ａの中に入り込み易くなる。

なお、図５〜図７は、押圧工程を説明するための略図である。異方導電性シート１Ａと粘着シート１５とに対し押圧力を作用させると、たとえば、図６においては、金属線３、絶縁シート２等に撓みが発生した状態で、異方導電性シート１Ａおよび粘着シート１５は押圧される状態になるが、かかる状態の図示については説明の簡略化のため省略している。

上述のように、粘着面１７が面５に接触し、さらに、突出部７が粘着剤層４Ａを剥離紙１６の側に貫通した後、図７に示すように、押圧力を解除すると、圧縮変形させられ層厚が薄くされていた粘着剤層４Ａは自己の弾性力で厚さを増し、突出部７の端面は、粘着剤層４Ａの内部に隠れる。以上により、粘着剤層４Ａが粘着剤層４として面５に接着された異方導電性シート１の製造が完了する。粘着剤層４の表面１４には剥離紙１６が付着されている。そのため、異方導電性シート１を被接着部材に接着するまでの間、粘着剤層４の表面１４に塵埃等が付着することを防ぐことができる。

なお、上述の押圧工程では、突出部７が剥離紙１６を貫通しないように、押圧力の設定を行う。粘着剤層４Ａは粘性を有している。そのため、異方導電性シート１と粘着シート１５とを押圧する速度が速くなるほど、粘着剤層４Ａの突出部７に対する粘性抵抗が大きくなる。したがって、押圧工程で、突出部７が粘着剤層４Ａを貫通する時間の短縮化を図ろうとするばかりに、押圧する速度を速くするほど、強い押圧力が必要となる。そのため、プレス装置Ｐの大型化を招き易い。また、押圧力が強くなったり、粘着剤層４Ａの突出部７に対する粘性抵抗が大きくなると、突出部７さらには，突出部８が挫屈してしまう虞もある。

そこで、押圧力の強さを、突出部７，８が挫屈してしまうことのない範囲で粘着剤層４Ａをせん断することができる強さ、かつ、剥離紙１６を突き破ってしまうことのない強さとし、この押圧力を所定時間作用させることで、装置の大型化を抑えながら、粘着剤層４Ａを面５に接着することができる。所定時間とは、粘着剤層４Ａが突出部７によりせん断され、粘着面１７が面５に接触し、かつ、粘着面１７が十分に面５に接着するために要する時間である。

ところで、異方導電性シート１は、被接着部材との接着力を高くするために、図２に示すように、突出部７の端面は、粘着剤層４の内部に入り、粘着剤層４の表面１４から露出していないことが好ましい。しかしながら、異方導電性シート１には、図８に示すように、表面１４には、突出部７の端面である露出部１８が存在していることがある。突出部７の端面の全てが露出部１８として表面１４から露出する場合や、一部が露出部１８として表面１４から露出している場合がある。露出部１８は、たとえば、次のようにして形成されると考えられる

上述したように、異方導電性シート１の製造時に、突出部７は、押圧力により層厚が薄くなった粘着剤層４Ａを剥離紙１６の側に貫通させられる。しかしながら、粘着シート１５と異方導電性シート１Ａとの押圧力を解除すると、圧縮により薄くなっていた粘着剤層４Ａの層厚は復元し厚くなる。そのため、剥離紙１６の側に貫通し表面１４に露出した突出部７の端面のほとんどについては、粘着剤層４Ａにより覆われる。しかしながら、粘着剤層４Ａの密度斑や、突出部７の形状等に起因して、層厚が十分に復元されない部分が発生する。この層厚が十分に復元されない部分において、突出部７の端面が表面１４から露出してしまうことがあると考えられる。

突出部７は、表面１４から完全に露出しないことが好ましいが、露出部１８の露出面積Ｑ（露出部１８が複数ある場合はその合計面積）は、粘着剤層４の表面１４の総面積Ｒの１０％以下であれば、表面１４と被接着部材への接着力を十分に確保することができる。また、露出面積Ｑは、総面積Ｒの５％以下であれば、さらに好適に、表面１４と被接着部材への接着力を確保することができる。

露出面積Ｑの多少、すなわち露出部１８の多少は、たとえば、距離Ｂ１（突出部７の端部と面５との距離）と粘着剤層４Ａの層厚Ｆとの関係や、金属線３の配置密度、あるいは粘着剤層４Ａの粘着力や弾性等の種々の要因により変化する。突出部７の先端と面５との距離Ｂ１に比べて粘着剤層４Ａの層厚Ｆが厚くなるほど、露出部１８は少なくなる。また、たとえば、金属線３の配置密度が高くなるほど、粘着剤層４Ａが、自身の粘性により金属線３に引っ張られ、露出部１８が多くなり易い。したがって、層厚Ｆ、距離Ｂ１、金属線３の配置密度、粘着剤層４Ａの粘度や弾性等を適宜に設定し、露出部１８を少なくすることが好ましい。

金属線３の表面には、金被覆層１２がメッキ処理にて形成されている。金属線３に金属のメッキ層を形成することで、粘着剤層４Ａに金属線３を素地のまま通すよりも、金属線３と粘着剤層４Ａとの間の粘着力を低くすることができる。これにより、露出部１８の低減を図ることができる。また、異方導電性シート１を挟んで電子部品を回路基板に固定するときに、金属線３が表面１４から露出し易くなり、異方導電性シート１と電子部品とを電気的な導通を確実なものとすることができる。

なお、面５は、プラズマ処理、レーザー光の照射等により荒したり、あるいはフレーム処理にて活性化させ水素結合を強くする改質を行い、粘着剤層４Ａとの接着力を向上させることが好ましい。

粘着剤層４の突出部７の端面を覆っている部分は、押圧工程において、一旦、突出部７により表面１４側に貫通された部分である。そのため、この部分は、他の部分よりもせん断強度が低く、突出部７を表面１４側に貫通させ易くなっている。つまり、異方導電性シート１を被接着部材に対して押圧したとき、突出部７が粘着剤層４を貫通し易く、被接着部材との接触性を確保し易い。

ところで、面５に対して粘着剤層４を積層する方法は、上述した製造方法のように、粘着シート１５の粘着剤層４Ａを面５に接着し、粘着剤層４Ａを粘着剤層４として形成する他、面５に粘着剤を塗付する方法を採用することもできる。しかし、粘着剤を塗付する方法による場合には、面５に積層される粘着剤層の層厚を、面５の場所に依らず、あるいは異方導電性シートの個体に依らず、均一に形成することが難しい。これに対し、剥離紙１６に均一の層厚で付着している粘着剤層４Ａを面５に接着することで粘着剤層４を形成する方法によれば、粘着剤を塗付する方法に比べて、容易に、所望の層厚の粘着剤層４を面５に均一に積層することができる。

（他の実施の形態）
図９に異方導電性シート２０の他の構成を示す。上述の異方導電性シート１の構成部材と同様の部材については、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。金属線３は、図９に示されるように、突出部３の端面２１が、金属線３の中心軸に対して傾斜している。すなわち、端面２１は、尖形状となっている。

このように、金属線３の端面２１を傾斜させることで、異方導電性シート２０を挟んで、たとえば、電子部品を回路基板に固定するときに、端面２１が粘着剤層４をせん断し易くなり、金属線３が表面１４から露出し易くなる。そのため、異方導電性シート１と電子部品との電気的な導通を確実なものとすることができる。

（他の実施の形態）
図１０に異方導電性シート２５の他の構成を示す。上述の異方導電性シート１の構成部材と同様の部材については、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。金属線２６は、図１０に示されるように、その中心軸（長手方向）が、面５，６に直交する方向に対して傾斜するように配置されている。

このように、金属線２６を傾斜させることで、面５，６から突出する突出部２７，２８が面５，６に対して傾斜する。そのため、突出部２７，２８に回路基板あるいは電子部品等が押圧された際に、突出部２７，２８が面５，６側に撓むことができる。これにより、突出部２７，２８に塑性変形を起き難くすることができる。

粘着剤層４の層厚Ｆは、金属線２６の面５から突出する突出部２７の先端と面５との距離Ｂ３よりも厚く、粘着剤層４の表面１４には、金属線２６が露出していない。そのため、異方導電性シート２５を、回路基板等の被接着部材に接着する際に、表面１４全面を接着面として利用することができる。つまり、異方導電性シート２５の被接着部材に対する接着力を高いものとすることができる。

１，２０，２５ … 異方導電性シート
３，２６ … 金属線
５ … 面（粘着剤層設施面）
４ … 粘着剤層
６ … 面
７，２７ … 突出部（端部）
１４ … 表面
１８ … 露出部（端面）
２１ … 端面

Claims (3)

1. 絶縁シートと、
   前記絶縁シートの厚さ方向に位置する互いに対向する２面に貫通する複数の金属線と、
   前記２面のうち少なくとも一方の面に重ねて設けられる粘着剤層と、
   を有し、
   前記絶縁シートの前記粘着剤層が設けられる粘着剤層設施面からは、前記金属線の端部が突出し、
   前記粘着剤層の表面の総面積のうち、前記端部の端面が前記表面に露出している露出面積は、前記粘着剤層に対して前記２面が配置される方向における加圧が無い状態で１０％以下であり、
   前記粘着剤層は、前記粘着剤層設施面から突出する前記端部との間に所定の強さの押圧力が作用したときに、前記押圧力が作用する部分においてせん断が発生し、前記端面が前記粘着剤層の表面に露出することができるせん断強度である、
   ことを特徴とする異方導電性シート。
2. 請求項１に記載の異方導電性シートにおいて、
   前記露出面積は、前記総面積の５％以下である、
   ことを特徴とする異方導電性シート。
3. 請求項１または２に記載の異方導電性シートであって、
   前記端面は、前記金属線の中心軸に対して傾斜している、
   ことを特徴とする異方導電性シート。

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